圆弧插补指令编程

模块三单一指令加工应用

主讲张卫卫

洛阳职业技术学院数控机床操作入门课题二圆弧插补指令编程及加工

知识、技能目标顺/逆时针插补G02/G03

圆弧插补示例小结知识、技能目标知识目标掌握G02G03指令的编程格式及特点。掌握简单形面的程序设计思想和方法。技能目标通过对简单零件的加工，能熟练使用数控车床面板的各功能键。通过车削带圆柱、圆锥、倒角、倒圆及圆弧的工件，培养学生基本操作技能，养成安全、文明生产的习惯。

顺/逆时针圆弧插补

圆弧顺、逆的判断圆弧插补的顺、逆可按如图3-3所示的方向判断（点击箭头进入）

G02/G03指令编程格式①用I、K指定圆心位置：指令格式：G02/G03X（U）Z（W）IKF②用圆弧半径R指定圆心位置：指令格式：G02/G03X（U）Z（W）

RF

说明

①用绝对值编程时，圆弧终点坐标为圆弧终点在工件坐标系中的坐标值，用X、Z表示。当用增量值编程时，圆弧终点坐标为圆弧终点相对于圆弧起点的增量值，用U、W表示。②圆心坐标（I,K）为圆弧起点到圆弧中心点所作矢量分别在X、Z坐标轴方向上分矢量（矢量方向指向圆心）。本系统I、K为增量值，并带有“±”号，当矢量的方向与坐标轴的方向不一致时取“”号。③R为圆弧半径，不与I、K同时使用。当用半径R指定圆心位置时，由于在同一半径R的情况下，从圆弧的起点到终点有两个圆弧的可能性，为区别两者，规定圆心角≦180°时，用“+R”表示，≧180°时，用“R”表示。用半径R指定圆心位置时，不能描述整圆。

沿圆弧所在平面（如X-Z平面）的垂直坐标轴的负方向（Y）看去，顺时针方向为G02，逆时针方向为G03。数控车床是两坐标的机床，只有X轴和Z轴，那么如何判断圆弧的顺、逆呢？应按右手定则的方法将Y轴也加上去来考虑。观察者让Y轴的正方向指向自己（即沿Y轴的负方向看去），站在这样的位置上就可正确判断X-Z平面上圆弧的顺、逆了。圆弧的顺、逆方向可按如图3-3（a）所示的方向判断：沿与圆弧所在平面（如X-Z平面）相垂直的另一坐标轴的负方向（Y）看出，顺时针为G02，逆时针为G03，如图3-3（b）所示为车床上圆弧的顺逆方向。

图3-3圆弧的顺、逆方向

圆弧插补示例【案例】

车削如图3-4所示的球头手柄。试设计一个精车程序，在

25mm的塑料棒上加工出该零件。图3-4圆弧插补实例解答过程

零件图工艺分析数值计算工件参考程序加工操作过程零件图工艺分析

（1）技术要求分析。如图3-4所示，零件主要包括凹凸圆弧面、圆柱面。零件材料为塑料棒。（2）确定装夹方案、定位基准、加工起点、换刀点。毛坯为塑料棒，用三爪自定心卡盘软卡爪夹紧定位。工件零点设在右端面上，加工起点设在工件端面附近，换刀点可以距离工件合适位置，在换刀时不能与工件发生碰撞时可以。（3）制定加工工艺路线，确定刀具及切削用量。加工刀具的确定如表3-2所示。（4）确定刀具加工工艺路线。如图3-4所示，刀具从起点M（换刀点）出发，加工结束后再回到M点，走刀路线为：M→A→B→C→D→E→F→M。

表3-2工艺路线平端面粗车外圆粗加工圆弧精车图3-4序号刀具号刀具名称及规格刀尖半径数量加工表面备注1T0101刀尖角35°精车外圆刀0.4mm1外圆、圆弧面等数值计算（1）设定程序原点，以工件右端面与轴线的交点为程序原点建立工件坐标系。（2）计算各节点位置坐标值。

①计算圆弧起点、终点坐标。如图5-15所示，两圆弧相切于C点。在直角三角形Rt△DIH中：DH2=HI2+DI2=242+112DH=26.401Sin∠DHI=DI/DH=11/26.401∠DHI=24.62°根据余弦定理：DG2=GH2+HI22DG×HI×cos∠DHG112=26.4012+2322×26.401×12×cos∠DHG故∠DHG=24.51°所以，∠CHJ=90°∠DHI∠DHG=90°24.62°24.51°

=40.87°HJ=CH×cos∠CHJ=12×cos40.87°=9.075CJ=CH×sin∠CHJ=12×sin40.87°=7.852所以X(C)=2HJ=18.15，Z(C)=33CJ=25.148，圆弧切点C坐标为（X18.15，Z25.148）②根据图3-4得各点绝对坐标值为：

M（100,100）、A（0,47）、B（0,45）、C（18.15,25.148）；D（22,9）、E（22,0）、F（26,0）。

加工操作过程（1）输入程序。（2）数控编程模拟软件对加工刀具轨迹仿真，或数控系统图形仿真加工，进行程序校验及修整。（3）安装刀具，对刀操作，建立工件坐标系。（4）启动程序，自动加工。（5）停车后，按图纸要求检测工件，对工件进行误差与质量分析。安全操作和注意事项（1）选刀时，刀尖角一定要控制在40°以下，如果刀尖角过大，凹圆弧将过切。（2）装刀时，刀尖同工件中心高对齐，对刀前，先将工件端面车平。（3）为保证精加工尺寸准确性，可分半精加工、精加工。（4）由于暂不计刀尖圆弧半径，因此实际圆弧存有过切或欠切现象。O0304(O0304);G40G97G99M03S500T0101F0.2G00X30.0Z2.0X0 G01Z0 G03X18.15Z-19.85R12.0;G02X22.0Z-34.0R11.0 G01Z-44.0U3.0 G00Z2.0 X100.0Z100.0 M05 M02 %工件的参考程序小结所有不同型号的数控车床、铣床都必须用到G00、G01、G02、G03指令，这四个指令在所有数控系统中都通用。在数控车、