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Wichtige Informationen, die Sie wissen müssen, bevor Sie die CNC-Programmierung verstehen oder erlernen

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CNC-Programmierung in der Steuerung

Bevor wir die CNC-Programmierung verstehen oder erlernen, sollten wir zunächst klären, welches Wissen wir beherrschen müssen.

Welche Fähigkeiten oder Kenntnisse sollten Sie erwerben, bevor Sie die CNC-Programmierung verstehen oder erlernen?

1. Ein mechanisches Grundwissen und Kenntnisse über die Struktur von Formen können von Vorteil sein, da sie ein besseres Verständnis der Bearbeitungsprozesse und der zu programmierenden Komponenten ermöglichen.

2. Die CNC-Programmierung umfasst sowohl die manuelle Programmierung als auch die automatische Programmierung. Bei der manuellen Programmierung wird der Code oft direkt geschrieben, was eine mathematische Grundlage und ein klares Verständnis der Koordinatenrichtungen (X, -X, Y, -Y) erfordert. Diese Kenntnisse sind entscheidend für eine genaue Programmierung.

3. Das Erlernen des 2D-Schnellzeichnens und der 3D-Konstruktion kann zwar zum Verständnis der visuellen Aspekte der CNC-Programmierung beitragen, ist aber nicht unbedingt eine Voraussetzung. Es hängt von den spezifischen Zielen und Projekten ab.

4. Eine Leidenschaft für Maschinen und ein Interesse an der Leistung und Bedienung bestimmter Maschinenmarken (wie Sanling, FANUC, Siemens und HASS) können die Motivation und das Engagement für die CNC-Programmierung erhöhen. Das Verstehen oder Beherrschen der Programmierung selbst ist jedoch keine zwingende Voraussetzung.

5. Die Beobachtung des tatsächlichen Betriebs von CNC-Maschinen vor Ort, einschließlich Aspekten wie Werkzeuggeschwindigkeit, Vorschubgeschwindigkeit und Schnitttiefe, kann wertvolle Einblicke und praktisches Wissen liefern, das die Fähigkeiten zur CNC-Programmierung verbessern kann.

6. Fleißiges Lernen, kritisches Denken, gründliche Notizen und das Lernen aus Fehlern sind für das effektive Lernen und die Beherrschung der CNC-Programmierung oder jeder anderen Fähigkeit unerlässlich.

Welche Software-Tools werden bei der CNC-Programmierung eingesetzt?

Kategorie SoftwareName der Software
Computergestützter Entwurf (CAD)AutoCAD, SolidWorks, Fusion 360, CATIA, Siemens NX
Computergestützte Fertigung (CAM)Mastercam, CAMWorks, PowerMill, GibbsCAM, Edgecam
G-Code-EditorenNotepad++, Visual Studio Code, Gedit, Sublime Text
Simulation und VerifizierungVericut, NCSIMUL, CAMotics, MachineWorks
Maschinensteuerung und KommunikationFanuc CNC Guide, Siemens Sinumerik Operate, Haas Steuerungs-Simulator, Mach3

Manuelle Programmierung und automatische Programmierung in der CNC-Programmierung

Wie bereits erwähnt, gibt es bei der CNC-Programmierung zwei Hauptansätze für die Programmerstellung: manuell und automatisch.

Manuelle Programmierung:

Bei der manuellen Programmierung wird der CNC-Programmcode direkt mit einem Texteditor oder einer speziellen Software geschrieben. Der Programmierer muss die Fähigkeiten der CNC-Maschine, die G-Code-Sprache und die von der Maschinensteuerung geforderte spezifische Syntax verstehen.

Die manuelle Programmierung umfasst in der Regel folgende Schritte:

Schreiben einzelner Zeilen von G-Code-Anweisungen zur Definition von Werkzeugbewegungen, Spindeldrehzahlen, Vorschubgeschwindigkeiten und anderen Parametern.

Berechnung der genauen Koordinaten für die Werkzeugbahnen auf der Grundlage der Teilegeometrie durch mathematische Berechnungen und Trigonometrie.

Berücksichtigung von Werkzeugwechsel, Werkstückeinrichtung, Werkzeugkorrekturen und anderen Faktoren, um genaue und effiziente Bearbeitungsvorgänge zu gewährleisten.

Die manuelle Programmierung ermöglicht eine präzise Kontrolle des Bearbeitungsprozesses und erlaubt eine individuelle Anpassung und Feinabstimmung des Codes. Sie wird häufig bei komplexen oder einzigartigen Bearbeitungsanwendungen eingesetzt, bei denen die automatische Programmierung nicht geeignet oder effizient ist.

Automatische Programmierung:

Bei der automatischen Programmierung, auch computergestützte Programmierung oder CAM-Programmierung genannt, wird eine spezielle Software zur automatischen Erstellung von CNC-Programmen eingesetzt. Die Software erzeugt den Programmcode anhand von Eingaben wie Teilegeometrie, Werkzeuginformationen, Bearbeitungsvorgängen und anderen Parametern.

Der automatische Programmierungsprozess umfasst in der Regel Folgendes:

Importieren oder Erstellen eines 3D-Modells oder einer CAD-Datei des zu bearbeitenden Teils.

Definition der Bearbeitungsvorgänge, Werkzeuge und Bearbeitungsparameter in der CAM-Software.

Die Software generiert automatisch den CNC-Programmcode, einschließlich Werkzeugwege, Geschwindigkeiten, Vorschübe und andere Anweisungen.

Die automatische Programmierung bietet mehrere Vorteile, darunter eine höhere Produktivität, eine kürzere Programmierzeit und die Möglichkeit, Werkzeugwege vor der Bearbeitung zu simulieren und zu optimieren. Sie wird häufig in Branchen mit hohen Produktionszahlen oder sich wiederholenden Bearbeitungsaufgaben eingesetzt.

Sowohl die manuelle als auch die automatische Programmierung haben ihre eigenen Vorzüge. Sie werden je nach den spezifischen Anforderungen des Projekts, der Komplexität des Teils, der Erfahrung des Programmierers und anderen Faktoren eingesetzt. Viele CNC-Programmierer verwenden manuelle und automatische Programmiertechniken, um die besten Ergebnisse zu erzielen.

Schritte der CNC-Programmierung

Ablauf der manuellen Programmierung

1. Analyse der Werkstückzeichnung und Prozessplanung: Dies beinhaltet die Analyse der Werkstückzeichnung, das Verständnis der Abmessungen und der technischen Anforderungen, die Festlegung des Bearbeitungsplans, die Reihenfolge der Arbeitsgänge, gegebenenfalls die Konstruktion von Vorrichtungen, die Auswahl geeigneter Werkzeuge und die Planung des Werkzeugwegs und der Schnittparameter.

2. Mathematische Verarbeitung: Auf der Grundlage der geometrischen Merkmale des Werkstücks wird ein Werkstückkoordinatensystem erstellt. Die Werkzeugbahn wird innerhalb dieses Koordinatensystems unter Berücksichtigung der Anfangs- und Endpunkte der geometrischen Elemente, der Kreisbogenmittelpunkte und der Schnittpunkte oder Tangentenpunkte zwischen den geometrischen Elementen berechnet. Bei komplexen Formen werden diskrete Punkte auf der Oberfläche oder der Kurve berechnet, und zur Verbindung dieser Punkte werden Geraden oder Bogenannäherungen verwendet.

3. Schreiben der Teileprogrammliste: Der festgelegte Bearbeitungsweg und die Prozessparameter werden in den Befehlscode und das Programmsegmentformat des CNC-Systems übersetzt. Das Teileprogramm wird Zeile für Zeile geschrieben, wobei die vorgegebene Programmiersyntax und die Konventionen eingehalten werden.

4. Programmeingabe: In der Vergangenheit erfolgte die Programmeingabe über Lochstreifen, aber moderne CNC-Maschinen verwenden in der Regel Tastaturen oder Computerschnittstellen, um den Programmcode in das CNC-System einzugeben.

5. Programmüberprüfung und erster Testschnitt: Das geschriebene Programm muss vor der Bearbeitung überprüft und getestet werden. Bei der Überprüfung wird die Bewegungsbahn der Maschine überprüft, indem das Programm ohne Schneiden des Werkstücks ausgeführt wird, wobei die Werkzeugbahn häufig mit einem Stift auf Papier nachgezeichnet wird. Wenn die CNC-Maschine über eine grafische Anzeige verfügt, kann eine Simulation verwendet werden, um den Werkzeugschneideprozess zu visualisieren. Der erste Probeschnitt am tatsächlichen Werkstück ist jedoch entscheidend, um die Genauigkeit der bearbeiteten Teile zu beurteilen und die erforderlichen Anpassungen der Schnittparameter und Werkzeugbahnen vorzunehmen.

Ablauf der automatischen Programmierung

1. CAD-Modell Import oder Erstellung

Der erste Schritt besteht darin, ein 3D-Modell des zu bearbeitenden Teils in die CAM-Software zu importieren. Das 3D-Modell kann aus einer CAD-Software importiert oder direkt in der CAM-Software erstellt werden.

2. Bearbeitungen definieren

Als Nächstes definiert der Programmierer die Bearbeitungen, die an dem Teil durchgeführt werden sollen. Dazu gehört die Festlegung von Operationen wie Schruppen, Schlichten, Bohren, Konturieren, Taschenfräsen usw. Jede Operation hat spezifische Parameter wie Werkzeugauswahl, Schnittgeschwindigkeiten und Vorschübe, Schnitttiefen, Aufmaße und Aufmaße.

3. Werkzeugweggenerierung

Auf der Grundlage der definierten Bearbeitungsvorgänge erzeugt die CAM-Software einen Werkzeugweg, der die Bewegung des Werkzeugs und die Bearbeitungsstrategie auf den Oberflächen des Werkstücks darstellt. Die Werkzeugwege werden unter Berücksichtigung von Faktoren wie der Geometrie des Werkzeugs, der Werkzeugausrichtung, der Kollisionsvermeidung und der Optimierungsalgorithmen berechnet.

4. Simulation und Verifizierung

Sobald die Werkzeugwege erstellt sind, kann der Programmierer den Bearbeitungsprozess in der CAM-Software simulieren. Diese Simulation ermöglicht es, die Bewegung des Werkzeugs zu visualisieren, mögliche Kollisionen oder Fehler zu erkennen und sicherzustellen, dass der Werkzeugweg optimiert und für das Werkstück geeignet ist.

5. Nachbearbeitung

Nachdem der Werkzeugweg fertiggestellt und überprüft wurde, führt die CAM-Software eine Nachbearbeitung durch. Dabei wird der Werkzeugweg in maschinenspezifische G-Code-Anweisungen umgewandelt, die die CNC-Maschine verstehen kann. Der Postprozessor passt die G-Code-Ausgabe so an, dass sie den besonderen Syntax- und Formatierungsanforderungen der Ziel-CNC-Maschinensteuerung entspricht.

6. Übergabe an die CNC-Maschine

Das generierte G-Code-Programm wird über eine direkte Verbindung oder externe Speichermedien wie USB-Laufwerke oder Netzwerkübertragungen an die CNC-Maschine übertragen. Das Programm wird in die Steuerung der Maschine geladen und ist bereit zur Ausführung.

7. Einrichten und Ausführen der Maschine

Die Maschine wird vor der Ausführung des CNC-Programms mit den entsprechenden Spannvorrichtungen, Schneidwerkzeugen und der Werkstückausrichtung eingerichtet. Sobald alles an seinem Platz ist, wird das CNC-Programm ausgeführt, und die Maschine führt die programmierten Bearbeitungen am Werkstück aus.

unterschiedlicher Code in der CNC-Programmierung

G-Codes (vorbereitende Codes)

G-Codes werden verwendet, um verschiedene vorbereitende Funktionen und Operationen zu definieren. Diese Codes spezifizieren die Bewegung des Werkzeugs, Bearbeitungsmodi, Koordinatensysteme und andere Parameter. Einige gängige G-Codes sind G00 (Eilgangpositionierung), G01 (lineare Interpolation), G02/G03 (Kreisinterpolation), G17/G18/G19 (Ebenenauswahl) und G90/G91 (absolute/inkrementelle Positionierung).

M-Codes (Verschiedene Codes)

M-Codes werden zur Steuerung verschiedener Maschinenfunktionen verwendet, z. B. Spindelbetrieb, Kühlmittel ein/aus, Werkzeugwechsel und Maschinenstopps. Sie variieren je nach Marke und Modell der Maschine. Beispiele für M-Codes sind M03/M04 (Spindel im Uhrzeigersinn/gegen den Uhrzeigersinn), M05 (Spindelstopp), M06 (Werkzeugwechsel) und M08/M09 (Kühlmittel ein/aus).

T-Codes (Werkzeugauswahl)

T-Codes werden verwendet, um die Werkzeugnummer oder die Werkzeugkorrektur zu spezifizieren, die für die Bearbeitung verwendet werden soll. Diese Codes geben an, welches Werkzeug im Werkzeugmagazin oder Werkzeughalter für eine bestimmte Operation eingesetzt werden soll. Zum Beispiel wählt T01 das Werkzeug Nr. 1, T03 das Werkzeug Nr. 3 und so weiter.

S-Code (Spindeldrehzahl)

Der S-Code wird verwendet, um die gewünschte Spindeldrehzahl für den Bearbeitungsvorgang festzulegen. Der Wert nach dem S-Code gibt die Spindeldrehzahl in RPM (Umdrehungen pro Minute) an. Zum Beispiel setzt S1000 die Spindeldrehzahl auf 1000 U/min.

F-Code (Vorschubgeschwindigkeit)

Der F-Code wird verwendet, um die Vorschubgeschwindigkeit anzugeben, mit der sich das Werkzeug entlang der programmierten Werkzeugbahn bewegt. Der dem F-Code folgende Wert gibt den Vorschub in Einheiten pro Minute an. Zum Beispiel setzt F200 den Vorschub auf 200 Einheiten pro Minute.

X-, Y-, Z- und andere Achsen-Codes

Diese Codes geben die Koordinaten und Positionen des Werkzeugs entlang verschiedener Achsen an. Der X-Code steht für die Position entlang der X-Achse, der Y-Code für die Position entlang der Y-Achse und der Z-Code für die Position entlang der Z-Achse. Für Maschinen mit mehreren Achsen können zusätzliche Achscodes verwendet werden, z. B. A, B, C usw.

Verweilen Codes

Verweilcodes halten die Maschine an einer bestimmten Stelle oder für eine bestimmte Dauer an. Die Verweildauer wird mit dem P-Code angegeben, der die Verweildauer in Sekunden angibt. Zum Beispiel würde G04 P2 dazu führen, dass die Maschine für 2 Sekunden verweilt.

Unter den verschiedenen Codes, die bei der CNC-Programmierung verwendet werden, ist der G-Code der am häufigsten verwendete. G-Codes sind für die CNC-Programmierung von grundlegender Bedeutung, da sie die Bewegung der Maschine definieren und verschiedene Aspekte des Bearbeitungsprozesses steuern.

Schlusswort

Bei der CNC-Programmierung sind zahlreiche wichtige Aspekte zu berücksichtigen, die sorgfältige Aufmerksamkeit verdienen. Wenn sich die Gelegenheit bietet, werde ich in Zukunft einen Artikel schreiben, in dem ich die wichtigsten Aspekte, die bei der CNC-Programmierung beachtet werden müssen, ausführlich erläutere.

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