Fondamenti per la Programmazione delle Macchine a

Dipartimento di Ingegneria dellDipartimento di Ingegneria dell’’InnovazioneInnovazioneSezione Tecnologie e Sistemi di LavorazioneSezione Tecnologie e Sistemi di Lavorazione Produzione Assistita al Calcolatore A.A. 2004/2005Produzione Assistita al Calcolatore A.A. 2004/2005

Fondamenti per la Programmazione

delle Macchine a Controllo Numerico


Sistemi di CoordinateSistemi di Coordinate

I sistemi di coordinate, permettono al programmatore di definire i punti caratteristici del profilo da lavorare.


Sistemi di Coordinate con 2 AssiSistemi di Coordinate con 2 Assi

Se il disegno del pezzo èrappresentato in un sistema di coordinate, è necessario individuare i punti che lo costituiscono


Sistemi di Coordinate con 3 AssiSistemi di Coordinate con 3 Assi

Per rappresentare un pezzo 3-D, si utilizza un sistema di coordinate con 3 assi. I 3 assi sono definiti dalla regola della mano destra.


Angolo di RotazioneAngolo di Rotazione

Alcune operazioni di lavorazione, richiedono la programmazione di angoli di rotazione su uno o più assi coordinati. A, B, C, identificano gli angoli di rotazione degli assi coordinati. La direzione di rotazione è positiva quando è la rotazione è in senso orario.


Punti Zero e Punti di RiferimentoPunti Zero e Punti di Riferimento

Sulle Macchine CNC lo spostamento dello utensile è gestito dal sistema di coordinate. La sua posizione precisa nella macchina utensile è stabilità dai Punti Zero.



I Punti Zero mostrati sono: - Punto Zero Macchina M - Punto Zero Pezzo W


Punto Zero Macchina MPunto Zero Macchina M

Il Punto Zero Macchina M è specificato dal costruttore della macchina ed è il punto zero del sistema di coordinate della macchina. E’, inoltre, il punto di partenza di tutti gli altri sistemi di coordinate e punti di riferimento nella macchina


Punto Zero Macchina MPunto Zero Macchina M

Sulle macchine fresatrici, la posizione del Punto Zero Macchina,

generalmente varia da costruttore a costruttore. La posizione precisa del Punto Zero Macchina, nonché le direzioni degli assi devono essere prese dalle istruzioni operative fornite per ogni macchina



Per le parti fresate, èconsigliabile usare uno

spigolo come Punto Zero del pezzo


Interpolazione LineareInterpolazione Lineare

L’ Interpolazione Lineare

si ha quando lo spostamento dell’ utensile, dal punto di partenza al punto di arrivo, avviene lungo una linea retta.

Nell’ esempio sarà necessario disporre di due assi controllati.


Interpolazione LineareInterpolazione LinearePer un sistema di controllo a 3 assi ci sono 2 possibilità:

Programmare le linee rette in uno o più piani fissati.

Programmare le linee rette nello “spazio”


Interpolazione CircolareInterpolazione Circolare

L’ Interpolazione Circolare si ha quando l’ utensile si muove, dal punto di partenza ad un dato punto di arrivo, lungo una traiettoria circolare. (due Assi)


Interpolazione CircolareInterpolazione Circolare

Una Interpolazione CircolareInterpolazione Circolarepuò essere eseguita non solo su un piano ma anche nello spazio. ( tre assi).


Definizione della traiettoriaDefinizione della traiettoria

Nel definire la traiettoria Nel definire la traiettoria èè necessario lnecessario l’’uso delle coordinate, uso delle coordinate, questquest’’ultime possono essere definite essenzialmente in due modi:ultime possono essere definite essenzialmente in due modi:

Programmazione Incrementale

Le coordinate si riferiscono all’ultimo punto assegnato

Programmazione Assoluta

Le coordinate si riferiscono in ogni caso allo zero pezzo


Riferimenti assoluti ed incrementaliRiferimenti assoluti ed incrementali

Concetto di:distanza assoluta e distanza relativa.


Suddivisione in contorni elementariSuddivisione in contorni elementari

• Una macchina CNC può generare traiettorie particolari per l’utensile.

• In molti casi, tali traiettorie possono essere lineari o circolari partendo da un punto iniziale ed arrivando ad un punto finale.


Contorni lineari e circolariContorni lineari e circolari

2. “Circle Center Point Programming”

In questo caso le coordinate del centro del cerchio vengono specificate assieme al punto di arrivo. Il sistema di controllo calcola quindi i raggi.


Struttura di un programma NCStruttura di un programma NC

Le istruzioni del Part Program P.P. sono accompagnate da condizionisupplementari ,, nel precedente esempio:

Movimento Rapido in X=40, Z=20

Condizione supplementare

Istruzione

L’insieme di istruzioni e condizioni supplementari definiscono un “Blocco di programma”. Pertanto un P.P. rappresenta una sequenza logica di blocchi :G00 X60 Y90 Z0G01 X53 Y76 Z0 F0.2G01 X14 Y76 Z12


Linguaggio di programmazione NCLinguaggio di programmazione NCEsempio di sintassi completa di un blocco. N 20 G01 X 40 Y56 Z10 F300 S1200

Le istruzioni G ..(G00 a G99) controllano il movimento dell’utensile.

N label di blocco (non sempre obbligatoria)

X,Y,Z: coordinateF: avanzamentoS: velocità di taglio


Le principali istruzioni di movimentoLe principali istruzioni di movimento

Per eseguire il profilo vengono usate le seguenti istruzioni:

G00: avvicinamento rapidoG01: interpolazione lineareG02: interpolazione circolare in senso orarioG03: interpolazione circolare in senso antiorario


• Per semplificare il lavoro il sistema di controllo CNC prevede che le funzioni dichiarate agiscano fino a quando non interviene espressamente un cambiamento .

Ad esempio:

G01 X10 Y22 Z40 F300 S1200

G01 Z10

(Le funzioni supplementari X, Y, F e S rimangono operative, solo Z è cambiata).


Avvicinamento rapido (G00)Avvicinamento rapido (G00)

• La funzione “avvicinamento rapido” è individuata dalla istruzione G00. . È un istruzione solo di movimento che non impegna l’utensile al taglio.

• L’istruzione avvicinamento rapido porta l’utensile (sia nel caso di tornitura che di fresatura) in corrispondenza del punto di arrivo secondo la massima velocita consentita dalla M.U.

• Come condizione supplementare sarà sufficiente inserire le coordinate del punto di arrivo.

• Generalmente l’avvicinamento rapido viene realizzato congiungendo il punto iniziale e finale secondo il percorso più breve.( Attenzione alle collisioni)


Avvicinamento rapido (G00)Avvicinamento rapido (G00)

I movimenti dell’utensile sono riferiti:

• alla punta dell’utensile nel caso di Fig.a

• al centro dell’utensile tagliente nel caso di Fig.b.


Interpolazione lineare (G01)Interpolazione lineare (G01)

Possono essere presenti le seguenti funzioni supplementari:- Coordinate del punto di arrivo (obbligatorie) - Avanzamento e Velocità di taglio (se non dichiarati in un blocco precedente)


Interpolazione lineare (G01)Interpolazione lineare (G01)

• L’avanzamento [mm/giro] determina la velocità con la quale èlavorato il pezzo.

• La scelta dell’opportuno avanzamento dipende:- dal tipo di utensile (materiale con cui è realizzato, tipo di punta) - dal tipo di materiale che si sta lavorando - dal grado di finitura superficiale che si vuole ottenere

G01 X80 Y80 Z20 F40 S1000

Punto di arrivo Avanzamento40 [mm/giro]

Velocità di taglio1000 [r.p.min]


Interpolazione circolare (G02, G03)Interpolazione circolare (G02, G03)

• Le istruzioni per “interpolazione circolare” sono due : G02 e G03 a seconda che si tratti di percorso orario o antiorario.

• Le istruzioni G02 e G03 richiedono le seguenti funzioni supplementari:- coordinate del punto di arrivo- input del raggio o del centro del cerchio- avanzamento- velocità di taglio


Interpolazione radiale (G02, G03)Interpolazione radiale (G02, G03)

• Il centro del cerchio generalmente è inserito nelle dimensioni relative facendo riferimento al punto di partenza.

• Si usano le lettere I, J, K (per le direzioni X, Y e Z).

ESEMPIO:

Con il punto di partenza X=0, Y=50, definiamo la seguente istruzione:

G02 X60 Y30 I30 J-10 F02 S300

Punto di arrivo Avanzamento0.2 [mm/giro]

Velocità di taglio

300 [m/min]

Centro del cerchio,dimensioni incrementali

relative al punto di partenza


Comandi per Programmazione ISOComandi per Programmazione ISO

Gruppo dGruppo d’’interpolazioneinterpolazione•• G00 G00 Movimento rapidoMovimento rapido

•• G01 G01 Interpolazione lineareInterpolazione lineare

•• G02 G02 Interpolazione circolare in senso orarioInterpolazione circolare in senso orario

•• G03 G03 Interpolazione circolare in senso antiorarioInterpolazione circolare in senso antiorario

Gruppo di attesaGruppo di attesa•• G04 G04 Sosta programmataSosta programmata

•• G05 G05 FermataFermata

Gruppo di programmazione polareGruppo di programmazione polare•• G15 G15 Cancella programmazione polareCancella programmazione polare

•• G16 G16 Inizia programmazione polareInizia programmazione polare

Gruppo di selezione dei pianiGruppo di selezione dei piani•• G17 G17 Scelta del piano XScelta del piano X--Y nellY nell’’interpolazione circolareinterpolazione circolare

•• G18 G18 Scelta del piano XScelta del piano X--Z nellZ nell’’interpolazione circolareinterpolazione circolare

•• G19 G19 Scelta del piano YScelta del piano Y--Z nellZ nell’’interpolazione circolareinterpolazione circolare

Funzioni GFunzioni G



Gruppo di unitGruppo di unitàà•• G70 G70 UnitUnitàà di misura in pollicidi misura in pollici

•• G71 G71 UnitUnitàà di misura metrico decimaledi misura metrico decimale

•• G20 G20 Scelta dellScelta dell’’unitunitàà di misura in pollici di misura in pollici nel linguaggio nel linguaggio FanucFanuc

•• G21 G21 Scelta dellScelta dell’’unitunitàà di misura metrico decimale nel linguaggio

di misura metrico decimale nel linguaggio FanucFanuc

Gruppo di compensazioneGruppo di compensazione•• G40 G40 Cancella la compensazione utensileCancella la compensazione utensile

•• G41 G41 Attiva la compensazione utensile a sxAttiva la compensazione utensile a sx

•• G42 G42 Attiva la compensazione utensile a Attiva la compensazione utensile a dxdx

•• G43 G43 Compensazione utensile sullCompensazione utensile sull’’asse Z positivaasse Z positiva

•• G44 G44 Compensazione utensile sullCompensazione utensile sull’’asse Z negativaasse Z negativa

•• G45G45 Aumenta di una volta il valore D nella Aumenta di una volta il valore D nella compensazione utensilecompensazione utensile

•• G46 G46 Diminuisce di una volta il valore D nella Diminuisce di una volta il valore D nella compensazione utensilecompensazione utensile

•• G47 G47 Aumenta di due volte il valore D nella Aumenta di due volte il valore D nella compensazione utensilecompensazione utensile

•• G48 G48 Diminuisce di due volte il valore D nella Diminuisce di due volte il valore D nella compensazione utensilecompensazione utensile

•• G49 G49 Cancella la compensazione utensileCancella la compensazione utensile


Gruppo di messa in scalaGruppo di messa in scala•• G50 G50 Cancella la Cancella la scalaturascalatura

•• G51 G51 Richiama la Richiama la scalaturascalatura



Gruppo di rotazioneGruppo di rotazione•• G68 G68 Richiama la rotazioneRichiama la rotazione

•• G69 G69 Cancella la rotazioneCancella la rotazione

Gruppo dei cicli di foraturaGruppo dei cicli di foratura•• G80 G80 Cancella il ciclo fissoCancella il ciclo fisso

•• G81 G81 Ciclo di foraturaCiclo di foratura

•• G82 G82 Ciclo di foratura con pausaCiclo di foratura con pausa

•• G83 G83 Ciclo di foratura con scarico trucioloCiclo di foratura con scarico truciolo

•• G84 G84 Ciclo per fori maschiatiCiclo per fori maschiati

•• G85G85 Ciclo di alesaturaCiclo di alesatura

•• G86 G86 Ciclo di alesatura con sosta e arresto mandrinoCiclo di alesatura con sosta e arresto mandrino

•• G89 G89 Ciclo di alesatura con sostaCiclo di alesatura con sosta

Gruppo del sistema di programmazioneGruppo del sistema di programmazione•• G90 G90 Programmazione in assolutoProgrammazione in assoluto

•• G91 G91 Programmazione in incrementaleProgrammazione in incrementale

•• G92 G92 Programmazione assoluta con impostazione Programmazione assoluta con impostazione coordinatecoordinate





Gruppo degli avanzamenti e velocitGruppo degli avanzamenti e velocitàà•• G94 G94 VelocitVelocitàà di avanzamento espressa in mm/di avanzamento espressa in mm/minmin

•• G95 G95 VelocitVelocitàà di avanzamento espressa in mm/girodi avanzamento espressa in mm/giro

•• G96 G96 VelocitVelocitàà di taglio costantedi taglio costante

Gruppo di posizioneGruppo di posizione•• G98 G98 Riporta in rapido lRiporta in rapido l’’utensile nei cicli fissiutensile nei cicli fissi

•• G99 G99 Riporta in rapido ad un punto definito lRiporta in rapido ad un punto definito l’’utensile nei cicliutensile nei cicli



Funzioni MFunzioni M

Gruppo dGruppo d’’interruzioneinterruzione•• M20 M20 Fine del programma con collegamento a Fine del programma con collegamento a quello successivoquello successivo

•• M30M30 Fine del programmaFine del programma

Gruppo mandrinoGruppo mandrino•• M03 M03 Rotazione mandrino in senso orarioRotazione mandrino in senso orario

•• M04 M04 Rotazione mandrino in senso antiorarioRotazione mandrino in senso antiorario

•• M05 M05 Spegnimento mandrinoSpegnimento mandrino

Gruppo di cambio utensileGruppo di cambio utensile•• M06 M06 Cambio utensile con relativa correzioneCambio utensile con relativa correzione

Gruppo accessoriGruppo accessori•• M08 M08 Attivazione refrigeranteAttivazione refrigerante

•• M09 M09 Disattivazione refrigeranteDisattivazione refrigerante

Gruppo gestione del programmaGruppo gestione del programma•• M98 M98 Richiama un sottoprogrammaRichiama un sottoprogramma

•• M99 M99 Chiude un sottoprogrammaChiude un sottoprogramma



Codici NCCodici NCAccettati dalla fresatriceAccettati dalla fresatrice

D D Valore di compensazioneValore di compensazione

FF Avanzamento in mm/Avanzamento in mm/minmin o in o in ‘’‘’//minmin, con G04 , con G04 rappresenta il tempo di sosta in minutirappresenta il tempo di sosta in minuti

GG Codice preparatorioCodice preparatorio

HH Compensazione lunghezza utensileCompensazione lunghezza utensile

I I Centro dellCentro dell’’arco sullarco sull’’asse X nellasse X nell’’interpolazione interpolazione circolarecircolare

J J Centro dellCentro dell’’arco sullarco sull’’asse Y nellasse Y nell’’interpolazione interpolazione circolarecircolare

KK Centro dellCentro dell’’arco sullarco sull’’asse Z nellasse Z nell’’interpolazione interpolazione circolarecircolare

L L Contatore di Contatore di looploop nei sottoprogramminei sottoprogrammi

M M Funzioni miscellaneeFunzioni miscellanee

N N Numero di bloccoNumero di blocco

O O Numero iniziale di blocco in un sottoprogrammaNumero iniziale di blocco in un sottoprogramma

PP Numero di riferimento nel sottoprogramma Numero di riferimento nel sottoprogramma (M98) e moltiplicatore di scala (G51) pausa (G82)(M98) e moltiplicatore di scala (G51) pausa (G82)

QQ ProfonditProfonditàà dd’’incremento per ciclo di foratura incremento per ciclo di foratura con scarico (G83)con scarico (G83)

RR Raggio dRaggio d’’Arco per interpolazione lineare ( con Arco per interpolazione lineare ( con G02 o G03) Posizione dG02 o G03) Posizione d’’inizio foratura nel ciclo fisso inizio foratura nel ciclo fisso di foratura (G81)di foratura (G81)

SS VelocitVelocitàà di rotazione del mandrinodi rotazione del mandrino

TT IdentificatoreIdentificatore utensileutensile

UU Valore di movimento incrementale sullValore di movimento incrementale sull’’asse X asse X in dimensionamento assoluto in dimensionamento assoluto

V V Valore di movimento incrementale sullValore di movimento incrementale sull’’asse Y in asse Y in dimensionamento assoluto dimensionamento assoluto

W W Valore di movimento incrementale sullValore di movimento incrementale sull’’asse Z in asse Z in dimensionamento assolutodimensionamento assoluto

X, Y, ZX, Y, Z Coordinate di movimento Coordinate di movimento

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