Die CNC-Programmierung jetzt auch für Anfänger

  • Mitarbeiter der HERMLE AG: Melia Zweigart und Andreas Mattes
  • Ein Mitarbeiter der HERMLE AG bedient die C 650

Die maschinelle Fertigung wendet oft die CNC-Programmierung - auch computergestützte Steuerung genannt - an. Sie hilft dabei, einen CNC-Maschinencode für die Steuerung von Werkzeugmaschinen zu erstellen. Die CNC-gesteuerten Werkzeugmaschinen sind ein fester Bestandteil der Fertigungsprozesse. Mit ihnen steigt der Automatisierungsgrad und sie erhöhen in Bezug auf die Teilevielfalt die Flexibilität erheblich. Das NC-Programming von CNC-Maschinen erfolgt auf verschiedene Weise. Trotzdem hat die Standardisierung den Aufbau der Programmcodes und einiger Grundbefehle weitgehend vereinheitlicht. Deshalb haben die Anbietenden größtenteils die Freiheit, auch einige eigene NC-Befehle einzubauen.

Die Eingabe der Codes per Hand ist heute meist nicht mehr notwendig. Durch das manuelle Programmieren können zwar schnell und zwischendurch optimierte Programme ohne überflüssige Codes geschrieben werden, doch bei komplexeren Bereichen lohnt sich dieser Zeitaufwand nicht. Denn dieser ist bei der manuellen G-Code-Erstellung immens.

Bei der alphanumerischen Programmierung geben die Anwendenden die NC-Befehle mittels eines Texteditors direkt in der Programmiersprache in die Steuerung ein. Hierbei ist der Nachteil, dass die Programmierenden genau wissen müssen, was sie tun. Der kleinste Fehler kann nämlich zu größten Schäden an der Maschine führen. Und natürlich ist diese Art des Programmierens auch äußerst aufwendig, da alles per Hand eingetippt werden muss. Dies ist nicht nur unwirtschaftlich, sondern macht Firmen auch wettbewerbsunfähig, wenn es um die Fertigungspreise geht.

Neben dem textuellen oder alphanumerischen Programming gibt es noch die dialogbasierte Programmierung. Diese ist für die meisten Programmierenden am angenehmsten. Denn hierbei wird jeder zu programmierende Schritt abgefragt und zusätzlich grafisch unterstützt. Die Programmierenden brauchen demnach nur die erforderlichen Daten einzugeben und Fehler können hierbei weitestgehend ausgeschlossen werden. Trotzdem ist diese Methode langwierig und es braucht eine gewisse Zeit, bis ein Programm fertig und die Maschine betriebsbereit ist.
 

Eine CNC-Fräse programmieren

Um eine CNC-Fräse programmieren zu können, müssen die Programmierenden Maschinencodes für die CNC-Maschinen erstellen. Doch durch den bereits genannten Zeitaufwand, welche manuelle Programmierungen mit sich bringen, haben die letzten Jahre eine andere Entwicklung gezeigt.

Eine Entwicklung zur rechnerunterstützten Herstellung mit einem Computer-Aided Manufacturing System. Diese Computer-Aided Manufacturing Software ist eine von der CNC-Maschine entkoppelte Anwendungssoftware, die Arbeitsvorbereitung und auch Programmierung vereint. Hierbei sind keine CNC-Programmierenden mehr notwendig. Die zu fertigenden Werkstücke zeichnen die Produktdesigner am PC, das CAM-System erstellt mit den CAD-Daten das CNC-Programm und dieses wird dann an die Anlage übertragen. Damit verkürzen sich die Programmierzeiten nicht nur immens, sondern können zum Teil sogar ganz entfallen.

Die Herstellung des Wunschobjekts mit einer CNC-Fräse - auch ohne aufwendige Programmierung - ist eigentlich immer die gleiche und folgt einem gewissen Schema:

  1. Die zu fertigenden Teile werden mit der CAD-Software gezeichnet.
  2. Die CAM-Software konvertiert die Zeichnungsdaten zu Fräsbahnen.
  3. Die konvertierten Daten senden Sie dann an die Maschine.

Natürlich können Sie als erfahrene Programmierende immer auch noch manuelle Eingaben machen und zum Beispiel ihre Fräse von Hand programmieren. Dies ist mit den Computer-Aided Manufacturing Systemen jedoch nicht mehr notwendig und hierbei liegt auch der Vorteil. Sie können eingreifen, müssen dies aber nicht mehr.
 

Der G-Code: CNC-Programmieren

Das G-Code CNC-Programming. Doch was ist dieser Code eigentlich? Im Jahre 1960 benannte ihn damals die Electronics Industry Association (EIA). Zuerst nannte die EIA ihn jedoch RS-274D. Dieser etwas komplizierte Name verschwand aber schnell und der Code bekam seinen heutigen Namen. Der auch “Din-Code” genannte Code bedeutet einfach formuliert „Maschinensprache“.

Mit der Hilfe dieser Maschinensprache sagen Sie als Programmierende der CNC-Maschine, was sie machen soll. Mit diesem Code sind Befehle gemeint, die mit einem G beginnen, auf das eine Zahl folgt. Als Beispiel: G66. Spannenderweise existieren jedoch alle möglichen Befehle mit den verschiedensten Buchstaben des Alphabets. Der Begriff „G-Code“ hat sich jedoch standhaft gehalten. Der Code sollte eigentlich immer einem universellen Standard entsprechen. Trotzdem haben viele CNC-Herstellende jeweils ihren eigenen Twist eingebaut. Aufgrund dieser vorhandenen Unterschiede der Codes ist es essentiell zu verstehen, wie Ihre Anlage die G-Codes verwendet.

Aber warum gibt es hierbei Unterschiede, wenn doch alle einem universellen Standard entsprechen sollten? Dies liegt häufig an der unterschiedlichen Art und den differenten Fähigkeiten der Anlagen. Als Beispiel nennen wir hier eine Maschine, die zum Beispiel eine Drehung des Koordinatensystems mittels Tastereingaben verarbeiten kann. Diese Anlage braucht eine Reihe an G-Codes, die diese Drehung aktivieren oder auch deaktivieren können. Diese Codes und Einstellmöglichkeiten benötigen andere Anlagen mit anderen Fähigkeiten natürlich nicht.
 

Das CNC-Fräsen: Grundlagen und Wissenswertes

Zu den wichtigsten Grundlagen zählt, dass es sich beim CNC-Fräsen um ein spanendes Fertigungsverfahren handelt. Dieses basiert auf dem Einsatz von automatisierten Werkzeugmaschinen, welche durch die moderne Steuerungstechnik Werkstücke mit sehr hoher Präzision herstellen können.

Wissenswert ist hierbei, dass das Fräsen heutzutage vor allen Dingen in der Metall-, Kunststoff- und Holzbearbeitung zur Anwendung kommt. Das Fräsen erlaubt damit die Herstellung von Werkstücken mit einer expliziten geometrischen Gestalt. Die Fräse trägt hierbei kontinuierlich Material von einem Rohteil ab. Dabei dreht sich der Fräser mit hoher Geschwindigkeit beim Spanabtrag um die eigene Achse, während sich entweder das Werkstück oder das Werkzeug bewegt. Das CAD-Programm konstruiert die angestrebte Werkstückkontur und dieses Design wird mithilfe eines CAM-Systems (und unter Berücksichtigung verschiedener Parameter) in das CNC-Programm übertragen.

Moderne Fräsmaschinen arbeiten mit bis zu sechs Achsen, wobei 5-Achs-Fräsmaschinen am häufigsten im Einsatz sind. Die Vorteile dieser Fräsen sind, dass die Anlagen den Unternehmen eine automatisierte, kostengünstige und auch reproduzierbare Herstellung von geometrisch komplexen Teilen erlaubt.

Im Folgenden listen wir Ihnen deshalb die vier wichtigsten Vorteile dieses Verfahrens auf, damit Sie sich selbst ein besseres Bild machen können:

  1. Präzision: Computerized Numerical Control Fräsen arbeiten mit großer Präzision, die die manuelle Fertigung weit übersteigt. Maß- und Formtoleranzen dieser Anlagen entsprechen den höchsten Anforderungen.
  2. Material: Die Anlagen arbeiten äußerst effizient, da sie kaum Material verschwenden. Dadurch sinken die Herstellungskosten. Außerdem können sie fast alle Materialien bearbeiten.
  3. Personal: Durch die Automatisierung der Maschinen senken sich die Personalkosten enorm - dies insbesondere im Vergleich zur manuellen Fertigung.
  4. Produktpalette: Den Anlagen ist es möglich, ein sehr breites Spektrum an Produkten herzustellen, da sie über die technischen Möglichkeiten verfügen und dadurch die komplexesten Bauteile fertigen können.

Fazit

Haben wir Sie mit den Vorteilen dieser Anlagen vertraut gemacht? Wir hoffen, dass wir Ihnen durch die gelieferten Informationen die Scheu vor dem CNC-Programming und der damit verbundenen Bearbeitung nehmen konnten. Die Computer-Aided Manufacturing Anwendungssoftware hat die Bearbeitung nämlich so vereinfacht, dass jetzt auch Anfänger*innen ihre Anlage selbst programmiert bekommen sollten.

Natürlich ist es von Vorteil, wenn Sie sich zuvor die Basic-Grundlagen der maschinellen Bearbeitung aneignen. Damit können Sie mit Ihrer Arbeit beginnen. Ganz nach dem Credo: zeichnen, konvertieren, fräsen.

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