淺談圓弧加工指令Ｇ０２／Ｇ０３的應用

摘要：本文針對圓弧加工指令G02/G03分別在數控車床及數控銑床編程中的應用方面作了介紹，希望它能帶給從事數控專業教學的同行們一定的借鑒。

關鍵詞：數控車床 數控銑床 圓弧指令G02/G03 右手笛卡爾坐標系

在現代職業技術學院中，機械類學生都進行數控實習，然而，他們的編程技能還不是很熟練，這主要是對其指令應用不夠熟練。比如，在數控機床上加工圓弧時，一些學生不能正確判定應該使用G02還是G03圓弧指令，而這類機床主要是指數控車床和數控銑床。根據這一問題，結合筆者多年的教學經驗，小結如下，供同行參考。

首先，要知道指令的格式。在數控車床中，圓弧指令的格式為：

G18 G02/G03 X（U）___Z（W）___I___ K___ F___ ；或G18 G02/G03 X（U）___Z（W）___R___ F___ ；

以上程序段中，X、Z為該圓弧終點坐標，而U、W為圓弧終點相對圓弧起點的增量坐標；I、K為圓心相對圓弧起點的增量坐標，且與指令G90與G91均無關；R為圓弧半徑，在車床中R都為正；F為進給量。

其次是指令的判定。在數控車床中，它加工的零件是回轉體，反映零件的直徑和長度。其坐標軸是X軸和Z軸；根據右手笛卡爾坐標系，圓弧指令判定應從Y軸正方向往負方向看，如果圓弧起點到終點為順時針方向，這樣的圓弧加工時用G02，反之，如果圓弧起點到終點為逆時針方向，則為G03指令。

如圖1所示，為前置刀架數控車床，在加工AB段圓弧時，應采用G03圓弧加工指令。而如圖2為為后置刀架數控車床，在加工AB段圓弧時其加工指令也為G03。其程序段都可以表示為G18 G03 X20.0 Z-10.0 R10.0 F0.1；為什么會出現這樣的結果呢？那是因為被加工零件的基點都應該與X軸正方向取在同一側。另外，圖1中的Y軸正方向向里，視線看AB圓弧是順時針的方向，而這與圓弧判定的方向反向。即視線的方向是順時針，它是從Y軸負方向到正方向所看到的結果，因此，它與圓弧規定的方向應從Y軸正方到負方向去看，正好相反，所以圖1中圓弧加工指令不是G02指令而是G03指令。

同樣，圖2中Y軸正方向向外，視線看AB圓弧的方向是逆時針，它是從Y軸正方向到負方向看到的結果，與圓弧規定的方向，即Y軸正向到負向的方向是同向。所以圖2中圓弧加工指令為逆時針指令G03。

以上圖1、圖2的圓弧都為凸圓弧，現在我們再看一下凹圓弧的加工指令判定。如圖3、圖4所示。

圖3為前置刀架車床，視線看AB圓弧的方向是逆時針方向，這從Y軸正方向到負方向看到的結果，這與其規定方向即Y軸正方向到負方向反向。因此，該圓弧加工指令不是G03，而是G02。

圖4為后置刀架車床。視線看AB圓弧的方向是順時針方向，它是從Y軸正方向到負方向看到的結果，這與其規定的方向是同向。因此，該圓弧加工指令是順時針指令G02。

從以上分析，我們不難得出：對于數控車床上的對稱凹圓弧或凸圓弧加工，不管是前置刀架，還是后置刀架，其

加工指令都是相同的指令。

下面，我們再來看數控銑床的圓弧加工指令應該如何判定。

由于銑床是加工長方體形的零件，主要反映零件的長度與寬度的特征。銑床坐標軸為X軸與Y軸，根據右手笛卡爾坐標系，圓弧加工指令判定應從Z軸正方向往負方向看，如果圓弧起點到終點為順時針方向，該圓弧加工時用G02指令。反之，如果圓弧起點到終點為逆時針方向，則為G03指令。

在數控銑床中，圓弧加工指令的格式為：

G17 G02/G03 X___Y___I___J___F ；或G17 G02/G03 X___Y___R___F___；

上面程序段中，X、Y為圓弧終點的坐標，可以用絕對值表示，也可用增量值表示；I、J為圓心相對圓弧起點增量坐標，該值與增量編程或絕對編程無關；R為圓的半徑，在銑床中R值可能為正，也可能為負；F為進給量。

下面，我們來分析一下G02/G03的具體應用。

在圖5中，加工AB圓弧時，視線看AB圓弧為順時針方向，而與圓弧判定的方向相一致，即從Z軸正方向往負方向看，圖中Z軸正方向朝上。因此，該圓弧加工指令用G02。其格式可以為G17 G02 X15.0 Y0 R15.0 F50.0或G17 G02 X15.0 Y0 I15.0 J0 F50.0。而在圖6中，加工AB圓弧時，視線看AB圓弧為逆時針方向，與Z軸正方向到負方向看的方向一致，所以該圓弧的加工指令為G03指令。其程序段為：G17 G03 X-15.0 Y0 R15.0 F50.0 或G17 G03 X-15.0 Y0 I0.0 J15.0 F50.0。

值得注意的是：圓弧指令G02與G03與坐標系的選擇有關。一般情況下，在銑床加工圓弧的程序段中，平面選擇指令G17可以省略，在車床加工圓弧程序段中，平面選擇指令G18也可以省略。但是，在Y-Z平面上加工圓弧時，其平面選擇指令G19不能省略。有關圓弧的編程可以用R編程，也可以用I、J、K編程，在銑床加工圓弧時，若中心角0°<α<180°，R值為正；若中心角180°<α<360°，R值為負；倘若加工整圓，則不能直接用R編程，只能用I、J編程。

參考文獻:

[1]程洪濤.數控加工工藝與編程.北京:高等教育出版社.2003.

[2]劉宏軍.模具數控加工技術.大連:大連理工大學出版社.2007.