Круговая интерполяция – G02 и G03

Если обработку по прямой линии несложно производить и на простом станке с ручным управлением, то перемещение инструмента по дуге точнее и проще выполнять на станке с ЧПУ.

Коды G02 и G03 предназначены для выполнения круговой интерполяции. Код G02 используется для перемещения по дуге по часовой стрелке, a G03 – против часовой стрелки. Направление перемещения определяется, когда мы смотрим на инструмент со стороны шпинделя, в отрицательном направлении оси Z. Как и при выполнении линейной интерполяции, в кадре круговой интерполяции необходимо указать скорость рабочей подачи F.

Существуют два способа для формирования кадра круговой интерполяции. Сравните структуру следующих кадров:

G02 Xn.nYn.nZn.nIn.nJn.nKn.nFn.n.

G02 Xn.nYn.nZn.nRn.nFn.n.

В первом варианте для выполнения кругового перемещения указывают: код G02 (G0З); координаты конечной точки дуги; I, J, К – слова данных и скорость рабочей подачи. А во втором варианте вместо I, J, К указывают R. Выбор варианта записи кадра кругового перемещения зависит от возможностей ЧПУ и привычки программиста. Большинство современных станков с ЧПУ поддерживают оба варианта записи.

Рис. 6.5. Направление перемещения по дуге можно определить, если посмотреть на заготовку со стороны инструмента. В данном случае фреза перемещается по часовой стрелке, значит, используем код G02

В кадре с кодом круговой интерполяции необходимо указать координаты конечной точки перемещения (дуги). Если, кроме X и Y, в кадре находится Z-слово данных, то это значит, что производится винтовая интерполяция. Винтовая интерполяция, которая поддерживается не всеми системами ЧПУ, позволяет выполнять фрезерование резьбы и обеспечивает плавное винтовое врезание инструмента в материал заготовки.

Дуга с I, J, К

Для полного описания дуги недостаточно задать только координаты ее конечной точки. Необходимо также указать радиус и координаты центра.

Рис. 6.6. Адреса I, J, К используются для определения центра дуги

При помощи I, J и К вы указываете относительные (инкрементальные) расстояния от начальной точки дуги до ее центра. Слово данных с I относится к оси X, слово данных с J – к оси Y, а слово данных с К – к оси Z. При этом в зависимости от расположения дуги значения могут быть положительными или отрицательными.

Рис. 6.7. Для описания дуги № 1 необходимо указать положительное значение для I и отрицательное для J

Рис. 6.8. Для описания дуги № 2 необходимо указать положительное значение для I и положительное для J

Дуга с R

Более простой способ задания центра дуги основан на применении адреса R (радиуса). Если ваша стойка поддерживает такой формат для круговой интерполяции, то СЧПУ самостоятельно производит необходимые расчеты для определения координат центра дуги. Многие СЧПУ при работе с R требуют, чтобы окружность была разбита на несколько сегментов.

Для однозначного определения формы дуги нужно указывать соответствующий знак перед числовым значением радиуса R. Для дуги, которая больше 180°,значение R будет отрицательным. Для дуги, которая меньше 180°, значение R будет положительным.

Рис. 6.9. Так как дуга меньше 180° (ее центр расположен снаружи хорды), то R будет иметь положительное значение

Рис. 6.10. Так как дуга больше 180° (ее центр расположен внутри хорды), то R будет иметь отрицательное значение

Использование G02 и G03

Давайте разберемся, как работает круговая интерполяция, на примере. Приведенный ниже фрагмент управляющей программы перемещает инструмент по дуге с радиусом 3 мм из точки А (0;0) в точку В (3;3) со скоростью рабочей подачи 100 мм/мин.

N10 G02 X3.0 Y3.0 I3.0 J0.0 F100

Так как центр дуги находится на расстоянии 3 мм по оси X и 0 мм по оси Y относительно начальной точки А, то I будет равно 3.0, a J равно 0. Полученная дуга составляет всего четверть от полной окружности. Попытаемся описать всю окружность постепенно. Следующий кадр перемещает инструмент из точки В (В1) в точку В2. Так как скорость рабочей подачи не изменяется, то нет необходимости повторно указывать F-слово данных.

Рис. 6.11. Перемещение по дуге с R3 из точки А (0;0) в точку В (3;3)

Так как центр дуги находится на расстоянии 3 мм по оси X и 0 мм по оси Y относительно начальной точки А, то I будет равно 3.0, a J равно 0. Полученная дуга составляет всего четверть от полной окружности. Попытаемся описать всю окружность постепенно. Следующий кадр перемещает инструмент из точки В1 в точку В2. Так как скорость рабочей подачи не изменяется, то нет необходимости повторно указывать F-слово данных.

Так как центр дуги находится на расстоянии 0 мм по оси X и 3 мм по оси Y относительно точки В, то I будет равно 0, a J равно –3. Таким образом, нам удалось создать перемещение по дуге из точки А в точку В2 при помощи двух кадров. Этот пример не случаен. Дело в том, что многие станки требуют именно такого разбиения окружности. То есть для описания полной окружности может потребоваться до четырех кадров.

В настоящее время большинство систем ЧПУ позволяют выполнить операцию по описанию полной окружности за два или даже за один кадр. Поэтому перемещение из точки А в точку С можно записать следующим образом:

N05 G02 X6.0 Y0.0 I3.0 J0.0

Рис. 6.12. Современные системы ЧПУ допускают описание подобной дуги в одном кадре

А для полной окружности с радиусом 3 мм и центром в точке с координатами (0; 0) справедливым будет следующий кадр:

N15 G02 Х-3.0 Y0.0 13.0 J0.0

Рис. 6.13. Описание полной окружности в одном кадре также возможно

Дуги такого типа несложно описать математически. Однако если начальная и конечная точки дуги образуют некоторый сложный угол или эти точки находятся в разных квадрантах, то для нахождения значений I, J, К требуются определенные тригонометрические вычисления (рис. 6.14). При этом необходимо, чтобы расчеты были достаточно точными, иначе СЧПУ может выдать сообщение о невозможности построения дуги.

Рис. 6.14. Часто для расчета дуги «вручную» необходимо приложить некоторые усилия

На рис. 6.15 изображена дуга, которую необходимо описать при помощи кодов круговой интерполяции с R-словом данных. В случае, когда инструмент перемещается по дуге по часовой стрелке (G02) из точки А в точку В, в УП должен присутствовать следующий кадр: G02 Х0 Y-10 R10. Если инструмент перемещается по дуге против часовой стрелки (G03) из точки В в точку А, в УП должен присутствовать следующий кадр: G03 Х10 Y0 R10.

Рис. 6.15. Дуга, которую необходимо описать при помощи кодов круговой интерполяции с R-словом данных

Введение

Коды, обозначающиеся буквой М (Miscellaneous), называются вспомогательными и предназначены для управления режимами работы станка. М-код может стоять как отдельно, так и находиться в кадре с G-кодами. Некоторые М-коды работают совместно с другими адресами. Например, М-код, отвечающий за направление вращения шпинделя, обычно указывается с адресом S, который необходим для задания числа его оборотов при вращении:

N10 S1000 М03

В табл. 8 помещены базовые М-коды, которые должен знать каждый технолог-программист. Когда М-код находится в кадре с G-кодом, то порядок выполнения зависит от модели ЧПУ. Возьмем, например, следующий кадр:

N10 G01 Х100.0 Y100.0 Z100.0 F50.0 М08

Этот кадр выполняет линейное перемещение и включает подачу охлаждающей жидкости (М08). Одни станки включают подачу СОЖ сразу, другие – только после перемещения в указанную позицию. Зная это, опытный программист старается указывать код М08 перед выполнением перемещения на рабочей подаче:

N05 М08
N10 G01 Х100.0 Y100.0 Z100.0 F50.0

Нужно учесть, что некоторые системы ЧПУ позволяют задавать в кадре только один М-код. В этом случае если в кадре находятся несколько М-кодов, то СЧПУ выдаст сообщение об ошибке. Для избежания ошибок внимательно прочтите раздел документации станка и системы ЧПУ о работе с М-кодами.

Таблица 7.1. Базовые М-коды

М код	Действие
М00	Запрограммированный останов
М01	Останов по выбору
M02	Конец программы
М03	Прямое вращение шпинделя
М04	Обратное вращение шпинделя
М05	Останов шпинделя
М06	Автоматическая смена инструмента
М08	Включение подачи охлаждающей жидкости
М09	Выключение подачи охлаждающей жидкости
М30	Конец программы, перевод курсора в начало программы