Top 3 CNC-Kompensationstechniken für Präzisionsbearbeitung

Obwohl Kompensation auf unterschiedliche Maschinentypen aus verschiedenen Gründen angewendet wird, erlauben alle Formen der Kompensation CNC-Anwendern, unvorhersehbare Bedingungen im Zusammenhang mit dem Werkzeug zu berücksichtigen.

Bevor wir besprechen, wie Kompensation in der CNC-Nutzung angewendet wird, betrachten wir Kompensation aus allgemeiner Perspektive.

Werkzeugkompensation bestimmt die Bearbeitungsgenauigkeit und -qualität. Im CNC-System gibt es Werkzeuglängenkompensation, Werkzeugradiuskompensation und Vorrichtungsversatzkompensation. Diese drei Kompensationsarten können im Wesentlichen das Bahnproblem lösen, das durch die Werkzeugform bei der Bearbeitung entsteht.

Werkzeuglängenkompensation:

1. Das Konzept der Werkzeuglänge

Werkzeuglänge ist ein sehr wichtiges Konzept. Wenn wir ein Teil programmieren, müssen wir zunächst den Programmiermittelpunkt des Teils festlegen und dann das Werkstück-Programmierkoordinatensystem einrichten. Dieses Koordinatensystem ist nur ein Werkstückkoordinatensystem, und der Nullpunkt liegt allgemein auf dem Werkstück. Die Längenkompensation bezieht sich nur auf die Z-Koordinate. Sie ist nicht wie der programmierende Nullpunkt in den X- und Y-Ebenen, weil das Werkzeug über den Spindelkonus positioniert wird, ohne sich zu ändern, und der Nullpunkt der Z-Koordinate unterschiedlich ist. Die Länge jedes Werkzeugs ist unterschiedlich. Beispiel: Wir müssen ein Loch mit 50 mm Tiefe bohren und dann ein Gewinde mit 45 mm Tiefe schneiden. Wir verwenden einen Bohrer mit 250 mm Länge und einen Gewindebohrer mit 350 mm Länge. Zuerst bohren wir mit dem Bohrer ein 50 mm tiefes Loch. Zu diesem Zeitpunkt hat die Maschine den Werkstücknullpunkt festgelegt. Beim Wechsel zum Gewindebohrer, wenn beide Werkzeuge vom festgelegten Nullpunkt aus bearbeiten, ist der Gewindebohrer länger als der Bohrer und würde zu tief eindringen, was Werkzeug und Werkstück beschädigt. Wenn zu diesem Zeitpunkt die Werkzeugkompensation eingestellt wird, werden die Längen von Gewindebohrer und Bohrer kompensiert. Nach Festlegung des Maschinennullpunkts verschiebt sich der Nullpunkt der Z-Koordinate automatisch auf Z+ der Länge des Gewindebohrers, um die korrekte Bearbeitung sicherzustellen.

2. Funktionsweise der Werkzeuglängenkompensation

Die Nutzung der Werkzeuglängenkompensation erfolgt durch Ausführung von Befehlen mit G43 (G44) und H, und gleichzeitig geben wir einen Z-Koordinatenwert an, sodass sich das Werkzeug nach Kompensation auf eine Distanz Z von der Werkstückoberfläche bewegt. Ein weiterer Befehl G49 hebt G43 (G44) auf. Tatsächlich brauchen wir diesen Befehl nicht, da jedes Werkzeug seine eigene Längenkompensation hat. Beim Werkzeugwechsel wird der Befehl G43 (G44) H verwendet, um die eigene Werkzeuglängenkompensation zu geben. Die Längenkompensation des vorherigen Werkzeugs wird automatisch aufgehoben.

3. Zwei Arten der Werkzeuglängenkompensation

1) Tatsächliche Werkzeuglänge als Werkzeuglängenkompensation verwenden (diese Methode wird empfohlen).

Die Werkzeuglänge als Kompensation zu verwenden bedeutet, die Werkzeuglänge mit dem Werkzeugvoreinstellgerät zu messen und diesen Wert in das Werkzeuglängenkompensationsregister als Werkzeuglängenkompensation einzugeben.

Gründe für die Verwendung der Werkzeuglänge als Werkzeuglängenkompensation:

• Erstens vermeidet die Verwendung der Werkzeuglänge als Kompensation ständiges Ändern des Werkzeuglängenversatzes bei der Bearbeitung unterschiedlicher Werkstücke. Ein solches Werkzeug wird an verschiedenen Werkstücken verwendet, ohne den Werkzeuglängenversatz zu ändern. In diesem Fall können Sie jedes Werkzeug nach einer bestimmten Werkzeugnummerierungsregel ablegen und die relevanten Parameter jedes Werkzeugs mit einem kleinen Schild notieren, einschließlich Länge und Radius des Werkzeugs. Tatsächlich nutzen viele große Maschinenbauunternehmen diese Methode für das Werkzeugmanagement von CNC-Bearbeitungsgeräten. Für Unternehmen mit spezialisierten Werkzeugmanagementabteilungen muss der Bediener die Werkzeugparameter nicht persönlich mitgeteilt bekommen. Gleichzeitig muss das Werkzeug, wenn es aufgrund der Werkzeugmagazinkapazität entfernt und beim nächsten Mal wieder eingesetzt wird, nur der Werkzeuglängenwert auf dem Schild als Werkzeuglängenkompensation verwendet werden, ohne neu zu messen.
• Zweitens erlaubt die Verwendung der Werkzeuglänge als Kompensation der Maschine, Bearbeitungsvorgänge durchzuführen, während andere Werkzeuge auf dem Voreinstellgerät vermessen werden, anstatt Maschinenlaufzeit durch Werkzeugeinstellung an der Maschine zu blockieren, was die Bearbeitungseffizienz des Zentrums voll ausspielt. Auf diese Weise ist der Spindelposition beim Bewegen zum programmierten Z-Koordinatenpunkt der Z-Koordinatenwert der Spindelkoordinate plus (oder minus) die Werkzeuglängenkompensation.

2) Abstand (positiv oder negativ) zwischen Werkzeugspitze in Z-Richtung und programmierter Nullpunkt als Kompensationswert verwenden.

Diese Methode eignet sich, wenn nur eine Person die Maschine bedient und nicht genug Zeit ist, die Werkzeuglänge mit dem Voreinstellgerät zu messen. Damit muss die Werkzeuglängenkompensation neu gesetzt werden, wenn ein anderes Werkstück mit demselben Werkzeug bearbeitet wird. Bei dieser Methode ist der Kompensationswert der Weg, den die Werkzeugspitze zurücklegt, wenn die Spindel vom Maschinen-Nullpunkt der Z-Achse zum Werkstück-Programmiernullpunkt fährt. Dieser Kompensationswert ist daher immer negativ und groß.

Werkzeugradiuskompensation:

1. Das Konzept der Werkzeugradiuskompensation

Genau wie die Werkzeuglängenkompensation in der Programmierung die Werkzeuglänge im Wesentlichen unberücksichtigt lässt, erlaubt die Werkzeugradiuskompensation, den Werkzeugdurchmesser bei der Programmierung weitgehend zu ignorieren. Werkzeuglängenkompensation gilt für alle Werkzeuge, während Werkzeugradiuskompensation allgemein nur für Fräser verwendet wird. Wenn der Fräser die Außen- oder Innenkontur des Werkstücks bearbeitet, wird die Werkzeugradiuskompensation verwendet; bei der Bearbeitung der Stirnfläche mit dem Schaftfräser wird nur die Werkzeuglängenkompensation benötigt. Da die Werkzeugradiuskompensation ein relativ schwieriger Befehl zum Verstehen und Anwenden ist, scheuen viele, ihn in der Programmierung zu nutzen. Doch einmal verstanden und beherrscht, bringt er große Bequemlichkeit für Programmierung und Bearbeitung.

Wenn der Programmierer ein Programm zur Bearbeitung der Werkstückform mit einem Fräser erstellt, muss zunächst der Koordinatenwert sorgfältig nach Werkstückform und Fräserradius berechnet werden, um den Mittelpunktsweg des Werkzeugs zu klären. Der zu diesem Zeitpunkt verwendete Fräserradius ist nur der Radiuswert des Fräsers. Nach mühevoller Programmierung stellt sich heraus, dass dieser Fräser nicht geeignet ist und auf einen anderen Durchmesser gewechselt werden muss. Der Programmierer muss ohne Zögern den Koordinatenwert des Werkzeugmittelpunktswegs neu berechnen. Bei einem einfachen Werkstück ist das kein großes Problem, bei einer komplexen Form ist die Neuberechnung einfach zu schwierig.

Die Konturbearbeitung eines Werkstücks wird in Schruppen und Schlichten unterteilt, sodass nach Abschluss des Schruppprogramms das Schruppen abgeschlossen ist. Da nach dem Schruppen die Werkstückmaße geändert haben, muss dann der Koordinatenwert des Werkzeugmittelpunkts für das Schlichten berechnet werden, was den Arbeitsaufwand noch erhöht. Wird hier die Werkzeugradiuskompensation verwendet, sind all diese Probleme gelöst. Wir können den Werkzeugradius ignorieren und nach Werkstückgröße programmieren, dann den Werkzeugradius als Radiuskompensation in das Radiuskompensationsregister eingeben. Ob der Fräser vorübergehend getauscht oder Schruppen/Schlichten durchgeführt wird – wir müssen nur den Werkzeugradiuskompensationswert ändern, um die Werkstückformgröße zu steuern, ohne das Programm im Wesentlichen zu ändern.

2. Anwendung der Werkzeugradiuskompensation

Die Nutzung der Werkzeugradiuskompensation erfolgt durch Befehle G41 und G42. Die Kompensation hat zwei Richtungen, d. h. sie wird entlang der linken und rechten Seite senkrecht zur Schneidvorschubrichtung des Werkzeugs durchgeführt, was der Linkshandregel entspricht. G41 ist Linkskompensation und entspricht der Linkshandregel. G42 ist Rechtskompensation und entspricht der Rechtshandregel. Bei G42 für Radiuskompensation muss besonders auf Werkzeugbewegungsrichtung und Koordinaten geachtet werden, um effektive Kompensation zu erzielen. Die Startposition der Werkzeugradiuskompensation ist sehr wichtig. Es ist leicht, Fehler zu machen, wenn der von einem ungeeigneten Werkzeug bearbeitete Pfad verwendet wird.

Vorrichtungsversatzkompensation (Fixture Offset Compensation)

Genau wie Werkzeuglängen- und Radiuskompensation es dem Programmierer erlauben, Werkzeuglänge und -größe nicht zu berücksichtigen, erlaubt der Vorrichtungsversatz dem Programmierer, die Position der Werkstückvorrichtung zu ignorieren.

Wenn ein Bearbeitungszentrum kleine Werkstücke bearbeitet, kann die Vorrichtung mehrere Werkstücke gleichzeitig spannen. Der Programmierer muss während der Programmierung nicht den Koordinatennullpunkt jedes Werkstücks berücksichtigen, sondern nur nach dem jeweiligen programmierbaren Nullpunkt programmieren und dann den Vorrichtungsversatz verwenden, um den programmierbaren Nullpunkt der Maschine auf jedes Werkstück zu verschieben. Der Vorrichtungsversatz wird mit den Befehlen G54–G59 ausgeführt. Eine andere Methode ist die Verwendung des G92-Befehls zur Einrichtung des Koordinatensystems. Nach Bearbeitung eines Werkstücks wird G92 verwendet, um beim nächsten Werkstück das neue Werkstückkoordinatensystem zurückzusetzen.

Dies sind die 3 gängigen Kompensationsarten in der CNC-Bearbeitung, die unserer Programmierung und Bearbeitung großen Komfort bringen und die Arbeitsleistung erheblich steigern können.