數控車床加工圓弧面容易出現的問題

摘 要：文章就數控車床加工圓弧形成型面頻繁出現的問題作了總結歸納，針對這些問題從數控機床的原理進行分析，通過實例做了具體的說明。

關鍵詞：圓弧插補;順時針插補G02;逆時針插補G03;應用舉例

0 前言

數控車床車削圓弧形形成型面常常出現G02或G03（順時針或逆時針）判斷錯誤即，I、K應用的混亂，I、K和R同時應用的困惑等問題。

1 順時針圓弧插補與逆時針圓弧插補的方向判斷（G02或G03）

1.1 數控機床的坐標系的規定

（1）數控機床使用的坐標系規定為右手笛卡爾坐標系。

（2）數控車床坐標系：普通數控車床只有兩個坐標軸：X軸和Z軸。

1.2 車削加工編程時準備功能G02、03的判斷

車削加工編程時，只有X、Z軸沒有Y軸，但是，使用準備功能G02、03編程時必須弄清楚三個坐標軸的關系才能理解和掌握。

G02為逆時針圓弧插補，G03為順時針圓弧插補。

（1）臥式車床為后置刀架，坐標系如（圖1）（a），y軸的方向如圖垂直向上。加工圓弧面形成型面時，視線方向與 Y軸正方向相反，如圖（圖1）視線方向由上向下看（b）為順圓加工圓弧（G02），（c）為逆圓加工圓弧（G03）。

（2） 臥式車床前置刀架，坐標系如圖（圖2）（a） y軸垂直向下，此時加工圓弧的方向判斷視線方向與Y軸正方向相反，垂直向上視線方向由下向上看如圖（圖2）（b）順圓加工圓弧（G02），（c） 逆圓加工圓弧（G03）。

（3）前置刀架和后置刀架編程的關系。

1）加工圖示圓弧面時，后置刀架刀具軌跡沿圓弧1逆時針加工，用準備功能指令G03編程，符合視線方向。

2）前置刀架刀具軌跡沿圓弧2運動，表面看應該是用準備功能指令G02順時針加工，但是我們用上面的坐標關系分析就可以很清楚的得出應該是用輔助功能G03編程，視線方向和我們直接判斷正好相反。

前置刀架和后置刀架的編程是一致的。所以，不論刀架如何布置編程都可以按后置刀架編程。因為這樣既符合我們的視線方向，又和前置刀架的坐標系編程相符合。

2I、K與R的使用

程序格式：

G02（G03）X（U） __Z（W） ___R___F___;

或

G02（G03）X（U） __Z（W） ___I___ K____F___;

程序中I、K與R用來定義圓心的位置和半徑。

（1）圓心向量I、K用來定義圓心的實際位置。圓心坐標I、K為圓弧起點到圓弧終點所作矢量分別在X、Z方向上的分矢量，矢量方向指向圓心。

（2）R表示被加工圓弧的半徑。其所對應的圓心角α≤180°的圓弧R值取正值，α>180°R值取負值。

（3）當一個程序段有I、K也有R時，R值有效，I、K就無用了。

3 應用舉例

車削工件：精加工時刀具的運動軌跡1-2-3-4-5-6，程序如下：

………………….

G0X100Z80; ?（刀具至程序起始點）

G42G0X0.0Z52.0 ; ? （建立刀具半徑補償刀具快速接近工件）

G01Z50.0F0.10 ; ?（刀具以F指定速度接近工件）

G03X20.0Z40.0R10.0;（加工逆時針R10圓弧）

G01Z25.0; ? ? ? ? ?（加工φ20圓柱表面）

G02X40Z15.0; ? ? ?（加工順時針R10圓弧

G01Z0; ? ? ? ? ? ? （加工φ40圓柱表面）

… …

4結語

車削加工中，坐標系相對于加工中心或數控銑床都要簡單，但是由于前置刀架和后置刀架的X軸的方向相反，加工圓弧時如果不能正確理解坐標系，就很容易產生混亂。如果我們清楚坐標系的關系，正確運用刀具半徑補償功能，我們就能夠編制正確的圓弧加工程序，保證工件的加工精度。

參考文獻：

[1]沈建峰，朱勤惠.數控車床技能鑒定考點分析和試題集萃[M].北京：化學工業出版社，2007.7.

[2]彼得·斯密德.數控編程手冊[M].北京：化學工業出版社，2008.7.

[3]FAUNC oi Mate-TC 操作說明書[P].

作者簡介：董瑞寶（1963-），男，河北唐山人，本科，副教授，從事機械制造與設計的教學與科研工作。