直线与圆弧插补指令应用

⎩⎨⎧⎭⎬⎫⎩⎨⎧____030217J I RY X G G G ⎩⎨⎧⎭⎬⎫⎩⎨⎧____030218K I RZ X G G G ⎩⎨⎧⎭⎬⎫⎩⎨⎧____030219K J RZ Y G G G 其中：X 、Y 、Z 为圆弧终点坐标；I 、J 、K 为圆弧中心在各轴方向上相对于圆弧起点的坐标增量值，有正负号，当I 、K 为零时可以省略；R 为圆弧半径。

说明：1）顺时针圆弧与逆时针圆弧的判别方法：刀具在加工零件时是按顺时针路径作圆弧插补运动用G02指令，按逆时针路径作圆弧插补运动用G03指令，见图3.1。

图3.1 各补偿平面下的圆弧方向2）用圆弧半径R 编程 除了可以用I 、K 表示圆弧圆心的位置外，还可以用圆弧半径表示圆心的位置。

对于同一半径R ，在圆弧的起点和终点之间有可能形成两个圆弧，为此规定圆心角α<180°时（即劣弧），R 取正值；α>180°（即优弧）时，R 取负值；α＝180°时， R 取正负值均可；图3.2 劣弧、优弧、整圆编程3）程序段中同时给出I、K和R时，以R值优先，I、K无效；4）当走整圆时，不能用圆弧半径R编程；5）在G90时，圆弧终点坐标是相对编程零点的绝对坐标值，在G91时，圆弧终点是相对圆弧起点的增量值。

实例一：练习图3.2优弧、劣弧、整圆的插补、增量、绝对指令表3-1优弧、劣弧的程序类别劣弧（ａ弧）优弧（b弧）G91G02X30Y30R30F100 G91G02X30Y30R-30F100增量编程G91G02X30Y30I30J0F100 G91G02X30Y30I0J30F100G90G02X0Y30R30F100 G90G02X0Y30R-30F100绝对编程G90G02X0Y30I30J0F100 G90G02X0Y30I0J30F100表3-2整圆的程序类别从A点顺时针一周从Ｂ点逆时针一周增量编程G91G02X0Y0I-30J0F100 G91G03X0Y0J30F100绝对编程G90G02X30Y0I-30J0F300 G90G03X0Y-30I0J30F100 实例二：如图3.4所示，A点为始点，B点为终点。

电大数控编程技术考核答案1、G90/G91是用于绝对/增量尺寸选择的代码，不管什么数控系统，都必须用这两个代码进行绝对/增量尺寸的转换。

〔错〕2、在平面内任意两点移动，用G00与G01编程的刀具运动轨迹相同，只是运动速度不同。

〔错〕3、G00指令下的移动速度能够由F代码改变。

〔对〕4、用R指定圆弧半径大小时，当R为〝－〞值时，说明该圆弧的圆心角小于180°。

〔错〕5、使用快速定位指令G00时，刀具运动轨迹可能是折线，因此，要注意防止显现刀具与工件干涉现象。

〔对〕四、简答题1、配置前置刀架和后置刀架的数控车床，加工圆弧时它的顺逆方向有何区别？答：顺时针圆弧与逆时针圆弧的判别方法在使用G02或G03指令之前，要正确判别刀具在加工零件时是按顺时针路径作圆弧插补运动，依旧按逆时针路径作圆弧插补运动。

在X—Z平面内向Y轴的负方向看去，刀具相对工件进给的方向顺时针为G02，逆时针为G03。

b为前置刀架的情形；加工同一段圆弧时，前置刀架的数控车床所使用的圆弧插补指令G02 (G03)与后置刀架的数控车床恰好相反。

2、指令G00和G01有何区别？①. G00:位置定位(快速進給).程式格式:G00X_Y_Z_;X、Y、Z:X軸,Y軸,Z軸終點坐標。

注意G00刀具的位移運動路徑不一定為一直線,而是依各軸向位移量來決定.G00只適合於快速定位,不適合切削加工。

②G01:直線切指令程式格式G01X_Y_Z_F_;五、编程题1、利用直线和圆弧插补指令，编写图5-1的外轮廓精加工程序和精镗孔加工程序。

图5-1 典型轮廓与镗孔加工零件%3305N1 G92 X150 Z40 〔设立坐标系，定义对刀点的位置〕edN2 T0101G00 X100 Z0 M0 3S500 〔平端面〕G1X,0F0.2Z2X90Z32G3X100Z-40R8G1Z-80X110G0X100Z40T0202G0X64Z2N3 G1X60Z-2F.2〔倒3×45°角〕N4 Z-36 〔加工Φ26外圆〕N5G03X40Z-41R5 〔切第一段锥〕N6G1Z-80〕N7 X90 〔退刀〕N8 G00 X100 Z10 〔回对刀点〕N9 M05 〔主轴停〕N10 M30 〔主程序终止并复位〕2、加工如图5-2所示零件，利用直线和圆弧插补指令，编写外轮廓精加工和切槽程序。

NJ网络实验4实验目的：a.实现空间一组4个工位的合成直线运动。

工位1（0,0），工位2（2000,2000），工位3（2000, 0），工位4（0,0）b.使用圆弧插补功能，实现下图运动轨迹。

（图中数值仅供参考，可自行修改）C.学习齿轮比（变速）MC_gearin,MC_gearout指令。

速度比要求3比1实验器材：NJ、G5伺服及伺服电机两套；E3ZM-V81两个、网线若干（AT部门NJ样机箱）。

参考资料：NJ教材、NJ操作手册、运动控制指令手册指导人员：实验内容：1．样机搭建、网络组建、轴设置在前报告中已经说明，此处省略。

其中轴设置中原点返回设置选择如下图两轴原点返回均为此设置2．建立轴组：轴设置完毕后，在“配置和设置”中右键点击轴组设置，在下拉菜单中左键点击添加轴组设置，如下图添加后，左键双击MC_Group000；在轴组基本设置中“轴组使用”选择“使用轴组”如下图：构成选择“2轴”分别将“轴A0”分配MC_Axis000（0）；“轴A1”分配MC_Axis001（1）如下图点击左侧“轴组操作设置”在下图中设置最大插补速度及加速度等，轴设置完毕3．编写程序A、准备程序程序本次程序依然需要MC_POWER及MC_HOME指令由于与上次程序相同这里不多介绍，程序如下图：原点返回指令“MC_GroupEnable”轴组使能指令，以下为手册截图由于直线插补指令属于轴组指令，如想进行直线插补首先要进行轴组使能指令，否则无法使用对应指令。

将上一步设置好的MC_Group000使能，程序如下指令“MC_GroupDisable”使能解除指令与MC_GroupEnable对应指令，被轴组使能后被使能轴只能使用轴组指令，而不能使用轴指令，例如MC_Move等指令，所以程序中需要编写MC_GroupEnable程序程序如下B、实验程序实验a、实现空间一组4个工位的合成直线运动。

工位1（0,0），工位2（2000,2000），工位3（2000, 0），工位4（0,0）需要用到“MC_MoveLinear”进行直线插补，程序编写如下其中P1、P2、P3、P4分别赋值1、（0，0）,2、（2000,2000），3、（2000, 0），4、（0,0），v:=500如下图实验a、完成。

《数控编程技术》作业2参考答案第4章基本功能指令的编程方法一、填空题1、用于控制开关量的功能指令是_______M_______。

2、T0400的含义是____取消4号刀补_________。

3、采用恒线速度控制车削带锥度的外圆时，若线速度为200米/分钟，最高转速限定在1300转/分钟，正确的编程格式为_____f200 f1300____________。

4、直线进给率的单位为______mm/min___________；旋转进给率的单位为__________r/min_______。

5、只有当机床操作面板上的“选择停止键”被按下，才能生效的暂停指令是__M01_______。

二、选择题1、G96 S150 表示切削点线速度控制在（c）。

（A）150 m/min （B）150 r/min（C）150 mm/min（D）150 mm/r2、程序结束，并返回到起始位置的指令是（d）。

（A）M00（B）M01（C）M02（D）M303、（）。

（A）M00（B）M01（C）M02（D）M304、当执行M02指令时，机床（b）。

（A）进给停止、冷却液关闭、主轴不停（B）主轴停止、进给停止、冷却液关闭，但程序可以继续执行（C）主轴停止、进给停止、冷却液未关闭、程序返回至开始状态（D）主轴停止、进给停止、冷却液关闭、程序结束三、判断题1、恒线速控制的原理是当工件的直径越大，进给速度越慢。

（对）2、有些车削数控系统，选择刀具和刀具补偿号只用T指令；而铣削数控系统，通常用T指令指定刀具，用D、H代码指定刀具补偿号。

（对）3、用M02和M30作为程序结束语句的效果是相同的。

（错）四、简答题1、指令M00和M01有什么相同点？区别是什么？1. M00:程式停止.程式自動執行時.當執行到M00時,機台將停止執行下一動作。

2. M01:選擇性程式停止.與M00功能相同:當面板功能鍵打開.程式執行到M01時會停止,如功能鍵不打開則不執行。

工艺编程复习题1. 数控系统常用的两种插补功能是直线插补和圆弧插补。

2.根据加工零件图样选定的编制零件程序的原点是编程原点。

3.属于准备功能字的是G代码。

4.用来指定圆弧插补的平面和刀具补偿平面为xy平面的指令G17。

5.G96 S150 表示切削点线速度控制在150m／min。

6.程序停止，程序复位到起始位置的指令M30。

7.有些零件需要在不同的位置上重复加工同样的轮廓形状，应采用子程序调用功能。

8. 数控机床的坐标系采用右手法则判定X、Y、Z的正方向，根据ISO标准，在编程时采用工件相对静止而刀具运动的规则。

9. 加工箱体类零件平面时，应选择的数控机床是数控铣床。

10. 定位基准有粗基准和精基准两种，选择定位基准应力求基准重合原则，即设计基准，工艺基准和编程原点统一。

11. 下面指令中，属于非模态代码的指令是G0412. 下列较适合在数控机床上加工的内容是形状复杂，尺寸繁多，划线与检测困难的部位。

13. 在G43 G01 Z15.0 H15语句中，H15表示刀具长度补偿的地址是15。

14.加工精度包括尺寸精度、形状精度和位置精度。

15. 选择粗加工切削用量时，首先应选择尽可能大的背吃刀量，以减少走刀次数。

16. 撤销刀具长度补偿的指令是G49。

17. 重复限制自由度的定位现象称之为过定位。

18.切削加工工序原则先粗后精、先主后次、先面后孔。

19. 数控加工中心与普通数控铣床、镗床的主要区别是设置有刀库，在加工过程中由程序自动选用和更换刀具。

20.用三个支承点对工件的平面进行定位，能消除其一个平动两个转动的自由度。

21. 逼近直线或圆弧小段与曲线的交点或切点称为节点。

22. 数控机床不适用于单品种，大批量的生产。

23. 换刀点应设置在被加工零件的轮廓之外，并且不会与工件和夹具发生干涉。

24. 为保证工件轮廓表面粗糙度，最终轮廓应在一次走刀中连续加工出来。

25. 在数控程序中绝对坐标与增量坐标可单独使用，也可交叉使用。

经验之谈编辑︱孙雁︱E-mail:zhiyezazhi@改革探索GOOD EXPERIENCE 在数控车床编程中，有一对指令是圆弧插补指令，即G02/G03，在各种数控系统的手册中都规定G02是顺圆插补指令，G03是逆圆插补指令。

在实际编程中，经常有学生将这对指令用错，笔者根据自己的教学实践，从分析机床坐标系的规定出发，对圆弧插补指令的使用判别进行了一些研究。

一、数控机床坐标系与运动方向的规定目前，国际标准化组织（ISO）已经统一了标准坐标系，我国也颁布了《数字控制机床坐标和运动方向的命名》（JB 3051-82）的标准，对数控机床的坐标和运动方向作了明文规定。

１．机床坐标系与运动方向（1）坐标和运动方向命名的原则。

永远假定刀具相对静止，工件坐标而运动的原则。

（2）机床坐标系的规定。

数控机床上的坐标系是采用右手直角笛卡尔坐标系。

标准机床坐标系中X 、Y 、Z 坐标轴的相互关系用右手笛卡尔直角坐标系决定：①伸出右手的大拇指、食指和中指，并互为90o 。

则大拇指代表X 坐标，食指代表Y 坐标，中指代表Z 坐标。

②大拇指的指向为X 坐标的正方向，食指的指向为Y 坐标的正方向，中指的指向为Z坐标的正方向。

③围绕X 、Y 、Z 坐标旋转的旋转坐标分别用A 、B 、C 表示，根据右手螺旋定则，大拇指的指向为X 、Y 、Z 坐标中任意一轴的正向，则其余四指的旋转方向即为旋转坐标A 、B 、C 的正向，如图1所示。

图1 右手笛卡尔坐标�统（3）运动方向的规定。

JB 3051-82中规定：机床某一部件运动的正方向是增大工件与刀具距离的方向，即为各坐标轴的正方向。

2．数控车床坐标系的确定在数控车床中，由于刀架安装位置的不同，分为前置刀架和后置刀架两种情况，其机床坐标系也是不一样的，如图2、图3所示。

（1）Z 坐标。

数控车床的Z坐标为平行于主轴轴线的坐标轴，Z坐标的正向为刀具离开工件的方向。

（2）X 坐标。

数控车床的X 坐标平行于横向导轨面，且刀具离开工件的方向为X坐标的正方向。

数控系统中直线与圆弧插补算法的探讨导言数控系统是一种广泛应用于机械加工领域的自动化控制系统。

其中，直线与圆弧插补算法是数控系统中的核心算法之一。

本文将深入探讨直线与圆弧插补算法的原理、方法以及应用。

直线插补算法直线插补是数控系统中最基本的插补运动方式之一。

它的目标是实现两个给定点之间的直线路径。

在直线插补算法中，我们需要考虑以下几个方面：1.起始点和终点的坐标：为了实现直线插补，我们需要明确起始点和终点的空间坐标。

2.运动速度和加速度：直线插补需要考虑加速度和速度的变化，以实现平滑而又快速的运动。

3.插补精度：直线插补的精度决定了运动轨迹的平滑度和误差控制的能力。

直线插补算法的基本思路是将插补路径划分为多个小段，然后通过控制每个小段的加速度和速度，以达到平滑运动的效果。

常用的直线插补算法包括线性插补算法和B样条插补算法。

线性插补算法线性插补算法是最简单和最基础的直线插补算法之一。

它假设插补路径是一条直线，并根据起始点和终点的坐标以及插补周期，计算出每个插补周期点的位置。

线性插补算法的优点是计算简单，实现容易，但缺点是对于曲线路径的插补效果较差。

B样条插补算法B样条插补算法是一种基于样条曲线的插补算法。

在B样条插补算法中，我们将插补路径表示为一条样条曲线，并通过控制样条曲线的控制点来实现运动轨迹的控制。

B样条插补算法的优点是对曲线路径的插补效果较好，但是计算复杂度较高。

圆弧插补算法除了直线插补，圆弧插补算法也是数控系统中常用的插补方式之一。

圆弧插补用于实现两个给定点之间的圆弧路径。

与直线插补类似，圆弧插补算法也需要考虑起始点和终点的坐标、运动速度和加速度等因素。

圆弧插补算法的基本思路是通过指定起始点、终点和圆心，计算出圆弧路径上每个插补点的位置。

常用的圆弧插补算法包括圆心法和半径法。

圆心法圆心法是一种基于圆心坐标的圆弧插补算法。

在圆心法中，我们通过指定起始点、终点和圆心的坐标，计算出圆弧路径上每个插补点的位置。