圆弧插补指令编程
数控铣床加工中心编程及加工教学教案—圆弧沟槽的加工
任务二圆弧沟槽的加工[教学目标]1.熟练掌握G02/G03圆弧插补指令的格式。
2.掌握G02/G03圆弧插补指令的使用方法。
[教学重点]圆弧沟槽件的编程方法[教学难点]圆弧沟槽件的编程方法[教学过程]新课教学一、圆弧插补指令（G02/G03）圆弧插补指令格式如下：G17 G02/G03 X Y R （I J ）F ；G18 G02/G03 X Z R （I K ）F ；G19 G02/G03 Y Z R （J K ）F ；说明：（1）G17为选择XY平面， G18为选择XZ平面，G19为选择YZ平面，此三个指令为同组模态指令，如图2-9所示。
（2）沿圆弧所在平面另一根轴的正方向向负方向看，顺时针圆弧插补为G02，逆时针圆弧插补为G03。
（3） X、Y、Z为圆弧的终点坐标，R为圆弧半径。
（4）I、J、K为起点到圆心的距离分别在X、Y、Z轴上的矢量值。
图2-9 圆弧插补平面选择示意图二、圆弧的表示方法圆弧的表示方法有圆心法和半径法两种。
（1）圆心法。
用I、J、K指定圆弧起点位置的方法称为圆心法。
I、J、K后面的数值定义为圆弧起点相对于圆心在X、Y、Z轴上的分向量。
图2-10所示为圆心法编程示意图。
图2-10 圆心法编程示意图(2)半径法。
以R指定圆弧半径的方法称为半径法。
半径法以起点、终点和圆弧半径来表示一段圆弧，在圆上会有两段圆弧出现，如图2-11所示。
R后面的数值是正值时，表示圆心角小于等于1800的圆弧；R后面的数值是负值时，表示圆心角大于1800的圆弧。
半径法圆弧加工程序如下：加工圆弧A：G17 G02 X_ Y_ Ra_ F _;加工圆弧B：G17 G02 X_ Y_ -Rb_ F_;图2-11 半径法编程示意图三、整圆编程对于铣削一整圆，只能用圆心法进行加工（见图2-12），半径法无法执行。
如果用半径法以两个半圆相接，其真圆度误差会太大。
整圆的加工程序为G03 X40. Y0. I-40. J0 F100；练习过程：一、布置练习任务独立完成下图零件的加工二、老师讲解加工中心自动加工圆形槽零件的操作步骤及方法。
数控铣削加工编程教学之圆弧插补指令G02G03浅析
Science &Technology Vision 科技视界1建立学习目标本组指令面对的是中专二年级学生,已经学习了《机械制图》,《机械基础》等基础应用课程。
并且通过基本的数控认知学习对数控机床的结构、工作原理等有了基本认识,能进行简单的手动操作和直线、斜线编程。
1.1知识目标1.1.1使学生熟记并掌握G02/G03指令格式及指令中每个参数的含义;1.1.2使学生在实际编程时能够正确应用G02/G03指令。
1.2能力目标培养学生正确分析图纸,正确确定轮廓加工时走刀路线,编制一段完整程序的能力。
引导学生体验探究的过程,提高知识的应用能力,通过探究学习提高学生对数控编程课程的兴趣。
1.3学习重点1.3.1圆弧插补指令G02/G03的灵活运用,熟记指令格式中每个参数的含义。
1.3.2圆弧顺逆的判断方法。
1.4学习难点1.4.1圆弧编辑终点圆心方式中(I.J.K)的计算;1.4.2如何利用终点圆心方式(I.J.K 方法)进行整圆编辑的技巧。
2基础判断2.1平面选择在加工中心和数控铣床上进行圆弧指令操作必须先利用右手笛卡尔坐标系判断加工平面。
G17———加工XY 面Z 轴垂直(数控铣床一般默认加工此平面);G18———加工ZX 面Y 轴垂直;G19———加工YZ 面X 轴垂直。
图1应用右手笛卡尔坐标系判断加工平面2.2指令选择2.2.1G02:顺时针圆弧插补G03:逆时针圆弧插补G02/G03指令格式1)终点半径方式G17G02/G03X_Y_R_F_G18G02/G03X_Z_R_F_G19G02/G03Y_Z_R_F_参数说明:(1)R 为圆的半径值如图2所示,圆心角设为θ:则0°≤θ≤180°时,半径R 取正值,所对应圆弧为劣弧;则180°<θ<360°时,半径R 取负值,所对应圆弧为优弧。
(2)F 为进给速率(3)R 编程方式不能加工整圆图2圆心角对应圆弧的R 值判定2)终点圆心方式G17G02/G03X_Y_I_J_F_G18G02/G03X_Z_I_K_F_G19G02/G03Y_Z_J_K_F_参数说明:I,J,K 分别表示X,Y,Z 轴圆心的坐标减去圆弧起点的坐标,如下图所示。
圆弧插补指令G02(精)
圆弧插补指令G02/G03指令格式：G02R__X （U ）__ Z （W ）__ F__ ；G03 I__ K__指令意义：刀具沿X 、Z 两轴同时从起点位置（当前程序段运行前的位置）以R 指定的值为半径或以I 、K 值确定的圆心顺时针（G02）/逆时针（G03）圆弧插补至X（U ）、Z （W ）指定的终点位置。
指令地址：G02：顺时针圆弧插补，见图3-15A ； G03：逆时针圆弧插补，见图3-15B ；X ：终点位置在X 轴方向的绝对坐标值，其取值范围是：-9999.999mm ～+9999.999mm；Z ：终点位置在Z 轴方向的绝对坐标值，其取值范围是：-9999.999mm ～+9999.999mm；U ：终点位置相对起点位置在X 轴方向的坐标值，其取值范围是：-9999.999mm ～+9999.999mm；W ：终点位置相对起点位置在Z 轴方向的坐标值，其取值范围是：-9999.999mm ～+9999.999mm；I ：圆心相对圆弧起点在X 轴上的坐标值，其取值范围是：-9999.999mm ～+9999.999mm；K ：圆心相对圆弧起点在Z 轴上的坐标值，其取值范围是：-9999.999mm ～+9999.999mm；R ：圆弧半径；F ：沿圆周运动的切线速度，其取值范围是：1~15000mm/min，其速度合成图见本手册3.6节进给功能F 代码。
图3-15A G02轨迹图图3-15B G03轨迹图指令说明：● 顺时针或逆时针是从垂直于圆弧所在平面的坐标轴的正方向看到的回转方向，它是与采用前刀座坐标系还是后刀座坐标系有关的，如图3-16；图3-16 圆弧方向的确定● 圆弧中心用地址I 、K 指定时，其分别对应于X ，Z 轴。
I 、K 表示从圆弧起点到圆心的矢量分量，是增量值：I ＝圆心坐标X －圆弧起始点的X 坐标； K ＝圆心坐标Z －圆弧起始点的Z 坐标;OKI图3-17 圆弧I 、K 值I 、K 根据方向带有符号，I 、K 方向与X 、Z 轴方向相同，则取正值；否则，取负值。
圆弧插补指令编程
•%
小结
所有不同型号的数控车床、铣床都必须用到G00、G01、G02、 G03指令，这四个指令在所有数控系统中都通用。在数控车、铣床 自动编程中，任何平面、曲面加工的路径最后都是由直线、圆弧插 补组成。所以说，这四个指令是数控编程的最基本组成单元。
① 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“±”号，当矢量的方向与坐标轴 的方向不一致时取“”号。
安全操作和注意事项
（1）选刀时，刀尖角一定要控制在40°以下，如果刀尖角过大，凹圆 弧将过切。
（2）装刀时，刀尖同工件中心高对齐，对刀前，先将工件端面车平。 （3）为保证精加工尺寸准确性，可分半精加工、精加工。 （4）由于暂不计刀尖圆弧半径，因此实际圆弧存有过切或欠切现象。
工件的参考程序
• O0304 (O0304); • G40G97G99M03S500T0101F
用G02、G03指令加工圆弧面时，要注意顺、逆方向及圆弧半径 和圆心坐标编程的不同之处。
通过实训项目的学习，了解数控车床对刀与工件坐标系之间的 关系；通过半精加工、精加工掌握如何控制工件尺寸。
数控机床操作入门
模块三 单一指令加工应用
G02 G03圆弧插补指令编程
圆弧终点坐标
确定圆心位置 进给速度
绝对值 X、Z 增量值 U、W 混合编程 X、W
α≤180° 用＋R 360°＞α＞180° 用－R
车床刀架前后置，圆弧顺逆不相同 刀架后置为标准，前置顺逆方向反
教学重点
圆弧顺、逆的判断和圆心位置R正负的确定。
教学难点
圆弧顺逆的判断。
主目录
能力训练题：
YHCNC实 习 卡 片
N78 G01X21
（切断工件 ）
N80 G00X100
（X轴方向退刀）
N82 Z120 M09 （回换刀点，切削液关 ）
N84 M30
（程序结束，返回第一条程序段 ）
四、典型零件加工演示
（用YHCNC仿真软件）
课堂小结
G02（G03）X（U）——Z（W）—— R—— F——
圆弧顺、逆
刀架后置 刀架前置
N62 T0404
（换切断刀）
N64 G00X82S400M03（点定位到φ82,正转,400r/min ）
N66 Z－44
（快速点定位到离端面44处）
N68 G01X75F200 （切槽 ）
N70 G00X82
（退刀到φ82 ）
N72 W2
（增量移动2mm ）
N74 G01X80F200 （进刀到φ80 ） N76 G？03X76W－2R2 （车R2圆弧 ）
模块 学习单元
FANUC-0i数控车
G02、G03圆弧插补 指令编程
考核项目 考 核 标 准 配 分 得 分 总 分
编程考核 任错一处扣5分 70
设 YHCNC 学时
软件操作考核 任错一处扣10分 30
备 仿真软件 件数 1 记 事
圆弧插补指令
圆弧插补指令实例1该零件由三处外圆（Ø34、Ø26、Ø16）、两段倒圆（R4、R5）、一段倒角(C2)组成。
外圆粗车工作已经完成，请编制精加工程序。
编程原点设置在工件右端面的中心，经计算各基点的坐标从右到左依次为A （12，0）、B（16，-2）、C（16，-15）、D（26，-20）、E（26，-31）、F（34，-35）、G(34，-45)。
O0001;T0101;M03 S600 ; （主轴以600r/min旋转）G00 X0 Z2.0;GO1 X12实例2O0001;T0101M03 S400 （主轴以400r/min 旋转）G00 X0 （到达工件中心）G01 G42 G01Z0 F60 （工进接触工件毛坯）(加刀补)G03 U24 W-24 R15 （加工R15圆弧段）G02 X26 Z-31 R5 （加工R5圆弧段）G40 G00 X30 (取消刀补)G01 Z-40 （加工Φ26外圆）X40 Z5 （回对刀点）M30 （主轴停、主程序结束复位）刀具补偿数控车床通常连续实行各种切削加工，刀架在换刀时前一刀具刀尖位置和新换的刀具位置之间会产生差异，刀具安装也存在误差、刀具磨损和刀尖圆弧半径等误差，若不利用刀具补偿功能予以补偿，就切削不出符合图样要求形状的零件。
此外，合理利用刀具补偿还可以简化编程。
数控车床的刀具补偿可分为两类，即刀具位置补偿和刀具半径补偿。
刀具位置补偿 刀具补偿 刀具的几何补偿（TXXXX 实现） 尖圆弧半径补偿（G41、G42实现） 几何位置补偿磨损补偿由于存在两种形式的偏移量，所以刀具位置补偿使用两种方法，一种方法是将几何补偿值和磨损补偿值分别设定存储单元存放补偿值，其格式为：另一种方法是将几何偏移量和磨损偏移量合起来补偿，如图（b）所示，其格式为：刀具半径补偿的目的1.若车削加工使用尖角车刀，刀位点即为刀尖，其编程轨迹和实际切削轨迹完全相同。
第五章 圆弧指令的编程
第五讲 数控编程常用指令－G02/G03
2、圆弧顺逆的判别
从Y轴正向向负方向看，顺时针圆弧 称为顺弧，用G02加工；逆时针圆弧称为 逆弧，用G03加工；
第五讲 数控编程常用指令－G02/G03 G02/G03的使用和刀架的关系，如图所示：
第五讲 数控编程常用指令－G02/G03
3、圆弧的车法：
1）车锥法
在车圆弧时，不可能用一刀将圆弧车好，因为这样的 吃刀量太大，容易崩刀。可以先车圆锥，再车圆弧。 如图示:
OC=1.414R;
CD=OC-OD=0.414R;
AC=BC=0.586R; 当R不太大时，取
AC=BC=0.5R
第五讲 数控编程常用指令－G02/G03 1）车锥法－1
第五讲 数控编程常用指令－G02/G03 1）车锥法－2
第6讲 数控编程常用指令－G02/G03 1）车锥法－3
第五讲 数控编程常用指令－G02/G03 1）车锥法－4
第五讲 数控编程常用指令－G02/G03 1）车锥法－5
第五讲 数控编程常用指令－G02/G03 1）车锥法－6
第五讲 数控编程常用指令－G02/G03 1）车锥法－7
第五讲 数控编程常用指令－G02/G03 1）车锥法－8
第五讲 数控编程常用指令－G02/G03
车圆弧练习：
数控机床加工技术
第五章 圆弧指令编程知 识
G02/G03指令
Байду номын сангаас五讲 数控编程常用指令－G02/G03
一、圆弧插补指令G02/G03 1、程序段格式：
G02 X____Z____R____F____； G03 X____Z____R____F____； X、Z－－圆弧终点坐标值； R－－圆弧半径，圆心角为0－180时R为正， 否则R为负； F－－进给速度；
数控铣床编程圆弧插补中平面选择指令的应用
数控铣床编程圆弧插补中平面选择指令的应用数控铣床编程中，圆弧插补是一种常见的加工方式，通过控制刀具沿指定的圆弧轨迹进行加工。
在编程过程中，平面选择指令起着至关重要的作用，它决定了圆弧插补所在的平面。
下面我将详细介绍平面选择指令的应用。
在数控铣床编程中，通过使用G17、G18和G19指令来选择工件加工平面。
这些指令分别对应于XY平面、XZ平面和YZ平面。
在圆弧插补中，选择合适的加工平面是非常重要的，它决定了圆弧的运动轨迹和加工结果。
我们来看G17指令，它选择XY平面作为加工平面。
当我们需要在XY平面上插补圆弧时，我们可以使用G17指令。
例如，当我们需要在平面上加工一个圆形凸起时，可以使用G17指令选择XY平面，并指定圆心坐标和半径，然后通过G02或G03指令插补圆弧。
接下来是G18指令，它选择XZ平面作为加工平面。
当我们需要在XZ平面上插补圆弧时，可以使用G18指令。
例如，当我们需要在平面上加工一个圆柱体时，可以使用G18指令选择XZ平面，并指定圆心坐标和半径，然后通过G02或G03指令插补圆弧。
最后是G19指令，它选择YZ平面作为加工平面。
当我们需要在YZ 平面上插补圆弧时，可以使用G19指令。
例如，当我们需要在平面上加工一个圆锥体时，可以使用G19指令选择YZ平面，并指定圆心坐标和半径，然后通过G02或G03指令插补圆弧。
通过合理选择平面选择指令，我们可以在数控铣床上编程插补各种形状的圆弧。
这不仅提高了加工效率，还保证了加工质量。
因此，在进行圆弧插补编程时，我们需要根据实际情况选择合适的加工平面，并正确使用G17、G18和G19指令。
平面选择指令在数控铣床编程圆弧插补中的应用非常重要。
通过合理选择平面选择指令，我们可以实现各种形状的圆弧加工。
编程人员需要充分理解平面选择指令的作用和用法，以确保编程的准确性和高效性。
这样才能更好地应用数控技术，提高加工效率和质量。
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圆弧插补示例
【案例】 车削如图3-4所示的球头手柄。试设计一个精车程序，在 25mm的塑料棒上加工 出该零件。
图3-4 圆弧插补实例
解答过程零件图ຫໍສະໝຸດ 艺分析数值计算 工件参考程序
加工操作过程
零件图工艺分析
（1）技术要求分析。如图3-4所示，零件主要包括凹凸圆弧面、圆柱面。零件材料为塑料棒。 （2）确定装夹方案、定位基准、加工起点、换刀点。毛坯为塑料棒，用三爪自定心卡盘软卡 爪夹紧定位。工件零点设在右端面上，加工起点设在工件端面附近，换刀点可以距离工件合适 位置，在换刀时不能与工件发生碰撞时可以。 （3）制定加工工艺路线，确定刀具及切削用量。加工刀具的确定如表3-2所示。 （4）确定刀具加工工艺路线。如图3-4所示，刀具从起点M（换刀点）出发，加工结束后再回 到M点，走刀路线为：M→A→B→C→D→E→F→M。
小 结
所有不同型号的数控车床、铣床都必须用到G00、G01、G02、 G03指令，这四个指令在所有数控系统中都通用。在数控车、铣床 自动编程中，任何平面、曲面加工的路径最后都是由直线、圆弧插 补组成。所以说，这四个指令是数控编程的最基本组成单元。 用G02、G03指令加工圆弧面时，要注意顺、逆方向及圆弧半径 和圆心坐标编程的不同之处。 通过实训项目的学习，了解数控车床对刀与工件坐标系之间的 关系；通过半精加工、精加工掌握如何控制工件尺寸。
加工操作过程
（1）输入程序。
（2）数控编程模拟软件对加工刀具轨迹仿真，或数控系统图形仿真
加工，进行程序校验及修整。 （3）安装刀具，对刀操作，建立工件坐标系。
（4）启动程序，自动加工。
（5）停车后，按图纸要求检测工件，对工件进行误差与质量分析。
安全操作和注意事项
（1）选刀时，刀尖角一定要控制在40°以下，如果刀尖角过大，凹圆
弧将过切。 （2）装刀时，刀尖同工件中心高对齐，对刀前，先将工件端面车平。
（3）为保证精加工尺寸准确性，可分半精加工、精加工。
（4）由于暂不计刀尖圆弧半径，因此实际圆弧存有过切或欠切现象。
工件的参考程序
• • • • • • • • • • • • • • O0304 (O0304); G40G97G99M03S500T0101F 0.2 G00X30.0Z2.0 X0 G01Z0 G03X18.15Z-19.85R12.0; G02X22.0Z-34.0R11.0 G01Z-44.0 U3.0 G00Z2.0 X100.0Z100.0 M05 M02 %
数控机床操作入门
模块三 单一指令加工应用
主讲 张卫卫
洛阳职业技术学院
课题二
圆弧插补指令编程及加工
知识、技能目标
顺/逆时针插补G02/G03 圆弧插补示例 小 结
知识、技能目标
知识目标
掌握G02 G03指令的编程格式及特点。
掌握简单形面的程序设计思想和方法。
技能目标
通过对简单零件的加工，能熟练使用数控车床面板的各功能键。 通过车削带圆柱、圆锥、倒角、倒圆及圆弧的工件，培养学生 基本操作技能，养成安全、文明生产的习惯。
所以X(C)=2HJ=18.15 ，Z(C)=33CJ=25.148 ， 圆弧切点C坐标为（X18.15，Z25.148 ）
② 根据图3-4得各点绝对坐标值为： M（100, 100）、A（0, 47）、B（0, 45）、C（18.15, 25.148）； D（22, 9）、E（22, 0）、F（26, 0）。
顺/逆时针圆弧插补
圆弧顺、逆的判断
圆弧插补的顺、逆可按如图3-3所示的方向判断 （点击箭头进入 ）
G02/G03指令编程格式
① 用I、K指定圆心位置：
指令格式：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：G02/G03 X（U）Z（W） R F
说 明
① 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“±”号，当矢量的方向与坐标轴 的方向不一致时取“”号。 ③ R为圆弧半径，不与I、K同时使用。当用半径R指定圆心位置时，由于在同一半径R 的情况下，从圆弧的起点到终点有两个圆弧的可能性，为区别两者，规定圆心角 ≦180° 时，用“+R”表示， ≧180°时，用“R”表示。用半径R指定圆心位置时，不能描述整圆。
图3-3 圆弧的顺、逆方向
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Y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3-3（a）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）看出，顺时针为G02，逆时针为G03，如图3-3（b）所示为车床上圆 弧的顺逆方向。
表3-2
工艺路线 平端面 粗车外圆 粗加工圆弧 精车 图3-4
序号 1
刀具号 T0101
刀具名称及规格 刀尖角35°精车 外圆刀
刀尖半径 0.4mm
数量 1
加工表面 外圆、圆弧面等
备注
数值计算
（1）设定程序原点，以工件右端面与轴线的交点为程序原点建立工件坐标系。 （2）计算各节点位置坐标值。 ① 计算圆弧起点、终点坐标。如图5-15所示，两圆弧相切于C点。 在直角三角形Rt△DIH中： DH2= HI2+DI2 =242+112 ∠DHI=24.62° 根据余弦定理：DG2=GH2+HI22DG×HI×cos∠DHG 112=26.4012+2322×26.401×12×cos∠DHG 故∠DHG=24.51° 所以 ，∠CHJ = 90°∠DHI∠DHG = 90°24.62°24.51° = 40.87° HJ=CH×cos∠CHJ=12×cos40.87°=9.075 CJ=CH×sin∠CHJ= 12×sin40.87°=7.852 DH=26.401 Sin∠DHI=DI/DH=11/26.401