Vorschuboptimierung für ruhige kreisförmige Fräsoperationen

Haben Sie bemerkt, dass Werkzeugspuren auf gefrästen Flächen zwischen linearen und kreisförmigen Bewegungen inkonsistent sind – obwohl gleicher Vorschub? Sich gefragt, warum Fräser bei Innenbögen rattern? Grund: Unterschied zwischen Fräser-Mittelpunktsbahnradius und Werkstückoberflächenbahnradius.

CNCs erzeugen Bewegungsrate für Werkzeugmittelpunktsbahn. Bei 2-Achs-Konturfräsen mit 10,0 ipm bewegt sich Werkzeugmittelpunkt mit 10,0 ipm. Bei linearer Fläche (G01) bearbeitet CNC Werkstückoberfläche exakt mit 10,0 ipm.

Bei Kreisbewegung: Länge der Mittelpunktskreisbewegung ≠ Werkstückkreisbewegung. Außenbögen: Mittelpunktsbahn länger. Innenbögen: kürzer. Illustration beachten.

Wenn Vorschub für lineare Bewegungen korrekt und von vorherigem Linearbefehl übernommen: CNC bearbeitet äußere Rundflächen langsamer, innere schneller als lineare. Je größer Differenz Mittelpunktsbahn vs. Werkstückbahn, desto ausgeprägter Vorschubdifferenz am Berührungspunkt (Tangentialpunkt). Ergebnis: Bearbeitung von Bögen mit Lineavorschub → übermäßige Zykluszeit (Außen), Rattern, schlechte Oberflächen, Werkzeugbruch (Innen).

Gilt auch für Einzelschneiden an Drehmaschinen. Aber Werkzeugspitzenradius sehr klein → Mittelpunktsbahn ≈ Werkstückbahn → Effekt viel weniger offensichtlich.

Illustration erneut: Außenbogen, 0,25" Radius, 1,0" Fräser, Linearvorschub 10 ipm → Bewegung dauert fast 5 Sekunden länger als nötig. Programmierer muss Kreisvorschub verdreifachen für gleiche Bearbeitung wie lineare Flächen.

Verhältnis Werkstückbahnradius / Mittelpunktsbahnradius bestimmt Erhöhung (Außen) oder Verringerung (Innen) des Kreisvorschubs. Beispiel: Werkstückradius 0,25", Mittelpunktradius 0,75" (0,25 + 0,5). 0,75 / 0,25 = 3,0. Statt F10,0 → F30,0 für Kreisbewegung. Korrekter Kreisvorschub bei Außenbögen hat großen Einfluss auf Laufzeit, besonders bei Großserie.

Gleiches Verhältnis für Innenbögen. Wieder Mittelpunktradius / Werkstückradius. Ergebnis < 1. Multipliziert mit Linearvorschub → langsamerer Kreisvorschub.

Einige CNC-Hersteller haben Features dafür. Heidenhain: „Constant Contouring Speed“. FANUC: Verlangsamung Innenkreise via „Automatic Corner Override“ per Parameter (suchen Parameter 7010 bei aktuellen 0-/30-Serie). Evtl. hilft auch CAM-System.

WICHTIG: Nur anwenden, wenn Materialabtrag symmetrisch um bearbeitete Kontur verteilt – Schlichtfräsen, Near-Net-Shape Guss/Schmiede. Nicht bei Schruppen mit viel Materialabtrag, besonders ungleichmäßig verteilt. Erhöhung würde Werkzeugbelastung drastisch steigern.

Wenn Features verfügbar: Nutzen lernen. Wenn nicht – oder unzufrieden: Nächsten Monat CNC Tech Talk – zwei benutzerdefinierte G-Code-Programme für dieses Problem.