Fundamentals of CNC Machining.pdf

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Fundamentals of CNC Machining
Brno University of Technology
Faculty of Mechanical Engineering
The Institute of Manufacturing Technology
Full Screen
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Fundamentals of CNC Machining
Technical Collaborator:
Ing. Petra CIHLAROVA
cihlarova@ust.fme.vutbr.cz
Narrator:
Responsible Person:
Mr. Michael HILL (U.K.)
Ing. Miroslav PISKA, PhD.
Associate Professor
piska@ust.fme.vutbr.cz
µ
Contents
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Fundamentals of CNC Machining
Full Screen
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Contents
1 FUNDAMENTAL GEOMETRICAL PRINCIPLES
1.1 Description of workpiece points
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.1.1 Workpiece coordinate systems
. . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.1.2 Definition of workpiece positions
. . . . . . . . . . . . . . . .
1.1.3 Polar coordinates
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.1.4 Absolute dimensions
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.1.5 Incremental dimensions
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.1.6 Plane designation
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.2 Position of zero points
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.3 Position of coordinate system
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.3.1 Overview of various coordinate systems
. . . . . . . . . . . .
1.3.2 Machine coordinate system
. . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.3.3 Basic coordinate system
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.3.4 Workpiece coordinate system
. . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.3.5 Frame system
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.3.6 Assignment of workpiece coordinate system to machine axes
.
1.3.7 Current workpiece coordinate system
. . . . . . . . . . . . . .
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21
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23
26
27
2 FUNDAMENTAL PRINCIPLES OF NC PROGRAMMING
28
2.1 Structure and contents of an NC program
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
2.2 Language elements of the programming language
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
3 POSITIONAL DATA
3.1 Absolute/incremental dimensions, G90/G91
. . . . .
3.1.1 G91 extension (SW 4.3 and higher)
. . . . . .
3.2 Absolute dimensions for rotary axes, DC, ACP, ACN
3.3 Metric/imperial dimension, G70/G71/G700/G710
.
3.4 Settable zero offset/frame, G54 to G599
. . . . . . .
3.5 Selecting the working plane, G17 to G 19
. . . . . .
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51
55
57
60
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Fundamentals of CNC Machining
3.6
Full Screen
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Programmable working area limitation, G25/G26
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72
77
77
79
85
91
94
115
4 PROGRAMMING MOTION COMMANDS
4.1 General information
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.2 Traversing commands with polar coordinates, G110, G111, G112,
4.3 Rapid traverse movement, G0
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.4 Linear interpolation, G1
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.5 Circular interpolation, G2/G3, CIP
. . . . . . . . . . . . . . . . .
4.6 Helical interpolation, G2/G3 TURN
. . . . . . . . . . . . . . . .
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AP, RP
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5 FRAMES
5.1 General
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.2 Frame instructions
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.3 Programmable zero offset
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.3.1 TRANS, ATRANS
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.3.2 G58, G59: Axial programmable ZO (SW 5 and later)
. . . . . . . . . .
5.4 Programmable rotation, ROT, AROT
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.5 Programmable frame rotations with solid angles, ROTS, AROTS and CROTS
5.6 Programmable scale factor, SCALE, ASCALE
. . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.7 Programmable mirroring, MIRROR, AMIRROR
. . . . . . . . . . . . . . . . .
6 TOOL OFFSETS
6.1 General information
. . . . . . . . . . . . . . .
6.2 List of tool types
. . . . . . . . . . . . . . . . .
6.3 Tool selection/tool call T
. . . . . . . . . . . .
6.3.1 Tool change with M06 (mill)
. . . . . .
6.3.2 Tool change with T command (rotate)
.
6.4 Tool offset D
. . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6.5 Tool selection T with tool management
. . . .
6.5.1 Turning machine with circular magazine
6.5.2 Milling machine with chain magazine
. .
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Fundamentals of CNC Machining
6.6
6.7
6.8
Tool offset call D with tool management
. . . .
6.6.1 Turning machine with circular magazine
Make active tool offset operative immediately
.
Tool radius compensation, G40, G41, G42
. . .
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7 MISCELLANEOUS FUNCTION
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7.1 Auxiliary function outputs
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 182
7.1.1 M functions
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 182
8 TURNING CYCLES
8.1 General information
. . . . . . . . . . . . .
8.2 Preconditions
. . . . . . . . . . . . . . . . .
8.3 Grooving cycle - CYCLE93
. . . . . . . . .
8.4 Undercut cycle - CYCLE94
. . . . . . . . .
8.5 Stock removal cycle - CYCLE95
. . . . . .
8.6 Thread undercut - CYCLE96
. . . . . . . .
8.7 Thread cutting - CYCLE97
. . . . . . . . .
8.8 Thread chaining - CYCLE98
. . . . . . . .
8.9 Thread recutting
. . . . . . . . . . . . . . .
8.10 Extended stock removal cycle - CYCLE950
185
. 185
. 185
. 189
. 203
. 209
. 227
. 232
. 242
. 251
. 253
281
. 281
. 281
. 281
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. 283
. 285
. 285
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9 APPENDIX
9.1 Excersises & Problems of CNC Machining
. . .
9.1.1 Geometrical Definitions
. . . . . . . . .
9.1.2 Cutting Conditions, Time Consumption
9.1.3 Physical Phenomena
. . . . . . . . . . .
9.1.4 CNC Programming
. . . . . . . . . . . .
9.2 Example
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
9.3 Vocabulary
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
10 REFERENCES
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Fundamentals of CNC Machining
Full Screen
!
1.
1.1.
1.1.1.
FUNDAMENTAL GEOMETRICAL PRINCIPLES
Description of workpiece points
Workpiece coordinate systems
Milling:
Turning:
In order for the machine or control to operate with the specified positions, these data must be made in a
reference system that corresponds to the direction of motion of the axis slides. A coordinate system with the
axes X, Y and Z is used for this purpose. DIN 66217 stipulates that machine tools must use right-handed,
rectangular (Cartesian) coordinate systems.
1.1.2.
Definition of workpiece positions
To specify a position, imagine that a ruler is placed along the coordinate axes. You can now describe every point
in the coordinate system by specifying the direction (X, Y and Z) and three numerical values. The workpiece
zero always has the coordinates X0, Y0 and Z0.
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