如何编写一个简单算法实例

本章先以图1-5所示零件圆周均布钻孔为例，说明设计一个数控加工宏程序算法的主要思路。

图1-4 最基本的逻辑判断流程框图

图1-5 零件示意图

1.实例问题的提出

此例零件直径为100mm，厚度为20mm，端面上共有10个直径为10mm均匀分布在直径为60mm圆周上的通孔，材料为铸铁，应如何编写本实例的程序算法呢？

2.实例思路的分析

可以依次考虑以下几个问题：

①分析零件图以及毛坯图，确定合理的装夹方式（采用外圆底面定位和外圆夹紧）。

②选择合理的刀具。

③确定钻孔的加工顺序和工艺路线。

④考虑钻孔时的转速以及进给量。

⑤钻1个孔应采取什么样的步骤，是先采用中心钻定位，还是直接采用直径为10mm的钻头钻孔呢？

⑥钻孔过程中是采取一次性钻至要求的深度，还是分几次钻至要求的深度呢？即是考虑选择G81还是选择G83的问题。

⑦钻完一个孔后应该怎样计算和确定下一个孔的位置（相互间的位置关系）？

其实考虑这些问题的时候，就是在设计圆周上均匀分布孔钻孔程序的算法。其中对①至⑦问题的思考，是在普通机床的加工、采取普通数控程序编制以及采用CAM软件编程时都需要考虑的问题。但是采用宏程序编程序时，还要进一步考虑和确定各孔之间的位置关系、各孔加工顺序等因素，可见宏程序编程更注重逻辑的使用和算法的设计。(www.xing528.com)

其中①至⑥的问题本书不作讨论，主要针对问题⑦，下面提出了4种算法。

算法1：直接计算每个φ10mm通孔圆心点的坐标值（两个方向），计算量较大。

算法2：采用CAD软件来绘制图形，然后找出各个圆心点的坐标值（这也有局限性，要求必须会使用CAD软件）。

算法3：利用机床自带能计算三角函数的功能，让机床数控系统根据指定的公式和基本尺寸，自行计算出各个圆心点的坐标值。

算法4：可以利用极坐标（G16）的功能并结合宏编程，来实现孔与孔之间位置的计算。

以上4种算法都可以解决各孔之间位置关系的问题，但第1种算法不可取，前3种算法编出的程序又只能算是普通程序，在此着重讨论第4种算法，结合G16功能进行宏编程。

编程思路归纳如下：由图1-5分析可知，两孔之间相隔角度均为36°，且均匀分布在圆周上，这正好满足宏程序编程的一大特点：有规律可循。因此，优先考虑宏程序编程，指定角度的增量为变量#100，可以设#100=0，#100=#100+36，用IF[#100 LT 360]GOTO n来实现角度的变化；同时由于各个孔均匀分布在同一圆周上，就可以采用G16极坐标指令功能。

将上述的思路采用流程框图来表达，可以画出图1-6所示编制宏程序的流程框图。

除上述的思路外，还可以采用另外一种思路：设一个变量#101代表钻孔的数量，相当于计数器的功能，即每钻完一个孔，判断没有加工的个数是否为0。如果为0就退出循环，否则重新定位孔的位置，开始新一轮的钻孔循环，直到未加工孔的个数为0，退出循环意味零件加工完毕，这样规划宏程序的流程框图如图1-7所示。

图1-6 编制宏程序的流程框图

图1-7 宏程序编程的流程框图（另外一种思路）

由上可以看出不同的算法和思路，编写宏程序代码有所不同，程序的复杂程度也不一样（在此仅讨论该题的算法，关于具体的宏程序代码，本节不列出，在后面实例中会给出完整的宏程序代码）。

在编制宏程序时，一个好的算法是非常重要的，学习宏程序的关键不是学习如何定义变量，也不是学习控制流向的语句（语法），而是学习算法。根据算法，再合理设置相关的变量，正确选择控制流向的语句，才能写出高质量且能被数控系统识别的宏程序代码，从而提高加工零件的质量和效率。

变量是基础，控制流向的语句（语法）是工具，算法才是灵魂。因而在学习过程中，不能一味地记忆代码，而忽视了算法的训练和积累。另外，每一种数控系统宏编程的语句和变量都不尽相同，也是不断发展的，因此实际编程中，编程人员应当以数控机床厂家提供的操作手册和参数说明书为准。