外圆弧轮廓编程及加工
四、圆弧加工指令
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圆弧编程加工在数控编程中属于难度较 大的项目，要求编程者在编程时务必要明 确圆弧的起点、终点坐标，圆弧的方向、 刀尖圆弧半径值，补偿的方向和刀具位置 代码。任何一点的错误，都将影响到圆弧 的正确加工。
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本节课结束
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倒角圆弧
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一、圆弧的加工指令：
1、G02------顺时针圆弧加工指令 2、G03------逆时针圆弧加工指令 3、程序段格式：G02 X（U） Z（W） R F G03 X（U） Z（W） R F 4、含义：X、Z为圆弧的终点坐标（X/Z为绝对值 U/W为增量值）。 R为圆弧的半径，当中心角大于180°时为负值。 F为进给量。 5、举例：G02 X50 Z-4 R4 F120; G03 X60 W-5 R6 F0.1;
同心圆法 等半径法 车锥法
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4，注意刀具的干涉问题。 在加工内凹或外凸圆弧时，刀具的副后刀面以及 副切削刃会和工件接触，因此在加工这类圆弧时， 要选用比较尖的刀具。
刀具干涉
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• 5，刀尖圆弧半径补偿。
为提高刀尖强度，一般刀尖都做成圆弧形过渡刃，但刀 尖圆弧的存在产生虚拟刀尖，使车削时刀刃不同的点和工 件接触，出现加工误差。
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• 二、圆弧加工的关键技术：
• 1，圆弧方向的判定：刀架位置 刀具走刀方向
方向 顺时针
逆时针
方向
若刀具反向走刀圆弧方向正好相反！！
4
• 2，圆弧的起点和终点坐标。 • 圆弧开始前刀具要位于圆弧的起点，因此在圆弧编
程中一个很重要的方面就是要明确圆弧的起点和终点 坐标。对于简单圆弧可直接计算得到，对于复杂圆弧 现在一般通过CAD辅助得到。
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程序实例：
O0100; M3S1000T0101;----启动主轴，调用1号刀 G0X0Z10; G42G1Z0F100;----刀补建立 G3X40Z-20R20; G1W-30;
g73车外圆凹圆弧编程实例
g73车外圆凹圆弧编程实例以g73车外圆凹圆弧编程实例为标题，本文将介绍一个编程实例，实现g73车外圆凹圆弧的绘制。
通过编程实现这一功能，可以方便地在计算机上绘制和操作g73车外圆凹圆弧。
我们需要了解g73车外圆凹圆弧的定义和特点。
g73车外圆凹圆弧是一种特殊形状的圆弧，它的轮廓线由两个外接圆弧和一条直线组成。
其中，外接圆弧的半径较小，且位于大圆弧的一侧。
这种形状的圆弧在工程设计中经常出现，例如在机械加工中用于切削加工。
为了实现g73车外圆凹圆弧的绘制，我们可以使用编程语言来描述和计算其轮廓线的坐标点。
以下是一个简单的编程实例，使用Python语言来实现g73车外圆凹圆弧的绘制：```pythonimport matplotlib.pyplot as pltimport numpy as npdef draw_g73(radius, small_radius, start_angle, end_angle):# 将角度转换为弧度start_angle_rad = np.radians(start_angle)end_angle_rad = np.radians(end_angle)# 计算大圆弧的坐标点theta = np.linspace(start_angle_rad, end_angle_rad, 100)x = radius * np.cos(theta)y = radius * np.sin(theta)# 计算小圆弧的坐标点small_theta = np.linspace(start_angle_rad, end_angle_rad, 100)small_x = (radius - small_radius) * np.cos(small_theta)small_y = (radius - small_radius) * np.sin(small_theta)# 计算直线的坐标点line_x = np.linspace(x[-1], small_x[-1], 100)line_y = np.linspace(y[-1], small_y[-1], 100)# 绘制图形plt.plot(x, y, label='大圆弧')plt.plot(small_x, small_y, label='小圆弧')plt.plot(line_x, line_y, label='直线')plt.xlabel('x')plt.ylabel('y')plt.title('g73车外圆凹圆弧')plt.legend()plt.show()# 调用函数绘制g73车外圆凹圆弧draw_g73(5, 2, 0, 180)```在这个编程实例中，我们使用了matplotlib库来进行图形绘制。
数控车床圆弧加工程序与刀补的处理
不 能在连续 出现两次 以上 ，否则会过切或少切 ；
用上述程序加工时 ，所得到的刀位点方 向是 ３，如图 ２中的 ３ （５）在补偿启 动段或补偿状态下不得指定 移动距离为 ０的 Ｇ００、
号刀尖 ，在对刀时要注意对刀参数输人 的区别 。如果对刀 面为工件 Ｇ０１等指令 ； 右端 面 ，尖 刀的左侧碰到工件 右端 面后 ，在刀具补偿 的对应刀具号 （６）在 Ｇ４０刀尖 圆弧半径补偿取 消段 ，必须 同时有 ｘ、ｚ两个轴 上输入 ｚ刀尖上输 ０，在对 ｘ 方 向时，圆弧刀碰工件 的圆柱 面后 方 向的位移 ，且不能用圆弧指令 Ｇ０２、Ｇ０３。
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科 技 论 坛
２利用 广 州 数 控 ９８０ＴＡ 圆弧 编 程 加 工
黑色圆弧为理想蛳
数控车床编制数控车床加工程序时 ，车刀刀尖 被看 作是一个点
（假想刀尖点 ），但 实际上为了提高 刀具 的使用 寿命 和降低工件表面
粗糙 度 ，车刀刀尖被磨 成半径不大 的圆弧 ，但这 必将产生加 工工件
Ｆ】００
Ｇ４１、Ｇ４２、Ｇ４０进行编程加工 时还应注意 以下几点 ：
Ｎ６０ ￥１４００ Ｍ０３
Ｎ１６０ Ｘ２９ Ｗ 一１０．３９ ＦＳ０
（１）Ｇ４０．Ｇ４１．Ｇ４２都是模态代码 ，可相互 注销 ；
Ｎ７０ Ｎ１ ＧＯ Ｇ４２ Ｘ０
Ｎ１７０ Ｚ一６２
’
（２）程序结束时 ，必须清除刀补 Ｇ４２、Ｇ４１；
的问题 ，这属于少切现象。如图 ５所示 ，在数控车床上加工图示 的凸 圆弧时 ，会在 圆弧 的右侧产生少切现象 ，而左侧却产生过切 现象 。编 写加工程 序时 ，为了简化编程 ，总是设 想车刀 的刀尖沿 着图纸上 零 件的轮廓 运动来进行编 程 ，即利用 假想刀尖进行 编程 ，对刀时用 的 也是假想刀尖 ，数控车床依照所编写的程序进行加 工。但是 ，不论 是
2数车圆弧面编程与加工G2 G
图2-4圆弧插补应用
二、完成工作任务的步骤 1）过程分析
1.分析图: （1）本部分加工内容: 右端面、圆柱面、圆弧面。 （2）加工指令的确定:用学习指令编程:G00、G01、G03。 2.确定装夹方案 三爪卡盘夹紧。 3.选择工具 T0101:45°C硬质合金刀片端面的圆柱形车刀加工； T0202:具有90°C硬质合金刀片的圆柱面车刀，可加工圆柱面和圆
图2-2圆弧方向判别
• 2）圆弧插补指令格式:（如图2-3 XZ平面圆弧） • （1）用中心坐标编程: • G18 G02 X(U)_Z(W)_i_k_f_； • 或:G18G03x(U)_Z(W)_i_k_f_； • （2）用RADIUS编程: • G18 G02 X_Z_R_F_； • 或:G18 G03 X_Z_R_F_；
X0； G3x26。8Z-12R13。4F0。 2； G0Z2； X0； G1Z0.4；
x28.0；
G3X24.8Z-12R12。4；
G01Z-20。0F0。2； X34.0； G0Z2.0； X24.8； G1Z-20。0F0。2； X34.0； G0Z3； X0
G1X26F0.4； G0Z2； X0； G1Z0F0.08； G3X24Z-12R12； G1Z-20； X34；
二、完成工作任务的步 骤
2）加工准备
1.空白的选择: 2条材料。
2.刀具的选择: 45°、90°圆柱车刀
3.加工工艺: 1）粗、精车削端面； 2）粗、精车削24×20圆柱面； 3）粗精车削SR12球面。
球面加工
一、知识准备
4.车辆SR12球面（重点难点）
球面加工
回转法回转球面:
在BC0中，C0=12， BC=12=16。968
最新数控铣削加工编程与操作精品课件圆弧连接编程与操作
二、编写加工程序
2.加工中间轮廓
O0200 N010 G54 G90 G17 G21 G94 N020 M03 S800 N030 G00 Z20.0 N040 X20.0 Y-70.0 N050 G01 Z-3.0 F400 N060 G42 X10.0 Y-60.0 D01 N070 X10.0 Y-25.981 N080 G02 X11.25 Y-19.4858 R5.0 N090 G03 X11.25 Y19.4858 R15.0 N100 G02 X10.0 Y25.981 R5.0 N110 G01 Y50.0 N120 X-10.0 N130 Y25.981 N140 G02 X-11.25 Y19.4858 R5.0 N150 G03 X-11.25 Y-19.4858 R15.0 N160 G02 X-10.0 Y-25.981 R5.0 N170 G01 Y-50.0 N180 X20.0 N190 G40 X20.0 Y-70.0 N200 M05 N210 M30；
3பைடு நூலகம்加工整圆
二、编写加工程序
N120 G42 X-22.0 D01 N130 G02 X-22.0 Y-30.0 I-8.0 J0 N140 G40 G01 X-30.0 Y-30.0 N150 G00 Z10.0 N160 X0 Y0 N170 X30.0 Y30.0 N180 G01 Z-9.0 F200 N190 G42 X38.0 D01 N200 G02 X38.0 Y30.0 I8 J0 N210 G40 G01 X30.0 Y30.0 N220 G00 Z10.0 N230 M05 N240 M30；
用G指令编写图所示零件的精加工程序， 并用FANUC 0i系统数控机床校验指令是否正 确。
数控车床圆弧零件编程实例
数控车床圆弧零件编程实例（前置刀架，绝对编程G90）用绝对编程G90格式加工如下图所示的圆弧零件编程实例（前置刀架），
其精加工程序内容：
１）用圆弧R编程方式绝对编程G90格式： 2)用圆弧I、K编程方式: 加工如上图所示的圆弧零件
％１２３程序名 O００6 程序名
N1 G92 X100 Z10 建立工件坐标系，起刀点 N1 G50 X80 Z100 建立工件坐标系，起刀点
N2 M03 S700 主轴正转，每分钟７００转 N2 M03 S800 主轴正转，每分钟8００转
N3 T0101 选择１号刀具，带１号刀补 N3 T0101 选择１号刀具，带１号刀补
N4 G00 X0 Z3 快速定位（０，３８）位置 N4 G00 X0 Z38 快速定位到（０，３８）位置N5 G01 Z0 F60 直线插补接近工件 N5 G01 Z35 F60 直线插补接近工件
N6 G03 X30 Z-15 R15 加工R15圆弧 N6 G03 X30 Z20 I0 K-15 加工R15圆弧
N7 G02 X50 Z-25 R10 加工R10圆弧 N7 G02 X50 Z10 I10 K0 加工R10圆弧
N8 G01 Z-35 加工５０外圆 N8 G01 Z0 加工５０外圆
N9 G01 X52 退刀 N9 G01 X52 退刀
N10 G00 X80 Z100 快速返回起始点 N10 G00 X80 Z100 快速返回起始点
N11 M05 主轴停转 N11 M05 主轴停转
N12 M30 光标返回程序首。
N12 M30 光标返回程序首。
数控车加工外圆、切槽、车螺纹工件编程实例
数控车加工外圆、切槽、车螺纹工件编程实例更新日期：来源：数控工作室例如图1所示工件，需要进行精加工，其中φ 85mm 外圆不加工。
毛坯为φ 85mm × 340mm 棒材，材料为45钢。
图1 车削编程实例工件以φ85mm 外圆及右中心孔为定位基准，用三爪自定心卡盘夹持φ85mm 外圆，用机床尾座顶尖顶住右中心孔。
加工时自右向左进行外轮廓面加工，走刀路线为：倒角——车螺纹外圆——车圆锥——车φ62mm 外圆——倒角——车φ80mm 外圆——车R 70mm 圆弧——车φ80mm 外圆——切槽——车螺纹。
根据加工要求，采用三把刀具：1号刀车外圆，2号刀切槽，3号刀车螺纹。
精加工程序如下：O0003；N 10 G 50X200.0 Z350.0；工件坐标系设定N 20 G 30 U0 W0 T0101；换1号刀N20 S 630 M 03；N 30 G 00 X41.8 Z 292.0 M 08；快速进给N 40 G 01 X48.34 Z 289.0 F 0.15；车端面N50 Z230.0；车螺纹外圆N60 X50.0；车台阶N70 X62.0 W-60.0；车圆锥N80 Z155. 0；车φ62mm 外圆N90 X78. 0；车台阶N100 X80.0 W-10.0；倒角N110 W-19. 0；车φ80mm 外圆N 120 G 02 W-60.0 I3.25 K-30.0；车R 70mm 圆弧N 130 G 01 Z65.0；车φ80mm 外圆N140 X90. 0；车台阶N 150 G 00 X200.0 Z350.0 T 0100 M 09；退刀N 160 G 30 U0 W0 T0202；换2号刀N170 S 315 M 03；N 180 G 00 X51.0 Z 227 M 08；N 190 G 01 X45. 0 F 0.16；切槽N 200 G 04 O5. 0 ；暂停进给5sN 210 G 00 X51.0；N220 X200.0 Z350.0 T 0200 M 09；N 230 G 30 U0 W0 T0303；换3号刀N240 S 200 M 03；N 250 G 00 X62.0 Z 296.0 M 08；快速接近车螺纹进给刀起点N 260 G 92 X47.54 Z 228.5 F 1.5；螺纹切削循环，螺距为1.5mm N270 X46. 94；螺纹切削循环，螺距为1.5mmN280 X46. 54；螺纹切削循环，螺距为1.5mmN290 X46. 38；螺纹切削循环，螺距为1.5mmN 300 G 00 X200.0 Z350.0 T 0300 M 09；N 310 M 05；N 320 M 30；。
数控机床编程与操作任务2.4 圆弧轴的的编程与加工
3）主轴转速 硬质合金车刀粗车时选择中速，精车时选择高速。一般粗车时主轴转速取400～700 r /min，精车时主轴转速取800～1200 r /min。
O
Z
R
少切
P2
P1
过切
少切
P3
P8
P7
P6
P4 P5
X
图2-52加工时欠切与过切现象 图5-10
知识准备：三、刀具半径补偿指令G40/G41/G42 任务2.4 圆弧轴的编程与加工
1.刀尖半径补偿原因
为减小刀尖圆弧半径对加工精度的影响，数控车床设置了刀尖圆弧半径补偿功能，可根 据给定的工件轮廓和设定的刀尖圆弧半径，自动进行刀具轨迹的计算，如图2-53所示。
知识准备： 一、工艺知识准备
任务2.4 圆弧轴的编程与加工
1. 圆弧面的车削方法
常采用的圆弧粗车路径有车圆、车锥、车阶梯等方法，如表2-12所示。
表2-12 圆弧粗车方法的特点及应用场合
切削路径
图例
特点及应用场合
车圆法
编程坐标计算简单，切削路径短，余量均匀。
车锥法
编程坐标计算简单，适用于圆心角小于900且不 能跨象限的圆弧面。粗车时不能超过AB临界圆 锥面，否则会损坏圆弧表面。
知识准备：二、圆弧插补指令G02/G03
任务2.4 圆弧轴的编程与加工
1.指令功能
G02/G03指令用于切削圆弧轮廓。可使数控车床以指定的进给速度F在XOZ平面内执行联 轴运动，完成刀具从圆弧起点到圆弧终点的移动。
2.指令格式
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外圆弧轮廓编程及加工
【任务引入】
某些轴类零件上有圆弧面，数控车床的圆弧插补功能可以准确加工出这些圆弧面。
这也是数控机床的优点之一。
【任务描述】
按照给定的程序和要求完成下图4-37所示工件的加工。
图4-37
【任务准备】
1.圆弧插补（G02、G03）
功能：使刀具从圆弧起点，沿圆弧移动到圆弧终点
格式：⎭
⎬⎫⎩⎨⎧0302G G X （U ）_ Z （W ）_ ⎭⎬⎫⎩⎨⎧___K I R F_ ； 说明：①G02-顺时针方向（CW ）；G03-逆时针方向（CCW ）；
②圆弧的顺、逆方向的判断：沿与圆弧所在平面（如XOZ ）相垂直的另一坐标轴的负方向（如-Y ）看去，顺时针为G02，逆时针为G03。
③X（U ）_Z （W ）_为圆弧终点坐标；
④I_K_为圆弧圆心相对圆弧起点在X ，Z 轴方向的坐标增量，I 为半径值编程；
⑤R_为圆弧半径，不带正负号； 2.刀具半径补偿（G40～G42）
目前的数控车床都具备刀具半径自动补偿功能。
编程时，只需按工件的实际轮廓尺寸编程即可，不必考虑刀具的刀尖圆弧半径的大小，加工时由数控系统将刀尖圆弧半径加以补偿，便可加工出所要求的工件来。
（1）刀尖圆弧半径的概念
任何一把刀具，不论制造或刃磨得如何锋利，在其刀尖部分都存在一个刀尖圆弧，它的半径值是个难以准确测量的值。
编程时，若以假想刀尖位置为切削点，则编程很简单。
但任何刀具都存在刀尖圆弧，当车削外圆柱面或端面时，刀尖圆
弧的大小并不起作用，但当车倒角、锥面、圆弧或曲面时，就将影响零件的加工精度，图4-38表示了以假想刀尖位置编程时的过切削及欠切削现象。
编程时若以刀尖圆弧中心编程，可避免过切削和欠切削现象，但计算刀位点比较麻烦，并且如果刀尖圆弧半径值发生变化，还需改动程序。
数控系统的刀具半径补偿功能正是为解决这个问题所设定的。
它允许编程者以假想刀尖位置编程，然后给出刀尖圆弧半径，由系统自动计算补偿值，生成刀具路径，完成对工件的合理加工。
图4-38 过切削及欠切削现象
（2）刀具半径补偿指令 指令：G41、G42、G40
功能：G41是刀具半径左补偿指令，即沿着刀具前进方向看，刀具位于工件轮廓的左边；G42是刀具半径右补偿指令，即沿着刀具前进方向看，刀具位于工件轮廓的右边；G40是取消刀具半径补偿指令。
格式：⎪⎭
⎪⎬⎫
⎪⎩⎪⎨⎧404241G G G ⎭⎬⎫
⎩
⎨⎧0001G G X （U ）__ Z （W ）__；
说明：①G41、G42、G40必须与G01或G00指令组合；
②X（U ）_、Z （W ）_是G01、G00运动的终点坐标； ③G41、G42只能预读两段程序。
（3）刀具半径补偿量的设定
刀具半径补偿量可以通过数控系统的刀具补偿设定画面。
T 指令与刀具补偿编号必须相对应，并且要输入假想刀尖位置序号和刀具半径值。
图4-39 假想刀尖位置序号
【任务实施】
1.分析零件图
手柄零件是由一段Ø24mm的圆柱和三段相切的圆弧轮廓的回转面组成的，其表面粗糙度及尺寸公差没有特别要求，均为自由公差，零件总长为50mm。
2.确定加工方案及加工工艺路线
加工方案:分析零件图及尺寸，选择Ø30mm的较长棒料毛坯，用三爪自定心卡盘夹紧工件，以轴心线和前端面的交点为编程原点，运用圆弧插补指令加工该手柄零件外轮廓，最后切断保证总长。
加工工艺路线:
（1)夹持零件毛坯，伸出卡盘约60mm，找正并夹紧，粗、精加工零件外轮廓。
（2)切断零件，保证总长。
3.编制加工工艺卡片
4-17 工序表
4.参考程序
O001;
N1 G97 G99 M03 S500;(粗车)
T0101;
G00 X32.0 Z2.0;
G71 U2.0 R0.5;
G71 P10 Q20 U0.5 F0.2;
N10 G00 X0;
G01 G42 Z0 F0.1;(建立刀具半径补偿) G03 X18.0 Z-5.641 R10.0;
G03 X19.869 W-24.016 R30.0;
G02 X24.0 W-13.882 R15.0;
G01 Z-55.0;
N20 G00 X30.0;
G00 X100.0 Z100.0;
N2 M03 S1200;（精车）
T0202;
G00 X32.0 Z2.0;
G70 P10 Q20;
G00 X100.0 Z100.0;
N3 M03 S300;（切槽）
T0303;
G00 X32.0 Z-50.0;
G01 X2.0 F0.05;
X32.0 F0.5;
G00 X100.0 Z100.0;
G28 U0 W0;
M05;
M30;
5.运用数控车床，进行实际加工
6.巩固练习
【任务评价】。