Lektion Progress:

Programmvorbereitung

Lernziele

Nach dem Durcharbeiten des Kapitels kennen Sie

  • den Aufbau eines Teileprogramms,
  • die Bedeutung von geometrischen, programmtechnischen und technologischen Informationen,
  • Programmsätze und Wörter in der CNC-Technik,
  • die wichtigsten Wegbedingungen (G-Funktionen), • die wichtigsten Zusatzbedingungen (M-Funktionen),
  • die wichtigsten Adressbuchstaben.

Programmgliederung nach DIN 66025

Bevor wir nun die ersten Befehle zur Programmierung von CNC-gefertigten Werkstücken durcharbeiten und vertiefen, sollten wir noch die allgemeine Programmgliederung nach DIN 66025 erarbeiten.

Der Ausgangspunkt für die Fertigung eines Werkstücks ist die technische Zeichnung. Der Programmierer muss den gesamten Arbeitsablauf theoretisch durchdenken. Für jede Tätigkeit, auch der kleinsten und scheinbar nebensächlichsten, ist der Maschine ein entsprechender Befehl (lnformation) zu geben.

Bei numerisch gesteuerten Werkzeugmaschinen werden diese Befehle in codierter Form (Code = Zusammenstellung von Abkürzungen) in die Steuerung eingegeben. Diese geordnete Folge von Befehlen bildet das Programm. Nach DIN 66257 wird es Teileprogramm genannt. Das Teileprogramm beschreibt also den Ablauf des Bearbeitungsvorgangs.

Ein Teileprogramm besteht nach DIN 66025 aus:

  • dem Zeichen „Programm-Anfang“,
  • einer Folge von Sätzen und dem Programm-Ende.

Lassen Sie uns gemeinsam einen beispielhaften Programmaufbau erarbeiten:

Für den „Programm-Anfang“ ist das Prozentzeichen (%) vorgesehen.

Dieses Zeichen steht am Anfang eines Programms. Anschließend folgt in der Regel die Programmnummer oder der Programmname.

Satzaufbau

Ein Satz besteht aus einzelnen Wörtern (Abschnitten), die eine geometrische, technologische oder programmtechnische lnformation enthalten können.

Abb. 2.1: Schema Teilerprogrammaufbau

Nach DIN 66025 sind die Wörter eines Satzes in einer bestimmten Reihenfolge anzuordnen:

  • Wort für die Satznummer (N-Wort)

  • Wort für die Wegbedingung (G-Wort)

  • Wörter für die Koordinaten (X, Y, Z)

  • Wörter für die Interpolationsparameter (I, J, K)

  • Wort für den Vorschub (F-Wort)

  • Wort für die Spindeldrehzahl (S-Wort)

  • Wort für das Werkzeug (T-Wort)

  • Wort für die Zusatzfunktion (M-Wort)

Ein Programm besteht aus mehreren Sätzen, ein Satz aus mehreren Wörtern, ein Wort aus einem Adressbuchstaben und einer Ziffernfolge.

Beispiel: Hauptsatz N20

Tab. 2.1: Aufbau von CNC-Programmen

Die Anordnung der Wörter übernimmt die Steuerung bei der Eingabe. Das erste Wort eines Satzes ist die Satznummer. Jede Satznummer darf nur einmal verwendet werden; sie können jedoch in beliebiger Reihenfolge angeordnet werden. Die Abarbeitung des Programms erfolgt in der Reihenfolge, in der die Sätze eingegeben wurden (eingabeorientiert). Dies ist vorteilhaft beim Hinzufügen von Sätzen. Die Satznummernvergabe erfolgt bei den Steuerungen unterschiedlich, zumeist im Zehner-Schritt (N10…..N20……N30 usw.) bzw. ist die Satznummernvergabe bei modernen Steuerungen frei konfigurierbar. Vorteil der Satznummernvergabe in Zehner- bzw. Hunderterschritten ist, dass Sätze problemlos eingefügt werden können.

Wortaufbau

Ein Wort besteht aus einem Adressbuchstaben und einer Ziffernfolge mit oder ohne Vorzeichen. Die Adressbuchstaben haben nach DIN 66025 eine feste Bedeutung:

Abb. 2.2: Adressbuchstaben und ihre Bedeutung Geradeninterpolation

Besondere Bedeutung haben die Worte mit den Adressbuchstaben F, S und T. Diese Worte beinhalten technologische Informationen:

Mit dem Adressbuchstaben F (feed) wird der Vorschub eingegeben. Die Ziffernfolge im Wort für den Vorschub sind Zahlen, deren Bedeutung und Einheit durch eine Wegbedingung festgelegt sind.

Beim Drehen wird der Vorschub meist in mm pro Umdrehung angegeben (Funktion G95).

Beim Fräsen wird in der Regel die Vorschubgeschwindigkeit in mm/min programmiert (Funktion G94).

So bedeuten:

  • G94 F100 – eine Vorschubgeschwindigkeit von 100 mm/min
  • G95 F0.2 – ein Vorschub von 0.2 mm pro Umdrehung

Die zugehörige Wegbedingung (G-Funktion) muss nicht immer im Programm enthalten sein, da sie häufig den standardmäßigen Einschaltzustand darstellt.

Mit dem Adressbuchstaben S (spindle speed) wird die Drehzahl oder eine konstante Schnittgeschwindigkeit (V-konstant) programmiert. Die Bedeutung und Einheit der Ziffernfolge im Wort für die SpindeldrehzahI wird durch eine Wegbedingung festgelegt. Beim Drehen wird meist eine konstante Schnittgeschwindigkeit in m/min programmiert (G96). Eine Spindeldrehzahl in 1/min wird durch die Wegbedingung G97 bestimmt.

So bedeuten:

  • G96 S250 – V-konstant mit 250 m/min
  • G97 S250 – eine feste Drehzahl von 250 1/min

Mit dem Adressbuchstaben T (tool) und einer Schlüsselzahl z. B. T4 wird das Werkzeug aufgerufen. Die Schlüsselzahl bestimmt die Werkzeugauswahl und gegebenenfalls die Anwahl des Werkzeugkorrekturspeichers.

Bei einer Drehmaschine bewirkt dieser Befehl, dass die Revolverstation Nr. 4 in Arbeitsposition schwenkt und die gespeicherten Werkzeugmaße dieses Werkzeuges verrechnet werden.

Auf einer Fräsmaschine führt T4 zum automatischen Einwechseln des Werkzeuges aus dem Magazinplatz Nr. 4 in die Arbeitsspindel. Auch hier werden die hinterlegten Werkzeugdaten von der Steuerung verrechnet. Zum Teil benötigen die Steuerungen für den Werkzeugwechsel noch die Zusatzfunktion M6 für Werkzeugwechsel.

Die Wegbedingungen (geometrische Informationen), Adressbuchstabe G (geometric function), legen zusammen mit den Wörtern für die Koordinaten (den Wegbefehlen) im Wesentlichen den geometrischen Teil des Programms fest. Sie sind in Gruppen unterteilt. Die Codierung geht normalerweise von G0 bis G99. Es werden aber von verschiedenen Steuerungen dreistellige Wegbedingungen verwendet.

DIN 66025 unterscheidet drei Arten von Wegbedingungen:

  1. gespeicherte (modular wirksame) Wegbedingungen
  2. satzweise wirksame Wegbedingungen
  3. frei verfügbare Wegbedingungen

Abb. 2.2: Wegbedingungen (G-Funktionen) Geradeninterpolation

Die gespeicherten (modular wirksamen) Wegbedingungen sind in der Steuerung gespeichert und bleiben so lange wirksam, bis sie durch eine andere Wegbedingung derselben Gruppe überschrieben oder aufgehoben, das heißt in Ausgangsstellung gebracht werden. So wird G1 von G2 überschrieben oder G40 hebt G41 auf.

Die satzweise wirksamen Wegbedingungen sind nur in dem Satz wirksam, in dem sie programmiert sind. Dazu gehört z. B. der Genauhalt G9. Er wird beim Herstellen von scharfkantigen Übergängen verwendet.

Bei den frei verfügbaren Wegbedingungen wird unterschieden zwischen solchen, für die noch zukünftige Normfestlegungen möglich sind (bezeichnet mit „vorläufig frei verfügbar“) und solchen, die von der Norm auch in Zukunft nicht belegt werden (bezeichnet mit „ständig frei verfügbar“).

Die nach DIN festgelegten Wegbedingungen bilden die Grundlage der CNC-Programmierung. Die freie Verfügbarkeit von Befehlen schaffte den Herstellern zusätzlich

Raum für Sonder-Entwicklungen, mit denen sie sich am Markt hervorheben konnten. Diese Freiheit führte aber auch dazu, dass nicht alle Befehle der einen Steuerung auf einer anderen Steuerung vorkommen bzw. dieselbe Bedeutung haben. Dies ist besonders bei den sogenannten Arbeitszyklen oder auch Herstellerzyklen feststellbar. Für den Facharbeiter, der an verschiedenen Steuerungen beschäftigt ist, erfordert dies jedoch eine erhöhte Aufmerksamkeit. Nachfolgend eine Übersicht der wichtigsten Wegbedingungen:

Die Zusatzfunktionen (miscellaneous function), auch Maschinenfunktionen genannt, enthalten vorwiegend technologische und programmtechnische Informationen. Sie verwenden den Adressbuchstaben M und belegen den Bereich von M0 bis M99. Sie lernen hier die wichtigsten und am häufigsten vorkommenden Funktionen kennen. Die Zusatzfunktionen werden unterteilt nach:

1. Zeitpunkt der Auswirkung

Die Zusatzfunktion wird sofort mit den anderen Funktionen des Satzes wirksam – am Satzanfang. Dazu gehören z. B. die Spindeldrehrichtungen M3/M4 (Rechtslauf/Linkslauf). Die Zusatzfunktion wird am Satzende wirksam, d. h. alle anderen Funktionen dieses Satzes werden erst abgearbeitet, dann wird diese erst wirksam.

Ein programmierter Halt mit M0 ist so eine Funktion.

2. Dauer der Auswirkung

Wir unterscheiden bezüglich der Dauer zwei Arten von Zusatzfunktionen:

  1. Zusatzfunktionen, die gespeichert werden und so lange wirksam bleiben, bis sie durch eine artgleiche Zusatzfunktion überschrieben werden. M3 wird z. B. durch  M4 oder M5 abgelöst.
  2. Zusatzfunktionen, die nur im programmierten Satz wirksam sind z. B. M0 (Programmierter Halt).

3. Frei verfügbare Zusatzfunktionen

Diesen sind keine oder noch keine feste Bedeutung zugeordnet. Sie bleiben bis auf Weiteres für den Steuerungshersteller frei verfügbar und können für Sonderfunktionen genutzt werden; z. B. M12. In der folgenden Tabelle finden Sie eine Zusammenstellung der am häufigsten benötigten Zusatzfunktionen beim täglichen Programmieren:

Abb. 2.4: Zusatzfunktionen (M-Funktionen)

Zusammenfassung

  • Ein Programm nach DIN 66025 gliedert sich in einzelne Sätze und hat Kennungen für den Programmanfang und das Programmende.

  • Ein Satz besteht aus einzelnen Wörtern.

  • Ein Wort besteht aus Adresse und Zahlenwert.

  • Die Adressen sind normalerweise die Buchstaben des Alphabets.

  • Es gibt programmtechnische, geometrische und technologische Informationen.

  • Zentrale Bedeutung in der Programmierung haben die Wegbedingungen (geometrische Informationen, Adresse G).

  • Mit den Zusatzfunktionen (Adresse M) werden technologische und programmtechnische Informationen umgesetzt.