CNC Programmierung

CNC Steuerungen und damit einhergehend die CNC Programmierung ist aus der modernen Fertigung nicht mehr wegzudenken. Die Vorteile computergesteuerter Maschinen (CNC bedeutet Computerized Numerical Control) liegen klar auf der Hand: Eine gleichbleibende, hohe Fertigungsgenauigkeit, kurze Fertigungszeiten, hohe Flexibilität und beste Automatisierungsmöglichkeiten zeichnen CNC Maschinen aus. Immer höhere Rechnerleistungen und grafische Unterstützung machen die Herstellung kompliziertester Werkstücke möglich. In den meisten Bereichen der Fertigung, insbesondere im Modell– und Formenbau, haben CNC gesteuerte Maschinen ihre konventionellen Pendants weitestgehend verdrängt.

Damit ein Werkstück auf einer NC-Maschine gefertigt werden kann, benötigt die Steuerung Anweisungen in Form eines Programms. Dieses Programm enthält alle für die Fertigung notwendigen Strecken- und Schaltinformationen sowie weitere Hilfsbefehle. Die CNC Programmierung kann dabei entweder direkt an der Steuerung vorgenommen werden (die sogenannte Werkstatt CNC Programmierung) oder von externen Datenträgern überspielt werden. Ein CNC Programm besteht immer aus der Programmnummer und diversen Sätzen, die den Arbeitsablauf der Maschine schrittweise beschreiben. Bei der CNC Programmierung ist stets darauf zu achten, dass die eingegebenen Sätze von der Steuerung nacheinander von oben nach unten abgearbeitet werden. Die CNC Steuerung liest dabei immer mehrere Sätze voraus, damit die Befehle ohne Zeitverzögerung verarbeitet werden können.

Bei der CNC Programmierung werden immer folgende Anweisungen benötigt:

  • Die Wegbedingungen (Buchstabe G). Sie bestimmen die Art der Achsenbewegung, beispielsweise Eilgang, Linearinterpolation oder die Bemaßungsart.
  • Geometrische Anweisungen (Buchstaben entsprechend der Achsen, X, Y, Z, A,B,…). Sie steuern die Schlittenbewegungen
  • Technologische Anweisungen (Buchstaben F, S, T) legen Vorschub, Spindeldrehzahl und das benötigte Werkzeug fest. Die Buchstaben sind anhand der englischen Bezeichnungen feed, speed und tool festgelegt.
  • Schaltbefehle (Buchstabe M) rufen Maschinenfunktionen auf, beispielsweise den Werkzeugwechsel, die Kühlmittelzufuhr oder das Programmende.
  • Zyklen oder Unterprogramme beinhalten Sätze für häufig wiederkehrende Programmabschnitte. Diese werden in de Steuerung hinterlegt und können bei Bedarf abgerufen werden.

Die CNC Programmierung unterliegt strengen DIN Normen. Insbesondere die G-Funktionen sind bei allen Steuerungen identisch. Einige Zahlenwerte sind allerdings frei verfügbar und werden von den Herstellern mit unterschiedlichen Parametern belegt.

CNC Programmierung und das Koordinatensystem

Bevor man sich mit der CNC Programmierung beschäftigt, steht zunächst die Beschäftigung mit dem dreidimensionalen Koordinatensystem an. Dieses aus Schulzeiten bekannte System stellt verschiedene Achsen im Raum dar. Im Bereich der Werkzeugmaschinen wird das Koordinatensystem immer auf das Werkstück bezogen. Die Hauptachsen sind mit X, Y und Z festgelegt, wobei Z immer der Achse der Hauptspindel entspricht. Bei einer Vertikalfräsmaschine ist daher das Koordinatensystem anders definiert als bei einer Horizontalfräsmaschine. Ist die Maschine in der Lage, die Drehbewegung um eine Achse zu steuern, werden dafür die Buchstaben A, B und C verwendet.

Bei der CNC Programmierung nimmt man immer an, dass sich das Werkzeug bewegt (auch wenn dies in der Realität nicht immer der Fall ist, beispielsweise bei Fräsmaschinen mit beweglichem Tisch). So wird erzielt, dass die CNC Programmierung unabhängig vom Hersteller immer einheitlich erfolgen kann, auch dann, wenn sich anstelle des Werkzeugs der Schlitten bewegt. Als Beispiel soll hier eine Vertikalfräsmaschine herangezogen werden. Soll hier der Fräser in der X-Achse das Maß 30 mm erreichen, so muss der Wert X30 programmiert werden. Tatsächlich bewegt sich aber der Schlitten der Maschine nach links, in Minus-Richtung der Achse.

CNC Programmierung und Punkte

Bei der CNC Programmierung sind Null- und Bezugspunkte von größter Relevanz. Sie dienen der eindeutigen Festlegung der Bearbeitungspositionen. Der Maschinennullpunkt wird vom Hersteller vorgegeben und kann nicht nachträglich verändert werden. Auf diesen Punkt im Koordinatensystem beziehen sich alle Maße der Wegmesssysteme. Bei Fräsmaschinen liegt der Nullpunkt zumeist im Randbereich des Arbeitsraumes.

Der Referenzpunkt ist ein weiterer fester Bezugspunkt, der über einen Befehl in der Steuerung nach dem Anschalten der Maschine angefahren werden muss. Er dient der Eichung von inkrementalen Wegmesssystemen.

Der Werkstücknullpunkt wird bei der CNC Programmierung vom Bediener festgelegt. Er wird immer so gewählt, dass seine Lage im Arbeitsraum leicht festgestellt werden kann. So kann bei der CNC Programmierung jedes Maß auf diesen festgelegten Ursprungspunkt bezogen werden.

CNC Programmierung – Unterschiedliche Steuerungsarten

Die einfachste CNC Steuerung ist die Punktsteuerung. Sie wird verwendet, wenn ein Werkzeug an einer bestimmten Stelle positioniert werden soll. Diese Bewegungen erfolgen im Eilgang ohne Werkzeugeingriff.

Die Streckensteuerung ermöglicht achsparallele Vorschubbewegungen. Sie wird bei einfachen Maschinen und der Werkstückhandhabung eingesetzt.

Die Bahnsteuerung ermöglicht das gleichzeitige Verfahren von Schlitten und Werkzeugträgern in zwei oder mehr Achsen mit programmiertem Vorschub. Die Geschwindigkeiten der einzelnen Achsen müssen dabei aufeinander angepasst werden, was im Bereich der CNC Programmierung der steuerungsinterne Interpolator übernimmt. Eine 3D-Bahnsteuerung ermöglicht das Verfahren der Schlitten in allen drei Achsen gleichzeitig. Bei dieser Art der Steuerung findet die CNC Programmierung zumeist an externen Arbeitsplätzen statt.

CNC Programmierung – Steuerungshersteller

Im Bereich der Frästechnik sind es vor allem Siemens und Heidenhain, die mit ihren Lösungen den Markt dominieren. Die CNC Programmierung an beiden Systemen erfolgt wahlweise an der Steuerung oder an externen Bildschirmarbeitsplätzen. Die CNC Programmierung direkt an der Steuerung erfolgt dabei dialoggestützt, der Bediener wird durch die Software bei der CNC Programmierung grafisch unterstützt.

Unverbindlich anfragen und beraten lassen

captcha