Schneidwerkzeug-Offset-Einstellungen prüfen für präzise CNC-Bearbeitung

Schneidwerkzeuge in CNC-Bearbeitungsanwendungen müssen bestimmte Eigenschaften besitzen, um korrekt zu funktionieren. Jedes in einem Vertikalbearbeitungszentrum (VMC) verwendete Werkzeug hat eine Mindest- und Maximallänge, begrenzt durch den Z-Achsenhub (unter anderem). Wie in der Abbildung gezeigt, befindet sich die Spindelnase am positiven Ende des Z-Achsenhubs in maximaler Entfernung über dem Tischoberfläche. In minimaler Z-Position ist die Spindelnase noch weit über der Tischoberfläche.

Die Werkzeugspitze muss den kleinsten und größten Z-Koordinaten des Programms erreichen können, andernfalls tritt ein Z-Achsen-Überfahrfehler auf. Die Länge jedes Schneidwerkzeugs, angegeben in einem Offsetregister, bestimmt, ob diese Extreme ohne Z-Achsen-Überfahrt erreicht werden können. Beispiel: Ein sehr kurzes Werkzeug bearbeitet ein dünnes Werkstück nah an der Tischoberfläche. Ist das Werkzeug zu kurz, kann die Z-Achse die kleinste Z-Koordinate des Programms nicht erreichen.

Ein Horizontalbearbeitungszentrum (HMC) hat das gleiche Problem. Beim Horizontalen wird die minimale Spindel-Z-Position meist von der Tischmittellinie statt der Tischoberfläche angegeben. Besonders problematisch ist die maximale Spindel-Z-Position beim HMC. Ein Werkzeug muss eventuell einen großen, bündig mit der Tischkante abschließenden Flansch überwinden und dann tief in das Werkstück reichen. Die Z-Achse kann möglicherweise nicht weit genug zurückfahren, um den nötigen Freiraum zu schaffen.

Ohne explizite Einrichtanweisungen variieren Schneidwerkzeuglängen von einem Auftragslauf zum nächsten. Maschinenbediener montieren unwissentlich zu lange oder zu kurze Werkzeuge. Ein einfach zu bedienendes Einrichtprogramm kann Überfahrprobleme vor dem Werkstücklauf testen und zeitaufwändige Verzögerungen bei der Programmverifizierung vermeiden.

Anwendung des Testprogramms

Ermitteln Sie diese Konstanten:

• Abstand von der Tischoberfläche (oder Tischmitte) zur Spindelnase an der Z-Achsen-Referenzposition.
• Z-Achsenhub.

Das Einrichtprogramm referenziert diese Werte aus Offsets:

• Aktueller Z-Achsen-Werkzeugversatz-Registerwert.
• Aktuelle Werte in Werkzeuglängenkompensationsregistern.

Der Bediener gibt im Testprogramm an:

• Größte und kleinste Z-Koordinaten im Programm.

Obwohl dies aufwendig wirkt, müssen nur die größten und kleinsten Z-Koordinaten regelmäßig ermittelt und eingegeben werden. Alles andere ist entweder konstant oder Teil des Einrichtprozesses in Offsets angegeben.

Beispiel VMC

Maximale Z-Spindelposition: 28,327 Zoll. Z-Achsenhub: 19,4769 Zoll. Minimale Z-Spindelposition: 8,8501 Zoll. Maximale Z-Spindelposition und Z-Achsenhub in permanente Common-Variablen #500 und #501 – sie bleiben als Systemkonstanten.

Der Z-Register von Werkzeugversatz Nr. 1 wird bei den meisten FANUC-CNCs durch Systemvariable #5203 referenziert und enthält den negativen Abstand von der Z-Achsen-Referenzposition (auch maximale Z-Spindelposition) zum Programm-Nullpunkt.

Systemvariablen der 2000er-Serie enthalten Werkzeuglängenkompensationsregisterwerte. #2001 z. B. enthält die Länge von Werkzeug Nr. 1.

Kleinste und größte programmierte Z-Koordinaten im Einrichtprogramm mit Common-Variablen #100 und #101 angeben.

Mit verstandenem Variablenbedeutung betrachten Sie diese Ausdrücke:

• #110 = #500 + #5203 + #100 + #2001 (kleinste Z-Maschinenposition für Werkzeug 1)
• #111 = #500 + #5203 + #101 + #2001 (größte Z-Maschinenposition für Werkzeug 1)

Vergleich mit minimaler und maximaler Z-Spindelposition:

• IF [#110 LT [#500 - #501] THEN #3000 = 101 (Werkzeug zu kurz)
• IF [#111 GT #500] THEN #3000 = 102 (Werkzeug zu lang)

Einrichtprogramm testet Werkzeuge 1 bis 10. Der Einrichter modifiziert und führt es nach dem Einrichten aus:

O1000 (TEST ALL OFFSETS)
(OPERATOR ADJUSTIERT ERSTE VIER WERTE)
#100 = -[2.5] (KLEINSTES Z IM PROGRAMM)
#101 = 3.0 (GRÖSSTES Z IM PROGRAMM)
#102 = 1 (ERSTES ZU TESTENDES WERKZEUG)
#103 = 10 (LETZTES ZU TESTENDES WERKZEUG)

WHILE [#102 LE #103] DO 1
IF [[#500 + #5203 + #100 + #[2000 + #102]] LT [#500 - #501]] THEN #3000 = 101 (WERKZEUG ZU KURZ)
IF [[#500 + #5203 + #101 + #[2000 + #102]] GT #500] THEN #3000 = 102 (WERKZEUG ZU LANG)
#102 = #102 + 1 (Zähler)
END 1
#3000 = 103 (LÄNGEN AKZEPTABEL)
M30

Die Z-Achse wird nicht überfahren, wenn das Programm vollständig durchläuft und die Meldung „Längen akzeptabel“ erscheint. Erscheint „Werkzeug zu kurz“ oder „Werkzeug zu lang“, prüfen Sie den aktuellen Wert von Common-Variable #102 (im Variablenanzeigebildschirm), um das problematische Werkzeug zu identifizieren und zu korrigieren. Programm wiederholen, bis „Längen akzeptabel“ erscheint.