极坐标插补摘要

摘要：在车削中心加工中，其极坐标切能的应用很广泛。它解决了在一次装

夹中完成回转体零件的车削及其端面异形轮廓的铣削等多道工序，达到高

效、高精度的目的。

数控车床一般只能加工回转体类零件，而要在回转类零件的端面加工孔系、矩形轮廓、矩形槽等形状，则不能直接在数控车床上加工，只能再由数控铣床继续加工，这样将影响零件的加工精度和增加零件的加工时间、降低生产效率。而在车削中心上加工此类零件就比较方便，车削中心是在原有直角坐标的基础上，增加了个极坐标功能，使得机床能够把回转类零件和它端面的矩形轮廓或矩形槽在一次装夹中连续加工完成，另外运用极坐标的功能还可以加工盘形凸轮和刻字等。

1 车削中心坐标轴运动

车削中心除能车削回转体工件外，还能够加工的工件。加工回转体工件时，工件的旋转是主运动，刀具的横向或纵向移动是从运动。而在加工工件的端面轮廓槽或刻字时，主轴及工件将转换成分度旋转运动，装在刀架台上的刀具的旋转运动是主运动，由内置于刀架台内的伺服电机带动，刀具还可以进行横向或纵向运动。当使用极坐标功能后，是通过主轴或工件的旋转运动和刀具的协调运动来完成轮厚阵槽或刻字等工作。

2 车削中心的极坐标功能

在使用FANUC-0T控制系统的车削中心上研究极坐标功能，其概念与数学中的极坐标概念有所不同。在Z轴垂直的平面内，由相互垂直的实轴(第一轴)尤和虚轴(第二轴)C 组成，极坐标系的坐标原点与程序原点重合，且虚轴C的单位不是度或弧度，而是与实轴X轴的单位一样，均为mm。

极坐标插补：将直角坐标指令下的直线轴的移动(刀具的移动)切换为回转轴的移动(工件回转)，控制其轮廓的机能称为极坐标插补。

极坐标插补模式：

G112 极坐标插补模式(进行极坐标插补)

G113 取消极坐标插补模式(不进行极坐标插补)

对于刚接通电源和复位(置O或切换)时，机床取消极坐标插补，即处于G113模式。在进行极坐标补偿前，要预先设置直线轴及回转轴的初参量(参数为291、292) 。执行

G112指令，转换为极坐标插补模式，将工件坐标系的原点设为极坐标工作的原点，极

坐标插补在极坐标平面上进行。极坐标插补平面即第一平面轴(直线轴)和第二平面轴(假想和第一平面轴正交的轴—虚轴)确定的平面。

极坐标插补模式中的指令值就是极坐标插补平面仁的正交坐标系值，平面第二轴(假想的虚轴)指令的地址使用回转轴(参数292)的地址。指令值的单位和平面轴的单位(mm 或inch)相同在极坐标插补模式中，使用G01、G03和G03指令时，绝对坐标或相对坐标均可。另外，对于G112指令也可以对刀尖半径R进行补偿，刀尖半径R补偿的路径为极坐标插补进行的路径。在G41、G42模式下不能直接切换到G112、G113模式，但在G40模式中可以进行极坐标G112、G113 的转换。根据F确定(F单位

mm/min或inch/min)的极坐标插补平面上的进给速度，即刀具和工件的相对速度，

G112在虚轴的坐标值变为0(即执行G112的位置的角度为0度)时开始进行极坐标插补。

3 使用极坐标指令时的注意事项

1.执行G112 和G113指令时必须在程序中单独使用，并在极坐标系与直角坐标

系之间，还须成对使用。程序中的实轴尤的坐标用直径值指定，虚轴C的坐标用半径值指定。

2.在机床处于刀具左补偿(G41)和刀具右补偿(G42)状态下，G112 指令不能执行，

机床必须处于刀补取消(G40)状态时，才能执行。并须将铣刀的半径值输入到

机床刀具几何补偿库中，以获得正确的刀具切削轨迹。

3.在极坐极插补平面上进行圆弧插补(G02、G03)时，圆弧半径的指令方法，即

I、J、K参数的选用，需根据基本坐标系在哪个轴上来确定，也可以由半径R

来指令。

a.直线轴为X轴时，看作X p-Y p平面，使用I、J指令

b.直线轴为Y轴时，看作Y p-Z p平面，使用I、K指令

c.直线轴为Z轴时，看作Z p-Y p平面，使用K、I指令。

4.G112模式中能用的G指令有：G01、G02、G03、GO4(暂停)、G40、G41、

G42

5.刀具长度补偿应在取消极坐标插补后才能进行，在G112模式中不能使用。另

外在G112模式中也不能变换偏置量的值。

6.G112模式中的程序块，在重新开机时，不能再次被执行。

4 极坐标插补功能的应用

极坐标插补平面是直线轴工轴、虚轴C轴(回转轴)所确定的平面。对X轴、C轴进行极坐标插补应用的实例。切削该工件使用Ø2mm的立铣刀进行加工，槽深为2mm 。

在进行编程之前，必须确定加工时刀具切削路线和左端轮廓各点在极坐标平面XOC的坐标值，刀具切削路线为：1→2→3→4→A→B→C→D→E→F→B→G→F

'→E'→D'→B'→A'→F'→C'，坐标值为：1(x34.058, c9.5) 2(x-34.058，c9.5) 3(x-34.058，c-9.5) 4(x34.058 , c-9.5) A(x-19.0, c6.0)B(x-19.0, c4.0) C (x-29.0, c4.0)D(x-29.0，c-1.0)E(x-9.0 ，c-1.0)F(x-9.0, c4.0)B(x-19.0, c4.0)G(x-19.0，c-6.0 ) F'(x12.0，c1.0)E'(x12.0，

c5.0)D'(x25.0，c5.0)B'(x25.0，c-5.0)A'(x12.0，c-5.0) C'(x25.0, c1.0)。

以下为加工图2所示零件的程序清单：

指令说明

O0001;程序号

G0 G40 G97 G98 S1000铣刀转速1000r/min

T0101 M03 F30;调用T01号刀具及其刀补

G0 X44.0 CO Z2.0刀具决速接近工件

G112;执行极坐标插补

G01 X34.058 F20;刀具运动至X34.O58位置，进给速度为20mm/min

C9.5;刀具运动至1点位置

Z-2.0 F10;

X-34.058;刀具运动至2点位置

Z2.0;

C-95;刀具运动至3点位置

Z-2.0

X34.058;刀具从3点运动至4点位置

Z2.0;

X-19.0 C6.0;刀具从4点运动至A位置

Z-2.0;

C4.O;刀具从A点运动至B点位置

X-29.0;刀具从B点运动至C点位置

C-1.0;刀具从C点运动至D点位置

X-9.0;刀具从D点运动至E点位置

C4.O;刀具从E点运动至F点位置

X-1.90;刀具从F点运动至B点位置