基于Excel表格的圆柱面螺旋均布孔加工
基于Excel表格的圆柱面螺旋均布孔加工
姓名：张波
单位：江苏省淮安技师学院 城市：江苏淮安 邮编：223001
摘要：利用Excel表格的计算功能进行数控加工程序的编制，易于实现、便于修改，可提高数控程序编制的效率。通过举例介绍基于Excel圆柱面上螺旋均布孔加工的方法。
关键词：圆柱面；螺旋均布孔；Excel
前言
随着数控加工技术的发展，特别是多轴联动数控加工系统的出现，运用四轴加工中心完成圆柱面上孔的加工，加工过程中实现自动换刀、坐标定位，加工效率与定位精度都大大提高。本文通过实例（如图1）讲解圆柱面上螺旋均布孔的加工。
图1 “花栏”零件图
零件图样分析
该零件是轴类零件，圆柱面上螺旋均布孔的位置及尺寸精度要求较高，零件的主要技术要求分析如下：
圆柱面上共有27个孔，平均分布在三条螺旋线上；
螺旋线的头数为3，导程为200mm，旋向为左旋；
孔的尺寸为φ8H7。
二、螺旋均布孔加工的工艺过程
技术要求中指出三孔不等分误差小于0.3°，并且圆柱面钻孔容易偏移，制定如下加工工艺：
装夹时，一端用三爪自定心卡盘夹住，另一端用顶尖顶住；
用φ6键槽铣刀在圆柱面上每个孔心处铣平面；
用中心钻加工定位孔；
用φ7.8麻花钻加工孔；
用φ8的铰刀铰孔。
加工过程中，各步骤的程序相似，只需改变加工深度就可以完成每步的加工。因此，只编制一个孔加工程序。
三、螺旋均布孔加工的程序编制
圆柱面上的钻孔时，重要的是找到孔心坐标。 该零件中，27个孔平均分布在三条螺旋线上，具有一定的数学规律。根据平时工作经验，Excel表格具有强大的自动填充及函数功能，可以运用该软件完成孔心坐标的计算。
数学分析
曲线分析：图2所示，其中线段BD为圆柱面上一条螺旋线在平面图上的展开线；BC为螺旋线的导程，长度为200mm；CD为圆柱面上截面圆周长πD；E为螺旋线上任意一个孔的孔心。
由图2得到关系式：
a=（πD/200）×b 1)
式中： D为截面圆直径
a为E点对应弧长
b为E点在χ轴方向的距离
图2 圆柱面螺旋线展开图
弧长转化角度公式:A =(a/πD) ×360 2)
将1）式带入2）式得：A=(b/200)×360 3)
因为四轴加工中心中参数默认第四轴顺时针旋转角度为负值，逆时针旋转角度为正值，而上图中零件1中的孔为左旋排列(加工左旋时，第四轴为顺时针旋转)，所以：A=-（b/200）×360。
X坐标值生成
本零件中X坐标值的增量为10，生成方法采用Excel的填充功能。如图3所示：
URE "../Application%20Data/Tencent/Users/190553737/QQ/WinTemp/RichOle/4SQEETBO4L)3X~R)Y$HV%7bJN.png" \* MERGEFORMAT
图3 生成X坐标值
A坐标值生成
在D栏运用公式3（=-（B1/200）×360）及填充功能，得到各对应点的定位角度A值。如图4所示：
图4 生成A坐标值
因零件中孔心分布在三头螺旋线上，所以相邻两线对应点角度相差120°。那么第二条螺旋线上，孔的A坐标只需要在第一条螺旋线基础上减 120°，同理，第三条就要减240°。
数控加工程序生成
将Excel表中所得点坐标复制到记事本文档中，加入数控系统（FANUC）的程序名、程序头、主轴功能、主轴转速、钻孔指令、进给速度、下刀深度和程序结束等，然后以后缀为“.txt”的格式保存。如图5所示。
图5 数控加工程序文件
四.零件加工
把保存的程序通过CF卡或传输软件实现DNC在线加工，按照制定的加工工艺，完成孔的加工。
参考文献：
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唐臣升; 球形和圆柱形表面数控加工控制方法[A]; 2011航空试验测试技术学术交流会论文集[C];2010年
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