Arbeitsablauf von CNC-Werkzeugmaschinen

Je nach Hersteller und Modell variieren die Funktionen der Dialogsteuerung stark. Wir konzentrieren uns auf die G-Code-Methode zum Betrieb einer CNC-Maschine. Der Prozess ähnelt dem 3D-Druck (bei dem ebenfalls G-Code verwendet wird), wobei die CAM-Software die Slicing-Software für den 3D-Druck ersetzt.

Der Arbeitsablauf beginnt mit der Erstellung eines 3D-Modells des Teils in einer CAD-Software und achtet dabei genau auf die Genauigkeit aller Abmessungen. Am besten verwenden Sie parametrische CAD-Software für den Maschinenbau und nicht Freiform-3D-Modellierungstools wie Blender. Sobald Sie das 3D-Modell haben, müssen Sie es in CAM bearbeiten, um Werkzeugwege zu erstellen und dann den G-Code auszugeben. Die meisten modernen CAD-Systeme verfügen über eine integrierte CAM-Software, es gibt jedoch auch eigenständige CAM-Software.

Beim Wechsel zu CAM müssen Sie zunächst das Teil einrichten und der Maschine die Ausrichtung des Teils, die Abmessungen des Rohlings und die Position des Teils im Rohling mitteilen. Wenn das Teil ausgerichtet werden muss (z. B. beim Fräsen des Bodens), müssen für jeden Vorgang mehrere Setups erstellt werden. Darüber hinaus muss eine Werkzeugbibliothek erstellt werden, um die verfügbaren Werkzeuge (Schaftfräser, Bohrer usw.) und deren Größen zu definieren.

Der nächste Schritt besteht darin, mit der Erstellung von Werkzeugwegen zu beginnen, um die Merkmale des Teils auszuschneiden. Im Gegensatz zum 3D-Druck, bei dem das Modell einfach in Schichten geschnitten wird, müssen CNC-Werkzeugwege manuell erstellt werden. Ihnen stehen viele verschiedene Arten von Werkzeugwegoptionen zur Verfügung, z. B. Konturen (zum Ausschneiden von 2D-Konturen), Flächen und verschiedene 3D-Konturierungstechniken. Es erfordert viel Erfahrung, die zu verwendenden Werkzeugwege zu bestimmen, aber Sie werden feststellen, dass Sie regelmäßig nur eine Handvoll Werkzeugwege verwenden.

Beim Erstellen eines Werkzeugwegs müssen viele Optionen und Parameter definiert werden. Zu diesen Parametern gehören das zu verwendende Werkzeug, die Spindelgeschwindigkeit, die Vorschubgeschwindigkeit, die Schnitttiefe, die Zustellung und mehr. Auch hier ist viel Erfahrung erforderlich, um die richtigen Einstellungen vorzunehmen. Es stehen jedoch viele Tools zur Verfügung, die Sie bei diesen Einstellungen unterstützen. Im Allgemeinen müssen Sie ein Gleichgewicht zwischen Zeit, Qualität und Werkzeuglebensdauer finden. Daher kommt es häufig vor, dass schnell und stark geschruppt wird, um in kurzer Zeit viel Material zu entfernen, und dann leicht nachbearbeitet wird, um das letzte Stück Material präzise zu entfernen und eine gute Oberflächengüte zu erzielen.

Wahrscheinlich verbringen Sie die meiste Zeit mit der Erstellung von Werkzeugwegen. Daher ist es wichtig, sie korrekt zu erstellen, um Materialverschwendung, Beschädigung des Werkzeugs und möglicherweise der Maschine im falschen Teileprogramm zu vermeiden. Aus diesem Grund ist es immer eine gute Idee, die integrierte Simulation auszuführen, um sicherzustellen, dass der Schnitt wie vorgesehen erfolgt und es nicht zu Kollisionen kommt. Achten Sie besonders auf die Position von Vorrichtungen, Klemmen und Tischen, um sicherzustellen, dass das Werkzeug nicht mit ihnen kollidiert.

Sobald Sie zufrieden sind, dass die Werkzeugwege richtig eingerichtet sind, müssen Sie einen Postprozessor ausführen, um den G-Code für die Ausführung auf der Maschine zu erstellen. Der G-Code ist ziemlich standardisiert, aber die meisten Maschinen haben ihre eigene Art, den Code zu interpretieren. Daher fungiert der Postprozessor als Vermittler zwischen der CAM-Software und der CNC und stellt sicher, dass der ausgegebene G-Code mit der Maschine kompatibel ist. Die meisten CAM-Programme verfügen über eine ziemlich große Bibliothek von Postprozessoren, und Ihre CNC ist wahrscheinlich bereits darin enthalten. Wenn nicht, suchen Sie im Internet nach Ihrem CAM und Ihrer CNC, um kompatible Postprozessoren zu finden (generische Postprozessoren sind in Ordnung).

Sobald Sie den G-Code haben, müssen Sie ihn in den Speicher Ihrer CNC laden. Dies hängt stark von der CNC ab, die Sie verwenden. Bei einigen Systemen können Sie es von einem USB-Stick oder über das Netzwerk laden, während bei anderen älteren Steuerungen möglicherweise das Laden über eine serielle oder parallele Verbindung erforderlich ist. Sobald sich der G-Code jedoch im Speicher befindet, stellen Ihnen die meisten Systeme einen visuellen Werkzeugweg zur Verfügung, den Sie überprüfen können, um sicherzustellen, dass alles korrekt aussieht.

Sobald der Rohling in die Maschine geladen ist, müssen die X-, Y- und Z-Ausgangspunkte genau eingestellt werden. Oft verwenden Sie eine Ecke des Rohlings oder einen bestimmten Punkt auf der Untervorrichtung. Es ist wichtig, dass es sich hierbei um einen konkreten Punkt handelt, auf den Sie sich beziehen können. Sobald alles an seinem Platz ist, können Sie den Startknopf drücken und die Maschine mit der Arbeit beginnen lassen.

Seien Sie nicht überrascht, wenn ein Werkzeug kaputt geht oder die Oberflächenbeschaffenheit schlecht ist. Das sind Dinge, die man lernen muss, und gutes Design ist immer ein iterativer Prozess. Mit genügend Erfahrung werden Sie beginnen zu verstehen, welche Einstellungen am besten funktionieren und wie Sie hochwertige Teile herstellen.