CNC-Programmierung: von der CAD-Zeichnung zum G-Code
So wird aus einem 3D-Modell eine gesteuerte Maschinenbewegung
Einleitung
Ein Werkzeug beginnt als Zeichnung auf dem Bildschirm und endet als Bewegungen in einer Maschine, die Material mit einer Genauigkeit von Tausendstelmillimetern abträgt. Der Weg dazwischen führt über CAD/CAM und CNC-Programmierung — die Fähigkeit, die Fertigung von Werkzeugkomponenten aus Werkzeichnungen und mithilfe konventioneller und CNC-gesteuerter Bearbeitungsmaschinen zu planen und auszuführen, wie die Verordnung es formuliert.
Vom 3D-Modell zur Werkzeugbahn im CAM
Wenn die Konstruktion im CAD fertig gezeichnet ist, wird sie in ein CAM-Programm importiert, in dem du festlegst, welche Werkzeuge (Fräser, Bohrer) verwendet werden, in welcher Reihenfolge die Operationen ausgeführt werden und wie schnell die Maschine laufen soll. Das CAM-Programm berechnet die eigentliche Werkzeugbahn — den genauen Weg, den das Werkzeug über das Werkstück nehmen soll — und übersetzt sie in ein CNC-Programm, das die Maschine versteht.
G-Codes und M-Codes — die Sprache der Maschine
CNC-Programme sind aus G-Codes aufgebaut, die die Bewegung steuern, und M-Codes, die Maschinenfunktionen wie Spindel und Kühlmittel steuern. Es ist dieselbe grundlegende Codestruktur, egal ob du eine Fräsmaschine oder eine Drehmaschine programmierst, auch wenn die Details von Steuerung zu Steuerung variieren.
| Code | Bedeutung |
|---|---|
| G00 | Schnelles Positionieren ohne Bearbeitung |
| G01 | Lineare Bewegung mit Schnitt |
| G02 / G03 | Kreisbewegung im und gegen den Uhrzeigersinn |
| M03 / M05 | Spindel Start / Spindel Stopp |
5-Achs-Fräsen und Hochgeschwindigkeitsbearbeitung
Bei anspruchsvolleren Werkzeugkomponenten reicht eine gewöhnliche 3-Achs-Fräse nicht immer aus — besonders nicht bei komplexen Formflächen mit schrägen Wänden und gekrümmten Übergängen. Die 5-Achs-Fräsung fügt zwei zusätzliche Drehachsen hinzu, sodass das Werkzeug immer optimal zum Werkstück stehen kann, während die Hochgeschwindigkeitsfräsung (HSM) hohe Drehzahlen und geringe Spandicken nutzt, um gehärteten Stahl schnell und mit einer Oberfläche zu bearbeiten, die weniger Nachpolieren erfordert.
Simulation und Kollisionsprüfung
Bevor ein neues Programm auf der echten Maschine läuft, wird es am Bildschirm simuliert, damit du Kollisionen zwischen Werkzeug, Aufspannung und Werkstück entdeckst, bevor sie in Wirklichkeit passieren. Der erste Lauf auf der Maschine erfolgt außerdem oft im Einzelsatzbetrieb oder mit reduzierter Geschwindigkeit, damit du eingreifen kannst, wenn doch etwas nicht stimmt.
Nullpunkte und Aufspannung
Die Maschine muss genau wissen, wo das Werkstück sitzt, bevor das Programm richtig laufen kann. Das wird über einen Nullpunkt festgelegt, den du am Werkstück oder an der Spannvorrichtung einmisst, und die Spannung selbst muss das Werkstück ganz fest halten, ohne es zu verformen oder den Bewegungen des Werkzeugs im Weg zu sein.