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CNC-Steuerung - CNC-Grundfunktionen

CNC-Grundfunktionen

Auszug aus
Hans B. Kief, Helmut A. Roschiwal, Karsten Schwarz

CNC-Handbuch

02/2017, 821 Seiten, € 32,00
ISBN: 978-3-446-45173-5
S. 111-117

Unter CNC versteht man eine numerische Steuerung, die einen oder mehrere Mikroprozessoren für die Ausführung der Steuerungsfunktionen enthält. Die numerische Steuerung übernimmt zahlreiche Funktionen und Aufgaben im automatischen Fertigungsablauf.

Neben der klassischen Aufgabe der numerischen Steuerung, die Relativbewegung zwischen Werkzeug und Werkstück einer Werkzeugmaschine präzise zu steuern, kommen immer neue Aufgaben und Funktionen hinzu. Während einige davon im „Hintergrund“ ablaufen und beispielsweise die Sicherheit überwachen, erfordern andere die Aufmerksamkeit und gelegentliche Eingriffe des Bedieners. Deshalb muss die Steuerung übersichtlich und einfach zu bedienen sein. Denn mit der CNC wurden aus einfachen, zahlenverstehenden Steuerungen komplexe, datenverarbeitende Prozessrechner mit völlig neuen Funktionen.

Bild 1: Sinumerik 840 D sl, 19 Zoll CNC-Bedientafel mit Ansicht 3-D-Simulation (Quelle: Siemens AG)

Diese sollen vorgestellt und kurz erläutert werden.
Zu der Grundausrüstung einer CNC zählen heute beispielsweise

  • ein großer, farbiger Grafik-Bildschirm (Bild 1) für Anzeige, Programmierung, Simulation, Betrieb und Diagnosefunktionen,
  • die Bedienerführung im interaktiven Dialog in mindestens 2 umschaltbaren Sprachen
  • ein Programmspeicher für mehrere Teileprogramme, Korrekturwerte, Werkzeugdaten, Nullpunkttabellen und Zyklen,
  • eine busgekoppelte oder integrierte SPS mit hoher Verarbeitungsgeschwindigkeit zum Steuern der Schaltfunktionen,
  • programmierbare Software-Endbegrenzungen der NC-Achsen als Ersatz mechanischer Endschalter und der erforderlichen Verdrahtung,
  • BDE/MDE (Betriebs- und Maschinendaten-Erfassung) und ein automatisches Logbuch zur Dokumentation von Bedienungsfehlern, Störungsmeldungen, Funktionsabläufen, Warnungen und manuellen Eingriffen.

Hinzu kommen Funktionen, um die Maschinen genauer, zuverlässiger und bedienerfreundlicher zu machen, wie z. B.:

  • Temperaturfehler-Kompensation wärmeabhängiger Maschinenungenauigkeiten,
  • variable Platzcodierung der Werkzeuge zur Beschleunigung der Such- und Wechselvorgänge,
  • Werkzeugbruch- und Standzeitüberwachung für den automatischen Betrieb,
  • automatisches Einlesen der Werkzeugdaten in den Korrekturwertspeicher,
  • simultane Steuerung synchroner Haupt- und asynchroner Nebenachsen ohne Wartezeiten,
  • Eingabe von Maschinenparameterwerten über Tastatur anstelle mühevoller Abgleicharbeiten bei der Inbetriebnahme u. v. a. m.

Für den automatischen Fertigungsablauf übernimmt die numerische Steuerung viele zusätzliche Funktionen und Aufgaben. Diese Funktionen werden heute als selbstverständlich vorausgesetzt.

Hier sollen einige dieser Sonderfunktionen aufgezählt und erläutert werden. Die gleichen Funktionen können jedoch in unterschiedlichen Steuerungsfabrikaten andere Bezeichnungen haben, anders ablaufen oder vom Leistungsumfang her differieren.

Achsen sperren

Gezieltes Stillsetzen einzelner oder aller CNC-Achsen, um an der Maschine ein CNC-Programm ohne Bewegung dieser Achsen auf Programmfehler im Schnelldurchlauf testen zu können. Wahlweise und zur Zeitersparnis können auch Werkzeugwechsel, Palettenwechsel, Kühlmittel und die Hauptspindel gesperrt werden.

Angetriebene Werkzeuge

So werden bei Drehmaschinen eingesetzte Werkzeuge wie Bohrer oder Fräser bezeichnet, die das stehende Werkstück bearbeiten und deshalb einen eigenen Antrieb benötigen. Dazu muss die Hauptspindel bahngesteuert werden (C-Achse).

Asynchrone Achsen

Hilfs- oder Nebenachsen, die nicht mit den Hauptachsen interpolieren und von diesen unabhängig verfahren (z. B. Werkzeug- oder Werkstück-Handlinggeräte in einer Maschine).

Datenschnittstellen

Schnittstelle zum Anschluss der CNC an übergeordnete Rechner, um Daten auszutauschen oder Fernsteuerfunktionen ausführen zu können. Auch die automatische Werkstück- und Werkzeugerkennung benötigen solche Schnittstellen.

Bild 2: Datenschnittstellen einer CNC/SPS zur Übertragung unterschiedlicher, fertigungsrelevanter Daten

Diagnose-Software

Permanente oder programmierbar zu aktivierende Überwachungsfunktionen für Maschinen- und Steuerungsverhalten zwecks automatischer Dokumentation von Fehlern und deren Ursachen. Dazu nutzt die CNC die Bildschirmdarstellung der Messwerte als Kurven, Diagramme oder in digitaler Form. Alle Daten sind auch über Schnittstelle ausgebbar.
Neben der Fehlerdiagnose bieten Steuerungshersteller auch spezielle Diagnose-Software an, die den Anwender bei der Optimierung seiner Teileprogramme unterstützt. Damit ist es möglich, die Abarbeitungszeit (Taktzeit) signifikant zu verringern.
Beispiel: Wenn die SPS einen Werkzeugbruch feststellt, kann mit einem asynchronen Unterprogramm zum Werkzeugwechsel gefahren werden. Dort wird das beschädigte Werkzeug gegen ein neues ausgetauscht und die Bearbeitung an der letzten Position fortgesetzt.

Energieeffizienz

Einige aktuelle CNC-Systeme verfügen über Programme zur Analyse des Energieverbrauchs. So kann über die Schaltzeiten der Versorgungsmodule deren Energieverbrauch ermittelt und aufgezeichnet werden. Den Maschinenhersteller kann dies bei der korrekten Dimensionierung der Versorgungsmodule für einen konkreten Anwendungsfall unterstützen. Dem Anwender bietet sich die Möglichkeit, Arbeitsabläufe und Teileprogramme so zu optimieren, dass nicht unnötig Energie verbraucht wird. Dies macht sich besonders bei der Großserienfertigung bezahlt.


Inhaltsverzeichnis
Auszug aus
Hans B. Kief, Helmut A. Roschiwal, Karsten Schwarz

CNC-Handbuch

02/2017, 821 Seiten, € 32,00
ISBN: 978-3-446-45173-5
S. 111-117
Weiterführende Information
  • CNC-Steuerung - CNC-Sonderfunktionen

    CNC-Sonderfunktionen

    Neue CNC-Konzepte verfügen über eine offene Software-Schnittstelle, die es dem Maschinenhersteller und dem Anwender ermöglichen, spezielle Funktionen oder eigenes Know-how zu integrieren. Eine Auswahl solcher Sonderfunktionen wird hier beschrieben.   weiterlesen

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