CNC-Technik-Kurs Teil 1 Programmieren nach DIN 66025

CNC-Programmierungohne Geheimnisse

Das Programmieren von CNC-ge-steuerten Maschinen ist eine fas-

zinierende Sache. Die CNC-Pro-grammiersprache, die nach DIN66025 genormt ist, ist eigentlich nurauf dem ersten Blick unverständlich.In Wahrheit ist der Umgang mit die-ser Steuersprache auch nicht schwie-riger als das Programmieren etwa inBasic oder Pascal.

Wer einmal den nur Anfangs nichtganz leichten Einstieg in die Welt derCNC-Programmierung geschafft hatund sich anschließend etwas genauermit dem Satzaufbau und der Anwen-dung der einzelnen Befehle auseinan-dersetzt, dem steht das ganze Leis-tungsspektrum dieser staunenswertenMaschinengattung offen.

CNC-Maschinen bieten Bearbei-tungsmöglichkeiten, die ganz neueStrategien der Zerspanung erlauben.Vielfach erübrigt sich das Umspan-nen der Werkstücke auf eine andereMaschine, da mit CNC-Maschinen,die nicht selten mit Rund- bezie-hungsweise Schwenktisch oder garmit einer Kombination derselbigenausgestattet sind, oft das Teil in einerAufspannung hergestellt werdenkann. Dieser Trend wird durch Ma-schinen, die mehrere Technologien insich vereinigen, noch verstärkt.

Lernen, ohne auszusteigen

Nicht jeder ist nun in der glücklichenLage, über eine CNC-Maschine zuverfügen beziehungsweise an einerCNC-Steuerung zu üben. Insbeson-dere arbeitslose Facharbeiter, die nieGelegenheit bekommen haben, sichdiesbezüglich fortzubilden, habenhier das Nachsehen. Aus diesemGrunde wurde ein Programm entwi-ckelt, das eine CNC-Maschine nebstSteuerung simuliert.

Die Simulationssoftware hört aufden Namen "SIM_WORK" und er-möglicht es, angstfrei CNC-Befehlezu erlernen. Um eine möglichst pra-xisgerechte Programmierung zu ge-währleisten, wurde SIM_WORK anden Sprachschatz einer Industriesteu-erung angelehnt. SIM_WORK istweitgehend in der Lage, die Befehleund Handhabung einer Philips-432-

Dem Rätsel der DIN 66025 per Simulator auf der SpurDas Programmieren von CNC-gesteuerten Maschinen wird als schwierig undabstrakt angesehen. Doch ist der Umgang mit dieser Programmiersprache auchnicht schwieriger als das Programmieren in Basic oder Pascal. In einem mehr-teiligen Kurs kann jeder Interessierte sich dieser Maschinengattung nähern,ohne Angst zu haben, etwas kaputt zu machen. Zu diesem Zweck ist ein CNC-Fräsmaschinensimulator entwickelt worden, der sowohl auf DOS-Rechnernläuft, als auch mithilfe eines DOS-Simulators unter Windows 7 arbeitet.

1 Moderne CNC-Steuerungen erleichtern dasProgrammieren anspruchsvoller Teile.

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Steuerung zu simulieren. Diese Steue-rung wird zwar nicht mehr gebaut, hatjedoch den Vorteil, dass sie nach wievor im Einsatz ist und gerade in derAusbildung eine wichtige Rolle spielt,da dorthin vielfach die für die Ferti-gung nicht mehr voll tauglichen Ma-schinen ausgelagert wurden.

Im Endeffekt ist es natürlich völligegal, welche Steuerung man zum Ler-nen nutzt. Entscheidend ist, dass mannach der Zeit des Übens versteht, wieCNC-Maschinen programmiert wer-den, da die Befehle auf der Norm DIN66025 aufbauen und das Gelernte da-her auf jede Steuerung grundsätzlichübertragbar ist.

Starten von SIM_WORK

SIM_WORK kann auf DOS-Rech-nern direkt durch Eingabe vonSIM_WORK.EXE beziehungsweiseaus dem Dateiexplorer durch Doppel-klick auf die Exe-Datei vonSIM_WORK gestartet werden, wenn

Wie alles begannDas automatische Steuern von Maschi-nen begann 1808 mit dem Lochkarten-Webautomaten. 1863 wurde das auto-matische Klavier patentiert, bei dem eingelochtes Papierband die Pressluft zurBetätigung der Tasten steuerte. Mit derZ3, die der Deutsche Konrad Zuse Mitteder 1930er Jahre baute, entstand der ers-te voll funktionsfähige, programmierba-re Computer der Welt. 1952 erschuf dasMIT, eine Universität in den USA, dieerste numerisch gesteuerte Werkzeug-maschine. Sie war bereits so schnell,dass damit drei Achsen simultan bewegtwerden konnten. 1960 wagten sich dieersten Hersteller aus Deutschland aufden Markt für NC-Maschinen. 1968wurden durch die IC-Technik die Steue-rungen kleiner und leistungsfähiger.1984, erschienen leistungsfähige CNCsmit grafisch unterstützter Programmier-hilfe. Heutige Steuerungen simulierenselbst hochkomplizierte CNC-Program-me vorab, um die Gefahr eines Crash zuminimieren.

auf diesem Rechner Windows in derVersion 95,98 oder 2000 installiert ist.Ab Windows XP wird es schon kriti-scher und mit Windows 7 unmöglich,SIM_WORK direkt zu starten.

Es gibt jedoch stets Lösungen, dasCNC-Simulationsprogramm zum Lau-fen zu bringen. Dazu ist beispielswei-se nur der Einsatz eines DOS-Emula-tors wie etwa von “DOSBox” nötig.Möglich wäre zudem, ein Dos-Be-triebssystem als zweites Betriebssys-tem zu installieren. Der Einsatz vonDOSBox hat jedoch den großen Vor-teil, dass das Programm nicht instal-liert werden muss (Stickware) und da-her auch keine PC-Systemeinstellun-gen verändert werden.

Das Freeware-Programm "DOSBox"können Sie im Download-Bereich vonWelt der Fertigung im Paket mitSIM_WORK herunterladen. Die darinenthaltene Version ist die portable Ver-sion dieses DOS-Emulators, da dieseVersion keine Systemänderungen am

PC durchführt. Der Umgang mitDOSBox ist leider etwas ungewohntund bedarf einer akribischen Vorberei-tung, damit dem erfolgreichen Startvon SIM_WORK nichts mehr imWege steht.

Per Doppelklick wird die selbstex-trahierende 7Zip-Datei entpackt. Nachdem Entpacken sind beide Programme

2 Verwenden Sie ein Verzeichnis mit einem ma-ximal acht Zeichen langen Verzeichnisnamen.Dort legen Sie das Verzeichnis für die DOS-Box und SIM_WORK ab.Den DOS-Simulator "DOSBox" starten Siedurch einen Doppelklick auf die Datei "DOS-BoxPortable". Danach erscheint der Begrü-ßungsbildschirm, den Sie in Bild 3 sehen.

Installieren von SIM_WORK

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3 Nach dem Start des DOS-Emulators kannSIM_WORK gestartet werden. Dazu muss al-lerdings zunächst das Laufwerk, auf dem sichdas Programm befindet, “gemountet” werden.Zum mounten sind die dazu nötigen Befehleund Syntaxregeln zu beachten, damit der DOS-Emulator das Laufwerke im PC erkennt. GebenSie daher die Befehlszeile genaus so ein, wie imPunkt A vorgegeben und achten Sie auf daskorrekte Setzen der Leerzeichen. Sollte ihrLaufwerk einen anderen Laufwerksbuchstabenbesitzen, müssen Sie natürlich diesen anstatt“d” angeben.In diesem Beispiel wurde Laufwerk D: ge-mountet. Nachdem dies geschehen ist, wirddurch Eingabe von “d:” ins Laufwerk D ge-wechselt (B) und per cd-Befehl in das Verzeich-nis “SIM_WORK” gesprungen (C). Durch Ein-gabe von “sim_work.exe” wird das CNC-Simu-lationsprogramm SIM_WORK gestartet (D).

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4 Nachdem sich dasCNC-Simu-lationsprogrammselbst auf Virenbefallüberprüft hat, startetSIM_WORK undpräsentiert sich miteinem dreigeteiltenFenster, was demVerständnis beimProgrammieren vonCNC-Maschinen sehrentgegenkommt.

5 SIM_WORK ist indrei Fenster unterteilt(A,B,C). Der untereBereich (C) dient zurEingabe von Befeh-len (G). Ferner infor-miert dieser Bereichüber verschiedeneBetriebszustände (F),gewählte G- bezie-hungsweise M-Funk-tionen (D) und Ver-fahrwege (E). AuchInformationen wieetwa Fehlermeldun-gen oder Handlungs-hinweise (G) werdenhier angezeigt.

6 Nach dem Anfah-ren des Referenz-punktes kann mittelsder Tastenkombinati-on [Strg]+[B] der Te-ach-In-Modus durchDrücken der Taste[M] aufgerufen wer-den.

7 Die Befehlseingabeerfolgt im Teach-In-Modus in der unters-ten Zeile (K). Ände-rungen des Zustandesvon Spindelmotor(H) und Kühlmittel-pumpe (J) werdenfarblich sowohl amMaschinenbild alsauch an der Status-zeile (L) gekenn-zeichnet. Betrieb-zustände wie etwaSpindeldrehzahlenund Eingabemoduswerden angezeigt(N). Die erlaubtenZeichen für CNC-Be-fehle sind in Zeile Mersichtlich.

wahlweise in ein beliebiges Laufwerkzu verschieben. Die Dateinamen dür-fen im Fall der Umbenennung, dienicht nötig ist, höchstens acht Zeichenbesitzen. Der Grund ist in den Ein-schränkungen aus der DOS-Zeit zusuchen. Per Doppelklick auf “DOS-BoxPortable” wird der DOS-Simula-tor gestartet. Nach einer kurzen War-tezeit erscheint ein Fenster, in demeine DOS-Oberfläche simuliert wird.

Natürlich kann das nun laufendeDOS-Betriebssystem nicht wissen,welche Festplatten zum System gehö-ren, da es ja keinen Bootvorgangdurchgemacht hat. Deshalb müssensolche Informationen dem Systemmitgeteilt werden. Dafür ist der Be-fehl “mount” zuständig.

Geben Sie nun ein: “mount d d:\sim_work”. Wechseln Sie zum Lauf-werk “D”, indem Sie einfach “d:” ein-geben. Anschließend begeben Sie sichgleich in das Verzeichnis“SIM_WORK”, indem Sie eingeben:“cd sim_work”. Starten Sie nun dasCNC-Simulationsprogramm durchEingabe von “sim_work”.

SIM_WORK prüft sich zunächstselbst auf Virenbefall und startet dannden Simulator. Wichtig ist, dass derMount-Vorgang genau so durchge-führt wird, wie er beschrieben steht,da SIM_WORK sonst nicht startet.

SIM_WORK im Detail

Der Bildschirm von SIM_WORK istin drei Bereiche (A,B,C) unterteilt(Bild 5). Der linke Bereich (A) zeigteinen Frästisch in der Draufsicht. Hiererfolgt die Simulation der Fräsbewe-gungen sowie die Anzeige des Werk-stückrohteils. Der rechte Bereich (B)zeigt die räumliche Darstellung einerFräsmaschine. In diesem Bereich wer-den die Bewegungen der Schlitten,sowie die Betriebszustände von Kühl-mittelpumpe (J) und Antriebsmotor(H) simuliert.

Der untere Bereich (C) dient zurEingabe von Befehlen (G). Ferner in-formiert dieser Bereich über verschie-dene Betriebszustände (F), gewählteG- beziehungsweise M-Funktionen(D) und Verfahrwege (E). Auch Infor-mationen wie etwa Fehlermeldungen

Wichtig:Löschen Sie niemals

die Datei"Driver.Log". Dieseist zur einwandfreien

Funktion vonSIM_WORK nötig.

oder Handlungshinweise (G) werdenhier angezeigt.

Der erste Start

Viele CNC-Maschinen müssen nachdem Einschalten einen Referenzpunktanfahren, der eine Eichposition dar-stellt. Der Steuerung der CNC-Ma-schine wird so mitgeteilt, von wo ausdie Koordinaten gemessen werden.

Wer schon einmal einem Kopiergerätoder einem Plotter nach dem Einschal-ten zugesehen hat, weiß, dass auchdiese zuerst einen Referenzpunkt an-fahren. Wenn einem Plotter, währender eine Zeichnung bearbeitet, ein Wi-derstand im Weg ist, kann es sein, dassdas Transportband, das den Plotterarm

bewegt, durchrutscht. Dadurch stimmtdie tatsächliche Lage des Plotterarmsmit der im Steuerrechner gespeichertenPosition nicht mehr überein. Die Folgeist, dass die Zeichnungen an falscherPosition ausgegeben werden und Stift-wechsel nicht mehr funktionieren. Wirdnun der Referenzpunkt neu angefahren,funktioniert der Plotter wieder normal.

CNC-Maschinen bedienen sich desgleichen Vorgangs. Im Fall eines Zu-sammenstoßes etwa zwischen Werk-zeug und Werkstück ist das Referenz-punktfahren ein wichtiger Vorgang, umsicherzustellen, dass die Maschine wie-der korrekt arbeitet, sofern der Crashkeine größere Schäden verursacht hat.Da das Anfahren des Referenzpunktes

viel Zeit in Anspruch nimmt, spei-chern einige Steuerungen den Refe-renzpunkt fest ab, sodass nach demnächsten Einschalten der Maschinesich das Anfahren des Refernzpunkteserübrigt. Alternativ sind Maßstäbe be-stellbar, die mehrere Referenzpunktein kurzen Abständen besitzen. Da-durch läßt sich der Referenzpunktsehr schnell anfahren.

Zum Referenzpunktanfahren derSIM_WORK-Maschine sind nachei-nander die Tasten "X","Y" und "Z"sowie anschließend die Taste [Return]zu drücken. Die Referenzpunkte wer-den gleichzeitig angefahren. Es kön-nen auch die Achsen einzeln geeichetwerden. SIM_WORK gibt eine Mel-dung aus, welche Achsen noch zu ei-chen sind.

Wie man sieht, hält sichSIM_WORK im Gegensatz zu vielenteuren CNC-Simulationsprogrammenan die reale Maschinenwelt, um demLernenden so realitätsnah wie mög-lich die Bedienung von CNC-Maschi-nen nahezubringen.

Befehlseingabe ganz easy

Um nun einen CNC-Befehl eingebenzu können, muss SIM_WORK zu-nächst in den TEACH-IN-Modus ver-setzt werden. Dazu sind die Tasten[Strg]+[B] gleichzeitig zu betätigen.In der Meldungszeile werden nun diemöglichen Modi angezeigt. DrückenSie nun die Taste [M] für TEACH-IN.Nun können Befehle für ein Pro-gramm eingegeben werden. Wenn einBefehl in die Eingabezeile eingegebenwird, können die Auswirkungen die-

8 Die bedienerfreundliche Philips 432-Steuerung ist immer noch in vielen Betrieben zu finden. Insbe-sondere in der Ausbildung ist diese Steuerung noch weit verbreitet, nachdem die Maschinen aus derFertigung ausgelagert wurden. Die Philips 432-Steuerung bildet die praxisgerechte Grundlage für dasCNC-Simulationsprogramm SIM_WORK.

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TASTENCODE VON SIM-WORK

[Strg]+ [A]Programm auf Datenträger abspeichern[F3] letzten Dateinamen zurückholen

[Strg]+ [B]Auswahlmenü BETRIEBSMODUS[C] Manuell Continue[S] Manuell Step[M] Teach-In MDI[P] Teach-In Playback[R] Reset Axis

[Strg]+ [I]Auswahlmenü INTERNE SPEICHER[P] Punktespeicher[A] Parameterspeicher[N] Nullpunktspeicher[M] Maschinenkonstantensp.[W] Werkzeugspeicher

[Strg]+ [K] (Korrektur-) Editor

[Strg]+[ ] oder [ ]wechseln zwischen Makro und Hauptprogrammeditor

[BILD ] Blättern zurück[BILD ] Blättern vorwärts[BACKSPACE] Rechtes Zeichen löschen

] [ ] Cursor Auf/Ab][ ] Cursor Links/Rechts

[Pos1] Cursor auf Textanfang[Ende] Cursor auf Textende[Einfg] Cursor auf Textende:

Zeile einfügenCursor im Text:Leerzeichen einfügen

[Entf] Cursor auf Textende:Zeile löschenCursor im Text:Zeichen löschen

[Esc] Editor verlassen

[Strg]+ [L]Programm von Datenträger laden[F3] letzten Dateinamen zurückholen

[Strg]+ [N]Neues Programm. Alle Speicher löschen.

[Strg]+ [O]Geometrierechner aufrufen

[Strg]+ [P]Programm drucken. (nur Matrixdrucker auf LPT1)

[Strg]+ [R]Schrittmaß wählen (nur im Tippbetrieb möglich)

[Strg]+ [U]Unterprogrammspeicher löschen

[Strg]+ [W]Programm wiederholen

[Strg]+ [E]SIM_WORK beenden

Hinweis: Manche Tastaturen sind anders be-schriftet, deshalb muss eventuell statt [Strg] dieTaste [CTRL] gedrückt werden.

ses Befehls unmittelbar kontrolliertwerden, da beispielsweise der Tischsich bewegt oder Motor und Pumpeaktiviert werden und dadurch ihre Far-ben ändern.

Geben Sie nun die ersten Befehle ein:S300 [RETURN]M3 [RETURN]M8 [Return]

Erklärung zu den Befehlen: S300: DerBuchstabe "S" weist die CNC-Steue-rung an, die nachfolgende Zahl alsDrehzahlwert zu behandeln. Die Zahl"300" wird im SIM_WORK-Feld"Drehzahl" angezeigt. Es wurde fest-gelegt, dass sich die Arbeitsspindelmit 300 Umdrehungen pro Minutedrehen soll. Angehende CNC-Pro-grammierer müssen sich deshalb mer-ken, dass der Buchstabe „S“ im CNC-Code für „Spindeldrehzahl“ steht. DieSpindel der Maschine dreht sich jetztjedoch noch nicht! Dazu ist der nächs-te Befehl zuständig: M3

M3: Der Buchstabe „M“ weist dieCNC-Steuerung an, die nachfolgendeZahl als Maschinenbefehl zu behan-deln. Der Maschinenbefehl "M3" ist inder DIN66025 definiert als "Arbeits-spindel Rechtslauf". Der Programmie-

rer bestimmt mit diesem Befehl dieDrehrichtung der Maschinenspindel.Erst jetzt dreht sich die Arbeitsspindelim Rechtslauf mit 300 Umdrehungenpro Minute. Dies zeigt SIM_WORKauf augenfällige Weise, da das recht-eckige Kästchen auf dem Waagrecht-schlitten, es soll den Antriebsmotorsymbolisieren, seine Farbe von Gelbnach Grün wechselt.

M8: Wie zu sehen ist, wechselt einrechteckiges Kästchen im Maschinen-fuß (es soll die Kühlmittelpumpe sym-bolisieren), die Farbe von Gelb nachRot. Dies zeigt, dass die Kühlmittel-pumpe durch den Befehl M8 einge-schaltet wurde.

Schließen wir nun das Programm ab,in dem wir noch den Befehl M30 ein-geben. Der Befehl M30 ist ebenso wieM3 und M8 ein Maschinenbefehl undmarkiert das Programmende. Wenn dieSteuerung auf diesen Befehl stößt, wer-den die Arbeitsspindel und die Kühl-mittelpumpe stillgesetzt, was am Farb-

Wichtige CNC-Befehls-BuchstabenG WegbefehlM MaschinenbefehlS SpindeldrehzahlF VorschubN SatznummerT WerkzeugnummerX,Y,Z Verfahrachsen

www.weltderfertigung.de

wechsel der Kästchen zurück nachGelb zu erkennen ist. Die Steuerungspringt an den Programmanfang undist bereit für eine Programmwiederho-lung.

Die Programmwiederholung

CNC-Maschinen sollen natürlich vomEinzelteil bis zu Stückzahlen inschwindelnder Höhe jedes Teil in stetsgleichbleibender Qualität bearbeiten.Dazu muss die Steuerung natürlich inder Lage sein, ein einmal erstelltesProgramm beliebig oft zu wiederho-len. Selbstverständlich ist auchSIM_WORK dazu in der Lage. Dazumüssen nur die Tasten [Strg]+[W]gleichzeitig betätigt werden.

Das Programm wird nun wiederholt.Zu sehen bekommen wir aber nichts.Der Rechner ist einfach zu schnell fürdas Auge, um die Farbänderungen be-obachten zu können!. Macht nichts.Für Sie ist jetzt nur wichtig, dass Siewissen, wie man eine Programmwie-derholung erreicht.

Mit der Tastenkombination [Strg]+[E] kann SIM_WORK nach einer Si-cherheitsabfrage verlassen werden.Anschließend kann der DOS-Simula-tor einfach durch anklicken desSchließen-Buttons beendet werden.

Mit diesem kleinen Beispiel konntenbereits ein klein wenig die Geheimni-se der Programmierung nach DIN66025 erforscht werden. Der CNC-Kurs wird in regelmäßig erscheinen-den Abschnitten auf der Welt der Fer-tigung fortgesetzt, sodass interessierteLeser am Kursende profunde CNC-Kenntnisse vorweisen können.

10 Im Editor, dermit [Strg]+[K] auf-gerufen wird, kön-nen längere Pro-gramme eingege-ben werden. Auchdie mittels Teach-In-Modus eingege-benen Programmewerden hier abge-legt. Die Auftei-lung in einenHauptprogramm-und einen Makro-bereich ermöglichtdas Erstellen vonverschachteltenCNC-Programmen.Durch Drücken derTaste [Esc] wirdder Editor wiederverlassen.

9 Die Leistungsfä-higkeit vonSIM_WORK er-laubt es, die Pro-grammierung vonCNC-Maschinenintensiv zu lernen.In einem späterenKursteil wird bei-spielsweise derUmgang und dieHandhabung vonZyklen intensivdurchgenommen.

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