正确理解并运用顺时针和逆时针圆弧插补指令

摘要：在学习数控机床编程时，学生对顺时针圆弧插补指令G02和逆时针圆弧插补指令G03难以理解和正确使用，更难灵活运用。文章对如何正确理解和运用数控机床编程中的顺时针和逆时针圆弧插补指令进行了研究，其方法和结论也适用于数控加工中心的编程。

关键词：顺时针圆弧；逆时针圆弧；圆弧插补指令

中图分类号：G712 文献标识码：A 文章编号：1672-5727（2012）10-0131-04

学生在学习数控机床编程技术时，对顺时针圆弧插补指令G02和逆时针圆弧插补指令G03很难理解，因而难以正确使用，更难灵活运用。多数教材对该内容叙述简单、分散。另外，部分教师的教学不够详细、深入，给学生正确理解并运用顺时针圆弧插补和逆时针圆弧插补指令造成了困难。怎样才能使学生正确理解并运用顺时针和逆时针圆弧插补指令于数控编程中，笔者在教学实践中对此作了探究。

正确理解和掌握数控编程基础知识

数控编程基础知识包括数控机床和工件的坐标系，尺寸字G、M、F、S、T功能等。

弄清数控机床坐标系的定义和规定 数控机床采用三维直角坐标系即右手笛卡尔坐标系。基本坐标轴为OX轴、OY轴、OZ轴（简称X轴、Y轴、Z轴），三坐标轴正交，其交点O就是坐标系原点，+X、+Y、+Z的方向如图1所示。

认清坐标轴正方向和右手各手指的关系 伸出右手，五指在同一掌平面，使拇指与食指等其余指垂直，再令中指和掌平面垂直，拇指的指向即是+X的方向，食指的指向即是+Y的方向，中指的指向即是+Z的方向。这就是右手笛卡尔坐标系，如图2所示。

遵守数控机床坐标系的各坐标轴正方向的规定 数控机床各坐标轴正方向，依右手笛卡尔直角坐标系，顺大拇指的指向对应为X轴的正方向，沿食指的指向对应为Y轴的正方向，中指的指向对应为Z轴的正方向。

知道圆周进给运动正方向和各坐标轴正方向的规定 围绕X、Y、Z轴旋转的圆周进给坐标轴分别用A、B、C表示，圆周进给运动正方向和各坐标轴正方向的关系如图3所示。

明白右手螺旋定则的内容 伸出右手，五指在同一掌平面，先使拇指与其余指垂直，后把其余指自然弯曲成圆形，如图4所示。

弄清圆周进给运动正方向和各坐标轴正方向的关系 （1）右手握OX轴，拇指指向+X方向，食指和中指等的指向是圆周进给运动的+A方向。（2）右手握OY轴，拇指指向+Y方向，食指和中指等的指向是圆周进给运动的+B方向。（3）右手握OZ轴，拇指指向+Z方向，食指和中指等的指向是圆周进给运动的+C方向。

牢记数控机床的运动正方向的规定 无论数控机床是工件静止、刀具运动，还是工件运动、刀具静止，为便于数控编程，都规定：数控机床的运动，是刀具相对于静止的工件做进给切削的运动。Z轴作为平行于机床主轴的坐标轴，正方向为刀具远离工件的方向。X轴平行于装夹平面且垂直于机床主轴，取水平方向，刀具远离主轴方向为正方向。Y轴的正方向根据右手笛卡尔定律确定。旋转运动+A、+B、+C的方向，根据X、Y、Z轴正方向，按右手螺旋定则来确定。（1）对车床而言，Z轴与车床主轴轴线重合，沿着Z轴正方向移动将增大工件和刀具间的距离。X轴垂直于Z轴并平行于工件的装夹面，刀具沿X轴正方向移动将增大工件和刀具间的距离。Y轴、X轴和Z轴遵守右手笛卡儿坐标系。图5是前置刀架数控车床从上往下看的坐标系投影平面图。其+Y的方向是垂直平面向里，用圆内十字交叉表示；若+Y的方向是垂直平面向外，则用圆内小圆黑点表示，编程用这个坐标系。（2）对铣床而言，Z轴与主轴轴线重合，沿着Z轴正方向移动将增大工件和刀具间的距离，即刀具远离工件的方向为+Z方向。X轴垂直于Z轴，平行于工件的装夹面，如果为单立柱式铣床，面对装有刀具的主轴向立柱方向看，其左方为+X方向。Y轴与X轴和Z轴遵守右手笛卡尔坐标系，如图6所示。图7是立式铣床从上往下看的坐标系投影平面图，编程用这个坐标系。

区分加工圆弧时的

方向是顺时针还是逆时针

加工平面 是由任意两坐标轴构成的平面或投影平面。数控机床上加工平面为观察者迎着第三坐标轴的正方向所看到的平面。

加工方向判别方法 在加工平面内，根据其加工工件刀具运动时的移动方向是顺时针还是逆时针来区分。当观察者迎着第三坐标轴的正方向看加工平面，发现加工工件时，刀具是作顺时针回转移动，就是顺时针方向；反之，发现加工工件时，刀具是作逆时针回转移动，就是逆时针方向。

判断应用顺时针和逆时

针圆弧插补指令的方法

应用顺时针圆弧插补指令G02还是应用逆时针圆弧插补指令G03的判断方法是：在加工时，观察者迎着第三坐标轴的正方向看加工平面，刀具是作顺时针回转移动，就是顺时针圆弧插补，就使用G02指令；反之，若加工工件时，刀具是作逆时针回转移动，就是逆时针圆弧插补，就使用G03指令。

如加工图8所示的圆弧，圆弧的起点在刀尖处，终点在图上箭头尖端，用G02还是G03指令？这是由X和Z轴组成的XZ平面，Y轴正方向是垂直平面向里，就要迎着Y轴的正方向看这个平面，即从里往外看XZ平面的圆弧回转的方向是顺时针还是逆时针。显然，加工图8所示圆弧，刀具是顺时针回转，应该用G02顺时针圆弧插补指令。

如加工图9所示的圆弧，圆弧的起点在刀尖处，终点在图上箭头尖端，用G02还是G03指令？这是XZ平面，Y轴正方向是垂直平面向里，就要迎着Y轴的正方向看这个平面，即从里往外看XZ平面的圆弧回转的方向是顺时针还是逆时针。显然，加工图9所示圆弧，刀具是逆时针回转，应该用G03逆时针圆弧插补指令。

如加工图10所示的圆弧，圆弧的起点在刀尖处，终点在图上箭头尖端，用G02还是G03指令？这是XZ平面，Y轴正方向是垂直平面向里，就要迎着Y轴的正方向看这个平面，即从里往外看XZ平面的圆弧回转的方向是顺时针还是逆时针。显然，加工图10所示圆弧，刀具是顺时针回转，应该用G02顺时针圆弧插补指令。