总第６２８期 中职教育 浅谈圆弧加工指令Ｇ０２／Ｇ０３的判断方法及应用 张敏卿 （保定高级技工学校，河北省０７１０００） 摘要：数控车削加工是数控加工中用的最多的加工方法之一，在数控车床上可以加工由任意直线和圆弧形成的形状复杂的回 转体零件。本文主要介绍了手工编程中编制圆弧轮廓加工程序时的顺、逆圆弧插补指令Ｇ０２、Ｇ０３的判断方法。 关键词：数控车床； 顺、逆圆弧指令Ｇ０２、Ｇ０３； 右手直角笛卡儿坐标系 中图分类号：ＴＧ５１９．１ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００６－３３１５（２０１０）６－１２３－００１ 数控机床是一种技术密集度及自动化程度很高的机电一体 化加工设备。随着数控机床的发展与普及，现代化企业对于懂得 数控加工技术、能进行数控加工编程的技术人才的需求量必将 不断增加。数控车削加工是数控加工中用得最多的加工方法之 一，凡是能够在数控车床上装夹的回转体类零件都能在数控车 床上加工。由于数控车床具有直线插补和圆弧插补功能，所以， 在数控车床上可以加工由任意直线和圆弧形成的形状复杂的回 转体零件。 要实现数控机床加工，编写零件的加工程序是关键。数控机 床加工程序编制的方法有两种：即手工编程与自动编程，在数控 车床上加工工件时大多数采用手工编程的方法。在手工编程中 编制圆弧轮廓的加工程序时，采用顺时针圆弧插补指令ＧＯ２和 逆时针圆弧插补指令Ｇ０３来编写，一些学生不能正确地判段出 该圆弧加工应采用顺时针圆弧插补指令ＧＯ２还是逆时针圆弧插 补指令ＧＯ３。那么，我们应该如何区 分呢？要正确无误地选用ＧＯ２和 Ｇ０３需要在三维坐标系内分析和判 断。即圆弧顺、逆方向的判别方法按 右手直角笛卡儿坐标系确定：沿垂直 于圆弧所在平面（如ＸＯＺ平面）的坐 标轴的负方向ｆ＿Ｙ）看去，顺时针方向 为Ｇ０２，逆时针方向为ＧＯ３。如图１ 所示： 由于数控车床属于二轴加工的 数控机床，即反映了零件的直径和长 图１＋ 度。其坐标轴分别是ｘ轴和ｚ轴，则根据右手直角笛卡儿坐标 系来判断Ｙ轴，从Ｙ轴正方向往负方向看，如果圆弧起点到终 点为顺时针方向，则加工时用Ｇ０２指令；反之，如果圆弧起点到 终点为逆时针方向，则为Ｇ０３指令。然而在实际教学过程中，大 多数学生不容易掌握第三根轴Ｙ的方向，在判断时很容易出错。 本文提出了一种数控车床手工编程中正确选用顺、逆时针圆弧 插补指令的方法。 我们知道，数控车床的刀架有前置刀架和后置刀架之分，这 两种形式的车床ｘ轴正方向的 建立则刚好相反，如图２ ａ）所 示。因此我们在同一方向看到的 圆弧插补的顺逆方向也刚好相 反。那么在实际加工中某一圆弧 顺、逆时针的判定与刀架的位置 是否有关呢？ 如图２ ｂ）所示，在前置刀 架的数控车床上加工凸圆弧段 时，采用逆时针圆弧插补指令 前置刀架 ｂ） 图２．Ｊ Ｇ０３，而在后置刀架数控车床上加工凸圆弧段时其加工指令同 样也为Ｃ０３。为什么会出现这样的结果呢？那是因为编程时被加 工零件的基点都应该与ｘ轴正方向取在同一侧。对于图２ａ）中前 置刀架的Ｙ轴正方向垂直纸面指向里，我们应从纸的背面来看， 实际上从纸的背面看与正面看刚好相反，即视线的方向看凸圆 弧是顺时针的方向，它是从Ｙ轴负方向到正方向所看到的结果， 因此，它与圆弧规定的方向应从Ｙ轴正方沿着负方向看，正好相 反，所以圆弧加工指令不是顺时针Ｇ０２指令而是逆时针Ｇｏ３指 令。而对于图２ａ１中后置刀架的Ｙ轴正方向垂直纸面指向外，刚 好视线的方向为Ｙ轴的负方向，与判断方向由Ｙ轴正向到负向 的方向是相同的。所以圆弧加工指令为逆时针指令ＧＯ３。我们再 看一下凹圆弧的加工指令判定。同样的方法我们得出在前置、后 置刀架机床上加工凹圆弧时都用顺时针圆弧插补指令Ｃ０２。 在数控车床上加工圆弧时，不仅要正确的判断出圆弧的顺、 逆时针方向，合理选择ＧＯ２、ＧＯ３指令，用Ｘ（Ｕ），ｚｆ 指定圆弧的 终点坐标，而且还要正确指定圆弧的中心位置。在应用中常用指 定圆心位置的方式有两种，即：１）用圆弧半径Ｒ指定圆心位置； ２）用Ｉ、Ｋ指定圆心位置；如图３所示。 格式一：用圆弧半径Ｒ指定圆心位置 即：Ｇ０２／Ｇ０３ Ｘ（Ｕ１一 ＺｒＷ１一 Ｒ— Ｆ一； “ 格式二：用Ｉ、Ｋ指定圆心位置 即：ＧＯ２／Ｇ０３ Ｘ（Ｕ）－Ｚ（Ｗ）－Ｉ—Ｋ—Ｆ－； 格式中：（１）Ｘ、ｚ的值是指圆弧终点的绝对坐 ． 标值；（２）ｕ、Ｗ为圆弧终点相对于圆弧起点 ‘ 的增量坐标值；（３）Ｉ、Ｋ为圆弧起点到圆弧 圈３ 中心所作矢量分别在ｘ、ｚ坐标轴方向上的分矢量（矢量方向指 向圆心）。Ｉ、Ｋ为增量值，并带有“±”号，当分矢量的方向与坐标 轴的方向一致时取“＋”号，反之为“～”号，与Ｇ９０，Ｇ９１无关；（４）Ｒ 为指定圆弧半径，当用半径值指定圆心位置时，由于在同一半径 值的情况下，从圆弧的起点到终点有两个圆弧的可能性，为区别 二者，规定当圆弧的圆心角≤１８ｏ。时，Ｒ值为正，当圆弧的圆心 角３６０。＞１８０。时，Ｒ值为负，当加工整圆时，就不能用半径Ｒ 编程了，只能用Ｉ、Ｋ来指定圆心的位置；在数控车床上所加工的 圆弧所对应的圆心角最大为１８０ｏ，所以在数控车床上加工圆 弧时Ｒ值均为正值。（５）Ｆ为进给量；是模态量，它的设定单位有 两种，即和，分别用指令Ｇ９８、Ｇ９９指定。 总之，我们在数控车床上加工圆弧表面时，要准确地判断出 该圆弧段加工应用顺时针圆弧插补指令ＧＯ２，还是逆时针圆弧 插补指令ＧＯ３。编程时根据零件图纸尺寸要求，准确合理地编写 其加工程序，充分发挥数控机床的优越性。 参考文献： 高枫，肖卫宁主编．数控车削编程与操作训练．北京高等教育出 版社．２００５．６ —
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数控铣“圆弧插补指令G02、G03”的教学过程探讨
作者：赵玉凤 金亚云 程洋 张福豹
来源：《科技视界》2015年第12期
【摘 要】《数控加工与编程》是高等职业教育中机电类专业的核心专业课程之一。该课程实践性较强，基本指令的教学非常重要，数控铣削加工中，圆弧插补指令G02、G03难度比较大，本文结合笔者的教学经验，总结出圆弧插补指令G02、G03编程的学习步骤，非常有利于学生的学习和灵活应用圆弧插补指令。
【关键词】数控铣削；圆弧插补；编程
0 引言
《数控加工与编程》是高等职业教育中机电类专业的核心专业课程之一。该课程实践性较强，教学过程中，基本编程指令：G00、G01、G02、G03、G40、G41、G42等的学习是学生在数控机床操作训练中必须掌握的指令。结合理论教学与机床实际操作，发现学生在圆弧插补指令G02、G03的应用中问题较多。G02、G03在应用中的错误主要出现在如下几个方面：（1）圆弧顺时针、逆时针的方向判别；（2）使用编程格式不当。为了较好的掌握圆弧插补指令G02、G03，本文结合笔者的教学经验，从以下几个方面着手。
1 课前准备工作
采用多媒体授课结合仿真软件，现场授课通过CRT显示屏模拟，铣床仿真加工外轮廓和内腔程序，课前输入到仿真系统或数控铣床，上课时打开演示G02、G03的走刀路线。
2 教学基本思路
在教学过程中以数控加工仿真实训室和数控加工实训中心为第一课堂，采用“教学做合一”的教学模式，利用现代教育技术和实训室先进的设备条件，边讲解、边演示、边实验、边训练，达到强化学生知识、技能、能力三者融会贯通的目的，开放式实训教学满足了不同程度学生的实践需求，为学生创新意识和创新能力的培养提供了广阔的平台。
3 教学过程
进给控制指令G02/G03
进给控制指令G32
参考点控制指令，暂停指令，恒线速指令
目的、要求：
熟悉基本指令格式及使用方法
重点掌握G00/G01和G02/G03指令的应用
一、 辅助功能（M 功能）
辅助功能由地址字M 和其后的一或两位数字组主要用于控制零件程序的走向，以及机床各种辅助功的开关动作。M 功能有非模态M 功能和模态M 功能二种形式。
1、非模态M 功能 (当段有效代码) ：只在书写了该代码的程序中有效；
2、模态M 功能(续效代码)：一组可相互注销的M 功能，这功能在被同一组的另一个功能注销前一直有效。
模态M 功能组中包含一个缺省功能M 代码及功能,系统上M代码及功能时将被初始化为该功能。另外，M 功能还可分为前作用M 功能和后作用M功能二类。
1、前作用M 功能：在程序段编制的轴运动之前执行；
2、后作用M 功能：在程序段编制的轴运动之后执行。
华中世纪星HNC-21T 数控装置M指令功能如表所示（标记者为缺省值）
M 代码及功能表
1、CNC 内定的辅助功能
(1) 程序暂停M00
当CNC 执行到M00 指令时，将暂停执行当前程序，以方便操作者进行刀具和工件的尺寸测量、工件调头、手动变速等操作。暂停时，机床的进给停止，而全部现存的模态信息保持不变，欲继续执行后续程序，重按操作面板上的“循环启动”键。M00为非模态后作用M 功能。
(2) 程序结束M02
M02一般放在主程序的最后一个程序段中。当CNC执行到M02指令时，机床的主轴、进给、冷却液全部停止，加工结束。
使用M02 的程序结束后，若要重新执行该程序就得重新调用该程序，或在自动加工子菜单下按子菜单F4键请参考HNC-21T操作说明书），然后再按操作面板上的“循环启动”键。M02 为非模态后作用M 功能。
(3)程序结束并返回到零件程序头M30
M30和M02功能基本相同,只是M30指令还兼有控制返回到程序头的作用。使用M30的程序结束后,若要重新执行该程序,只需再次按操作面板上的“循环启动”键。
OCCUPATION12 2009 5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。前置刀架与后置刀架的X轴正方向是相反的。（3）Y坐标。在确定X、Z坐标的正方向后，根据X和Z坐标的方向，按照右手笛卡尔直角坐标系来确定Y坐标的方向。在前置刀架与后置刀架的数控车床中，Y坐标的正方向也是相反的。图2 前置刀架�数控车床坐标�图3 后置刀架�数控车床坐标�二、数控编程中的圆弧插补使用判断数控编程中，圆弧插补指令为G02、G03。G02为顺圆数控车床编程中圆弧插补指令的使用文/牛锡振OCCUPATION12 2009 5经验之谈改革探索编辑︱孙雁︱E-mail:zhiyezazhi@ GOOD EXPERIENCE
