Es gibt zwei Möglichkeiten, numerisch gesteuerte Maschinen zu programmieren: über die ISO-Methode und über die dialogorientierte CNC-Programmierung. Während die ISO-Programmierung auf die Serienfertigung ausgerichtet ist, konzentriert sich die Dialogprogrammierung auf Kleinserien oder Einzelteile. Die Dialogmethode zeichnet sich dadurch aus, dass die zu fertigenden Teile eine flexible und schnelle Programmierung erfordern.
Die Grundlagen der Dialogprogrammierung
Die dialogorientierte CNC-Programmierung entstand erstmals am MIT in Massachusetts (USA). Damals gelang es Forschern, eine große Fräsmaschine zu automatisieren, indem sie die Werkzeugmaschine mit einem Rechner steuerten. Eine Kuriosität aus dieser Zeit: Der Rechner, mit dem erstmals eine Werkzeugmaschine automatisiert wurde, war viel größer als die Fräsmaschine selbst.
Glücklicherweise haben sich die Rechner im Laufe der Jahre weiterentwickelt und sind immer kleiner und einfacher zu bedienen. Dadurch hat sich die CNC auf zahlreiche Werkzeugmaschinen ausgeweitet und der Metallverarbeitung große Vorteile gebracht.
Was ist CNC?
CNC (Computerized Numerical Control) bezeichnet eine Technologie bestimmter Werkzeugmaschinen, bei der ein Rechner Position und Geschwindigkeit der Maschine steuert. Dank der numerischen Steuerung kann die Maschine Bewegungen und Bearbeitungen ausführen, die manuell deutlich schwieriger, teurer und manchmal unmöglich wären.
Eine CNC-Maschine kann beispielsweise ein Werkzeug gleichzeitig in drei Achsen bewegen, um bestimmte, in der Maschine gespeicherte Bahnen abzufahren. Der Rechner steuert die Maschine – einer der großen Vorteile dieses Systems ist daher, dass nicht ständig ein Bediener benötigt wird. Der Einsatz einer CNC-Maschine bringt somit niedrigere Fertigungskosten, weniger Personalaufwand und ein besseres Abfallmanagement.
Doch warum heißt es numerische Steuerung? Weil der Rechner, um all diese Aufgaben für eine bestimmte Bearbeitung ausführen zu können, mit numerischen Codes programmiert werden muss. Wie bereits erwähnt, kann dies nach ISO oder im Dialog erfolgen. Der Rechner erhält die Anweisungen und folgt einem logischen Ablauf, der wiederum in Befehle für die Werkzeugmaschine übersetzt wird.
Wie funktioniert die dialogorientierte CNC-Programmierung?
Die dialogorientierte CNC-Programmierung ist heute wesentlich einfacher als noch vor einigen Jahrzehnten, als das Verfahren manuell war. Heute wählt der Bediener die gewünschte Bearbeitung aus, und die Maschine fragt selbst alle Daten und Felder ab, die vor Beginn der Arbeit ausgefüllt werden müssen. So wird die Programmierung deutlich einfacher und schneller.
Noch einfacher lässt sich mit CAD/CAM-Software programmieren. Mit CAD werden Konstruktionen am Rechner erstellt, die dann von der CAM-Software in eine Reihe von Befehlen übersetzt werden. Das Dialogprogramm (also die Anweisungen für den Rechner) kann somit entweder vom Bediener manuell mit einer Reihe von Berechnungen und Operationen eingegeben oder automatisch mit Software wie CAD und CAM erzeugt werden.
Maschinen verwenden eine bestimmte Sprache, um zu funktionieren – also eine Reihe von Daten, die verarbeitet werden, um bestimmte Aufgaben auszuführen; für Bearbeitungen benötigen sie spezielle Befehle. Die Gesamtheit der Daten, Informationen oder Befehle, die zu derselben Phase des Bearbeitungsprozesses gehören, nennt man Satz oder Sequenz. Diese Befehle werden von der Maschine über spezielle Software interpretiert; damit sie verarbeitet werden können, müssen sie die geometrischen, maschinen- und technologiebezogenen Funktionen der Bearbeitung enthalten.
Die Codes der CNC-Sprache
In der Metallverarbeitung regeln die DIN-Normen einen Großteil der Tätigkeit, und die Dialogprogrammierung bildet da keine Ausnahme. Die wichtigsten in der CNC verwendeten Codes stammen aus den Normen 66024 und 66025.
Zu diesen Codes gehört der Buchstabe N, der die Adresse für die Satz- bzw. Sequenznummer bezeichnet. N ist der Hauptbefehl und wird von einem drei- bis vierstelligen Zahlencode begleitet, wobei maximal 1.000 Sätze programmierbar sind. Der Zahlenbereich reicht also von N000 bis N999. Bei der dialogorientierten CNC-Programmierung werden außerdem die Buchstaben X, Y und Z verwendet, um die Adressen der Maße entlang der X-, Y- und Z-Achse der Werkzeugmaschine festzulegen. Verwendet wird auch der Buchstabe G, die Adresse für die Wegbedingungen. Sie geben bei der Bearbeitung die Form der Werkzeugbahn, automatische Zyklen, die Programmierung, die Werkzeugkorrektur usw. an. Dem Buchstaben G folgt ein zweistelliger Zahlencode; es lassen sich bis zu 100 Funktionen programmieren: von G00 bis G99.