G96 konstante Schnittgeschwindigkeit und G97/G50: warum sich die Drehzahl beim Plandrehen ändert
Erklärt an einem Plandrehbeispiel, wie die konstante Schnittgeschwindigkeit G96 an der Drehmaschine die Drehzahl abhängig vom X-Durchmesser ändert, warum eine G50-Drehzahlbegrenzung nötig ist und wann man für Gewinde und Bohren zu G97 zurückkehren muss.
Schnittgeschwindigkeit ist Oberflächengeschwindigkeit, nicht Drehzahl
Werkzeugkataloge geben Empfehlungen meist als Schnittgeschwindigkeit V (m/min) an: wie viele Meter Werkstückoberfläche pro Minute an der Schneide vorbeilaufen. Bei gleicher Drehzahl läuft die Oberfläche an großem Durchmesser schnell, an kleinem langsam vorbei. Der Zusammenhang mit der Drehzahl N lautet V = π × D × N ÷ 1000.
Beim Längsdrehen auf konstantem Durchmesser bleibt V auch bei fester Drehzahl gleich, bei Arbeiten mit ständig kleiner werdendem X wie dem Plandrehen sinkt V jedoch fortlaufend. Eine Planfläche, die zur Mitte hin rau ist und eine andere Farbe als außen hat, hat meist diese Ursache.
G96: Die Steuerung berechnet die Drehzahl ständig neu
G96 S200 bedeutet „halte die Schnittgeschwindigkeit auf 200 m/min“. Die Steuerung liest die aktuelle X-Position (Durchmesser) des Werkzeugs, berechnet N = 1000 × 200 ÷ (π × D) in Echtzeit und ändert die Spindeldrehzahl. An Ø60 sind das etwa 1,061 rpm, an Ø20 etwa 3,183 rpm.
Der X-Durchmesser bezieht sich dabei auf die Werkzeugspitze; die Rechnung stimmt also nur, wenn Werkzeuggeometriekorrektur und Werkstücknullpunkt stimmen. Weicht der X-Nullpunkt von der tatsächlichen Spindelmitte ab, kann eine Position, die das Programm für Ø10 hält, in Wirklichkeit Ø14 sein, und die Drehzahl ist entsprechend falsch.
| Aktueller Durchmesser | Berechnete Drehzahl bei G96 S200 | Mit G50 S2500 |
|---|---|---|
| Ø60 | Etwa 1,061 rpm | 1,061 rpm |
| Ø40 | Etwa 1,592 rpm | 1,592 rpm |
| Ø25 | Etwa 2,546 rpm | 2,500 rpm |
| Ø10 | Etwa 6,366 rpm | 2,500 rpm |
| Ø0 (Mitte) | Unendlich | 2,500 rpm |
Warum eine G50-Drehzahlbegrenzung unverzichtbar ist
Wie die Tabelle zeigt, wächst die berechnete Drehzahl unbegrenzt, wenn der Durchmesser gegen null geht. Ohne Begrenzung steigt die Spindel bis zur Höchstdrehzahl der Maschine, und die Spannkraft des Futters nimmt durch die Fliehkraft mit steigender Drehzahl ab. Ein großes Werkstück mit schwacher Spannung schnell zu drehen, birgt die Gefahr, dass es herausgeschleudert wird.
Deshalb wird vor G96 die Höchstdrehzahl festgelegt, etwa mit G50 S2500. Dieser Wert richtet sich nicht nach dem Werkzeug, sondern nach Futter, Backen sowie Größe und Gewicht des Werkstücks. Ragt eine lange Stange hinten aus der Spindel, muss er noch niedriger gewählt werden.
Beispielweg
Beim Plandrehen von X62. bis X-0.8 beginnt die Drehzahl bei etwa 1,027 rpm und erreicht ab etwa Ø25 die Obergrenze von 2,500 rpm. X-0.8, also leicht über die Mitte hinaus, verhindert, dass wegen des Schneidenradius ein kleiner Zapfen in der Mitte stehen bleibt. Die Zeichnung zeigt nur den Weg, aber denken Sie daran, dass sich die Drehzahl im gesamten Planabschnitt laufend ändert.
Mit G96 S200 eine Ø60-Planfläche bis zur Mitte drehen, Ø56 längs drehen und dann auf G97 wechseln
O3005
T0101
G21 G90 G18 G40 G99
G50 S2500
G96 S200 M03
G00 X62. Z0.2
G01 X-0.8 F0.12
G00 Z2.
X56.
G01 Z-30. F0.2
G00 X62. Z2.
G97 S800
G00 X100. Z100.
M30Die Abbildung oben zeigt das Ergebnis dieses Programms in CNC Path Analyzer (Linearvorschub 2 Segmente, Eilgang 4 Segmente).
Arbeiten, bei denen man zu G97 zurückkehren muss
- Gewindedrehen: Bei G76- oder G92-Gewinden muss die Schraubenlinie bei jedem Schnitt an derselben Stelle beginnen. Ändert sich die Drehzahl, verspringt das Gewinde; daher wird mit fester Drehzahl
G97 S_gearbeitet. - Zentrieren, Bohren und Gewindebohren: Das Werkzeug steht auf X0 (Mitte), mit G96 ginge die Spindel sofort auf Höchstdrehzahl. Die zu den Bohrbedingungen passende Drehzahl wird direkt mit G97 vorgegeben.
- Weite Fahrten zur Werkzeugwechselposition: Fährt X auf einen großen Wert, senkt G96 die Drehzahl und erhöht sie beim Zurückfahren wieder. Um unnötiges Beschleunigen und Bremsen zu vermeiden, wechselt man vor dem Werkzeugwechsel oft auf G97. Das
G97 S800im Beispiel ist ein solcher Fall.
Grenzen der geschätzten Bearbeitungszeit
Wird Vorschub pro Umdrehung (G99) mit G96 kombiniert, ändert sich auch der Vorschub pro Minute mit der Drehzahl. Die Bearbeitungszeit in CNC Path Analyzer ist ein Referenzwert, der diese Änderung unter unterstützten Bedingungen berücksichtigt; die tatsächliche Spindelbeschleunigungszeit ist nicht enthalten. Die Vorschubeinheiten behandelt G98/G99-Vorschubeinheiten.