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.
M30Die Abbildung oben zeigt das Ergebnis dieses Programms in CNC Path Analyzer (Linearvorschub 6 Segmente, Eilgang 1 Segmente).
Das Beispiel lesen
| Satz | Bedeutung bezogen auf den Durchmesser | Position als Radius (Zeichnung) |
|---|---|---|
G00 X32. Z2. | Eilgang-Anfahrt auf Ø32, 2 mm vor der Planfläche | Höhe 16, Z2 |
G01 X26. F0.15 | Zustellung auf den Fasenanfangsdurchmesser Ø26 | Höhe 13 |
Z0. | Vorschub bis zur Planfläche des Werkstücks | Z0 |
X30. Z-2. | Durchmesser +4 mm auf 2 mm Länge → C2-Fase | Höhe 15, Z-2 |
Z-25. | Außendurchmesser Ø30 auf 25 mm Länge drehen | Z-25 |
U4. | Aktuellen Durchmesser um 4 mm vergrößern → Absatz Ø34 | Höhe 17 |
W-10. | Vom aktuellen Z 10 mm weiter → Z-35 | Z-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.
| Durchmesser | Drehzahl bei V=160 | Mit G50 S2000 |
|---|---|---|
| Ø60 | Etwa 849 rpm | 849 rpm |
| Ø30 | Etwa 1,698 rpm | 1,698 rpm |
| Ø20 | Etwa 2,546 rpm | Auf 2,000 rpm begrenzt |
| Ø10 | Etwa 5,093 rpm | Auf 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?
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.