基于AutoCAD自动数控编程工具NC_Manu

程序设计：IBMInfo78@126.com

第一节：工具介绍

在手工数控编程中，需人工准确输入各点坐标值、正负号，判断圆弧插补的方向、半径大小及优弧、劣弧；数据错误(尤其是“+、-”的输错)，会造成刀具碰撞、零件损伤甚至机床损伤。所以针对实际工作中的这些问题，编写手动NC编程工具，利用AutoCAD图形准确、快速完成数控程序手工编制的工作。相对于UG、SW、SE、Proe、Cimatron、Mas.CAM等CAM软件的自动编程，NC_Manu_Tool工具具有建模简单、快速、数控程序简洁的特点，比较适用于车间平面数控加工短、平、快的节奏。它在AutoCAD中绘制图形技术要求低、绘制快速，让“杀鸡”不再用“牛刀”；当然还需要少量手动工作和一点点的技巧；并且它还可以利用加工经验，自行绘制优化的加工轨迹，生成能够超越CAM软件的数控切削路径；结合数年金属切削钻研，使得加工效率和质量进一步提升，趋近极致，并让操作“大师”更加“大师”。

该程序是针对Siemens 810D/840D、Fanuc系列数控系统基本指令的编程助手，利用设计人员AutoCAD图纸（当然，也可以自行绘制“建模”）进行比例缩放和整体平移可以快速完成手工编程任务。因VBA中对Windows对象的操作有限，所以不能使用鼠标右键，只能使用快捷键：Ctrl+A全选、Ctrl+C复制，在记事本和其它编辑器中Ctrl+V粘贴。

该程序短小、精干，具有以下功能，并在以后进行扩充：

一、预检查手工修改过的尺寸标注，并以紫色圆标注。判断是否需要修改图形，并确保图形1：1比例准确；

二、先按加工原点将图形整体平移到(0,0)，可添加辅助路径，依次选择直线、圆弧、整圆和点等AutoCAD对象，作为加工轨迹;

三、快速、准确生成车削、铣削G功能指令和点位数据；(G41/G42刀补手工添加）

四、高精度处理贝塞尔曲线Spline，以拟合点FitPoints坐标数组形式提供，也可转化为圆弧和直线段间接处理(详见后续内容)；

五、快速、准确生成数控点孔程序，处理点、圆弧、整圆对象；

六、刀具轨迹辅助功能：1、模型精确计算车刀进给Fn与理论Rz、Ra关系,让参数不再盲目；2、辅助生成摆线；3、可对曲线等份分线和等长度分线圆弧线,精确处理样条曲线Spline和椭圆Ellipse。

七、！！！编辑完成后，需用VeriCut、SmartNC或NC View等程序模拟运行,确保程序总体准确!

第二节：安装介绍

1、NC_Manu_Tool使用了第三方控件，所以需要另行安装。在所有安装文件中，找到“NC_Manu_Tool OCX”目录，运行“Install_OCX.bat”批处理文件。如下图(NC_Manu_Tool具体使用请见相关文档)：

2、VBA独立模块安装(AutoCAD2010及以上版本需要)

AutoCAD需要独立安装VBA模块，才能运行该程序。故需要安装对应的VBA模块文件。

第三节：许可文件

使用前请与作者联系。请将自己的许可文件“NC_Manu_Tool.Lic”,放入AutoCAD安装目录(如:“D:\Program Files\AutoCAD 2007\”),按使用和帮助说明应用.

第四节：注意事项或技巧：

1、问：为什么生成坐标出现无前导0的数据，比如：-.752。

答：这个问题与程序无关，与Windows系统设置相关。“控制面板”->“区域与语言选项”->“区域选项”->“自定义”->“零起始显示”,选择“0.7”一项.

2、问:为什么图形必须要平移到加工原点，而不是移动UCS?

答:AutoCAD程序的原因。移动UCS在程序中显示的坐标是对的，但在VBA程序处理线条时，还是需要平移图形坐标才是正确的。

3、问:Spline样条曲线能否处理?

答:因AutoCAD中VBA模块对Spline处理功能有限，故有两种方式间接处理.1、该程序已经能够提取Spline 拟合点坐标组,Siemens数控系统能够通过拟合点数组处理样条曲线(通过Spline偏距生成的新Spline有控制点，但无拟合点).2、使用程序“刀轨辅助功能”将Spline (包括椭圆Ellipse)转换为适当精度的圆弧或直线拟合,删除样条曲线后,点选新生成的圆弧或直线,再生成数控程序.

4、问：可否实现刀具半径补偿和刀具中心编程两种方式？

答：可以实现。一、需要使用刀偏进行刀具半径补偿，则最后精铣选择轮廓线，手动添加G41/G42实现。二、需要使用刀具中心编程，需要使用AutoCAD等距线功能，做一次或多次偏距，并画刀具辅助路径线。处理灵活，按需所取。

5、问：点选线条时，可否框选？

答：很多情况不能框选，只能单选。原因是：1、框选后的线条，在起始点和终点的逻辑上判断较难，且存在图形歧义的情况。2、人工单选可以确保路径正确，能做到程序最优。（并强烈建议添加必要的辅助进刀路径。）

6、问：立车和卧车程序有做法什么区别？

答：本质没有什么区别：需要将原本立放的零件图形，镜像后再顺时针旋转90°,并选X轴上部图形(与卧车对应);而卧车则按右侧示图，直接按零件加工状态放置图形。

7、问如何实现区域内的等距铣削?

答:这可以实现,但需要一点技巧(样条曲线Spline处理见上述),示例图形见图一.

首先,使用AutoCAD PE(PEdit)命令->M(多条)->Y(是否转换圆弧或直线)->J(合并多段线)->回车(输入模糊距离(默认0))->回车(完成多段线转换操作)(见图二).

其次,利用AutoCAD等距线功能,并根据刀具直径和铣削宽度,确定偏距距离.(比如选1/3刀宽),AutoCAD偏距(Offset)->(比如输入3)->回车(选择偏距方向)->做多次偏距(见图三).

再次,全选所有多段线,并炸开(Explode命令).

最后,再做辅助进刀路径线段(见图四).

(等距图一) (等距图二) (等距图三) (等距图四)

PS:利用该法类似可以做区域内类螺旋线铣削.

(类螺旋图一) (类螺旋图二) (类螺旋图三) (类螺旋图四)

8、问该VBA程序优化后的切削参数能够直接使用?

答:切削参数的确定因涉及到较多因素(零件材料、刀具结构和性能、设备、加工工况、冷却液性能等)，是一项非常复杂的“工程”；但程序优化后的切削参数根据实际情况，可以进行微调，也可以直接使用。在“刀轨辅助功能”中，实现了Rz与Ra的理论计算，并可以通过微调切削进给Fn，得到理论精准表面粗糙度值。但实际中，切削进给往往小于理论Fn。

9、问该VBA程序中理论计算Rz与对应Ra，在一定切削参数下都很小，是否有计算错误?

答:Rz在理论上可以通过公式计算获得（尤其是精加工对应Ra也确实很小），但受影响的因素较多，除了刀具结构（包括槽型、刀尖R、刃口钝化值等）、涂层和各工作角度，刃口磨损，冷却液等因素外，Vc对表面粗糙度也有很大影响，零件材料的塑性变形也影响该值。在实际应用中，通过Fn<->Rz<->Ra确定参数，需要进行微调，达到实际所需Ra要求。

附：程序使用方法(见后附图)(数据来源于网络。数年钻研，深谙参数；烛旁灯前，石缝蹦出....)

New：新功能增加"代码精简"和"AutoCAD脚本生成"，用于AutoCAD快速检查点位数据，实现三维线框仿真了(并实现了切削进给颜色区分，直观观察仿真。)！！！

(本人深入研究切削理论技术及应用，深入研究切削参数，深谙切削力与切削参数、表面粗糙度Ra与切线参数、表面切削残余应力与切削参数关系(国内前沿)，熟悉高超精度切削加工工艺技术、高端制造工艺技术研究者)欢迎交流。IBMInfo78@126.com：制造工艺技术研究员、制造技术高端方案定制专家(超精加工及金属切削理论、深度应用研究方向)；Win32 C/C++ SDK Gui RAD研究者、Linux/Unix、Gtk+、MySQL数据库资深应用爱好者。

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