插补指令的使用

教学内容及步骤：
《零件的数控铣削编程》
——插补指令应用
1 目标要求
知识目标：
②掌握G02、G03指令在加工圆弧和整圆中的使用格式
②掌握G00、G01指令的使用格式以及区别
③掌握插补指令中各坐标字的含义以及坐标数值计算
能力目标：
①能够分别使用I、J、K和R方式生成圆弧插补轨迹
②能够正确计算插补指令坐标值
③能够完成具有圆弧和直线特征轮廓的程序编制，并进行模拟仿真
④能够进行现场加工
2 任务引入
任务内容：应用数控铣床完成图2.1所示的简单外轮廓零件（材料为45钢，尺寸为Φ100mm×25mm）的铣削加工，铣削深度为5mm。

图2.1 外轮廓特征零件图
3 基础知识介绍
3.1顺时针/逆时针圆弧插补指令（G02、G03）
指令格式（FANUC ）如下：
⎩⎨
⎧⎭⎬⎫⎩⎨⎧____030217J I R
Y X G G G ⎩⎨
⎧⎭⎬⎫⎩⎨⎧_
___030218K I R
Z X G G G ⎩⎨
⎧⎭⎬⎫⎩⎨⎧_
___030219K J R
Z Y G G G 其中：
X 、Y 、Z 为圆弧终点坐标；
I 、J 、K 为圆弧中心在各轴方向上相对于圆弧起点的坐标增量值，有正负号，当I 、K 为零时可以省略；R 为圆弧半径。

说明：
1）顺时针圆弧与逆时针圆弧的判别方法：刀具在加工零件时是按顺时针路径作圆弧插补运动用G02指令，按逆时针路径作圆弧插补运动用G03指令，见
图3.1。

图3.1 各补偿平面下的圆弧方向
2）用圆弧半径R编程除了可以用I、K表示圆弧圆心的位置外，还可以用圆弧半径表示圆心的位置。

对于同一半径R，在圆弧的起点和终点之间有可能形成两个圆弧，为此规定圆心角α<180°时（即劣弧），R取正值；α>180°（即优弧）时，R取负值；α＝180°时，R取正负值均可；
图3.2 劣弧、优弧、整圆编程
3）程序段中同时给出I、K和R时，以R值优先，I、K无效；
4）当走整圆时，不能用圆弧半径R编程；
5）在G90时，圆弧终点坐标是相对编程零点的绝对坐标值，在G91时，圆弧终点是相对圆弧起点的增量值。

实例一：练习图3.2优弧、劣弧、整圆的插补、增量、绝对指令
表3-1优弧、劣弧的程序
类别劣弧（ａ弧）优弧（b弧）
增量编程G91G02X30Y30R30F100 G91G02X30Y30R-30F100 G91G02X30Y30I30J0F100 G91G02X30Y30I0J30F100
绝对编程G90G02X0Y30R30F100 G90G02X0Y30R-30F100 G90G02X0Y30I30J0F100 G90G02X0Y30I0J30F100
表3-2 整圆的程序
类别从A点顺时针一周从Ｂ点逆时针一周
增量编程G91G02X0Y0I-30J0F100 G91G03X0Y0J30F100
绝对编程G90G02X30Y0I-30J0F300 G90G03X0Y-30I0J30F100
实例二：如图3.4所示，A点为始点，B点为终点。

图3.4 圆弧编程实例图3.5 圆弧编程实例
表3-3 例2的程序
使用分矢量I、J编程使用圆弧半径R编程
O0001 ；O0002 ；
G90 G54 G02 I50.0 J0. F100；G90 G54 G02 I50.0 J0 F100；（加工整圆只能用I、J、K
指定）
G03X—50.0 Y50.0 I—50.0 J0；G03 X—50.0 Y50.0 R50.0；
X—25.0 Y25.0 I0. J—25.0；X—25.0 Y25.0 R—50.0；
M30；M30 ；
实例三：如图3.5所示为半径R等于50的球面，其球心位于坐标原点O,
刀心轨迹为ABCA,数控程序如下：
O001；
G90 G54 G17 G03 X0 Y50.0 I—50.0 J0 F100；
G19 G91 G03 Y—50.0 Z50.0 J—50.0 K0；
G18 G03 X50.0 Z—50.0 I0 K—50.0；
M30；
3.2直线移动指令（G00、G01）
（1）快速定位指令(G00)
指令格式：G00 X_ Y_ Z_；
说明：
1）其中X、Y、Z为快速定位的目标点坐标，可以是绝对值也可用增量值。

2）移动速度不能用程序指令F设定，由机床参数“最高快速移动速度”对各轴分别设定,快速移动速度可由机床控制面板上的快速修调旋钮修正；
3）G00的执行过程：刀具由程序起始点加速到最大速度，然后快速移动，最后减速到终点，实现快速点定位。

至于刀具快速移动的轨迹是一条直线还是一条折线则由各坐标轴的脉冲当量来决定；
4）G00是模态指令，也可以写作G0。

5）G00刀具的实际运动路线不一定是直线，使用时注意刀具与工件发生干涉，如图3.6所示。

图3.6 快进模式和直线插补模式的比较
（2）直线插补指令(G01)
指令格式：G01 X_ Y_ Z_ F_ ；
说明：
1）其中X、Y 、Z为目标点坐标，F为切削进给速度，不指定则为0；
2）G01和F都是模态指令，前一段已指定，后面的程序段都可不再重写。

4 任务实施过程
4.1工艺分析
①机床及装夹方式的选择
零件轮廓尺寸不大，根据车间设备情况选择KVC650型数控加工中心完成本加工任务。

由于零件毛坯尺寸为Φ100mm的圆钢，所以可选用普通三爪夹持。

②刀具选择及刀路设计
在本例中，主要需要加工出2个R20圆弧轮廓、2条20倒角以及4条直线变，轮廓为外轮廓，刀具直径不受限制，结合零件材料及车间刀具配备情况，选择一把Φ12mm的高速钢立铣刀（3刃）对零件轮廓进行粗铣，选择另一把Φ12mm的硬质合金立铣刀（4刃）进轮廓半精铣及精铣。

以毛坯中心为工件原点，采用逆时针方向进行铣削加工。

③零件外轮廓的加工工艺方案及切削用量选择，详见表4-1。

表4-1 零件外轮廓铣削加工工序卡
4.2程序编制
零件轮廓铣削程序见表4-2所示。

表4-2 典型零件外轮廓铣削NC程序
5 课后扩展练习
任务内容：在Ø100mm×80mm的圆钢毛坯上，加工出图5-1所示的侧面轮
廓，除要保证尺寸900 -0.035、14+0.018
0等轮廓尺寸外，还应保证5+0.018
深度尺寸及零
件侧面对底面的垂直度。

900-0.035
14
+0.0180
Ø100
900
-0.035
45
R7
33
2-R 1
5
2-R
15
2-R 25
5
+0.0180
0.04A
6.3
6.3
3.2
其余
A
2-25×45°
25
图5-1 零件图与实体图（外轮廓铣削加工）
6 课堂总结（重点和难点）
本次课通过简单外轮廓特征（含圆弧、直线）铣削案例，讲解了相关直线插补指令和圆弧插补指令使用格式，介绍了圆弧加工在加工整圆和非整圆过程中的不同，并针对本次任务进行了实际编程教学。

重点：掌握圆弧插补方向判定、整圆与非整圆编程以及G00、G01指令区别
难点：采用I/J/K 进行圆弧插补编程时的坐标计算
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