Eine Einführung in die Programmierung von CNC-Maschinen

Die CNC-Bearbeitung ist ein traditionelles Herstellungsverfahren, bei dem Schneidwerkzeuge und Bohrer eingesetzt werden, um systematisch Material von einem Werkstück zu entfernen, um ein fertiges Teil herzustellen. Die Maschine empfängt Werkzeugwege zum Schneiden des Teils, typischerweise im G-Code. Der Code für die Maschine kann entweder manuell geschrieben, im Dialog an der Maschine geschrieben oder von einem Postprozessor aus einer Computer Aided Manufacturing Software (CAM) ausgegeben werden. Der Prozess ist schnell, vielseitig, wiederholbar und äußerst zuverlässig dank der Automatisierung, die computergestützte numerische Steuerungen (CNC) bieten.

Da Computersoftware die CNC-Maschine und das Endergebnis des Teils steuert, ist eine ordnungsgemäße CNC-Maschinenprogrammierung unerlässlich. Schlechte Programmierung kann zu Toleranzproblemen, schlechter Oberflächengüte, vorzeitigem Werkzeugbruch und einer Vielzahl anderer Probleme führen. Um jedes Mal konsistente Ergebnisse zu gewährleisten, müssen Bediener und Programmierer zunächst die Grundlagen verstehen.

Die Grundlagen der CNC-Maschinenprogrammierung

Es gibt drei grundlegende Programmiermethoden für CNC-Maschinen – manuelle Programmierung, dialogorientierte Programmierung und CAM-Systemprogrammierung. Bei der manuellen Programmierung gibt der Bediener den Code manuell ein, was zeitaufwändig und etwas mühsam sein kann. Es erfordert auch intime Kenntnisse der Programmiersprache. Die manuelle Programmierung ist jedoch eine wertvolle grundlegende Fähigkeit, die man zur Hand haben sollte, und eine effektive Möglichkeit, schnelle Änderungen an CAM-Ausgaben vorzunehmen und Code zu optimieren.

Dialog- oder „Shopfloor“-Programmierung ist eine zunehmend beliebte Methode, die grafische und menügesteuerte Funktionen umfasst. Bediener geben Befehle direkt in die CNC-Maschine ein, genau wie bei der manuellen Programmierung, wodurch potenzielle Probleme verringert werden, die durch schlechte Postprozessoren in CAM entstehen können. Die CAM-Systemprogrammierung ähnelt der Dialogmethode, ist jedoch fortgeschrittener. Mit einem CAM-System bietet die Software eine fortschrittliche GUI mit Werkzeugwegstrategien, um den Bediener beim Vorbereiten und Generieren des Programms zu unterstützen – wodurch die Notwendigkeit einer manuellen Programmierung entfällt – und es direkt auf die CNC-Maschine zu übertragen.

Alle diese Programmiermethoden für CNC-Maschinen beinhalten G-Code und M-Code. G-Code ist die Programmiersprache, die die CNC-Maschine anweist, was zu tun ist, wodurch genaue und wiederholbare Teile ermöglicht werden. M-Code steuert alle verschiedenen CNC-Maschinenfunktionen, wie z. B. Start und Stopp der Spindeldrehung. M-Codes sind anpassbar und variieren je nach Maschine, daher müssen Bediener und Programmierer überprüfen, ob sie die richtigen Funktionen eingeben, bevor sie mit der Bearbeitung beginnen.

Hier sind vier Tipps zur Programmierung von CNC-Maschinen, die Bediener kennen sollten:

4 grundlegende Tipps zur Programmierung von CNC-Maschinen

1. Nehmen Sie sich Zeit, um die Grundlagen zu wiederholen

Die besten CNC-Programmierer, Bediener und Maschinisten stellen sicher, dass sie die Grundlagen beherrschen, bevor sie mit einem Projekt beginnen. Bei der manuellen und Dialogprogrammierung sollten Bediener ihre Mathematik überprüfen, um sicherzustellen, dass sie die richtigen Spezifikationen in die CNC-Maschine programmieren.

Programmierer sollten in dieser Vorphase auch bedenken, dass CNC-Software nicht unfehlbar ist. Zum Beispiel zeichnen die meisten CNC-Maschinenprogramme Kurven und Kreise als eine Reihe von Akkorden anstelle einer wirklich gekrümmten Oberfläche, was sich auf alle gekrümmten Linien im Mastermuster auswirken kann. Ein CNC-Maschinenprogramm ist nur so genau wie die zugrunde liegende Mathematik, und es schadet nie, die eigene Arbeit noch einmal zu überprüfen.

2. Passen Sie die Vorschubgeschwindigkeiten der CNC-Maschine an

Bei jedem großvolumigen CNC-Projekt verbringen Bediener viel Zeit damit, ein Programm einzuwählen, um sicherzustellen, dass es reibungslos, effizient und konsistent läuft. Sobald dies geschehen ist und das Programm gesperrt ist, können Bediener „einstellen und vergessen“. Die Anpassung bestimmter Aspekte der CNC-Maschinenprogrammierung kann jedoch die Fertigung optimieren.

Beispielsweise ruft jede einzelne Codezeile, die die CNC-Maschine ausführt, eine Geschwindigkeit und einen Vorschub auf. Wenn ein Bediener eine Spindel einschaltet, ohne einen begleitenden Geschwindigkeitsbefehl zu geben, kehrt die Maschine zu ihrer letzten Drehzahl zurück. Das gleiche Prinzip gilt für Vorschubraten. In den frühen Phasen eines jeden Projekts sollten Bediener darauf vorbereitet sein, ihre Beschickungszeiten basierend darauf, wie gut das fertige Produkt ausfällt, und andere relevante Daten anzupassen.

3. CNC-Maschinenkompensationsarten verstehen

Kompensation bedeutet einfach, unvorhersehbare Schwankungen zuzulassen und zu berücksichtigen. Ein Bediener kann die Programmiercodes seiner CNC-Fräsmaschine perfekt eingeben oder berechnen, welche Werte das perfekte Teil ergeben sollten, aber er kann die Genauigkeit und Präzision seiner Programmierung nicht bestätigen, bis die Bearbeitung abgeschlossen ist. Es gibt eine Reihe von Variablen, die schwer zu berücksichtigen sind und sich auf die Ergebnisse auswirken können. Der Werkzeugdruck kann beispielsweise das Endprodukt beeinflussen, selbst wenn alle anderen anfänglichen Einstellungen und Berechnungen korrekt sind.

Bediener sollten sich der gängigsten Kompensationsarten bewusst sein und diese bei der Programmierung berücksichtigen. Kompensationen können manuell eingegeben oder mit automatischen Voreinstellwerkzeugen innerhalb der CNC-Maschine programmiert werden. Zu den Bearbeitungskompensationstypen gehören Werkzeuglängenkompensation, Fräserradiuskompensation, Werkzeugverschleiß und Vorrichtungsversätze. Mit jeder Anpassung und Kompensation wird die Bearbeitung präziser.

4. Nutzen Sie Möglichkeiten zur Vereinfachung der CNC-Maschinenprogrammierung

G-Codes sind Standard für fast alle CNC-Bearbeitungsprogramme; es kann jedoch zeitaufwändig sein, Operationen einzeln zu programmieren. Bediener können die Programmierung von Lochbearbeitungsvorgängen durch die Verwendung von Festzyklen drastisch verkürzen.

Festzyklen erfordern unabhängig vom Bearbeitungsstil nur einen Block pro Loch, und sobald der Bediener einen Festzyklus eingibt, kann er zusätzliche Löcher bearbeiten, indem er nur die Koordinaten des Lochs neu programmiert. Codes wie G83 sparen Zeit, reduzieren Fehler und erleichtern die CNC-Maschinenprogrammierung auf ganzer Linie.

Ein kompetenter Fertigungspartner für bessere Ergebnisse

Diese wesentlichen Tipps bieten eine hervorragende Grundlage für die Erstellung sauberer und funktionaler CNC-bearbeiteter Teile, aber sie stellen nur einen Bruchteil dessen dar, was eine großartige Fertigung mit sich bringt. Für Hersteller, die gerade erst mit der CNC-Bearbeitung beginnen, kann das Aushandeln von Programmiercodes für CNC-Fräsmaschinen und das Beherrschen der Best Practices für die Maschinenprogrammierung überwältigend erscheinen.

Ein fachkundiger Fertigungspartner wie Fast Radius kann die Belastung verringern. Unser Team aus erfahrenen Designern, Ingenieuren, Herstellern und Technologen verfügt über jahrzehntelange Erfahrung in der Entwicklung, dem Prototyping und der Herstellung hochwertiger CNC-bearbeiteter Teile. Mit unserem eigenen Maschinenpark sind wir erfahrene CNC-Maschinenprogrammierer. Unser Team ist darauf vorbereitet, CNC-bearbeitete Teile nach Bedarf in einem Bruchteil der Zeit und zu einem Bruchteil der Kosten anderer Anbieter herzustellen. Kontaktieren Sie uns noch heute – lassen Sie uns neue Dinge möglich machen.

Weitere Informationen rund um die CNC-Bearbeitung, einschließlich Leitfäden zur Materialauswahl und Tipps zur Kosteneinsparung, finden Sie in den entsprechenden Artikeln im Lernzentrum von Fast Radius.