Welche Kompensationsmethoden gibt es bei Bearbeitungszentren?

Während der Bearbeitung in einem CNC-Bearbeitungszentrum können aufgrund von Faktoren wie der Form des Schneidwerkzeugs Bahnverlaufsprobleme auftreten. Das ist jedoch kein großes Problem. Wir können dies durch Kompensationsmethoden lösen. Im Allgemeinen gibt es drei Kompensationsmethoden.

1. Längenkompensation des Schneidwerkzeugs

Dateneingabe für die CNC-Bearbeitungszentrum-Programmierung, Beginn der Angabe des Bearbeitungszentrums des Werkstücks, Einrichten des programmtechnischen Koordinatensystems des Werkstücks, dieses Koordinatensystem ist ausschließlich das Werkstückkoordinatensystem, Nullpunkt. Die Längenkompensation des CNC-Bearbeitungszentrums bezieht sich nur auf die Z-Koordinate, im Gegensatz zur Programmier-Null in den X- und Y-Ebenen. Das Werkzeug wird durch die Kegelbohrung der Spindel positioniert, ohne Veränderung, wobei die Länge des Z-Koordinaten-Anteils unterschiedlich ist.

Das Bearbeitungszentrum muss ein 50 mm tiefes Loch bohren und anschließend eine Tiefe von 45 mm bearbeiten. Dazu werden ein 250 mm langer Bohrer und ein 350 mm langer Gewindeschneider verwendet. Bei der Einstellung des Werkstück-Nullpunkts am Bearbeitungszentrum kompensiert die Z-Koordinate des Nullpunkts automatisch die Länge des Gewindeschneiders auf Z+ (oder Z), unabhängig von den unterschiedlichen Längen des Gewindeschneiders und des Bohrers, da eine Kompensation existiert. Wenn der Gewindeschneider zum Arbeiten aufgerufen wird, kompensiert die Z-Koordinate des Nullpunkts automatisch die Länge des Gewindeschneiders auf Z+ (oder Z), sodass auch nach der Einstellung des Nullpunkts am Bearbeitungszentrum die korrekte Bearbeitungstiefe gewährleistet ist, selbst wenn die Längen des Gewindeschneiders und des Bohrers unterschiedlich sind. Aufgrund der vorhandenen Kompensation wird bei Aufruf des Gewindeschneiders die Z-Koordinate des Nullpunkts automatisch um die Länge des Gewindeschneiders auf Z+ (oder Z) angepasst, um die Korrektheit des Bearbeitungs-Nullpunkts sicherzustellen.

2. Radiuskompensation des Schneidwerkzeugs

Das CNC-Bearbeitungszentrum verfügt über eine Werkzeugradiuskompensation. Bei der Erstellung des Bearbeitungsprogramms wird der Durchmesser des Schneidwerkzeugs nicht berücksichtigt. Die Werkzeuglängenkompensation gilt für alle Werkzeuge, während die Werkzeugradiuskompensation im Allgemeinen nur bei Fräsern verwendet wird. Beim Fräsen der Außen- oder Innenkontur eines Werkstücks mit einem Fräser kann die Werkzeugradiuskompensation eingesetzt werden. Bei der Bearbeitung der Stirnfläche eines Werkstücks mit einem Planfräser ist lediglich eine Werkzeuglängenkompensation erforderlich.

Die Werkzeugradiuskompensation für CNC-Bearbeitungszentren ist ein Befehl, der schwer zu verstehen und anzuwenden ist, weshalb viele Anwender sie in der Programmierung ungern nutzen. Tatsächlich bietet das Verstehen und Beherrschen der Anwendung jedoch große Vorteile für die Programmierung und Bearbeitung. Beim Erstellen eines Programms zur Bearbeitung der Form eines Werkstücks mit einem Fräser ist der erste Schritt, die Koordinatenwerte sorgfältig basierend auf der Form, Größe und dem Radius des Werkstücks zu berechnen, um den Pfad des Werkzeugmittelpunkts genau festzulegen. Der verwendete Werkzeugradius entspricht dabei lediglich dem Radiuswert des Fräsers. Nach der Programmierung stellt sich manchmal heraus, dass der Fräser nicht geeignet ist, sodass auf Werkzeuge mit anderen Durchmessern gewechselt werden muss. In diesem Fall müssen die Koordinatenwerte des Werkzeugmittelpunktpfads neu berechnet werden, was bei Formen mit komplexen Geometrien äußerst schwierig ist. Die Formbearbeitung von Werkstücken gliedert sich in Vor- und Endbearbeitung. Daher wird die Vorbearbeitung abgeschlossen, nachdem das Programm für die Vorbearbeitung erstellt wurde.

Die Form und Größe des vorbearbeiteten Werkstücks haben sich verändert, und die Berechnung der Mittelkoordinatenwerte für das Fertigbearbeitungswerkzeug ist dann sehr aufwendig. Wenn eine Werkzeugradiuskompensation verwendet wird, kann der Werkzeugradius ignoriert werden. Programmiert wird entsprechend der Werkstückabmessungen, und anschließend wird der Werkzeugradius als Radiuskompensation im Kompensationsregister eingetragen. Beim vorübergehenden Wechsel der Fräser oder bei der Vornahme von Vor- und Fertigbearbeitung muss nur der Wert der Werkzeugradiuskompensation geändert werden, um Form und Größe des Werkstücks zu steuern. Das Programm selbst muss dabei kaum bis gar nicht angepasst werden.

3. Versatzkompensation von Spannvorrichtungen

Wenn eine CNC-Bearbeitungszentrale kleine Werkstücke bearbeitet, können mehrere Werkstücke gleichzeitig eingespannt werden, ohne dass die Koordinatennullpunkte der einzelnen Werkstücke berücksichtigt werden müssen. Es genügt, gemäß den G92-Anweisungen zu programmieren und anschließend die Spannvorrichtung zur Versetzung zu nutzen, wodurch die programmierte Nullpunktpositionierung jedes Werkstücks erreicht wird. Die Versetzung der Spannvorrichtung erfolgt durch Verwendung der Nullpunktverschiebung. Diese kann mithilfe der Nullpunktverschiebeanweisungen G54 bis G59 ausgeführt werden, oder das Koordinatensystem kann über die G92-Anweisung festgelegt werden. Nach der Bearbeitung eines Werkstücks wird bei Bearbeitung des nächsten das neue Werkstück mit G92 neu gesetzt.