数控车手工编程中圆弧插补的顺逆判别

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1、数控车手工编程中圆弧插补的顺逆判别2007年第10期（总第107期）吕孝敏（合肥工业大学技师学院，安徽合肥）  【摘 要】 本文提出了一种在数控车手工编程中正确选用顺时针圆弧插补指令和逆时针圆弧插补指令的简便方法，并给以验证。【关键词】  数控车；手工编程；顺时针圆弧插补；逆时针圆弧插补 1　前言手工编程从工艺分析，数值计算，到数控程序的校验，试切修改均由人工完成。对于几何形状不太复杂，加工程序较短，数据处理简单而不易出错的零件，采用手工编程就可以实现，而且显得经济及时，简便快捷，灵活自如。目前，国

2、内大部分的数控车床编程处于这一层次。即使在自动编程高速发展的将来，手工编程的重要地位也不可取代，仍是自动编程的基础。在先进的自动编程方法中，许多重要的经验都来源于手工编程，并不断丰富和推动自动编程的发展。数控编程中，圆弧插补指令分为顺时针圆弧插补指令G02和逆时针圆弧插补指令G03。正确选用G02和G03需要在三维坐标系内分析和判断。由于数控车床是二维加工，在教学过程中，学生在第三轴引入和顺逆时针判断过程中不容易掌握，而且很容易出错。有的同学甚至讲太复杂了，搞不好。本文提出了一种数控车手工编程中正确

3、选用顺时针圆弧插补指令和逆时针圆弧插补指令的简便方法，这种方法不需要引入第三轴，甚至不需要考虑坐标系，操作简单，很容易掌握而且不容易出错。在实践教学过程中，该方法的应用取得了良好的教学效果。同学们拿到图纸后都能清楚的知道正确的圆弧差补指令。该方法的提出对于初学者及熟练操作者都有重要的指导意义，有利于缩短生产周期，提高劳动生产率，以及提高数控机床的利用率。 2　常规判别方法圆弧插补的顺逆判断方法是：沿圆弧所在平面（如Z—X平面）的垂直坐标轴的负方向（-Y）看去，顺时针方向用G02，逆时针方向用G03，

4、如图1所示。 图1圆弧插补的顺逆判断 数控车是两坐标机床，只有X和Z轴，判断圆弧的顺逆应按右手定则的方法，要将Y轴也加上去考虑。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能正确判断Z—X平面上圆弧的顺逆时针了。这种常规方法通用于数控车铣编程，是基于右手笛卡尔坐标系，利用右手定则结合看垂直坐标平面的第三轴方向来进行的。该方法的优点是思路严密，逻辑性强；缺点是步骤多，不易操作，对于只有两坐标轴的数控车床来讲，第三坐标的引入及圆弧顺逆判断相对费时间又容易出错。而且对于初学者来

5、讲很难理解同一段圆弧刀架前置和刀架后置指令不同；同一个工件轴线上面和轴线下面顺逆方向不同所用指令却相同。 3　简便判别方法实践证明，我们在实际生产过程中，可以不考虑右手笛卡尔坐标系，直接看零件图就知道圆弧加工该用什么指令。圆弧插补的顺逆判断的简便方法是：在圆弧编程时，只分析零件图轴线上半部分圆弧形状，当沿该段圆弧形状从起点画向终点为顺时针方向时用G02，反之用G03，如图2所示。  图2  圆弧插补顺逆的简易判断　　应用实例：加工零件如图3所示，根据简便方法我们看轴线上面的圆弧AB段，从加工起点A沿

6、圆弧曲线画向加工终点B是逆时针方向，用G03指令；再看圆弧BC段，从加工起点B沿圆弧曲线画向加工终点C是顺时针方向，用G02指令       该方法既无须考虑刀架前置还是后置，更不要考虑坐标系及其正负方向的问题,非常简便、易学、易记，更重要的是不易出错。 4　简便方法的验证如上所述该方法既然如此简单，但该方法是否既能适合前置刀架又能适合后置刀架，是否也符合右手笛卡尔坐标系呢？下面我们来逐一验证。4.1对于后置刀架根据右手定则，在简便方法基础上添加笛卡尔坐标系，如图4所示。首先根据简便方法，我们看轴线

7、上面的圆弧曲线，顺时针方向用G02，逆时针方向用G03。根据常规判别方法，我们沿-Y方向看Z—X平面（也是轴线上面的圆弧曲线），顺时针方向用G02，逆时针方向用G03。因此，我们可知：对于后置刀架，用简便方法和用常规方法作出的判断结果相同，应用实例1：例如我们用后置刀架的数控车床来加工图3所示的外圆工件。用简便方法判断可知AB段圆弧用G03指令，BC段圆弧用G02指令。用常规方法判断步骤如下：（1）根据右手定则建立笛卡尔坐标系如图5所示。（2）沿着-Y方向看Z—X平面（Y轴指向纸外并垂直于纸面）。（

8、3）AB段是逆时针方向，用G03指令，BC段是顺时针方向用G02指令。实例2：又如我们用后置刀架的数控车床来加工图6所示的内孔工件。                              首先，我们用简便方法看轴线上方圆弧部分，AB段是顺时针圆弧，用G02指令。BC段是逆时针圆弧，用G03指令。用常规方法判断步骤如下：（1）根据右手定则建立笛卡尔坐标系如图7所示。（2）沿负Y方向看Z-X平面（Y轴指向纸外并垂直于纸面）。（3）AB段是顺时针用G02指令，BC段是逆