Erstellen eines CNC-Programm zum Fräsen beinhaltet die Verwendung Computergestützte numerische Steuerung (CNC) um Bearbeitungsaufgaben zu automatisieren, die traditionell von Hand ausgeführt werden. Der Einsatz von CNC-Maschinen ist in der modernen Fertigung unerlässlich, um Präzision, Wiederholbarkeit und Effizienz zu gewährleisten. In diesem Handbuch wird erklärt, wie man ein CNC-Fräsprogramm schreibt. Dabei werden die einzelnen Schritte aufgeschlüsselt, praktische Tipps gegeben und ein tiefgreifendes Verständnis der verschiedenen Codes und Befehle vermittelt, die zum Erreichen des gewünschten Ergebnisses erforderlich sind.
CNC-Programmierung verstehen
Was ist CNC-Programmierung?
CNC-Programmierung ist der Prozess des Schreibens von Befehlen, auch bekannt als G-Code, die eine CNC-Maschine liest, um bestimmte Bewegungen auszuführen. Die Programmierung diktiert jedes Detail, wie die Maschine schneidet, bewegt oder bohrt, um ein Werkstück in die gewünschte Form zu bringen. CNC-Fräsenwerden rotierende Schneidwerkzeuge verwendet, um Material aus einem Werkstück um eine bestimmte Geometrie zu erstellen.
Bei der CNC-Programmierung wird jede Werkzeugbewegung, Spindeldrehzahl, Vorschubgeschwindigkeit und Funktion durch präzise G-Code Anweisungen. Das ultimative Ziel ist die Übersetzung der CAD (Computergestütztes Design) Zeichnung in einen Satz maschinenlesbarer Anweisungen.
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Schlüsselkomponenten der CNC-Programmierung
1. G-Code und M-Code
- G-Code: Der Primärsprache wird zur Steuerung von CNC-Maschinen verwendet. Es enthält Befehle wie G00 (schnelle Bewegung), G01 (lineare Vorschubbewegung), G02 (Bogen im Uhrzeigersinn) usw. G-Codes geben den Pfad an, den das Werkzeug nehmen muss.
- M-Code: M-Codes werden verwendet für Sonstige Funktionen wie das Einschalten des Kühlmittel oder das Anhalten der Spindel. Beispiele hierfür sind M03 (Spindelstart) und M30 (Programmende).
Diese Codes bilden das Rückgrat jedes CNC-Fräsprogramms. Jede Zeile oder Block, des Codes stellt eine bestimmte Maschinenbewegung oder -aktion dar.
2. Koordinatensystem
CNC-Fräsen stützt sich auf eine Koordinatensystem um die Position des Schneidwerkzeugs relativ zum Werkstück zu definieren. Das am häufigsten verwendete System ist G54, mit dem der Werkstücknullpunkt gesetzt wird. Weitere Befehle wie G17 Definieren Sie die aktive Ebene (XY-Ebene) und G90 legt den absoluten Positionierungsmodus fest.
- Arbeitskoordinatensystem (WCS): Definiert durch G54, G55usw., um zu bestimmen, wo sich der Maschinennullpunkt relativ zum Werkstück befindet.
- Werkzeuglängenkompensation (TLC): G43 dient zur Berücksichtigung der Werkzeuglänge, wodurch die Werkzeugspitze richtig positioniert wird.
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Schritt-für-Schritt-Anleitung zum Schreiben eines CNC-Fräsprogramms
Schritt 1: Definieren Sie das Koordinatensystem
Der erste Schritt beim Schreiben eines CNC-Programms ist die Definition der KoordinatensystemNormalerweise beginnen Sie mit G17 , um die aktive Ebene (XY) einzustellen, gefolgt von G54 um den Werkstücknullpunkt festzulegen.
- G17 setzt die XY-Ebene als aktiv.
- G54 legt den Werkstückversatz oder Nullpunkt fest.
- G90 wird zur absoluten Positionierung verwendet.
Schritt 2: Spindel starten und Werkzeug einstellen
- Verwenden M06 um das entsprechende Werkzeug auszuwählen.
- M03 startet die Spindel und S1000 stellt die Spindeldrehzahl ein auf 1000 U/min.
- T1 steht für Werkzeug 1.
- M06 ist ein Werkzeugwechselbefehl.
- M03 startet die Spindel und S1000 stellt die Spindeldrehzahl ein.
Schritt 3: Gehen Sie zur sicheren Startposition
Vor dem Beginn des Schnitts muss die Maschine in eine sichere Position gebracht werden. G00 wird für schnelle Bewegungen verwendet.
- G00 bewegt das Werkzeug schnell zum Startpunkt bei X0, Y0und eine sichere Höhe von Z5 mm über dem Werkstück.
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Fräsoperationen und Zyklen
1. Lineare Interpolation (G01)
Lineare Interpolation (G01) wird zum Schneiden gerader Linien verwendet. Sie müssen den Vorschub (F), also die Geschwindigkeit, mit der das Werkzeug vorrückt.
- G01 weist die Maschine an, in einer geraden Linie zu schneiden, X50 Y50.
- F100 stellt den Vorschub ein auf 100 mm/min.
2. Bohrzyklus (G81)
Gebohrt wird mit G81, ein fester Bearbeitungszyklus zur Automatisierung sich wiederholender Bohrvorgänge.
- G81 startet den Bohrzyklus.
- X10 Y10 sind die Koordinaten für die Lochposition.
- Z-15 stellt die Bohrtiefe ein.
- R5 ist die Rückzugshöhe und F150 legt die Vorschubgeschwindigkeit fest.
3. Tiefbohrzyklus (G83)
G83 ist ein Tieflochbohrzyklus, nützlich für tiefere Löcher, bei denen regelmäßig Späne entfernt werden müssen. Das Werkzeug bewegt sich schrittweise nach unten und zieht sich jedes Mal zurück, um Späne zu entfernen.
- G83 leitet den Tiefbohrzyklus ein.
- Frage Q5 definiert die Einstechtiefe.
- Z-25 ist die Gesamttiefe und F100 legt die Vorschubgeschwindigkeit fest.
Profi-Tipp: Bei tiefen Löchern ist das Tiefbohren unerlässlich, da es die Entstehung von Hitze verhindert und einen reibungslosen Spanabtransport gewährleistet.
Werkzeuglängenkompensation und Vorschubregelung
Werkzeuglängenkompensation (G43)
Werkzeuglängenkompensation ist entscheidend, um sicherzustellen, dass die Spitze des Werkzeugs die richtige Position erreicht. G43 wird oft gefolgt von H, das den Werkzeuglängenversatz angibt.
- G43 aktiviert die Werkzeuglängenkompensation.
- H01 bezieht sich auf den Werkzeug-Offset-Wert für das aktuell verwendete Werkzeug.
- Z10 legt die Position unter Berücksichtigung der Werkzeuglänge fest.
Vorschubgeschwindigkeitsregelung
Der Vorschubgeschwindigkeit (F) bestimmt, wie schnell das Schneidwerkzeug durch das Material vordringt. Sie variiert je nach Materialart, verwendetem Werkzeug und gewünschter Oberflächenbeschaffenheit.
- Höhere Vorschubgeschwindigkeiten: Geeignet für weichere Materialien wie Aluminium oder Holz.
- Niedrigere Vorschubgeschwindigkeiten: Ideal für harte Materialien wie Stahl, wodurch Präzision gewährleistet und der Werkzeugverschleiß reduziert wird.
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Festzyklen zum Fräsen
1. Planfräszyklus
Planfräsen beinhaltet die Bearbeitung einer großen, flachen Oberfläche, normalerweise um das Werkstück für nachfolgende Operationen vorzubereiten. G12 Und G13 Codes werden häufig für das kreisförmige Planfräsen verwendet.
- G13 zeigt einen Kreisbogen gegen den Uhrzeigersinn an.
- I50 J50 Geben Sie den Durchmesser des Kreises an und Z-1 ist die Tiefe.
- F150 legt die Vorschubgeschwindigkeit fest.
2. Bohrzyklus (G85)
Der Bohrzyklus (G85) ermöglicht präzise interne Erweiterungen bereits vorhandener Löcher. Das Werkzeug wird bis zur angegebenen Tiefe zugeführt und ohne schnelle Bewegung wieder zurückgezogen.
- G85 leitet den Bohrzyklus ein.
- X30 Y30 sind die Koordinaten für den Bohrvorgang.
- Z-20 legt die Bohrtiefe fest und F100 ist die Vorschubgeschwindigkeit.
3. Gewindebohrzyklus (G84)
Zum Gewindeschneiden von Löchern, G84 ist das Gewindebohrzyklus, das das Werkzeug nach unten bewegt, während es sich dreht, um Gewinde in einem Loch zu formen.
- G84 startet den Gewindeschneidzyklus.
- Z-10 legt die Gewindetiefe fest und F50 ist die mit der Spindeldrehung synchronisierte Vorschubgeschwindigkeit.
Finalisierung des Programms
Programmende (M30)
Sind alle Fräsvorgänge abgeschlossen, muss das Programm ordnungsgemäß beendet werden. M30 wird verwendet, um das Programm zu beenden und die Maschine für den nächsten Lauf zurückzusetzen.
- G00 Z10 bewegt das Werkzeug auf eine sichere Höhe.
- G00 X0 Y0 kehrt in die Ausgangsposition zurück.
- M05 stoppt die Spindel.
- M30 beendet das Programm.
Einige Tipps für eine effiziente CNC-Programmierung
1. Verwenden Sie Unterprogramme für wiederholte Muster
Unterprogramme können sich wiederholende Vorgänge vereinfachen, die Programmlänge verkürzen und die Fehlerbehebung erleichtern. Verwenden Sie M98 um ein Unterprogramm aufzurufen.
2. Werkzeugwechsel optimieren
Minimieren Sie Werkzeugwechsel, indem Sie Vorgänge gruppieren, bei denen dasselbe Werkzeug verwendet wird. Dies trägt zur Verkürzung der Zykluszeit und zur Verbesserung der Effizienz bei.