数控车床插补

直线插补指令G01数控编程零件图样%3305N1 G92 X100 Z10（设立加工工件坐标系，定义对刀点的位置）N2 G00 X16 Z2 M03 （移到倒角延长线，Z轴2mm处）N3 G01 U10 W-5 F300 （倒3×45°角）N4 Z-48 （加工Φ26外圆）N5 U34 W-10（切第一段锥）N6 U20 Z-73 （切第二段锥）N7 X90 （退刀）N8 G00 X100 Z10 （回对刀点）N9 M05 （主轴停）3×45°58487310N10 M30（主程序结束并复位）文- 汉语汉字编辑词条文，wen，从玄从爻。

天地万物的信息产生出来的现象、纹路、轨迹，描绘出了阴阳二气在事物中的运行轨迹和原理。

故文即为符。

上古之时，符文一体。

古者伏羲氏之王天下也，始画八卦，造书契，以代结绳(爻)之政，由是文籍生焉。

--《尚书序》依类象形，故谓之文。

其后形声相益，即谓之字。

--《说文》序》仓颉造书，形立谓之文，声具谓之字。

--《古今通论》(1) 象形。

甲骨文此字象纹理纵横交错形。

"文"是汉字的一个部首。

本义:花纹;纹理。

(2) 同本义[figure;veins]文，英语念为:text、article等，从字面意思上就可以理解为文章、文字，与古今中外的各个文学著作中出现的各种文字字形密不可分。

古有甲骨文、金文、小篆等，今有宋体、楷体等，都在这一方面突出了"文"的重要性。

古今中外，人们对于"文"都有自己不同的认知，从大的方面来讲，它可以用于表示一个民族的文化历史，从小的方面来说它可用于用于表示单独的一个"文"字，可用于表示一段话，也可用于人物的姓氏。

折叠编辑本段基本字义1．事物错综所造成的纹理或形象：灿若～锦。

2.刺画花纹：～身。

3．记录语言的符号：～字。

～盲。

以～害辞。

4．用文字记下来以及与之有关的：～凭。

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。

数控车床程序编制的基本方法一、数控车床程序编制差不多方法Ⅰ1.快速移动指令G00用于快速移动并定位刀具，模态有效；快速移动的速度由机床数据设定，因此G00指令不需加进给量指令F，用G00指令能够实现单个坐标轴或两个坐标轴的快速移动。

快速移动指令G00的程序段格式：G00 X_ Z_程序段中X_ Z_是G00移动的终点坐标2.直线插补指令G01使刀具以直线方式从起点移动到终点，用F指令设定的进给速度，模态有效；能够实现单个坐标轴直线移动或两个坐标轴的同时直线移动。

直线插补指令的格式：G01 X_ Z_ F_程序段中X_ Z_是G01移动的终点坐标3.用G94和G95设定F指令进给量单位G94设定的F指令进给量单位是毫米/分钟（mm/min）；G95设定的F指令进给量单位是毫米/转（mm/r）。

进给量的换算：如主轴的转速是S（单位为r/min），G94设定的F指令进给量是F（mm/min），G95设定的F指令进给量是f（单位是mm/r），换算公式：F＝fS4.编程实例编程实例图刀具表T01 93°外圆正偏刀切削用量主轴速度S 500r/min进给量F 0.2mm/r切削深度a p小于4mm 加工程序程序注释SK01.MPF 主程序名N10 G90 G54 G95 G23 S500 M03 T01 设定工件坐标系，主轴转速为500 r/min，选择1号刀，用G95设定进给量F单位（N10 G90G54G94G23S500 M03 T01）或用G94设定进给量F单位N20 G00 X18 Z2 快速移动点定位N30 G01 X18 Z-15 F0.2 车ø18外圆，进给量F＝0.2mm/r(N30 G01 Z-15 F100) 车ø18外圆，进给量F＝100mm/minN40 X24 车台阶面N50 Z-30 车ø24外圆长30mm（比零件总长加割刀宽度略长）N60 X26 车出毛坯外圆N70 G00 X50 Z200 快速移动点定位至换刀点N80 M05 主轴停止N90 M02 程序终止二、数控车床程序编制差不多方法Ⅱ1.绝对尺寸G90和增量尺寸G91分别代表绝对尺寸数据输入和增量尺寸数据输入，模态有效。

二次插补二次插补算法及其目的和应用插补：数控车床的运动控制中，工作台（刀具）X、Y、Z轴的最小移动单位是一个脉冲当量。

因此，刀具的运动轨迹是具有极小台阶所组成的折线（数据点密化）。

例如，用数控车床加工直线OA、曲线OB，刀具是沿X轴移动一步或几步（一个或几个脉冲当量Dx），再沿Y轴方向移动一步或几步（一个或几个脉冲当量Dy），直至到达目标点。

从而合成所需的运动轨迹（直线或曲线）。

数控系统根据给定的直线、圆弧（曲线）函数，在理想的轨迹上的已知点之间，进行数据点密化，确定一些中间点的方法，称为插补。

二次插补法：二次插补算法是指插补分粗插补和精插补两部份，粗插补由软件实现，精插补由硬件完成。

该方法可应用于步进开环数控系统和脉冲式全数字交流伺服系统，大大提高了系统的性能指标，即实时性和可靠性。

这种算法主要应用于多轴联动、机械手、机器人等运动控制的设计。

插补运算的完成采用类似上、下位机的形式。

粗插补部分由上位计算机来完成，在每个插朴运算周期里输出的不是单个脉冲，而是一个直线段(位置增量坐标值)，粗插补采用完全离线进行；精插补部分由硬件智能运动控制器来实时完成，主要完成各控制轴的轨迹规划和精确定位运动。

这样，粗插补完全离线进行，而精插补采用实时控制，一方面系统的实时性较好，另一方面可把上位计算机解放出来去完成更重要的工作。

二次插补算法中的粗插补算法：我们知道，物体运行的轨迹不管是空间的还是平面的，最终都可以离散成两种最基本的单元：空间直线和空间圆弧，可用大量成熟的软件来完成这部分，从宏观轨迹离散成微观两种最基本单元的工作，如Unigraph、Pro／ENGINEER、Cimatron、Mastercam等等，在通常的控制系统中读入的轨迹代码就是这两种最基本的单元。

下面仅就这两种基本单元来设计它们的算法。

空间直线的粗插补算法:空间直线离散成微直线段，得到微直线段实际上是要得到在某个数值范围内的位置增量坐标值ΔX、ΔY、ΔZ。

圆弧插补指令顺/逆时针圆弧插补G02/G03圆弧插补指令使刀具在指定平面内按给定的F进给速度作圆弧运动，切削出圆弧轮廓。

（1）圆弧顺、逆的判断。

圆弧插补指令分为顺时针圆弧插补指令G02和逆时针圆弧插补指令G03，圆弧插补的顺、逆可按如图1所示的方向判断：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少轴也加上去来考虑。

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1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）看去，顺时针为G02，逆时针为G03，如图5-11所示为车床上圆弧的顺逆方向。

图1 图2 圆弧顺逆方向（2）G02/G03指令编程格式。

在车床上加工圆弧时，不仅要用G02/G03指出圆弧的顺、逆时针方向，用X（U），Z（W）指定圆弧的终点坐标，而且还要指定圆弧的中心置。

常用指定圆心位置的方式有两种，因而G02/G03的指令格式有两种：①用I、K指定圆心位置：指令格式：N_ G02/G03 X(U) _ Z(W) _ I_ K_ F_;②用圆弧半径R指定圆心位置：指令格式：N_ G02/G03 X(U) _ Z(W) _ R_ F_;（3）说明。

①采用绝对值编程时，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。

当采用增量值编程时，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“土”号，当矢量的方向与坐标轴的方向不一致时取“一”号，如图3所示。

图3 G02圆弧插补指令说明（直径编程）③R为圆弧半径，不与I、K同时使用。