CNC-Fräsen: Simulieren geht über Probieren

CAD, CAM und CIM sind die Schlagworte, mit denen man in allen Bereichen der Industrie konfrontiert wird. Ohne sie ist ein gewinnbringendes Produzieren kaum mehr möglich. Schnell und flexibel reagieren lautet die Devise. Dazu gehört es, zeitraubende und teure Experimente zu vermeiden. Die Computer-Simulation ist ein immer unentbehrlicheres Hilfsmittel in der Planung, Entwicklung und Fertigung geworden, um die Kosten zu senken und gleichzeitig die Qualität zu erhöhen. Ein Beispiel aus der Fertigung ist die Kombination von CAD/CAM und CNC-Fräsmaschine.

Nicht ohne Grund habe ich dieses Beispiel gewählt, ermöglicht es doch den Brückenschlag zum ATARI-ST. Im Public-Domain-Service des ST-Computer-Magazins ist auf der Diskette Nr. 99 ein CNC-Simulations-Programm erhältlich. Doch dazu später mehr; zunächst einige grundlegende Dinge über CNC-Fräsmaschinen und ihre Programmierung per Hand oder mit Hilfe von CAD/CAM-Systemen.

Grundsätzliches

Bei der Firma KTW in Österreich habe ich mehrere Wochen lang die Gelegenheit gehabt, die Programmierung von CNC-Fräsmaschinen per Hand und mit Hilfe eines CAD/CAM-Systems zu erlernen. Die KTW ist ein Lohnwerkzeugbau, der Spritzgußwerkzeuge herstellt. Mit Spritzgußwerkzeugen und den dazugehörigen Maschinen werden fast alle Kunststoffgehäuse (Cassettenrecorder, Küchenmaschinen, Toaster ...) und Kunststoffverschlüsse hergestellt. Gearbeitet habe ich an einer MAHO-Fräsmaschine mit 432-Steuerung (Bild 1) und an einer HP-Workstation mit einem CAD/CAM-Programm von HAHN & KOLB. Die Firma betreibt keine reine ‘Externe Programmierung . Einfache Programme werden direkt vom Werkzeugmacher an der Steuerung eingegeben.

In diesem Zusammenhang ist dieser Artikel entstanden. Alle Aussagen beziehen sich auf die genannte Soft- und Hardware. Dies möchte ich am Anfang besonders betonen, denn der eine oder andere Leser hat vielleicht selbst Erfahrung mit CNC-Maschinen. die durchaus etwas anders aufgebaut sein können - vor allem in der Steuerung.

Bild 1: MAHO-Fräsmaschine mit 432-Steuerung

Bedeutung der CNC-Maschinen

Gegenüber den Automaten haben CNC-Maschinen den Vorteil, flexibler zu sein. Ihre Programmierung ist wesentlich einfacher als das Einrichten eines Automaten. Dadurch werden auch kleine Losgrößen rentabel.

Bei konventionellen Werkzeugmaschinen hängt die Qualität immer von der Qualifikation des Bedieners ab. Bei einer CNC-Maschine hängt die Genauigkeit des gefertigten Teiles im wesentlichen nur von der Qualität der Maschine und dem Zustand der Werkzeuge ab. Die Werkstückqualität ist gleichbleibend gut.

Viele Bearbeitungsaufgaben sind überhaupt nur mit CNC-Maschinen lösbar. Ich denke da an Kurvenstücke, Spiralbahnen oder komplizierte 3D-Konturen.

Bild 2: Bedeutung der CNC-Maschinen

Historie

Am Anfang der 50er Jahre wurden die ersten numerisch gesteuerten Fräsmaschinen in den USA vorgestellt. Aufgebaut aus Elektronenröhren und elektromechanischen Relais war die Steuerung dieser Maschinen voluminös, empfindlich und sehr teuer. Sie konnten sich deshalb für den allgemeinen Werkstatteinsatz nicht durchsetzen und wurden nur für Spezialanwendungen verwendet, wie sie zum Beispiel in der Flugzeugzeugindustrie Vorkommen. Bei der nächsten Generation (ab 1960) sind dann die Elektronenröhren durch diskrete Halbleiterbauelemente (Transistor, Diode) ersetzt worden. Trotzdem hatten auch diese Steuerungen - bedingt durch die große Zahl von Einzelbauelementen - ein großes Bauvolumen, und die Herstellung war deshalb aufwendig und fehleranfällig. Daraus ergaben sich wiederum Probleme mit der Zuverlässigkeit im rauhen Werkstatteinsatz.

Der Lochstreifen war das einzige Eingabemedium für die Steuerungsinformationen. Diese Informationen mußten schrittweise eingelesen werden, da die Speicherfähigkeit gering war. Wollte man also ein Werkstück mehrfach anfertigen, mußte auch der Lochstreifen immer aufs neue eingelesen werden. Bei Programmänderungen - die im Zuge der Optimierung ständig anfallen - mußte oftmals der ganze Lochstreifen neu angefertigt werden, da Änderungen an einem bestehenden Lochstreifen nicht so ohne weiteres in größerem Umfang möglich sind. Der Lochstreifen war also das schwächste Glied in der Kette (Bild 3).

Nr.     Zeichen     Bit-Nr.
                  P 7 6 5 4 T 3 2 1
14          0         0 0   o
15          1     0   0 0   o     0
16          2     0   0 0   o   0
17          3         0 0   o   0 0
24          A       0       o     0
25          B       0       o     0
26          C     0 0       o   0 0
27          D       0       o 0
47          X     0 0   0 0 o
48          Y       0   0 0 o     0
49          Z       0   0 0 o   0
50         DEL    0 0 0 0 0 o 0 0 0

Bild 3: Auszug aus dem Code für 8-Spur-Lochstreifen (DIN 66024)
P: Prüfspur; Ergibt die Summe der restlichen Datenbits eine ungerade Zahl, dann wird dieses Bit gesetzt.
T: Taktspur

Bei diesem Steuerungstyp sind sämtliche Funktionen ‘festverdrahtet'. Die Programmierung erfolgt durch 'Strippen' welche die numerische Steuerung auf ihre Aufgabe festlegen. Man spricht hier vom Verbindungsprogrammieren. Diese etwas unflexible Methode ist dann ab 1970 durch die speicherprogrammierte Steuerung schrittweise ersetzt worden. Es erfolgte also der Übergang von der NC- zur CNC-Steuerung.

Durch den Einsatz von Mikroprozessoren für die Steuerung konnte man nun die aufgabenspezifische Hardware durch flexible Software ersetzen. Dabei ist die Eingabe immer komfortabler geworden. Der Lochstreifen wird in zunehmendem Maße durch magnetische Datenträger wie Band oder Schlaffies (Floppy-Disk) ersetzt. Häufig kann man auf eigene Datenträger an der Maschine ganz verzichten, bieten doch die modernen Werkzeugmaschinen - über entsprechende Schnittstellen (RS-232C) - die Möglichkeit zur Kopplung mit einem externen Rechnersystem (CAD/CAM). Dadurch ist auch die Programmpflege einfacher und komfortabler geworden. Die Steuerungen können mehrere Programme gleichzeitig im Speicher halten, die vom Werkzeugmacher ediert werden können. Gleichzeitig kann die Maschine ein anderes Programm abarbeiten - es werden Stillstandzeiten der teuren Maschinen wirksam vermieden. Sind Änderungen vorgenommen worden, so besteht die Möglichkeit, das Programm von der CNC-Maschine entweder auf einen Daten- * träger (Band, Floppy, Lochsteifen) oder auf das angeschlossene Rechnersystem zu überspielen. Die letzte Möglichkeit vereinfachter allem die Archivierung der Programme.

Arten der numerischen Steuerung

Die verschiedenen Werkzeugmaschinen erfordern einen unterschiedlichen Aufwand für die Steuerung. Man unterscheidet zwischen 3 Arten: Punktsteuerung, Streckensteuerung und Bahnsteuerung.

Bei Bohrmaschinen oder bei Punktschweißmaschinen ist es notwendig, das Werkzeug auf einen bestimmten Punkt im Arbeitsraum zu positionieren. Während dieser Positionierung besteht kein Zusammenhang zwischen den Bewegungen der einzelnen Achsen. Auch ist die Geschwindigkeit der Positionierung nicht von dem Fertigungsprozeß abhängig. Es ist also die einfachste Form der numerischen Steuerung (Bild 4).

Bild 4: Punktsteuerung

Mit der Streckensteuerung können einfache zylindrische Teile auf Drehmaschinen und Werkstücke mit achsparallelen Konturen auf Fräsmaschinen hergestellt werden. Die Geschwindigkeit im Vorschub muß dem jeweiligen Bearbeitungsverfahren angepaßt werden.

Für diese Anforderungen muß die Steuerung jeweils eine Achse kontrollieren können (Bild 5).

Bild 5: Streckensteuerung

Bei der Bahnsteuerung schließlich sind zwischen dem Anfangspunkt einer Bewegung und ihrem Endpunkt beliebige Bahnen möglich. Der Aufwand ist dementsprechend hoch. Jede Achse erfordert einen eigenen, lagegeregelten Antrieb. Da in der Praxis die meisten Werkstücke mit geradlinigen und kreisförmigen Werkzeugbewegungen hergestellt werden können, beschränken sich die Steuerungen meist auf Geraden- und Kreisinterpolationen. Die Parabelinterpolation findet man deshalb selten, obwohl sie in der DIN-Norm 66025 bei den Wegbedingungen unter G06 festgelegt ist (Bild 6).

Bild 6: Bahnsteuerung

Programmierung einer CNC-Fräsmaschine

Das CNC-Programm enthält alle notwendigen Informationen, um auf einer CNC-Maschine eine bestimmte Bearbeitung durchzuführen. Das Programm ist aus Sätzen aufgebaut. In einem Satz stehen alle - von der Steuerung benötigten - Parameter, um einen Bearbeitungsschritt auszuführen. Der Satz ist also der kleinste Programmschritt. Ein Satz könnte so aussehen:

N130 G1 X233.5 Y100 Z-25

Dabei bedeutet:

N130 Satznummer (wie Zeilennummer in BASIC)
G1 Wegbedingung
X,Y,Z Punkt im 3D-Raum
+ Zahl (kartesisches Koordinatensystem)

Steht dieser Satz rechts in einem Programm, bewirkt er, daß eine Gerade gefräst wird. Als Anfangspunkt verwendet die Steuerung dabei den Endpunkt des letzten Satzes. Der Endpunkt der Geraden ist mit X233.5 Y100 und Z-25 im Raum festgelegt. Es gibt auch Sätze, die recht komplexe Funktionen haben. Man kann ganze Kreistaschen und Nuten mit jeweils einem einzigen Satz programmieren. Tabelle 2 gibt auszugsweise einen Überblick über die möglichen Sätze, und Tabelle 1 zeigt noch zwei Beispiele mit komplexeren Sätzen.

Bei der Programmierung muß man darauf achten, daß alle Wegbdingungen auf die Fräsermittelpunktsbahn bezogen sind. Hat man zum Beispiel einen Fräser, dessen Durchmesser 20 mm beträgt, so muß man im Programm von der eigentlichen Werkstückkontur 10 mm Abstand halten. Das bringt eine ganze Reihe von Nachteilen mit sich. Durch den Verschleiß ändert sich ein Werkzeug ständig und wird deshalb vor jedem Einsatz neu vermessen (Bild 8). Man müßte dann immer im ganzen Programm die Koordinaten entsprechend anpassen. Deshalb bietet die Steuerung die Werkzeug-Radiuskorrektur. Im Werkzeugspeicher gibt man die genauen Werte für die Länge und den Radius an und kann dann Werkstückmaße programmieren. Der tatsächliche Wert des Radius kommt im Programm nicht vor - jeder beliebige Radius (Fräser) kann verwendet werden, sofern er nicht mit Werkstückradien kollidiert. Zuständig dafür sind die Wegbedingungen G40 bis G44 (Bild 7). Die kleine Grafik soll die Wirkungsweise dieser Funktionen verständlich machen.

Bei einigermaßen komplexen Werkstücken ist die Programmierung Satz für Satz recht aufwendig. Die neueren Steuerungen bieten zur Erleichterung eine Menütechnik an, bei der der Werkzeugmacher im Dialog über Symbole das Programm erstellt. Die andere - bereits erwähnte - Möglichkeit ist die Programmierung mit einem externen CAD/CAM-System.

G41: Radiuskorrektur links
G42: Radiuskorrektur rechts
G40: Radiuskorrektur ausschalten
G43: Radiuskorrektur bis an die Werkstückkontur
G44: Radiuskorrektur über die Werkstückkontur

Bild 7: Wegbedingungen G40 bis G44

CAD/CAM

Der Übergang von CAD zu CAM und schließlich zu CIM ist in der Praxis fließend. Es ist schwierig, eine scharfe Grenze zu ziehen. Definitionen sind eine Sache, die Anwendung eine andere.

So, nun aber frisch ans Werk. Um etwas mehr Schwung in die Sache zu bekommen, habe ich kurz vor Weihnachten ein kleines Demo-Teil gefräst und die einzelnen Arbeitschritte fotografiert. Dem fertigen Stück sieht man den 8-stündigen Arbeitsaufwand nämlich nicht mehr an (8 Stunden deshalb, weil ich soviel wie möglich selber machen wollte...). Da die meisten Leser mit einer Spritzgußform nicht soviel anfangen können, habe ich mir etwas Anschaulicheres einfallen lassen: Ein ‘S’, ein ‘T’ und ein ATARI-Logo, herausgefräst aus einem 300 x 150 x 17 mm großen Block Aluminium. Die Zeichnung dafür wollte ich noch zu Hause auf meinem ST mit einem CAD-Programm machen. Doch daran bin ich verzweifelt. Fast alle Funktionen, an die ich mich gewöhnt hatte, fehlten. Vor allem eine automatische ‘Schnittpunkt-Fangfunktion' habe ich vermißt und mehr Möglichkeiten, einen Kreis zu definieren. An der HP-Workstation war das Ganze dann eine Sache von einer halben Stunde, und die Zeichnung war fertig (Bild 9).

Bild 9: Ein Schrupp-Fräser wird vermessen.
Bild 10: Das Werkstück wird mit CAD konstruiert.
Bild 11: Im CAM-Teil wird das CNC-Programm erstellt.

Die Zeichnung ist aus einzelnen Elementen - Linien und Kreisbögen - aufgebaut. Die Elemente der CAD-Zeichnung dienen dem CAM-Teil als Grundlage für die Programmerstellung. Ein regelmäßiges n-Eck (auf deutsch ein STOP-Schild mit mehr Ecken) symbolisiert auf dem Bildschirm den Fräser. Das Grundprinzip der Programmierung besteht nun darin, daß man die einzelnen Elemente der Zeichnung ‘antippen’ kann und das CAM-Programm die Fräserbahn berechnet und darstellt (Bild 10). Auf dem Bild sieht man auch sehr schön die Radiuskorrektur. Die Fräsermittelpunktsbahn folgt exakt mit dem Abstand des Fräserradius’ der Werkstückkontur. Wollte man dieses Teil auf dem ‘Fußweg’ programmieren, so müßte man alle Endpunkte der Kreisbögen selber ausrechnen (mit Hilfe von Pythagoras und der Trigonometrie). Das ist zwar nicht weiter schwer, aber lästig. Hilfreich ist da ein Taschenrechner, der mit komplexen Zahlen rechnen kann (z.B.: HP-28S), denn dann ist das Umrechnen von Kartesischen in Polarkoordinaten - und umgekehrt - ein Kinderspiel.

Um es deutlich zu sagen: Um vernünftige Programme zu erstellen, braucht man viel Erfahrung. Die Verwendung eines CAD/CAM-Systems kann sie nicht ersetzen, sondern es erleichtert und verkürzt nur die Programmentwicklung. Außerdem ist die Kommunikation zwischen dem Mann am Rechner und dem Werkzeugmacher an der Maschine sehr wichtig, damit der Programmierer den Bezug zur Realität nicht verliert und Fehler möglichst frühzeitig entdeckt werden.

Den Umgang mit der CAD/CAM-Anlage habe ich nur sehr vereinfacht dargestellt. Nur ‘Anklicken’ reicht nicht aus, man muß noch die diversen Funktionen vorher anwählen. Aber eine genauere Beschreibung hätte den Rahmen gesprengt. Wer sich näher interessiert, dem empfehle ich, ein Praktikum zu absolvieren.

So, unser Programm haben wir nun erstellt - es hat einen Umfang von über 200 Zeilen (Sätzen) und ist damit zwar noch nicht sehr groß, aber schon etwas umfangreicher. Im nächsten Schritt schicken wir das Programm über RS232 an die CNC-Maschine.

Wo gehobelt wird, da...

... fallen manchmal keine Späne. Unser Programm ist glücklich auf der CNC-Maschine angekommen, und die Werkzeuge - 10 an der Zahl - sind vermessen, und einsatzbereit. Nun könnte es eigentlich losgehen. Aber der Mensch ist ja von Natur aus mißtrauisch. Macht das Programm was es soll, oder was es will? Um das zu Überprüfen, bieten die modernen CNC-Steuerungen sogenannte ‘Testruns’ an. Grundsätzlich gibt es zwei Möglichkeiten. Entweder fährt die Maschine die Werkstückkontur physikalisch ab, oder auf dem Bildschirm wird der Programmablauf simuliert - wahlweise in 2.5- oder 3-dimensionaler Darstellung. Die Bilder 12 und 13 zeigen diese beiden grafischen Möglichkeiten. Bei der physikalischen Simulation ist noch zu erwähnen, daß man anstelle eines Werkzeuges in die Fräsmaschine auch einen Stift einspannen kann, der dann die programmierten Konturen auf einem Papier nachzeichnet. Eine CNC-Maschine läßt sich also auch als Plotter verwenden, sofern die Wohnzimmerdecke die 4-5 Tonnen Gewicht verkraftet.

In der Praxis wird der grafische ‘Testrun’ selten angewandt, der physikalische wird bevorzugt. Und auch der nicht sehr häufig, da man sich auf die Programmierkünste von Bruno verlassen kann.

Nachdem wir keine gravierenden Mängel festgestellt haben, lassen wir also das Programm auf unseren jungfräulichen Aluminiumblock los. Auf den Bildern 14 bis 18 habe ich die einzelnen Phasen der Fertigung festgehalten. Das Fräsen, mit Aufspannen und dem Vermessen der Werkzeuge, hat gute 4 Stunden gedauert. Dabei habe ich die Zeit für die Herstellung des Alublockes noch gar nicht berücksichtigt. Auch die Fertigung eines einfachen rechteckigen Körpers, bei dem die Seiten parallel und rechtwinklig zueinander sind, darf man nicht unterschätzen.

Bild 12: Grafischer ‘Testrun’ in 2.5D-Darstellung.
Bild 13: Grafischer ‘Testrun’ in 3D-Darstellung.
Bild 14: Der Alublock harrt der Dinge, die da kommen...
Bild 15: Erste Konturen sind zu erkennen.
Bild 16: Das 'S’ und das ‘T’ sind schon fast fertig.

Schaut recht gut aus, unser Teil. Doch bei genauerem Hinsehen fällt auf, daß da an dem ‘S’ noch etwas ‘stehengeblieben’ ist, was eigentlich weg sein sollte. Für solche kleinen Schönheitsfehler braucht man kein Programm, das geht manuell viel schneller. Was jetzt noch stört, sind die sichtbaren Fräserbahnen. Um die so richtig professionell mit viel Aufwand wegzubekommen, würde man das Werkstück noch einmal auf der Koordinatenschleifmaschine bearbeiten. Ich habe einfach das Teil sandgestrahlt und die Oberfläche der Buchstaben etwas poliert. Das Ergebnis kann sich sehen lassen.

Simulation auf dem ST

Eine CNC-Maschine ist eine teure Investition, die sich auch auszahlen muß. Unproduktive Zeiten kann sich ein Betrieb deshalb nicht leisten. Bei der KTW laufen die CNC-Maschinen im 2-Schichtbetrieb von 6 Uhr morgens bis 22 Uhr abends. Für die Schulung und Ausbildung bleibt meistens wenig Zeit, möglichst muß sie mit der Produktion parallel laufen. Die Steuerungen bieten zwar die grafischen ‘Testruns’, aber dadurch ist die Maschine für andere Fertigungsaufträge blockiert. Für die Ausbildung bräuchte man zweckmäßigerweise eine CNC-Simulation, die den Fertigungsablauf nicht stört. Ein ATARI-ST mit dem entsprechenden Simulationsprogramm ist wohl die preiswerteste Möglichkeit. Im ST-Computer-Public-Domain-Service (was für ein greuliches Wort-Ungetüm) gibt es auf der Diskette Nr.99 ein CNC-Simulationsprogramm. Was läßt sich damit anfangen?

Bild 17: Jetzt erkennt man auch das ATARl-Logo.

Das Programm ist von Markus Rheker in GFA-BASIC geschrieben und compiliert worden. Derzeit arbeitet der Autor an einer verbesserten Version in PASCAL. Mit dieser Simulation kann man CNC-Programme Satz für Satz programmieren und anschließend grafisch auf dem Bildschirm ausgeben. Es werden allerdings nur die Bewegungen der X/Y-Achse dargestellt. Die räumliche Z-Achse fehlt. Die Simulation ist also rein 2-dimensio-nal. Bei dem 2.5-dimensionalen grafischen 'Testrun’ der Steuerung werden dagegen 3 Ansichten gezeigt: Von vorne (Y/Z), von oben (X/Y) und von der Seite (X/Z). Dadurch hat man eine bessere räumliche Kontrollmöglichkeit. Da nur die Fräserrnittelpunktsbahn gezeichnet wird, ist es nicht einfach festzustellen, ob man die Radiuskorrektur richtig programmiert hat. Vielfältig sind die Einstellmöglichkeiten. Man kann die Wahl des Maßstabes dem Programm überlassen, oder aber selber einen festlegen. Zuweilen ist die automatische Wahl problematisch, da es zu fehlerhaften Simulationsläufen kommen kann. In zweifelhaften Situationen sollte man besser den Maßstab 1:1 wählen, in dem diese Fehler nicht auftreten. Hilfreich ist die Möglichkeit, ein Programm satzweise ablaufen zu lassen. Der aktuelle Satz wird vor der Ausführung am unteren Bildrand eingeblendet. Bei einem beliebigen Tastendruck wird er ausgeführt und der nächste angezeigt. Das folgende kleine Programm fräst ein mehr oder weniger gelungenes ‘S’. Es ist in erster Linie zur Demonstration gedacht. In der Praxis müßte man das Programm anders gestalten, um zu einem brauchbaren Ergebnis zu gelangen.

Nach jedem Simulationslauf hat man die Möglichkeit, das Bild auf Diskette abzuspeichern, auszudrucken (nicht verzerrt!) oder bestimmte Bereiche zu vergrößern.

Die größte Schwachstelle des CNC-Simulationsprogrammes ist der Editor. Für Programme, die über eine Bildschirmseite hinausgehen, empfehle ich folgendes Verfahren: Den ganzen Kram in eine RAM-Disk laden, einen beliebigen Editor nehmen, das CNC-Programm damit erstellen, und dann den Simulator starten. Sind Änderungen nötig, Programm verlassen und wieder mit dem Editor arbeiten. In einer RAM-Disk geht das ganz flott, und man erspart sich viel Ärger.

Anwendungen?

Für den professionellen Einsatz kann man das Programm in seiner jetzigen Version sicher nicht empfehlen, dazu hat es zu viele Schwachstellen. Für Praktikanten oder Auszubildende, die parallel zur Praxis noch etwas Üben möchten, ist dieses Programm eine hervorragende Ergänzung. Zudem bietet eine Computer-Simulation den Vorteil, daß, wenn mal etwas schiefgeht, höchstens der Rechner ins Nirwana abschmiert. Bei einer CNC-Ma-schine gibt es dagegen keinen rettenden Reset-Knopf, nach dem Motto: Let’s try it again.

By the way...

An dieser Stelle möchte ich mich bei den Leuten der KTW bedanken, die mir alle viel geholfen haben. Besonders Bruno beim Programmieren, Ger-hart und Herr Hörmann beim Fräsen, Herr Gedlicka und Herr Völker beim Organisieren. Es ist nicht selbstverständlich, daß man als Praktikant die Möglichkeit erhält, so mal eben an eine CNC-Fräsmaschine zu kommen. Es hat Spaß gemacht und ich habe viel dabei gelernt.

C.D. Ziegler

Quellen:

Technologie von CNC-Werkzeugmaschinen; Fritz Lieberwirth

Numerische Steuerungen für Werkzeugmaschinen; Rudolf Sautter

Einführung in die Programmierung von CNC-Werkzeugmaschinen; Wellers, Kerp, Lieberwirth

Informations- und Arbeitsblätter zur 432-Steuerung; MAHO-Werkzeugmaschinenbau Babel & Co

Fräsen beliebiger Kreisbögen (G2/G3):

A: Anfangspunkt des Kreisbogens (= Endpunkt des vorhergehenden Satzes)
E: Endpunkt des Kreisbogens
M: Mittelpunkt
R: Radius (20 mm)

N105 G2 X14.142 Y14.142 I0 J0 R20

N105: Satznummer (wie Zeilennummer in BASIC)
G2: Kreisinterpolation im Uhrzeigersinn
X/Y: Koordinaten des Endpunktes. Trigonometrie: X= Rsin(45), Y= Rcos(45)
I/J: Koordinaten des Mittelpunktes
R: Radius

Eigentlich muß man nur den Mittelpunkt oder den Radius des Kreises angeben. Den Rest berechnet die Steuerung.

Taschenfräszyklus:

N220 G87 X60 Y50 Z-10 B2 R10 K5
N225 G79 X0 Y0 Z0

N220: Satznummer
G87: Taschenfräszyklus
X/Y: Abmessung der Tasche parallel zur X/Y-Achse
Z: Gesamttiefe der Tasche (10mm)
B: Sicherheitsabstand (2mm)
R: Eckenradius ( >= Fräserradius!)
K: Tiefe jedes einzelnen Schnittes (5mm)
N225: Satznummer
G79: Zyklusaufruf: Der jeweils aktive Zyklus wird mit neuen Koordinaten aufgerufen
X/Y/Z: Taschenmittelpunkt (muß mit 3 Koordinaten festgelegt werden)

Tabelle 1: Zwei Beispiele mit komplexeren Sätzen

Beispiel einer CNC-Simulation

%PM                             ; Kennung für CNC-Programm
N68001                          ; Programm-Nummer
N10 G17                         ; NULLPUNKT IM MITTELPUNKT
N30 T1 M66 M3                   ; Werkzeugwechsel SENKBOHRER RADIUS 5
N40 GO X0 Y0 Z20 1 Eilgang
N50G81 Y2Z-3M3 : Bohrzyklus Y: Sicherheitsabstand Z: Bohrungstiefe M3: Arbeitsspindel-Rechtslauf
N60G79X-140 Y60 Z0 N70G79X140 Y60 Z0 N80 G79 X-140 Y-60 Z0 N90G79X140 Y-60Z0 ; Zyklusaufruf
N100 T2 M66 M3                  ; SPIRALBOHRER R 10
N110 G83 Y2 Z-44 I3 J5 K10 M3   ; Tieflochbohrzyklus Y,Z wie bei G81
                                  I: Reduzierwert
                                  J: jeweiliger Rückzugsabstand 
                                  K: Tiefe der ersten Bewegung
N120 G14 N1=60 N2=90            ; Wiederholfunktion

N130 T3 M66                     ; FRÄSER R 10
N140 G0 X215 Y-90 Z10 
N150 G1 Z-20                    ; Geradeninterpolation
N160 G1 X200 
N170 G1    Y25 
N190 G1 X150 Y75 
N200 G1 X-150 
N210 G1 X-200 Y25 
N220 G1    Y-25 
N230 G1 X-150 Y-75 
N240 G1 X150 
N250 G1 X200 Y-25 

N290 T4 M66 M3                  ; FRÄSER R 5
N300 GO X-90 Y0 Z20 
N310 G1 Z-20  
N320 G2 X-90 Y60 I-90 J30 R30   ; Kreisinterpolation im Uhrzeigersinn
N330 G2 X-90 Y40 I-90 J50 R10 
N340 G3 X-90 Y20 I-90 J30 R10   ; ... im Gegenuhrzeigersinn
N350 G2 X-90 Y-40 I-90 J-10 R30 
N360 G2 X-90 Y-20 I-90 J-30 R10 
N370 G3 X-90 Y0 I-90 J-10 R10 

N380 M30                        ; Programm-Ende
EX                              ; für Simulations-Programm nötig

Die CNC-Fräsersimulation für den ATARI ST befindet sich auf der PD-Diskette 99 unserer Public Domain-Sammlung.

Diese Tabelle gibt einen Auszugsweisen Überblick über den Funktionsumfang einer MAHO-CNC-432 Fräsmaschinen-Steuerung:

Wegbedingungen

G 0 Eilgang
G 1 Geradeninterpolation
G 2 Kreisinterpolation im Uhrzeigersinn
G 3 Kreisinterpolation im Gegenuhrzeigersinn
G 11 Polarkoordinaten/Eckenrunden
G 14 Sprungbefehl/Wiederholfunktion
G 40 Radiuskorrektur Aus
G 41 Radiuskorrektur Links
G 42 Radiuskorrektur Rechts
G 43 Radiuskorrektur Bis
G 44 Radiuskorrektur Über
G 72 Spiegelbildbearbeitung Aus
G 73 Spiegelbildbearbeitung Ein
G 79 Zyklusaufruf
G 81 Bohrzyklus
G 83 Tieflochbohrzyklus
G 84 Gewindebohrzyklus
G 85 Reibzyklus
G 86 Ausdrehzyklus
G 87 Taschenfräszyklus
G 88 Nutenfräszyklus
G 89 Kreistaschenzyklus

Zusatzfunktionen

M 13 Arbeitsspindel-Rechtslauf und Kühlmittel ein
M 30 Programmende
M 66 Werkzeugwechsel von Hand

Tabelle 2: Auszugsweiser Überblick über die möglichen Sätze

NC : Numerical Control = numerisch gesteuert
Eine NC-Maschine erhält alle Informationen (Werkstückabmessungen, Vorschub, Zustellung, Umdrehungsgeschwindigkeit,...) durch Zahlen.

CNC: Computer Numerical Control
CNC-Werkzeugmaschinen werden von einem Mikrocomputer kontrolliert, der mit den eingegebenen Informationen Berechnungen (z.B. Bahnberechnungen) durchführt und damit die Werkzeugmaschine steuert.

CAD: Computer Aided Design
CAD bedeutet rechnergestütztes Konstruieren. Anschließend können die Daten dazu benutzt werden, um NC-Programme zu erstellen.

CAM: Computer Aided Manufacturing
CAM bedeutet die automatisierte Fertigung mit CNC-Maschinen. Die erforderliche Organisation erfolgt mit EDV-Anlagen.



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