淺談圓弧加工指令Ｇ０２／Ｇ０３的應(yīng)用

林翠青

摘要：本文針對(duì)圓弧加工指令G02/G03分別在數(shù)控車床及數(shù)控銑床編程中的應(yīng)用方面作了介紹，希望它能帶給從事數(shù)控專業(yè)教學(xué)的同行們一定的借鑒。

關(guān)鍵詞：數(shù)控車床 數(shù)控銑床 圓弧指令G02/G03 右手笛卡爾坐標(biāo)系

在現(xiàn)代職業(yè)技術(shù)學(xué)院中，機(jī)械類學(xué)生都進(jìn)行數(shù)控實(shí)習(xí)，然而，他們的編程技能還不是很熟練，這主要是對(duì)其指令應(yīng)用不夠熟練。比如，在數(shù)控機(jī)床上加工圓弧時(shí)，一些學(xué)生不能正確判定應(yīng)該使用G02還是G03圓弧指令，而這類機(jī)床主要是指數(shù)控車床和數(shù)控銑床。根據(jù)這一問(wèn)題，結(jié)合筆者多年的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，小結(jié)如下，供同行參考。

首先，要知道指令的格式。在數(shù)控車床中，圓弧指令的格式為：

G18 G02/G03 X（U）___Z（W）___I___ K___ F___ ；或G18 G02/G03 X（U）___Z（W）___R___ F___ ；

以上程序段中，X、Z為該圓弧終點(diǎn)坐標(biāo)，而U、W為圓弧終點(diǎn)相對(duì)圓弧起點(diǎn)的增量坐標(biāo)；I、K為圓心相對(duì)圓弧起點(diǎn)的增量坐標(biāo)，且與指令G90與G91均無(wú)關(guān)；R為圓弧半徑，在車床中R都為正；F為進(jìn)給量。

其次是指令的判定。在數(shù)控車床中，它加工的零件是回轉(zhuǎn)體，反映零件的直徑和長(zhǎng)度。其坐標(biāo)軸是X軸和Z軸；根據(jù)右手笛卡爾坐標(biāo)系，圓弧指令判定應(yīng)從Y軸正方向往負(fù)方向看，如果圓弧起點(diǎn)到終點(diǎn)為順時(shí)針?lè)较颍@樣的圓弧加工時(shí)用G02，反之，如果圓弧起點(diǎn)到終點(diǎn)為逆時(shí)針?lè)较?，則為G03指令。

如圖1所示，為前置刀架數(shù)控車床，在加工AB段圓弧時(shí)，應(yīng)采用G03圓弧加工指令。而如圖2為為后置刀架數(shù)控車床，在加工AB段圓弧時(shí)其加工指令也為G03。其程序段都可以表示為G18 G03 X20.0 Z-10.0 R10.0 F0.1；為什么會(huì)出現(xiàn)這樣的結(jié)果呢？那是因?yàn)楸患庸ち慵幕c(diǎn)都應(yīng)該與X軸正方向取在同一側(cè)。另外，圖1中的Y軸正方向向里，視線看AB圓弧是順時(shí)針的方向，而這與圓弧判定的方向反向。即視線的方向是順時(shí)針，它是從Y軸負(fù)方向到正方向所看到的結(jié)果，因此，它與圓弧規(guī)定的方向應(yīng)從Y軸正方到負(fù)方向去看，正好相反，所以圖1中圓弧加工指令不是G02指令而是G03指令。

同樣，圖2中Y軸正方向向外，視線看AB圓弧的方向是逆時(shí)針，它是從Y軸正方向到負(fù)方向看到的結(jié)果，與圓弧規(guī)定的方向，即Y軸正向到負(fù)向的方向是同向。所以圖2中圓弧加工指令為逆時(shí)針指令G03。

以上圖1、圖2的圓弧都為凸圓弧，現(xiàn)在我們?cè)倏匆幌掳紙A弧的加工指令判定。如圖3、圖4所示。

圖3為前置刀架車床，視線看AB圓弧的方向是逆時(shí)針?lè)较?，這從Y軸正方向到負(fù)方向看到的結(jié)果，這與其規(guī)定方向即Y軸正方向到負(fù)方向反向。因此，該圓弧加工指令不是G03，而是G02。

圖4為后置刀架車床。視線看AB圓弧的方向是順時(shí)針?lè)较?，它是從Y軸正方向到負(fù)方向看到的結(jié)果，這與其規(guī)定的方向是同向。因此，該圓弧加工指令是順時(shí)針指令G02。

從以上分析，我們不難得出：對(duì)于數(shù)控車床上的對(duì)稱凹圓弧或凸圓弧加工，不管是前置刀架，還是后置刀架，其

加工指令都是相同的指令。

下面，我們?cè)賮?lái)看數(shù)控銑床的圓弧加工指令應(yīng)該如何判定。

由于銑床是加工長(zhǎng)方體形的零件，主要反映零件的長(zhǎng)度與寬度的特征。銑床坐標(biāo)軸為X軸與Y軸，根據(jù)右手笛卡爾坐標(biāo)系，圓弧加工指令判定應(yīng)從Z軸正方向往負(fù)方向看，如果圓弧起點(diǎn)到終點(diǎn)為順時(shí)針?lè)较颍搱A弧加工時(shí)用G02指令。反之，如果圓弧起點(diǎn)到終點(diǎn)為逆時(shí)針?lè)较?，則為G03指令。

在數(shù)控銑床中，圓弧加工指令的格式為：

G17 G02/G03 X___Y___I___J___F ；或G17 G02/G03 X___Y___R___F___；

上面程序段中，X、Y為圓弧終點(diǎn)的坐標(biāo)，可以用絕對(duì)值表示，也可用增量值表示；I、J為圓心相對(duì)圓弧起點(diǎn)增量坐標(biāo)，該值與增量編程或絕對(duì)編程無(wú)關(guān)；R為圓的半徑，在銑床中R值可能為正，也可能為負(fù)；F為進(jìn)給量。

下面，我們來(lái)分析一下G02/G03的具體應(yīng)用。

在圖5中，加工AB圓弧時(shí)，視線看AB圓弧為順時(shí)針?lè)较?，而與圓弧判定的方向相一致，即從Z軸正方向往負(fù)方向看，圖中Z軸正方向朝上。因此，該圓弧加工指令用G02。其格式可以為G17 G02 X15.0 Y0 R15.0 F50.0或G17 G02 X15.0 Y0 I15.0 J0 F50.0。而在圖6中，加工AB圓弧時(shí)，視線看AB圓弧為逆時(shí)針?lè)较?，與Z軸正方向到負(fù)方向看的方向一致，所以該圓弧的加工指令為G03指令。其程序段為：G17 G03 X-15.0 Y0 R15.0 F50.0 或G17 G03 X-15.0 Y0 I0.0 J15.0 F50.0。

值得注意的是：圓弧指令G02與G03與坐標(biāo)系的選擇有關(guān)。一般情況下，在銑床加工圓弧的程序段中，平面選擇指令G17可以省略，在車床加工圓弧程序段中，平面選擇指令G18也可以省略。但是，在Y-Z平面上加工圓弧時(shí)，其平面選擇指令G19不能省略。有關(guān)圓弧的編程可以用R編程，也可以用I、J、K編程，在銑床加工圓弧時(shí)，若中心角0°<α<180°，R值為正；若中心角180°<α<360°，R值為負(fù)；倘若加工整圓，則不能直接用R編程，只能用I、J編程。

參考文獻(xiàn):

[1]程洪濤.數(shù)控加工工藝與編程.北京:高等教育出版社.2003.

[2]劉宏軍.模具數(shù)控加工技術(shù).大連:大連理工大學(xué)出版社.2007.