Lektion Fortschritt:

Programmerstellung

Nachdem wir nun ausführlich die Arbeitsplanung durchgeführt haben, können wir mit der Programmerstellung beginnen. Wir werden bei der Programmerstellung steuerungsspezifische Änderungen in Bezug auf die Siemens 840D Steuerung mit einarbeiten. Legen wir los.

Als Erstes werden wir den Programmkopf durcharbeiten. Diesen Programmkopf werden wir standardisieren, da dieser bei jedem Programm angewendet werden kann. Die erste Zeile wird ein Kommentar sein mit dem Namen der Übung. Ein Kommentar wird bei der Siemens 840D Steuerung mit einem Strichpunkt gekennzeichnet. Der Strichpunkt bewirkt, dass alles hinter diesem Strichpunkt von der Steuerung nicht gelesen wird. Die zweite Zeile wird ebenfalls ein Kommentar. In dieser Zeile werden wir das Datum und den Namen des Programmierers einfügen. Somit sehen die ersten beiden Programmsätze wie folgt aus:

N10 ; Übung_7
N20 ; 040909 Christiani Team

Als Nächstes werden wir zur Sicherheit auf einen definierten Punkt im Arbeitsraum der Maschine fahren. Dies geschieht im Eilgang. Bei vielen Maschinen ist dies nicht notwendig, da wir in einem der nächsten Schritte ein Werkzeug einwechseln werden und dies sowieso auf dem Werkzeugwechselpunkt geschieht, der automatisch angefahren wird. Diese Funktion bieten aber nicht alle Steuerungen, deshalb fahren wir aus Sicherheitsgründen auf einen vom Programmierer festgelegten Werkzeugwechselpunkt. Dieser richtet sich nach dem längsten, im Werkzeugmagazin befindlichen Werkzeug. Für unsere Übung reicht X150 Z100.

N30 G0 X150 Z100 ; Werkzeugwechselpunkt

Im nächsten Schritt werden wir die Nullpunktverschiebung anwählen.

N40 G54

Nun folgt die Anwahl der Maßangaben. Wie wir wissen, kann hier die absolute Maßangabe (G90) oder die inkrementale Maßangabe (G91) angewählt werden. Zwar ist die absolute Maßangabe (G90) der Einschaltzustand der Maschine, wir wählen Sie aber aus Sicherheitsgründen trotzdem an. Wie wir in Lehrbrief 1 gelernt haben, wirken auf die Spannbacken des Spannfutters extreme Fliehkräfte. Um diese zu minimieren wählen wir eine Drehzahlbegrenzung an. Dies geschieht über die G-Funktion G26 mit Drehzahlangabe S. Wir definieren die Drehzahlangabe mit 3.000 U/min. Da wir bis zu fünf voneinander unabhängige G Funktionen in einem Satz programmieren können, ergänzen wir N40 folgendermaßen:

N40 G54 G90 G26 S3000

Der nächste Satz ist wiederum ein Kommentar. Dieser Kommentar beinhaltet den ersten Arbeitsschritt aus dem Arbeitsplan, der auf der Maschine angefertigt wird.

N50; Plandrehen auf Länge 60 und Kontur vorschruppen

Anschließend wechseln wir das Werkzeug ein.

Der Werkzeugwechsel für unsere Übung lautet demnach:

N60 T = “A_SCHRUPP_80_0.8

N70 M6

Als Nächstes folgt die sogenannte Technologiezeile mit Anwahl konstante Schnittgeschwindigkeit oder Drehzahl (G96 oder G97), dem Drehzahl- oder der Schnittgeschwindigkeitswert (beides wird mit S angegeben), Vorschub (F), Drehrichtung der Spindel (M3 oder M4), und je nach Werkstoff Kühlmittel ein (M8) (Bei Gusswerkstoffen wird z. B. kein Kühlmittel benötigt). Da wir bei dieser Übung in der Technologie „Drehen“ arbeiten, programmieren und arbeiten wir mit konstanter Schnittgeschwindigkeit. Die Werte für die Schnittgeschwindigkeit, Vorschub und Drehzahl entnehmen wir aus dem Arbeitsplan. Die Spindeldrehrichtung geben wir mit M4 (Spindeldrehrichtung Gegenuhrzeigersinn) an. Die Spindeldrehrichtung wird immer bestimmt, indem wir uns vorstellen, dass wir auf der Hauptspindel sitzen und Richtung Reitstock blicken. Wichtig ist, dass wir die Drehzahl vor dem Positionieren einschalten. Sollte es wider Erwarten zu einer Kollision kommen, wären die Auswirkungen nicht ganz so gravierend wie mit stehender Spindel.

N80 G96 S250 F0.2 M4 M8

Nun können wir positionieren. Da der erste Schritt das Plandrehen ist, müssen wir 2 mm Sicherheitsabstand im Durchmesser einhalten. Das heißt bei einem größten

Durchmesser von 60 mm positionieren wir in der X-Achse auf Ø 62 mm. In der Z-Achse Positionieren wir auf Z0. Hier muss beachtet werden, dass wir das Maß zum Plandrehen, im Normalfall 1 mm, bei der Auskraglänge des Werkstückes bzw. bei der Nullpunktverschiebung beachten. Hierauf werden wir beim Einstellen der Simulationswerte bei SinuTrain noch einmal näher eingehen. Beim Positionieren ist das Werkzeug nicht im Eingriff, deshalb geschieht das Positionieren im Eilgang. Der Satz lautet demnach:

N90 G0 X62 Z0

Nachdem wir nun positioniert haben, können wir mit dem in der Technologiezeile programmierten Vorschub die Stirnseite unseres Werkstückes Plandrehen. Auch hier müssen wir einiges beachten.

Die Werkzeugmaße X und Z sind die Abstände in der jeweiligen Achse vom Werkzeugträgerbezugspunkt T bis zur Werkzeugschneide. Die Schneide besitzt einen Radius. Wenn Sie das folgende Bild betrachten, sehen Sie, dass diese Einstellmaße die Tangenten an den Kreisbogen der Schneide darstellen. Sie schneiden sich im so- genannten theoretischen Schneidenpunkt P. Dieser Schneidenpunkt ist der Bezugspunkt an der Werkzeugschneide für das Positionieren durch die Steuerung.

Abb. 4.17: Schneide beim Drehwerkzeug

Alle Koordinaten, die wir programmieren, werden von diesem Punkt angefahren. Das Problem ist jetzt, dass an diesem theoretischen Schneidenpunkt gar kein Schneidstoff ist – er liegt in der Luft. Somit kann er auch nicht zerspanen. Das Ergebnis ist, wenn wir auf Werkstückmitte programmieren, dass nicht das gesamte Material abgedreht wird.

Abb. 4.18: Theoretischer Schneidepunkt

Wie sieht die Lösung für dieses Problem aus?

Zuständig für die Formgebung bei achsparallelem Bearbeiten in der X- und Z-Achse ist jeweils der entsprechende Tangentenpunkt an der Schneide, im vorletzten Bild mit A und B bezeichnet. Im Falle des Plandrehens muss nun der Punkt A bis zur gewünschten Position = X0 geführt werden. Dies erreichen Sie, indem Sie ihn um den Abstand von P nach A = Schneidenradius in X in negativer Richtung verfahren. Da wir Durchmesser programmieren, diese Betrachtung aber Radius bezogen angestellt wurde, muss dieser Wert verdoppelt werden. Es ergibt sich somit:

Schneidenradius x 2 = 0.8 x 2 = 1.6

Mit dieser Positionsänderung des Werkzeuges gelangt der Bezugspunkt P aber in den negativen Bereich der X-Achse. Der Satz muss also lauten:

N100 G1 X-1.6

Die Planfläche des Werkstückes ist einwandfrei bearbeitet. Für die weitere Programmierarbeit merken Sie sich bitte:

  • Endpunkt beim Plandrehen = Zieldurchmesser minus 2 x Schneidenradius

Fahren wir nun aber in unserem CNC-Programm fort. Nachdem wir die Planfläche sauber abgedreht haben, entfernen wir uns wieder vom Werkstück. Aus Sicherheitsgründen werden wir dies im Vorschub und nicht im Eilgang durchführen.

N110 G1 Z1

In diesem Satz soll das Anstellen zum ersten Längsschnitt der Schruppbearbeitung erfolgen. Diese Position ergibt sich folgendermaßen:

X-Koordinate:

Wir wollen mit einer Spantiefe von 4 mm längs drehen. Vom Rohteil – Ø 60 mm ausgehend ergibt das einen um 8 mm kleineren Ø, also 52 mm.

Die Z-Koordinate haben wir schon programmiert.

N120 G0 X52

Der Längsschnitt soll nun ausgeführt werden. Dazu ist die Technologie zu ändern. Die Schnittgeschwindigkeit beträgt jetzt 230 m/min und der Vorschubwert ist auf 0.4 mm/U festgelegt. Natürlich könnten wir im nächsten Programmsatz den Längsschnitt im Vorschub und die Technologiewerte im selben Satz programmieren. Aufgrund der Übersicht programmieren wir die Technologiezeile in einem extra Programmsatz. Das ist eine Empfehlung meinerseits, deshalb kann es in der Praxis durchaus vorkommen, dass andere Programmierer dies anders handhaben. Ein Aufmaß von 0.5 mm in der Z-Achse ist ebenfalls zu berücksichtigen. Die nächsten beiden Sätze lauten also:

N130 G0 F0.4 S230

N140 G1 Z-29.5

Im nächsten Bild sehen wir schematisch, dass die Hauptschneide des Drehwerkzeuges schräg steht. Sie hat einen Einstellwinkel von 95°.

Abb. 4.19: Hauptschneide

An der Schulter würden, wenn das Werkzeug jetzt gleichzeitig z. B. 1 mm in X und Z in +Richtung abhebt (was manche Abspanzyklen machen, aber dazu später), kleine „Treppen“ stehen bleiben. Diese wollen wir aber sofort entfernen. Der Drehmeißel muss geradlinig im Vorschub auf Ø 60 mm (Rohteil-Ø) positioniert werden.

Abb. 4.20: Treppenbildung

N150 G1 X60

Das Werkzeug muss jetzt in der Z-Achse auf die Startposition Z1 im Eilgang anstellen, damit es anschließend in der X-Achse auf den Ø für den zweiten Längsschnitt positioniert werden kann. Wir benennen diesen Punkt als Zustellpunkt. Wir programmieren:

N160 G0 Z1

Für den zweiten Längsschnitt ist der Drehdurchmesser 52 mm -2 x 4 mm = 44 mm.

Es ergibt sich folgender Programmsatz:

N170 G0 X44

Sie legen den Endpunkt für diesen Längsschnitt wiederum mit 0.5 mm Aufmaß zur fertigen Länge fest. Der folgende Programmsatz lautet:

N180 G1 Z-29.5

Die Schulter muss auch hier von der „Treppe befreit“ werden. Dazu positionieren wir den Drehmeißel in der X-Achse im Vorschub auf den Ø des vorherigen Schnittes, also auf Ø 52 mm. Wir geben ein:

N190 G1 X52

Nun folgt wieder die Bewegung auf den Zustellpunkt. Wir programmieren:

N200 G0 Z1

Jetzt erfolgt der letzte Längsschnitt. Der Fertigdurchmesser beträgt 36 mm. Ein Aufmaß von 1 mm im Ø ergibt den Vordreh-Ø 37 mm.

Wir programmieren also:

N210 G0 X37

Nun führen wir den letzten Längsschnitt aus. Wiederum mit Aufmaß in Z von 0.5 mm. Dieser Programmsatz lautet:

N220 G1 Z-29.5

Die Schulter muss auch hier wieder von der „Treppe befreit“ werden. Dazu positionieren wir den Drehmeißel in der X-Achse, wie bekannt, im Vorschub auf den Ø des vorherigen Schnittes, also auf Ø 44 mm. Wir geben ein:

N230 G1 X44

Das Ende der Bearbeitung mit dem Schruppmeißel ist nun erreicht. Er wird nicht mehr gebraucht und muss „aufgeräumt“ werden. Dazu führen wir nun nach Arbeitsplan den Werkzeugwechsel für die Schlichtbearbeitung aus. Vorher müssen wir aber aus Sicherheitsgründen mit dem Drehmeißel frei fahren, das heißt, wir fahren auf den Sicherheitsabstand zum Werkstück. Anschließend fahren wir auf den bereits bekannten Werkzeugwechselpunkt. Die nächsten drei Sätze lauten demnach:

N240 G0 X62 Z2

N250 G0 X150 Z100 ; Anfahrt Werkzeugwechselpunkt

N260 T = “A_SCHLICHT_55_0.8

N270 M6

An dieser Stelle geben wir aufgrund der Übersicht im Programm wieder einen Kommentar ein. Wir befinden uns laut Arbeitsplan beim Kontur schlichten. Dies vermerken wir im nächsten Programmsatz:

N280 ; Kontur schlichten

Da wir das Drehwerkzeug gewechselt haben, muss an dieser Stelle auch die Technologiezeile wieder folgen. Das Fertigdrehen verlangt den Drehmeißel auf der Revolverstation 2, einen Vorschub von 0.1 mm/U, sowie eine Schnittgeschwindigkeit von 260 m/min. Die Spindeldrehrichtung bleibt ebenfalls gleich. Auch das Kühlschmiermittel wird wieder mit M8 aktiviert.

N290 G96 F0.1 S260 M4 M8

Als nächsten Schritt müssen wir die Schneidenradiuskompensation einschalten. Erinnern Sie sich an das vorhergehende Kapitel, als wir die G-Funktionen G41 und G42 erarbeitet haben? Was würden Sie an dieser Stelle programmieren? Richtig, wir befinden uns hinter der Drehmitte, und unser Werkzeug liegt in Vorschubrichtung rechts zur Fertigkontur, dies bedeutet wir programmieren G42. Der nächste Programmsatz lautet also:

N300 G42

Als nächster Schritt erfolgt das Anstellen an das Werkstück. Der Beginn der Bearbeitung soll ja an der Fase am Ø 36 sein. In der Praxis stellen Sie den Meißel auf eine Verlängerung der ersten Geraden (= die Fase) an. Damit können Sie beruhigt im Eilgang diesen ersten Punkt anfahren, da Sie genügend Abstand zum Werkstück haben. Des Weiteren sparen Sie sich einen zusätzlichen Satz, nämlich das Positionieren auf den Fasenbeginn. Zudem bekommen Sie immer eine saubere Fase, wenn das Drehteil in der Länge von der vorhergehenden Planbearbeitung Schwankungen innerhalb der zulässigen Toleranzen aufweist.

Abb. 4.21: Austellen des Werkzeugs

Welche Koordinaten besitzt nun dieser Anstellpunkt (P1 in Abb. 4.21)?

Eine exakte Verlängerung der Fase unter 45° errechnet sich, indem z. B. in jeder Achse 1 mm Abstand gewählt wird. Sie erhalten ein rechtwinkliges, gleichschenkliges Dreieck.

Die beiden Schenkel a und b sind gleich lang. Ist nun der Abstand b, in der Abbildung 4.21 mit 1 mm angegeben, so ist auch die Seite a 1 mm lang. Da sich diese Länge aber in der X-Achse befindet, muss noch der Durchmesser berücksichtigt werden.

Abb. 4.22: Dreieck

So ergibt sich: Fasenanfang Ø 34 – 2 x 1 = Ø 32

Wir programmieren: N310 G0 X32 Z1

Nun programmieren wir den Konturzug nach folgendem Schema fertig. Da das Drehwerkzeug im Einsatz ist, geschieht dies in der geradlinigen Vorschubbewegung mit G1.

Die nächsten Programmsätze lauten also:

N320 G1 X36 Z-1

N330 G1 Z-30

N340 G1 X 58

Abb. 4.23: Vorschubbewegung

Im folgenden Satz soll das Werkzeug wieder in der Verlängerung einer 45°-Fase positioniert werden. Sehen wir uns auch dies im Schema an (s. Abbildung).

Die Koordinaten von P5 sind in X: Ø 60 mm + 2 x Abstand 1 mm = Ø 62 mm

Die Koordinate von P5 in Z: Fasen-Ende minus 1 mm = -31 – 1 = -32

N350 G1 X62 Z-32

Abb. 4.24: 45°-Fasen-Positionierung

Der Konturzug ist fertig programmiert, deshalb muss die Schneidenradiuskompensation ausgeschaltet werden. Dies geschieht mit:

N360 G40

Hinweis

Im letzten Satz bewegt sich das Werkzeug auf den Punkt, den wir am Programmanfang zum Freifahren angefahren haben, und das Kühlmittel wird ausgeschaltet mit M9.

N370 G0 X150 Z100 M9

Der letzte Satz beendet das Programm. M30 bedeutet Programm-Ende mit Rücksetzen zum Programm-Anfang. Das bewirkt, dass die Spindel gestoppt wird und das Programm auf den Anfang zurückgesetzt wird. Nach dem Wechsel des Werkstückes kann sofort durch Betätigen der Start-Taste die Bearbeitung wieder beginnen.

N380 M30

Herzlichen Glückwunsch, Ihr erstes Programm ist geschafft!!!!!

Schauen wir uns das gesamte CNC-Programm an:

N10 ; Übung_7

N20 ; 040909 Christiani Team

N30 G0 X150 Z100 ; Werkzeugwechselpunkt

N40 G54 G90 G26 S3000

N50 ; Plandrehen auf Länge 60 und Kontur vorschruppen

N60 T = “A_SCHRUPP_80_0.8”

N70 M6

N80 G96 S250 F0.2 M4 M8

N90 G0 X62 Z0

N100 G1 X-1.6

N110 G1 Z1

N120 G0 X52

N130 G0 F0.4 S230

N140 G1 Z-29.5

N150 G1 X60

N160 G0 Z1

N170 G0 X44

N180 G1 Z-29.5

N190 G1 X52

N200 G0 Z1

N210 G0 X37

N220 G1 Z-29.5

N230 G1 X44

N240 G0 X62 Z2

N250 G0 X150 Z100; Anfahrt Werkzeugwechselpunkt

N260 T = “A_SCHLICHT_55_0.8”

N270 M6

N280 ; Kontur schlichten

N290 G96 F0.1 S260 M4 M8

N300 G42

N310 G0 X32 Z1

N320 G1 X36 Z-1

N330 G1 Z-30

N340 G1 X 58

N350 G1 X62 Z-32

N360 G40

N370 G0 X150 Z100 M9

N380 M30

Ausblick

Im folgenden Kapitel werden wir nun den ersten Kontakt mit unserer CNC-Steuerung haben. Wir werden das Simulationsprogramm SinuTrain für die Siemens 840D-Steuerung installieren und werden das programmierte Drehteil überprüfen. Für das Fräsen werden wir dies zu gegebenem Zeitpunkt ebenfalls durchführen.

Zusammenfassung

Fassen wir an dieser Stelle noch einmal unsere Erkenntnisse zusammen, schließlich haben wir ein wichtiges Zwischenziel erreicht.

  • Bevor wir mit der Programmerstellung beginnen, ist eine gründliche Arbeitsplanung nötig.

  • Wir führen die Arbeitsplanung anhand des besprochenen Einrichteblattes und des Arbeitsplanes durch.

  • Der Programmanfang wird standardisiert.

  • Vor dem Aufruf eines Werkzeuges muss der Revolver „frei gefahren“ sein, da sonst Kollisionsgefahr besteht.