雕刻机的圆弧插补是数控系统核心运动控制功能之一，简单说就是数控系统通过计算，控制 X/Y/Z 轴（雕刻机多为 X/Y 双轴联动，浮雕 / 立体雕刻会加 Z 轴）以连续的微小直线段拟合出光滑圆弧轨迹，实现圆形、弧形、曲线类图案的精准雕刻，是雕刻机加工非直线图形的基础，核心由G 代码指令驱动，配合数控系统的插补算法完成，以下从核心原理、G 代码指令、参数设置、加工调试、常见问题全维度讲解，适配雕刻机常用的G 代码数控系统（如维宏、Mach3、GRBL）。
一、圆弧插补核心原理
雕刻机的运动轴为步进 / 伺服电机驱动，电机仅能执行定距的直线脉冲运动，无法直接走圆弧。数控系统的圆弧插补算法（如逐点比较法、数字积分法）会将目标圆弧按加工精度拆解为无数段极短的直线段（微线段），每段微线段的长度远小于雕刻精度要求（如 0.01mm），系统依次控制 X/Y 轴按微线段的位移和速度联动，最终让刀具轨迹拟合为光滑圆弧，微线段越短，圆弧精度越高，但加工速度越慢，数控系统可通过参数平衡精度和速度。
雕刻机常用平面圆弧插补（X-Y 平面为主，部分立体雕刻会用到 X-Z/Y-Z 平面），分为顺时针（G02）和逆时针（G03）两种方向，由圆心坐标或半径定义圆弧形状。
二、雕刻机圆弧插补核心 G 代码指令（通用标准，适配 99% 雕刻机系统）
雕刻机圆弧插补的核心指令为G02（顺时针圆弧插补）和G03（逆时针圆弧插补），需配合平面指令、终点坐标、圆心 / 半径参数使用，** 绝对坐标（G90）是雕刻机加工的常用模式，以下为X-Y 平面（G17，默认平面，可省略）** 的核心指令格式，也是雕刻机最常用的格式。
关键前提
圆弧插补前需用G00/G01将刀具移动到圆弧起点（插补的起始位置）；
雕刻机默认G17（X-Y 平面），X-Z 平面用 G18、Y-Z 平面用 G19，立体雕刻才会用到，平面雕刻可省略；
指令中F为进给速度（雕刻速度，mm/min），与直线插补 G01 的进给速度一致，插补过程中速度恒定。
格式 1：圆心坐标编程（推荐，精度更高，雕刻复杂圆弧 / 整圆首选）
通过 ** 终点坐标（X/Y）和圆心相对起点的偏移量（I/J）** 定义圆弧，是雕刻机加工的主流方式，整圆必须用此格式（半径编程无法实现整圆）。
plaintext
G02 X_ Y_ I_ J_ F_ ; 顺时针圆弧：X/Y=圆弧终点绝对坐标，I/J=圆心相对起点的X/Y偏移量 G03 X_ Y_ I_ J_ F_ ; 逆时针圆弧：参数定义与G02一致，仅方向相反
I/J 参数核心定义：相对坐标，以圆弧起点为原点，圆心在 X 轴的偏移量为 I，Y 轴的偏移量为 J（正 / 负代表偏移方向，与雕刻机坐标系一致）；
整圆编程关键：圆弧起点 = 终点，I/J 为起点到圆心的实际距离（非 0），系统会识别为整圆插补。
举例：雕刻机 X/Y 坐标系，起点（10,10），圆心（20,10），加工一个 R10 的顺时针整圆，进给速度 F1000，指令为：
plaintext
G90 G00 X10 Y10 ; 绝对坐标，快速移动到圆弧起点（10,10） G02 X10 Y10 I10 J0 F1000 ; 整圆：起点=终点（10,10），I=10（X轴偏移+10），J=0（Y轴无偏移）
格式 2：半径编程（简易，适合加工单段小圆弧，不支持整圆）
通过 ** 终点坐标（X/Y）和圆弧半径（R）** 定义圆弧，参数少、编程简单，适合雕刻简单弧形（如倒角、小弧度曲线）。
plaintext
G02 X_ Y_ R_ F_ ; 顺时针圆弧：R=圆弧半径（正数） G03 X_ Y_ R_ F_ ; 逆时针圆弧：R=圆弧半径（正数）
注意：R 为正数时，系统默认加工 **≤180° 的圆弧 **；部分系统支持负数 R 加工＞180° 圆弧，雕刻机极少用到，建议用圆心编程替代；
缺陷：无法加工整圆（R 编程时起点 = 终点会被系统判定为直线，无插补动作）。
举例：起点（0,0），终点（10,10），加工 R7.07 的顺时针 1/4 圆弧，F800，指令为：
plaintext
G90 G00 X0 Y0 ; 快速移动到起点 G02 X10 Y10 R7.07 F800 ; 顺时针插补到终点（10,10），半径R7.07
三、雕刻机圆弧插补关键参数设置（数控系统侧，适配维宏 / Mach3/GRBL）
除 G 代码外，数控系统的插补参数直接影响圆弧加工的光滑度、精度、速度，需根据雕刻材质、刀具、精度要求调整，核心参数如下（不同系统名称略有差异，功能一致）：
插补精度 / 脉冲当量：核心参数，决定微线段的最小长度，数值越小，精度越高，圆弧越光滑（如 0.001mm / 脉冲），雕刻机多为固定值（出厂校准），无需修改；
进给速度（F）：圆弧插补的雕刻速度，建议比直线雕刻速度低 20%-30%（圆弧联动时双轴同时运动，速度过快易导致丢步、圆弧变形），如直线 F1500，圆弧 F1000-F1200；
加减速时间：双轴联动时的加减速平滑度，加减速时间设大（如 50-100ms），避免刀具在圆弧起点 / 终点出现 “顿刀”“跳刀”，导致圆弧起终点有毛刺；
电子齿轮比：步进 / 伺服电机的脉冲与位移的比例，必须精准校准，否则会出现圆弧比例失真（如圆变椭圆），是雕刻机圆弧加工的核心校准参数。
四、圆弧插补加工调试要点（现场实操，避免圆弧变形 / 精度差）
雕刻机圆弧加工最常见的问题是圆变椭圆、圆弧有毛刺、起终点接刀痕，多由参数未校准、操作不当导致，按以下步骤调试，可解决 90% 的问题：
1. 核心校准：解决圆变椭圆（最常见故障）
圆变椭圆的根本原因是X/Y 轴的脉冲当量不一致、电子齿轮比未校准、电机丢步，校准步骤：
第一步：用 G 代码加工一个100mm 的标准正圆，用卡尺测量 X/Y 方向的直径，若差值＞0.05mm，需校准电子齿轮比；
第二步：调整 X/Y 轴的电子齿轮比参数，让 X/Y 方向的实际直径一致，反复测试直到卡尺测量为正圆；
第三步：检查电机驱动电流、导轨间隙，电流过小、导轨间隙过大会导致丢步，也会引发椭圆，需调整驱动电流（不超过电机额定值）、锁紧导轨。
2. 速度调整：避免圆弧毛刺 / 抖动
圆弧进给速度不超过直线速度的 80%，材质越硬（如金属、亚克力），速度越低；
小半径圆弧（R＜5mm）需进一步降速（如 F500 以下），因小半径圆弧曲率大，双轴联动的加速度变化快，速度过快会导致刀具抖动。
3. 接刀痕消除：让圆弧起终点 / 圆弧拼接处光滑
圆弧插补的起点 / 终点尽量与直线段相切，避免直角拼接，减少接刀痕；
多段圆弧拼接时，用圆心编程保证拼接处的坐标连续，避免参数断点；
若有轻微接刀痕，可适当降低刀具转速（如从 24000rpm 降至 18000rpm），或更换更锋利的刀具。
4. 刀具与材质匹配
雕刻木质 / 塑料软材质：用直刀 / 球头刀，圆弧速度可稍高；
雕刻亚克力 / 金属硬材质：用钨钢刀，圆弧速度必须降低，同时保证刀具转速足够，避免刀具憋转导致圆弧变形。
五、雕刻机圆弧插补常见问题及解决办法
| 常见问题 | 根本原因 | 解决办法 |
|---|---|---|
| 圆变椭圆 | X/Y 轴电子齿轮比不一致、丢步 | 校准电子齿轮比，调整电机驱动电流，检查导轨 / 丝杆间隙 |
| 圆弧有毛刺 / 抖动 | 进给速度过快、加减速时间过小 | 降低圆弧进给速度，增大系统加减速时间，更换锋利刀具 |
| 起终点有接刀痕 | 坐标不连续、刀具定位误差 | 用圆心编程保证坐标连续，校准刀具定位精度，让圆弧与直线相切拼接 |
| 圆弧尺寸偏差大 | 脉冲当量未校准、G 代码参数错误 | 校准系统脉冲当量，检查 G 代码的起点 / 终点 / 圆心参数，避免坐标输入错误 |
| 插补时电机异响 | 速度过快、电机堵转 | 降速，检查刀具是否卡滞，调整电机细分（增大细分，如 16 细分） |
| 整圆无法加工 | 用 R 半径编程、I/J 参数为 0 | 更换为圆心编程格式，保证 I/J 参数为起点到圆心的偏移量（非 0） |
六、不同雕刻机系统的小差异（维宏 / Mach3/GRBL）
主流雕刻机数控系统均兼容标准 G 代码圆弧插补，仅部分操作细节有差异，无需修改核心指令：
维宏系统（国内雕刻机主流）：默认 G17/X-Y 平面，支持圆心 / 半径编程，可在软件中可视化绘制圆弧，自动生成 G02/G03 指令，无需手动编程，适合新手；
Mach3 系统（桌面小型雕刻机）：需在配置中开启圆弧插补，支持自定义插补精度，小半径圆弧建议开启平滑插补功能；
GRBL 系统（迷你雕刻机 / DIY）：轻量级系统，圆弧插补仅支持圆心编程（部分版本支持 R 半径），加工整圆时需严格保证起点 = 终点，进给速度建议≤F1000。
七、实操技巧：可视化编程替代手动写 G 代码（新手首选）
新手无需手动编写 G02/G03 指令，雕刻机配套的CAD/CAM 软件（如文泰雕刻、Type3、Artcam）可实现绘图→自动生成圆弧插补 G 代码，全程可视化，精准且高效，步骤如下：
在软件中用圆 / 圆弧工具绘制目标图形（如圆形、弧形）；
选择加工工艺（如雕刻深度、刀具类型、进给速度）；
软件自动生成 G 代码（内含 G02/G03 圆弧插补指令，无需手动修改）；
将 G 代码导入数控系统，即可启动圆弧加工。
总结
雕刻机圆弧插补的核心是数控系统以微直线段拟合圆弧，由 **G02（顺时针）/G03（逆时针）** 驱动，** 圆心编程（I/J）** 精度更高且支持整圆，是雕刻机主流用法；
圆弧加工的核心故障是圆变椭圆，根本解决方法是校准 X/Y 轴电子齿轮比和脉冲当量；
实操中需降低圆弧进给速度（比直线低 20%-30%）、增大加减速时间，避免毛刺和抖动；
新手无需手动编程，通过雕刻软件可视化绘图→自动生成 G 代码，即可实现精准的圆弧插补加工。
