单元四 圆弧加工

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1、单元四：圆弧加工程序的编制【单元目标】掌握圆弧插补指令的格式和用法及其编程的注意事项；掌握圆弧程序的编制方法与技巧；培养学员良好的编程习惯，及分析与解决问题能力。【单元知识】一．圆弧插补指令1.圆的几何要素圆定义为平面上的一段封闭曲线，它上面的所有点到它的圆心的距离都相等。如图4-1所示。编程中使用的最重要的元素是圆的圆心、半径和直径。一个象限就是由直角坐标系形成的平面四个部分中的任何一个。如图4-1所示，在0°～90°之间为Ⅰ象限。象限是一个圆的主要特征，有时圆弧跨越不止一个象限，但在现代控制系统中可以实现在一个程序段中加工任意长度的圆弧，它几乎没有任何限制。图4-1圆的基本元素2.圆弧插补

2、编程格式圆弧插补的编程格式包括以下几个参数，没有这几个参数几乎不可能完成圆弧的切削，这几个重要参数是：圆弧加工方向（CW或CCW）;圆弧起点和终点；圆弧的圆心和半径。1）圆弧加工方向刀具可沿圆弧的两个方向运动—顺时针（CW）和逆时针（CCW）,如图4-2所示，这时两个约定俗成的术语。在大多数机床上，通过垂直观看平面内编程运动来定义运动方向，也可采用右手螺旋法则，大拇指指向第三根轴的正方向，四指旋转的方向为正方向（逆时针）。图4-2圆弧方向的定义2）圆弧插补指令G02顺时针方向圆弧插补CW;模态代码G03逆时针方向圆弧插补CCW；模态代码判断方法逆着第三轴的方向观察，加工方向为顺时针就使用G02

3、指令，逆时针就用G03指令。各平面内圆弧顺逆的判断如图4-3所示。图4-3三个平面内的圆弧加工方向重要提示G02和G03都是模态指令，因此它们一直有效，直到程序结束或由同组的另一指令（G00、G01）所代替。3）平面选择指令在右手笛卡尔坐标系中，三个相互垂直的坐标轴构成三个坐标平面，即XY平面，XZ平面和YZ平面。平面选择指令一般用于选择圆弧插补的插补平面或刀具半径补偿时的补偿平面。如图4-4所。其中：G17——xy平面选择；G18——xz平面选择G19——yz平面选择图4-4坐标平面选择重要提示4）编程格式：圆弧插补既可用圆弧半径R指令编程，也可用I、J、K指令编程。在同一程序段中，I、J、

4、K、R同时使用时，R优先，I、J、K指令无效。　　　Ｇ１７　　　　Ｇ０２　　　Ｘ　　Ｙ　　　　　　　　　Ｇ１８　　　　Ｇ０３　　　Ｘ　　Ｚ　　Ｒ　　F　　　　　　　Ｇ１９　　　　　　　　　　Ｙ　　Ｚ一些老式控制系统不能直接制定地址R，而必须使用圆心向量I、J、K：　　　Ｇ１７　　　　Ｇ０２　　　Ｘ　　Ｙ　　IJ　　　　　　Ｇ１８　　　　Ｇ０３　　　Ｘ　　Ｚ　　IKF　　　　　　　Ｇ１９　　　　　　　　　　Ｙ　　ＺJK解释（1）圆弧的起点和终点圆弧的起点必须在圆弧上，它与切削运动方向有关，在程序中由圆弧运动前一个程序段中的坐标给出，也就是说圆弧起点为切削刀具在圆弧插补指令前的最后位置。例如：N5

5、0G01X30Y30F150N60G02X-42.42Y0R42.42N70G01X..Y..在这个例子中，程序段N50表示某一轮廓的终点，比如直线插补，同时它也表示后一圆弧的起点。程序段N60中加工圆弧，所以其坐标表示圆弧的终点。圆弧的终点是圆弧运动的目标点，也是圆弧插补指令中的坐标位置如：G03Ｘ　　Ｙ　　R如图4-5所示。图4-5圆弧的起点、圆心与终点　(2)圆弧半径R圆弧的半径可以用地址R或圆心向量向量I、J、K来制定。当用R指令编程时，如果加工圆弧段所对的圆心角为0°～180°（包含180°），R取正值；如果圆心角为180°～360°(大于180°)，R则取负值。如图4-6所示的两段

6、圆弧，其半径、端点、走向都相同，但所对的圆心角却不同，在程序上则仅表现为R值的正负区别。小圆弧段：G90G03X0Y25.0R25.0或：G91G03X−25.0Y25.0R25.0大圆弧段：G90G03X0Y25.0R−25.0或：G91G03X−25.0Y25.0R−25.0图4-6R编程圆弧位置（3）圆心向量圆弧起点到圆心之间的距离由I、J、K向量指定，通常以增量形式表示。如图4-5所示。无论用绝对还是用相对编程方式，向量I、J、K都为圆心相对于圆弧起点的坐标增量，为零时可省略。没有符号表示正方向，负号表示负方向且一定要写出来。如图4-6所示，使用增量编程为：小圆弧段：G90G03X0Y

7、25.0I-25J0大圆弧段：G90G03X0Y25.0I0J255）整圆铣削如图4-7所示，假设A点坐标为（50，30），加工半径为10的整圆，则图中的几个圆弧都符合程序段G03X50Y30R10的要求，相同的加工方向，相同的起点和终点，相同的半径，用半径R可能会引起混淆。图4-7使用R进行整圆铣削时存在的许多数学可能性铣削整圆时不能用R值编程，只能使用IJK代替指定圆心位置。程序段如下：G03