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Mach3 CNC ControllerSoftware Installation andConfigurationVersion 3
Copyright 2003, 2004, 2005, 2006, 2008 ArtSoft USA. All Rights Reserved.The following are registered trademarks of Microsoft Corporation: Microsoft, Windows. Any other trademarksused in this manual are the property of the respective trademark holder.Please send queries, comments, complaints, corrections, and suggested improvements for this manual to:support@machsupport.com.The Mach Developer Network (MachDN) is currently hosted athttp://www.machsupport.com.Printed November 6, 2008
ContentsChapter 1 Introduction to CNC SystemsBefore You Begin.1.11.21.31.4. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-1Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Components of a CNC Machining System . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .How Mach3 Fits In . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .What Mach3 Can Do . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1-21-21-41-4Chapter 2 Installing the Mach3 Software2.1Installation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2.1.1 Downloading . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2.1.2 Installing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2.1.2.1 If a machine tool is connected, disconnect it now. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2.1.2.2 Run the Mach3 software installation package. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2.1.2.3 If You’re Using Windows Vista . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2.1.3 The Vital Reboot . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2.2Testing The Installation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2.2.1 If You Are Using the Default Parallel Port Driver . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2.3Mach3 Profiles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2.3.1 Creating a Profile . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2.4Installation Problems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2.4.1 Running DriverTest After a Mach3 Crash . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2.4.2 Manual Driver Installation and Uninstallation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2-12-12-12-12-22-42-42-42-52-72-72-92-92-9Chapter 3 Introducing the Mach3 Screens and Commands3.1Screens . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3.1.1 Types of Objects on Screens . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3.1.2 Using Buttons and Shortcuts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3.1.3 Data Entry to DROs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3.2Jogging . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3.3Manual Data Input (MDI) and Teaching . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3.3.1 Teaching . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3-13-23-33-33-33-53-5iii
Chapter 4 Hardware Requirements and Connectingthe Machine Tool4.14.2The PC Parallel Port and its History . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-1Logic Signals . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-24.2.1 Isolating Breakout Boards . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-34.3The EStop Control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-44.4Axis Drive Options . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-54.4.1 Steppers and Servos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-54.4.2 Determining Axis Drive Requirements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-64.4.2.1 Example 1 - Mill Table Cross Slide . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-64.4.2.2 Example 2 - Router Gantry Drive . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-84.4.3 How the Step and Dir Signals Work . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-84.5Limit and Home Switches . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-94.5.1 The Switches . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-104.5.2 Where to Mount the Switches . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-134.5.3 How Mach3 Uses Shared Switches . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-144.5.4 Home Referencing in Action . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-144.5.5 Other Home and Limit Options and Hints . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-154.5.5.1 Home Switch not Near Limit Switch . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-154.5.5.2 Separate High Accuracy Home Switch . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-154.5.5.3 Limit Switches of Multiple Axes Connected Together . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-154.5.5.4 Home Switches of Multiple Axes Connected Together . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-154.5.5.5 Slaving . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-154.5.6 Summary Wiring Diagram . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-174.6Spindle Control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-184.6.1 On/Off Motor Control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-184.6.2 Step and Direction Motor Control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-184.6.3 PWM Motor Control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-184.7Coolant . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-204.8Knife Direction Control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-204.9Digitize Probe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-204.10Linear (Glass Scale) Encoders . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-204.11Spindle Index Pulse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-224.12Charge Pump — a Pulse Monitor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-224.13Other Functions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-234.14Sample Schematic of EStop and Limits Using Relays . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-24Chapter 5 Configuring Mach3 for Your Machine andDrives5.15.2A Configuration Strategy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Initial Configuration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5.2.1 Defining Addresses of Port(s) to Use . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5.2.2 Choosing Kernel Speed . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5.2.3 Defining Special Features . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5.3Defining Input and Output Signals To Use . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .iv5-15-15-25-35-35-4
5.3.1 Axis and Spindle Output Signals to Be Used . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-45.3.2 Input Signals To Be Used . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-55.3.3 Emulated Input Signals . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-75.3.4 Output Signals . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-85.3.5 Defining Encoder and Manual Pulse Generator (MPG) Inputs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-95.3.5.1 Setting Up Encoders . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-105.3.5.2 Setting Up MPGs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-105.3.6 Configuring the Spindle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-105.3.6.1 Coolant Control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-115.3.6.2 Spindle Relay Control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-115.3.6.3 Motor Control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-115.3.6.4 Modbus Spindle Control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-125.3.6.5 General Parameters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-125.3.6.6 Pulley Ratios . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-125.3.6.7 Special Function . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-135.3.7 Mill Options Tab . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-135.3.8 Initial Testing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-145.4Defining the Setup Units . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-145.5Tuning Motors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-155.5.1 Calculating the Steps Per Unit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-155.5.1.1 Calculating Mechanical Drive . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-165.5.1.2 Calculating Motor Steps Per Revolution . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-185.5.1.3 Calculating Mach3 Steps Per Motor Revolution . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-185.5.1.4 Mach3 Steps Per Unit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-185.5.2 Setting the Maximum Motor Speed . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-195.5.2.1 Practical Trials of Motor Speed . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-195.5.2.2 Motor Maximum Speed Calculations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-205.5.2.3 Automatic Setting of Steps per Unit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-215.5.3 Choosing an Acceleration Value . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-225.5.3.1 Inertia and Forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-225.5.3.2 Testing Different Acceleration Values . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-235.5.3.3 Why You Want To Avoid a Big Servo Error . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-235.5.3.4 Choosing an Acceleration Value . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-235.5.4 Saving and Testing Axis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-235.5.4.1 Repeat Configuration of Other Axes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-255.5.5 Spindle Motor Speed Control Setup . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-265.5.5.1 Motor Speed, Spindle Speed, and Pulleys . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-265.5.5.2 Pulse Width Modulated Spindle Controller . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-285.5.5.3 Step and Direction Spindle Controller . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1-1 Chapter 1 Introduction to CNC Systems This chapter introduces you to terminology used in the rest of this manual and explains the purpose of
