CNC Path Analyzer

Warum X an der Drehmaschine ein Durchmesser ist: Durchmesserprogrammierung, U/W inkremental und die G18-Ebene

Erklärt an einem Fasenbeispiel, warum der X-Wert in einem CNC-Drehprogramm einen Durchmesser und keinen Radius bedeutet, warum er in der Bildschirmzeichnung als Radius erscheint, sowie die inkrementalen U/W-Befehle und die ZX-Ebene G18.

Zeichnungen und Messungen beziehen sich auf Durchmesser

Die meisten Drehteile sind rotationssymmetrisch. Zeichnungen nennen Durchmesser wie Ø30 oder Ø24, und gemessen wird der Durchmesser mit Bügelmessschraube oder Messschieber. Deshalb verwenden die meisten Drehsteuerungen standardmäßig die Durchmesserprogrammierung, bei der der X-Wert als Durchmesser gelesen wird. X30. bedeutet, dass die Werkzeugspitze an eine Stelle 15 mm von der Spindelmitte fährt.

So lassen sich Zeichnungsmaße direkt übernehmen, man muss aber stets bedenken, dass die Maschine tatsächlich nur die Hälfte verfährt. Ändert man X um 1 mm, bewegt sich das Werkzeug nur 0.5 mm, und der Durchmesser ändert sich um 1 mm.

Warum die Bildschirmzeichnung Radien zeigt

Wird ein Weg als Schnitt gezeichnet, ist die senkrechte Achse der Abstand von der Spindelmitte, also der Radius. Auch CNC Path Analyzer halbiert im Drehmodus die X-Werte beim Zeichnen. Im Beispiel erscheint X30. in der Zeichnung auf Höhe 15 und X60. auf Höhe 30. Es ist normal, dass Programmwerte und Zeichnungsmaßstab unterschiedlich aussehen.

G18: die Standardebene der Drehmaschine

Das Drehwerkzeug bewegt sich auf zwei Achsen, Z (Spindelrichtung) und X (Durchmesserrichtung), daher werden Kreisbögen und Korrekturen in der ZX-Ebene berechnet. Der zugehörige Code ist G18. Drehsteuerungen stehen beim Einschalten meist auf G18, auf Dreh-Fräs-Zentren kann ein Programm aber mit noch aktivem G17 oder G19 enden; es ist daher eine gute Gewohnheit, G18 am Programmanfang anzugeben.

Beispiel und Weg

Ein kurzes Drehprogramm, das eine C2-Fase an einem Ø30-Außendurchmesser dreht und mit U/W inkremental einen Absatz erzeugt

O2003
T0101
G21 G90 G18 G40 G99
G97 S1500 M03
G00 X32. Z2.
G01 X26. F0.15
Z0.
X30. Z-2.
Z-25.
U4.
W-10.
G00 X60. Z50.
M30
Ein kurzes Drehprogramm, das eine C2-Fase an einem Ø30-Außendurchmesser dreht und mit U/W inkremental einen Absatz erzeugt — ZX (Radius) WegZX (Radius)
Hellblau gestrichelt ist G00-Eilgang, orange durchgezogen ist Schnittbewegung. Kreisbögen werden als berechnete statische Kurven dargestellt.

Die Abbildung oben zeigt das Ergebnis dieses Programms in CNC Path Analyzer (Linearvorschub 6 Segmente, Eilgang 1 Segmente).

Das Beispiel lesen

SatzBedeutung bezogen auf den DurchmesserPosition als Radius (Zeichnung)
G00 X32. Z2.Eilgang-Anfahrt auf Ø32, 2 mm vor der PlanflächeHöhe 16, Z2
G01 X26. F0.15Zustellung auf den Fasenanfangsdurchmesser Ø26Höhe 13
Z0.Vorschub bis zur Planfläche des WerkstücksZ0
X30. Z-2.Durchmesser +4 mm auf 2 mm Länge → C2-FaseHöhe 15, Z-2
Z-25.Außendurchmesser Ø30 auf 25 mm Länge drehenZ-25
U4.Aktuellen Durchmesser um 4 mm vergrößern → Absatz Ø34Höhe 17
W-10.Vom aktuellen Z 10 mm weiter → Z-35Z-35

U und W: inkrementale Befehle an der Drehmaschine

Bearbeitungszentren schalten mit G91 in den Inkrementalmodus, das Standard-G-Code-System von FANUC-Drehmaschinen (System A) unterscheidet absolut und inkremental dagegen über den Adressbuchstaben. X/Z sind Absolutkoordinaten, U/W die Inkremente in X bzw. Z. Sie lassen sich sogar in einem Satz mischen, etwa X30. W-5..

Auch U ist ein Durchmesserwert. U4. bewegt das Werkzeug radial um 2 mm nach außen und vergrößert den Durchmesser um 4 mm. Wer das vergisst und U in Radiuswerten denkt, erhält einen Absatz mit halber oder doppelter Höhe.

Warum sich die Drehzahl mit dem Durchmesser ändern muss

Der Zusammenhang zwischen Schnittgeschwindigkeit V (m/min) und Drehzahl N (rpm) lautet N = 1000 × V ÷ (π × D). Bei denselben 1,500 rpm beträgt die Schnittgeschwindigkeit an Ø30 etwa 141 m/min, an Ø10 aber nur noch 47 m/min. Bleibt die Drehzahl bei Arbeiten mit ständig kleiner werdendem Durchmesser wie dem Plandrehen fest, wird die Oberfläche zur Mitte hin rauer.

Deshalb ändert die Drehmaschine die Drehzahl automatisch passend zum aktuellen X-Durchmesser, wenn V mit G96 (konstante Schnittgeschwindigkeit) vorgegeben wird. Dass X ein Durchmesser ist, geht dabei direkt in die Rechnung ein. Mit V160 ergeben sich an Ø30 etwa 1,698 rpm, an Ø10 bereits etwa 5,093 rpm; daher wird die Höchstdrehzahl etwa mit G50 S2000 begrenzt, um Futter und Werkstück zu schützen.

DurchmesserDrehzahl bei V=160Mit G50 S2000
Ø60Etwa 849 rpm849 rpm
Ø30Etwa 1,698 rpm1,698 rpm
Ø20Etwa 2,546 rpmAuf 2,000 rpm begrenzt
Ø10Etwa 5,093 rpmAuf 2,000 rpm begrenzt

Häufige Fehler bei der Durchmesserprogrammierung

  • Fasenberechnung: Eine C2-Fase ist 2 mm lang und radial 2 mm tief, im Durchmesser also 4 mm Unterschied. Im Beispiel zeigen X26 → X30 und Z0 → Z-2 genau diesen Zusammenhang.
  • Werkzeugverschleißkorrektur: Ist der Außendurchmesser 0.02 mm zu groß, tragen Sie als X-Verschleißkorrektur -0.02 (Durchmesserwert) ein. Wer irrtümlich in Radius denkt und -0.01 einträgt, korrigiert nur die Hälfte.
  • U in Zyklen: U im ersten Satz von G71 ist eine Zustellung als Radiuswert und muss anders gelesen werden als gewohnt.
  • Kerndurchmesser von Gewinden: In G76 ist X der Kerndurchmesser (ein Durchmesser), P dagegen die Gewindetiefe (ein Radius); die Bezugsgrößen sind also gemischt.

Häufig gestellte Fragen

Sind U und W auch an Maschinen mit G-Code-System B oder C inkremental?
Nein. In den Systemen B und C wird wie am Bearbeitungszentrum mit G90/G91 zwischen absolut und inkremental umgeschaltet, und U und W können eine andere Bedeutung haben. Prüfen Sie zuerst die G-Code-System-Einstellung der Maschine.
Kann man negative X-Werte verwenden?
Das bedeutet eine Bewegung über die Spindelmitte hinaus und kommt beim normalen Drehen kaum vor. Beim Plandrehen wird manchmal etwa X-0.5 verwendet, um leicht über die Mitte zu fahren und den Restzapfen zu entfernen; Werkzeuggeometrie und zulässiger Bereich der Maschine müssen dabei geprüft werden.

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