正确选用G02/G03的一种简易判别方法
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摘要:基于笛卡尔坐标系中坐标平面表达方式的分析,对数控编程的圆弧切削指令G02/G03的选用提出了一种极易掌握、具有直观、有效、快速和可靠特点的简易判别方法。

1 前言

在准备功能G代码仅有的几个切削指令中,对选用顺时针圆弧切削指令G02和逆时针圆弧切削指令G03,手工编程需要正确判别选用。但由于学生在学习编程时,因接触的数控机床种类型号相对较多,在各需加工的坐标平面上判定是选用G02还是G03时,用常规的判定方法往往不是很方便,也易出差错。本文在对笛卡尔坐标系中坐标平面表达方式的分析基础上,对如何选用GO2/G03提出了一种简易判别方法。

图1 数控车床圆弧插补

图2 数控铣床及加工中心圆弧插补

图3 数控线切割机床圆弧插补

图4 组成平面的各轴组合矢量图

(a)刀架后置式

(b)刀架前置式
图5 数控车床G03判别

2 常规的判别方法

常规的判别方法是:从坐标平面垂直的正方向往负方向看,坐标平面上的圆弧从起点到终点的移动方向是顺时针方向用G02编程,逆时针方向用G03编程。如图1、图2、图3分别为仅给出正向象限内的数控车床、数控铣床及加工中心、数控线切割机床的圆弧插补方向常规判别示意图。
常规判别方法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(数控线切割机床无第三轴:)力向来进行的该力法大体上分四步:一是依靠加土平面的两坐标轴用右手定则判出第三轴,二是从第三轴止力向祠负力向看,三是确定圆弧切削方向的时针方向,四是确定顺时针方向判为G02,反之判为G03。常规判别方法的优点是思路严密,逻辑性强;缺点是步骤多,第一和第二步不易操作,在经常改变数控机床种类或型号进行编程时,借助右手比划坐标方向费时、不方便,易出差错。

3 简易判别方法

运用简便判别方法,只要看两坐标轴正方向以及圆弧的起点至终点走向,即可判别出是采用G02还是G03,免去了对右手定则依赖及第三轴的使用。
先介绍该方法的思想起源:在高等数学中,空间坐标系即右手笛卡尔坐标系是由X轴、Y轴、Z轴及原点O所构成,坐标平面用XOY、YOZ、ZOX来表达,也即XY平面、YZ平面、ZX平面。这里注意到表达平面的字母组合顺序是先X后Y、先Y后Z、先Z后X,特别是最后的ZX的组合顺序在平时容易被忽视,在简易方法中就是要用表达平面的字母组合顺序。其实,平面的表达方式在有严密体系的场合都按上述方法进行。在原机械工业部制定的有关G指令和M指令的JB3208-83标准中,指令G17、G18、G19也正是代表“XY平面选择”、“YZ平面选择”、“ZX平面选择”。图4为表达平面的X、Y、Z各轴组合矢量图。为便于描述简易方法,不妨把平面表达的第一个字母所代表的轴称为第一轴,第二个字母所代表的轴称为第二轴,如YZ平面中,Y轴为第一轴,Z轴为第二轴。
进行G02/G03切削方向判别时,简易方法为:在平面的坐标轴正向象限内,圆弧是从第一轴往第二轴方向移动,且圆弧的“凸起”远离原点O,则用G03编程;并且在该坐标平面的任何象限内,对相同旋向切削的圆弧,均适用G03编程。否则,用G02编程。也可表述为:在平面的坐标轴正向象限内,圆弧从第一轴往第二轴方向移动,用右手螺旋法则,四指指向为G03方向,反之为G02方向。

4 实例应用

图5给出了数控车床编程时.G03方向判别的图例说明。图例中,以实线圆弧切削方向作为判别G03指令的基准,该实线圆弧暂且称为基准圆弧,其切削方向从第一轴Z向第二轴X移动,且相对坐标系原点而言圆弧为凸弧,即为G03指令编程;而其余任意象限中,虚线圆弧绕自身圆心的旋转方向与基准圆弧旋向相同.也用G03编程,否则用G02编程。包括数控铣床、加工中心,以及采用150格式程序的数控线切割机床中,G02/G03切削方向简易判别方法相同(数控铣床、加工中心上还可以是空间圆弧曲面),不再赘述。

5 结束语

本文提出的简易方法跳出了数控系统编程说明书提供的常规判别方法,不再借助右手比划三维坐标,舍弃了第三轴的判别,也不再使用顺时针与逆时针的概念,判别过程极易操作,具有直观、有效、快速和简单可靠的优点。与原来用常规方法相比,在教学中运用了简易方法判别以后,学生对G02/G03指令选用的掌握情况显著改善,对上述种类数控机床进行手工编程,均能很快对选用GO2/G03指令做出正确判别。
本文作者:丽水职业技术学院 杨小华
原载:《机械工程师》2006年第12期
上载于:2010-1-13 10:24:03

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