CNC-Effizienz maximieren: 4 unverzichtbare Funktionen in CAM-generierten Programmen

Es gibt drei Wege, Programme für CNC-Maschinen zu erstellen: manuell schreiben, shopfloor-programmierte Dialogsteuerung nutzen oder ein CAM-System verwenden. Letzteres ist die beliebteste Methode, da fast jedes Unternehmen mit CNC-Maschinen ein CAM-System hat.

Genau wie eine CNC-Steuerung über Parameter an diverse Maschinen angepasst werden kann, lässt sich ein CAM-System auf diverse CNC-Steuerungen zuschneiden. Angesichts der zahlreichen CNC-Funktionen kann die Anpassung des CAM-Systems an eine bestimmte Maschine und Steuerung jedoch herausfordernd sein.

Erschwerend kommt hinzu, dass die meisten CNCs fast jede Programmierfunktion auf mehrere Weisen erlauben – basierend auf Präferenz. Bei Werkzeugradius-Korrektur kann der Anwender entscheiden, ob der generierte Werkzeugpfad für die Werkzeugmittellinie oder die Werkstückoberfläche gilt. Wahlentscheidungen basieren oft auf Legacy, da CNCs „abwärtskompatibel“ sind: ältere Programmiermethoden bleiben jahrelang (oder jahrzehntelang) nutzbar, nachdem neuere, bequemere Funktionen verfügbar wurden.

Angesichts dieser Komplexität hören die meisten Unternehmen auf, die G-Code-Ausgabe des CAM-Systems anzupassen, sobald etwas funktioniert. Sie versäumen es, das CAM-System so einzustellen, dass es richtig strukturierte G-Code-Programme ausgibt, die aktuelle, wünschenswerte CNC-Funktionen nutzen. Resultierende G-Code-Programme sind länger, weniger effizient und umständlicher als manuell erstellte.

Wie strafft man CAM-generierte G-Code-Programme?

Hier sind vier Vorschläge:

1. Bedieneraufwand vereinfachen

Bestimmte CNC-Funktionen erleichtern manuellen Programmierern das Leben – der Trade-off ist oft mehr Arbeit für Einrichter und Bediener. Beispiel: Werkzeugspitzenradius-Korrektur an Drehzentren, die Unvollkommenheiten durch den winzigen Radius von Einzelschneiden ausgleicht. Während sie die Programmierung vereinfacht, erfordert CNC-basierte Werkzeugspitzenradius-Korrektur, dass der Einrichter Werkzeugspitzenradius-Daten eingibt.

Aktuelle CAM-Systeme können Werkzeugpfade basierend auf einem angegebenen Werkzeugspitzenradius ausgeben. Wenn Sie Ihr CAM-System dies tun lassen, sparen Sie Einrichtzeit und minimieren Fehlerpotenzial. Andere CNC-Funktionen, die Bedienerzeit und -aufwand beeinflussen: weitere Kompensationsfunktionen wie Fräsmaschinen-Basisversätze, Werkzeuglängen- und Werkzeugradius-Korrektur, sowie Drehzentrum-Geometrie- und Verschleißversätze.

2. Programme leichter interpretierbar und modifizierbar machen

Auch wenn Einrichter und Bediener CNC-Programme nicht regelmäßig ändern, sollten sie verstehen, was ein G-Code-Programm tut. Das hängt direkt davon ab, wie Ihr CAM-System G-Code generiert. Ihr CAM-System sollte CNC-Funktionen nutzen wie: Dezimalpunktprogrammierung (ich sehe noch CNC-Wörter mit Festkomma-Zahlen), Radiusangabe für Kreisbefehle mittels R statt I, J, K, und Festzyklen statt mehrfacher G00/G01-Befehle. Auch Koordinatentransformationen wie Koordinatenrotation, Einrichtungspositionierung, Spiegelung und Skalierung sollten genutzt werden, wo anwendbar.

3. Programmstruktur bereinigen

CAM-Systeme sind berüchtigt für redundante G-Code-Programme. Unnötige, redundante Befehle verlängern Programme und verwirren Bediener. Ein CAM-System fügt beispielsweise in jeden Bewegungsbefehl den Bewegungstyp G00, G01, G02 oder G03 ein, obwohl der Bewegungstyp modal ist.

Umgekehrt habe ich G-Code-Programme gesehen, die das Wiederanlaufen von Schneidwerkzeugen nicht erlauben – eine häufig nötige Aufgabe beim ersten Werkstück einer Serie oder beim Austausch kritischer Fertigwerkzeuge nach Verschleiß. Wiederanlaufen erfordert, dass alle Befehle zum Programmstart am Anfang jedes Werkzeugs enthalten sind.

4. Tastergebnisse per Custom Macro verarbeiten

Spindeltaster sind sehr beliebt und besonders hilfreich beim Einrichten, werden aber auch integraler Bestandteil vieler CNC-Zyklen. Sie automatisieren Probebearbeitungen, um die Korrektheit einer erstmals mit neuem Werkzeug bearbeiteten Fläche zu prüfen. Auch bei schwankendem Rohmaterial (Guss, Schmiedeteile) kommen sie zum Einsatz. Bei solchen Anwendungen muss das CAM-generierte CNC-Programm Tastergebnisse in Echtzeit dynamisch verarbeiten.

Beispiel: Aufmaß auf einer Werkstückoberfläche schwankt zwischen 0,05 und 0,25 Zoll. Statt für den Worst Case zu programmieren, ermittelt der Spindeltaster das aktuell zu bearbeitende Material. Stellt er 0,2 Zoll fest, muss das CNC-Programm die passende Anzahl Bearbeitungsgänge fahren.

Da die Ganganzahl teileweise variiert, können viele Bearbeitungsbefehle nicht direkt vom CAM-G-Code ausgeführt werden. Stattdessen muss das CAM-System den G-Code ein parametrisches Programm (Custom Macro bei FANUC) aufrufen lassen, das im CNC-Speicher liegt und basierend auf Tastergebnissen die korrekte Ganganzahl berechnet.