數(shù)控銑“圓弧插補指令G02、G03”的教學(xué)過程探討

趙玉鳳　金亞云　程洋　張福豹

【摘 要】《數(shù)控加工與編程》是高等職業(yè)教育中機電類專業(yè)的核心專業(yè)課程之一。該課程實踐性較強，基本指令的教學(xué)非常重要，數(shù)控銑削加工中，圓弧插補指令G02、G03難度比較大，本文結(jié)合筆者的教學(xué)經(jīng)驗，總結(jié)出圓弧插補指令G02、G03編程的學(xué)習(xí)步驟，非常有利于學(xué)生的學(xué)習(xí)和靈活應(yīng)用圓弧插補指令。

【關(guān)鍵詞】數(shù)控銑削；圓弧插補；編程

0 引言

《數(shù)控加工與編程》是高等職業(yè)教育中機電類專業(yè)的核心專業(yè)課程之一。該課程實踐性較強，教學(xué)過程中，基本編程指令：G00、G01、G02、G03、G40、G41、G42等的學(xué)習(xí)是學(xué)生在數(shù)控機床操作訓(xùn)練中必須掌握的指令。結(jié)合理論教學(xué)與機床實際操作，發(fā)現(xiàn)學(xué)生在圓弧插補指令G02、G03的應(yīng)用中問題較多。G02、G03在應(yīng)用中的錯誤主要出現(xiàn)在如下幾個方面：（1）圓弧順時針、逆時針的方向判別；（2）使用編程格式不當(dāng)。為了較好的掌握圓弧插補指令G02、G03，本文結(jié)合筆者的教學(xué)經(jīng)驗，從以下幾個方面著手。

1 課前準備工作

采用多媒體授課結(jié)合仿真軟件，現(xiàn)場授課通過CRT顯示屏模擬，銑床仿真加工外輪廓和內(nèi)腔程序，課前輸入到仿真系統(tǒng)或數(shù)控銑床，上課時打開演示G02、G03的走刀路線。

2 教學(xué)基本思路

在教學(xué)過程中以數(shù)控加工仿真實訓(xùn)室和數(shù)控加工實訓(xùn)中心為第一課堂，采用“教學(xué)做合一”的教學(xué)模式，利用現(xiàn)代教育技術(shù)和實訓(xùn)室先進的設(shè)備條件，邊講解、邊演示、邊實驗、邊訓(xùn)練，達到強化學(xué)生知識、技能、能力三者融會貫通的目的，開放式實訓(xùn)教學(xué)滿足了不同程度學(xué)生的實踐需求，為學(xué)生創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)提供了廣闊的平臺。

3 教學(xué)過程

（1）復(fù)習(xí)及導(dǎo)入新課：首先以提問的方式簡單復(fù)習(xí)上節(jié)課所學(xué)習(xí)的G00、G01、G40、G41、G42的編程指令，寫出編程格式。然后以提出任務(wù)的方式，編寫圖1所示工件加工程序。分析圖形，圖中不僅有直線段還有圓弧段，加工圓弧的程序應(yīng)該如何編寫，從而引出本節(jié)課的教學(xué)目標，導(dǎo)入本節(jié)課所要講解的指令。

（2）教學(xué)目標：①知識目標 掌握G02、G03插補指令的編程格式、各參數(shù)的含義且及能夠在實際編程是正確應(yīng)用G02、G03指令；②能力目標 培養(yǎng)學(xué)生正確分析圖紙、確定輪廓加工時的走刀路線，編制完整程序的能力，學(xué)會運用G02、G03指令編程格式和加工，引導(dǎo)學(xué)生體驗探究的過程，提高學(xué)生對數(shù)控加工與編程課程的興趣；③德育目標 形成嚴謹?shù)膶W(xué)習(xí)習(xí)慣并樹立自信心；④重點 圓弧插補指令G02、G03的編程格式及編程應(yīng)用；⑤難點 圓弧順、逆方向的判斷；終點坐標+圓弧半徑的編程格式，以及R正負的確定；終點坐標+圓心半徑的編程格式，圓心坐標I、J的坐標計算。

（3）講授新課：詳細講解圓弧插補指令格式，講解圓弧順逆方向的判斷；講解格式中各參數(shù)的含義并舉例。圓弧插補指令的用途：圓弧插補指令命令刀具在指定平面內(nèi)按給定的進給速度F作圓弧運動，切出圓弧輪廓。

圓弧插補指令順時針、逆時針的方向判別：從不在圓弧平面的坐標軸正方向往負方向看，順時針用G02，逆時針用G03，如圖2所示。

圖1 零件圖

圖2 順、逆時針的方向判別

圖3 圓弧插補指令程序格式

圓弧插補指令程序格式如圖3所示，數(shù)控系統(tǒng)在上電后一般默認為G17，我們主要以G17平面為主，進行講解。

格式一：G17 G02（或G03）X_Y_R_F_；

指令說明：X、Y為圓弧終點坐標，R為圓弧半徑，F(xiàn)為進給速度，

圓心角≦ 180°時R_為正值，圓心角﹥180°時R_為負值。

注意：整圓編程不能用R格式，只能用I，J，K格式。

應(yīng)用舉例：圓弧點A（20，90）點B（90，40），圓弧半徑R52，用終點半徑方式分別寫出起點為A終點為B和起點為B終點為A的程序。如圖4所示。

解答：起點為A終點為B：G17 G02 X90 Y40 R52 F60；

起點為B終點為A：G17 G03 X20 Y90 R52 F60。

格式二：G17 G02（或G03）X_Y_I_J_F_；

指令說明：所有程序段里X_Y_的“_”是終點坐標值。

I_為圓心的X軸坐標減去起點的X軸坐標；（X軸）

J_為圓心的Y軸坐標減去起點的Y軸坐標；（Y軸）

即終點坐標+圓心坐標格式中不管是用G90還是用G91指令，I、J均表示圓弧圓心相對圓弧起點的增量值。

注意：終點坐標+圓心坐標格式不僅可以加工一般圓弧，還可用于整圓零件加工。

圖4 曲線示意圖

圖5 曲線示意圖

應(yīng)用舉例：整圓加工，起點A（15，45）、圓心 O（40，45），用終點圓心方式寫出整圓加工的程序。如圖5所示。

解答：G17 G02 X15 Y45 I25 J0 F60。

4 編程舉例

例 （用導(dǎo)入新課的零件圖圖1）毛坯80*80的鋁錠，用Φ8的刀具，用G00、G01、G02、G03指令編寫其精加工程序。其中，我利用AW課件平臺自制指令運動軌跡，現(xiàn)場示范帶領(lǐng)學(xué)生一起編程與模擬加工。同時利用數(shù)控仿真軟件，打開預(yù)先保存的一個程序O0001，演示G02/G03的走刀路徑，程序執(zhí)行采用單段執(zhí)行及自動執(zhí)行，讓學(xué)生觀察該零件的實際加工過程，注意走刀路徑。這樣有利于學(xué)生的學(xué)習(xí)掌握。

5 總結(jié)

①圓弧插補順、逆方向判別；②圓弧插補編程指令：格式一：G17 G02（或G03）X_Y_R_F_；格式二 ：G17 G02（或G03X_Y_I_J_F_。）

【參考文獻】

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[3]李漢平.數(shù)控加工技術(shù)[M].武漢：華中師范大學(xué)出版社，2011.

[責(zé)任編輯：張濤]