2024年3月12日发(作者：京初珍)
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巧用极坐标插补指令在车铣复合机床上加工
异形零件
作者：陈未峰
来源：《职业·中旬》2013年第04期
摘 要：随着我国装备制造技术的不断发展，车铣复合数控机床在机械制造行业的应用越
来越广泛，它可以有效减少加工工序和时间，提高加工效率。充分利用极坐标插补和圆柱插补
两大功能，能更好地解决回转体类复合零件的加工难题，是在当今数控技术得到较大发展的背
景下产生的一种新的切削理论和切削技术。
关键词：车铣复合数控机床 极坐标插补 零件加工
“工欲善其事，必先利其器”，随着我国装备制造技术的发展，数控机床在机械制造行业得
到了广泛应用。相比一般的数控车床而言，车铣复合数控机床凭借强大功能和结构优势，通过
车铣复合功能切削加工，有效地提高了加工效率和产品质量。
一、车铣复合数控机床的坐标轴运动
车铣复合数控机床是在数控车削功能的基础上，有效利用铣刀旋转和工件旋转的合成运动
来实现对工件的切削加工，使工件在形状精度、位置精度、已加工表面质量等各个方面达到使
用要求的一种先进的切削加工机床。车铣复合加工不是单纯地将车削和铣削两种加工手段合并
到一台机床上，而是利用车铣合成运动来完成各类表面的加工，主要利用极坐标插补和圆柱插
补两大功能解决回转体类复杂零件的加工难题，是在当今数控技术得到较大发展的背景下产生
的一种新的切削理论和切削技术。
在加工回转体工件时，卡盘或者工件的旋转是主运动，刀具的横向X向或纵向Z向移动
是从运动，刀具的刀尖与工件中心等高，刀架台不能作垂直方向的运动。在工件表面上加工异
形轮廓时，主要应用极坐标插补指令让主轴的旋转做从运动，定义为C轴；装在刀架上的动力
刀具的旋转运动转换为主运动（由刀架内伺服电机驱动实现），刀具还可以实现X向或Z向
的进给从运动（如图1）。
二、车铣复合数控机床上的极坐标插补功能
所谓极坐标插补功能，是指车铣复合数控机床本身具有1个旋转轴和1个移动轴，旋转轴
实现极坐标下的极角改变，移动轴实现极径改变，两轴在位置控制模式下实现旋转与移动联动
功能的切削加工。极坐标插补功能是为了适应特殊零件的加工而产生的，以六方体零件的加工
为例。
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1.G12.1/G13.1极坐标插补
格式： N…G12.1 极坐标插补开始
N…G13.1 极坐标插补结束
极坐标插补法用于加工一个回转部分末端面的加工内容。在刀路控制上，它把解析坐标系
编程的命令转换成沿线性轴X的移动（刀具运动）和旋转轴C的转动。在这个功能下，系统
转换为G17平面（X-Y）。在前侧用轴向铣削刀具可加工任何轮廓。X轴继续用直径值来编
程。虚拟Y轴与X轴顺时针夹角小于90°，在半径编程中用地址“C”。G12.1选择一个极坐标
插补执行平面，用于G12.1的水平面G18在编程前被删除，它会以G13.1方式重建（极坐标插
补结束）。开启机床或者系统复原后，“极坐标插补”也被取消，（G13.1）和被G18方式定义
的水平面被使用。
2.可能在“极坐标插补”模块中被编程的G代码
编程指令有：G01（直线插补）、G02，G03（圆弧插补）、G04（暂停）、G40，G41，
G42（刀具半径补偿）、G65，G66，G67（用户宏指令）、G98，G99（每分钟进给量，每转
进给量）等。
三、极坐标插补功能的应用实例
在工件端部铣削六方轴（如图2），安排加工工艺和程序编写有一定难度，应考虑好工件
与刀具的刚性、起刀点的位置和进刀方式，在编程之前必须确定好节点坐标（如表1）和走刀
路线（如图3）。
程序：
O0100；
N05 G10 P0 Z-72；
G40 G90 G95；
G92 S4000；
T0000 G0 X150 Z150；
N10 T1212 ；
N15 G96 S350 M4 F0.18；
N20 G0 X26 Z0；
N25 G01 X-0.8；
N30 G0X15 Z1；
N35 G42 G1 Z0.05 F0.12；
N40 X19.6 C1；
N45 Z-5；
N50 X24 C1；
Z-12；
N55 X26；
N60 G40 G0 X50 Z80 M5；
N65 T0707；
N66 M52；
N70 M13；
N75 G97 S2000；
N85 G28 G0 C0；
N90 G0 X50 Z2；
N95 G12.1；
G1 X50 C10 F 0.3；
G1 Z-5；
N100 G42 G1 X19.63 C-10 F 0.2（PA）；
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N105 G1 C0 （P1）；
N110 X9.81 C8.5 （P2）；
N115 X-9.81 （P3）；
N120 X-19.63 C0 （P4）；
N125 X-9.81 C-8.5 （P5）；
N130 X9.81 （P6）；
N135 X19.63C0（P1=P7）；
N140 C5 （PE）；
N145 G0 G40 G01 X45 C0 F 0.4；
N150 G13.1；
N155 G0 X80 Z20 M15；
N160 M53；
四、使用极坐标插补功能的注意事项
一是刀具数据。在铣削刀具偏置设置中输入下面几何尺寸：X-20；Z（刀具z向长度）；
R（钻头半径）；T0（0型）。
二是G12.1和G13.1必须在G40模式里编程。
三是铣削刀具半径补偿编程必须在开启极坐标插补后进行。
四是通过活动的极座标插值，任何运动都不允许在G10的快速运动里被横跨。
五是通过开启G12.1，在X轴上具有线性运动，必须在第一个G41/G42运动之前被优先编
程（看编程例子）。
六是直径编程被用于线性轴（X轴），半径编程被用于旋转轴（C轴）。
七是在G12.1模块里，不能更改坐标系。
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八是G12.1和G13.1在互相独立模块里编程。在G12.1和G13.1之间的模块里，中断程序
不能重新开始。
九是圆弧插补（G2/G3）的弧半径可通过R命令或者用I和J坐标编程 。
五、结语
伴随着市场上对加工复杂零件的需求不断增大，复合加工机床的需求也随之增加，复合加
工机床的使用将会进入激烈竞争的时代。将来的复合加工不会仅仅是车铣复合加工，而是将车
削、铣削、钻削、磨削、淬火、超声波加工、激光加工等不同工种都组合到一台机床上，朝一
台完成型加工机的方向发展。另外，高速、高精、高效、复合和环保仍然是复合机床技术发展
的方向和制造商追求的目标。
2024年3月12日发(作者：京初珍)
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巧用极坐标插补指令在车铣复合机床上加工
异形零件
作者：陈未峰
来源：《职业·中旬》2013年第04期
摘 要：随着我国装备制造技术的不断发展，车铣复合数控机床在机械制造行业的应用越
来越广泛，它可以有效减少加工工序和时间，提高加工效率。充分利用极坐标插补和圆柱插补
两大功能，能更好地解决回转体类复合零件的加工难题，是在当今数控技术得到较大发展的背
景下产生的一种新的切削理论和切削技术。
关键词：车铣复合数控机床 极坐标插补 零件加工
“工欲善其事，必先利其器”，随着我国装备制造技术的发展，数控机床在机械制造行业得
到了广泛应用。相比一般的数控车床而言，车铣复合数控机床凭借强大功能和结构优势，通过
车铣复合功能切削加工，有效地提高了加工效率和产品质量。
一、车铣复合数控机床的坐标轴运动
车铣复合数控机床是在数控车削功能的基础上，有效利用铣刀旋转和工件旋转的合成运动
来实现对工件的切削加工，使工件在形状精度、位置精度、已加工表面质量等各个方面达到使
用要求的一种先进的切削加工机床。车铣复合加工不是单纯地将车削和铣削两种加工手段合并
到一台机床上，而是利用车铣合成运动来完成各类表面的加工，主要利用极坐标插补和圆柱插
补两大功能解决回转体类复杂零件的加工难题，是在当今数控技术得到较大发展的背景下产生
的一种新的切削理论和切削技术。
在加工回转体工件时，卡盘或者工件的旋转是主运动，刀具的横向X向或纵向Z向移动
是从运动，刀具的刀尖与工件中心等高，刀架台不能作垂直方向的运动。在工件表面上加工异
形轮廓时，主要应用极坐标插补指令让主轴的旋转做从运动，定义为C轴；装在刀架上的动力
刀具的旋转运动转换为主运动（由刀架内伺服电机驱动实现），刀具还可以实现X向或Z向
的进给从运动（如图1）。
二、车铣复合数控机床上的极坐标插补功能
所谓极坐标插补功能，是指车铣复合数控机床本身具有1个旋转轴和1个移动轴，旋转轴
实现极坐标下的极角改变，移动轴实现极径改变，两轴在位置控制模式下实现旋转与移动联动
功能的切削加工。极坐标插补功能是为了适应特殊零件的加工而产生的，以六方体零件的加工
为例。
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1.G12.1/G13.1极坐标插补
格式： N…G12.1 极坐标插补开始
N…G13.1 极坐标插补结束
极坐标插补法用于加工一个回转部分末端面的加工内容。在刀路控制上，它把解析坐标系
编程的命令转换成沿线性轴X的移动（刀具运动）和旋转轴C的转动。在这个功能下，系统
转换为G17平面（X-Y）。在前侧用轴向铣削刀具可加工任何轮廓。X轴继续用直径值来编
程。虚拟Y轴与X轴顺时针夹角小于90°，在半径编程中用地址“C”。G12.1选择一个极坐标
插补执行平面，用于G12.1的水平面G18在编程前被删除，它会以G13.1方式重建（极坐标插
补结束）。开启机床或者系统复原后，“极坐标插补”也被取消，（G13.1）和被G18方式定义
的水平面被使用。
2.可能在“极坐标插补”模块中被编程的G代码
编程指令有：G01（直线插补）、G02，G03（圆弧插补）、G04（暂停）、G40，G41，
G42（刀具半径补偿）、G65，G66，G67（用户宏指令）、G98，G99（每分钟进给量，每转
进给量）等。
三、极坐标插补功能的应用实例
在工件端部铣削六方轴（如图2），安排加工工艺和程序编写有一定难度，应考虑好工件
与刀具的刚性、起刀点的位置和进刀方式，在编程之前必须确定好节点坐标（如表1）和走刀
路线（如图3）。
程序：
O0100；
N05 G10 P0 Z-72；
G40 G90 G95；
G92 S4000；
T0000 G0 X150 Z150；
N10 T1212 ；
N15 G96 S350 M4 F0.18；
N20 G0 X26 Z0；
N25 G01 X-0.8；
N30 G0X15 Z1；
N35 G42 G1 Z0.05 F0.12；
N40 X19.6 C1；
N45 Z-5；
N50 X24 C1；
Z-12；
N55 X26；
N60 G40 G0 X50 Z80 M5；
N65 T0707；
N66 M52；
N70 M13；
N75 G97 S2000；
N85 G28 G0 C0；
N90 G0 X50 Z2；
N95 G12.1；
G1 X50 C10 F 0.3；
G1 Z-5；
N100 G42 G1 X19.63 C-10 F 0.2（PA）；
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N105 G1 C0 （P1）；
N110 X9.81 C8.5 （P2）；
N115 X-9.81 （P3）；
N120 X-19.63 C0 （P4）；
N125 X-9.81 C-8.5 （P5）；
N130 X9.81 （P6）；
N135 X19.63C0（P1=P7）；
N140 C5 （PE）；
N145 G0 G40 G01 X45 C0 F 0.4；
N150 G13.1；
N155 G0 X80 Z20 M15；
N160 M53；
四、使用极坐标插补功能的注意事项
一是刀具数据。在铣削刀具偏置设置中输入下面几何尺寸：X-20；Z（刀具z向长度）；
R（钻头半径）；T0（0型）。
二是G12.1和G13.1必须在G40模式里编程。
三是铣削刀具半径补偿编程必须在开启极坐标插补后进行。
四是通过活动的极座标插值，任何运动都不允许在G10的快速运动里被横跨。
五是通过开启G12.1，在X轴上具有线性运动，必须在第一个G41/G42运动之前被优先编
程（看编程例子）。
六是直径编程被用于线性轴（X轴），半径编程被用于旋转轴（C轴）。
七是在G12.1模块里，不能更改坐标系。
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八是G12.1和G13.1在互相独立模块里编程。在G12.1和G13.1之间的模块里，中断程序
不能重新开始。
九是圆弧插补（G2/G3）的弧半径可通过R命令或者用I和J坐标编程 。
五、结语
伴随着市场上对加工复杂零件的需求不断增大，复合加工机床的需求也随之增加，复合加
工机床的使用将会进入激烈竞争的时代。将来的复合加工不会仅仅是车铣复合加工，而是将车
削、铣削、钻削、磨削、淬火、超声波加工、激光加工等不同工种都组合到一台机床上，朝一
台完成型加工机的方向发展。另外，高速、高精、高效、复合和环保仍然是复合机床技术发展
的方向和制造商追求的目标。