Grundlagen der CNC-Technik: Nullpunkte, Referenzfahrt und Werkzeugvermessung

Theoretische Grundlagen der CNC-Maschine

Nullpunkte (Koordinatensysteme)

Maschinennullpunkt (M)

Der Maschinennullpunkt wird vom Hersteller festgelegt und ist der Ursprung der Achsen.

Werkstücknullpunkt (W)

Der Werkstücknullpunkt wird vom Bediener festgelegt und dient als Bezugspunkt für die Programmierung der Bewegungen. Er kann überall auf der Maschine platziert werden.

Die Verschiebung eines Achsen-Nullpunkts erfolgt relativ zum Maschinennullpunkt oder einem Werkstücknullpunkt (z. B. G55 bis G59). Die Auswahl des Nullpunkts erfolgt üblicherweise in der Z-Achse.

Referenzfahrt (Maschinensuche)

Bei diesem Vorgang werden die Achsen zu einem vom Hersteller definierten Punkt (Maschinen-Bezugspunkt) verfahren, der sich gewöhnlich am Ende des Verfahrwegs befindet. Dieser Bezugspunkt wird für die Hauptpositionierung (z. B. der Spannplatte) verwendet. Wird die Referenzfahrt durchgeführt, geht die zuvor definierte Werkstückposition (Nullpunkt) verloren. Es ist ratsam, diesen Vorgang beim Einschalten der Maschine durchzuführen, falls sich die Dimensionen verschoben haben oder bei versehentlichem Ausschalten die reale Position fehlt.

Revolver-Referenzpunkt

Dieser Punkt wird vom Hersteller festgelegt und ist die Position des Revolvers, wenn die Maschinenreferenz gesucht wird (Referenzfahrt).

Verfahrgrenzen (Travel Limits)

• Physikalische Grenzen: Sie werden werkseitig installiert, um die Schlitten von den Führungen fernzuhalten (mechanische Endanschläge).
• CNC-Grenzen (Software-Limits): Der Hersteller der numerischen Steuerung legt diese fest, um zu verhindern, dass die Schlitten die physikalischen Grenzen erreichen (elektronische Endschalter).

Werkzeugvermessung (Tool Timing)

Dies ist der Vorgang, bei dem der CNC-Steuerung die genauen Abmessungen des Werkzeugs mitgeteilt werden. Dies ist sehr wichtig, damit die Werkstücke die korrekten Maße aufweisen und um nach einem Werkzeugwechsel die Bearbeitung an der gleichen Stelle fortsetzen zu können. In die Werkzeugtabelle werden die Werkzeuglänge in der X- und Z-Achse, der Formcode (F), der Radius des Schneideinsatzes sowie die Korrekturwerte für den Verschleiß (I und K) eingetragen.

Methoden zur Werkzeugeinstellung

I. Einstellung in der Maschine

• Manuell (mit Werkstück bekannter Abmessungen)
• Vollständig manuell
• Verwendung der CNC-Funktionen
• Mittels Messtaster (Sonde)
• Manuelle Sonde
• Automatisch (Fester Zyklus)

II. Einstellung außerhalb der Maschine (Voreinstellung)

Vollständige manuelle Einstellung (Ablauf)

Dieser Ablauf ist für alle CNC-Maschinen gängig:

1. Referenzfahrt durchführen.
2. Werkstück mit bekannten Abmessungen in die Spannvorrichtung (Platte) einspannen.
3. Ein Werkzeug ohne Korrekturwerte auswählen, sodass die Anzeige die tatsächlichen Abmessungen des Revolvers zeigt.
4. Das Werkzeug verfahren, bis es das Werkstück in Richtung der X-Achse berührt.
5. Das Werkzeug verfahren, bis es das Werkstück in Richtung der Z-Achse berührt.
6. Die Werte für X, Z, den Spitzenradius und den Formcode eingeben.

Werkzeugeinstellung mittels Taster (Manuell/Automatisch)

Manuelle Einstellung

Hierbei wird ein Präzisionstaster (Schaltfläche/Messknopf) verwendet. Berührt das Werkzeug den Taster, wird der Verfahrweg geöffnet und der Schlitten stoppt (Lademaß). Die Messwerte dieses Tasters werden in den Maschinenparametern für den Maschinennullpunkt gespeichert.

Automatische Einstellung

Dies erfolgt über einen festen Zyklus, bei dem das Programm das Werkzeug verfährt, um den Taster zu berühren. Die X- und Z-Werte werden automatisch in die Werkzeugtabelle geladen.