CNC-Technik-Kurs Teil 6 Programmieren nach DIN 66025

Per PAL-Modus durch dieschriftliche CNC-Prüfung

Die PAL-Maschine erblickte we-gen der damaligen Vielzahl von

CNC-Steuerungen das Licht der Fer-tigungswelt. Zur Zeit der Einführungwurde dies von den zuständigenIHK-Prüfungsausschüssen als Not-wendigkeit betrachtet, um in einemvertretbaren Zeitrahmen das CNC-Wissen der Prüflinge zu bewerten.

Mittlerweile gäbe es keine Recht-fertigung mehr, Prüflingen und Aus-bildungsbetrieb damit zu belasten, daheute ohne Mehrbelastung für diePrüfungsausschüsse selbst steue-rungsspezifische Prüfungen möglichsind. Solange dies von den Kammernjedoch nicht umgesetzt wird, wasauch den mit Simulatoren gute Ge-schäfte machenden Unternehmen ge-schuldet ist, müssen nach wie vorzahlreiche Stunden aufgewendet wer-den, um diesen Unsinn zu lernen.SIM_WORK macht es nun zumin-dest möglich, sich mit der PAL-Steu-erung zu beschäftigen, ohne Unsum-men in einen Simulator zu investie-ren.

Im PAL-Befehlssatz sind Zyklen zufinden, die so auf regulären Steuerun-gen nicht, oder nur in ähnlicher Formzu finden sind. Der Vorteil ist, dassbundesweit alle Prüflinge das Prü-fungsstück mit dem gleichen Be-fehlsumfang programmieren. EinNachteil war bisher, dass man ohneSimulator lediglich theoretische Auf-gaben üben konnte, da ja die realenCNC-Steuerungen mit den PAL-Be-fehlen nichts anfangen können.

Mit SIM_WORK hat sich dies ge-ändert! Nun ist es möglich, Übungs-programme zu schreiben und sofortsimulieren zu lassen. Selbstverständ-lich gelten dieselben Einschränkun-gen bezüglich der Geometrie desWerkstückes wie für die Philips-Emulation.

Um in den PAL-Modus umzuschal-ten, muss eine Maschinenkonstantegeändert werden. Zu diesem Zweckmüssen die Tasten [Strg] + [I] gleich-zeitig betätigt werden. Anschließendwird die Taste [M] betätigt, um inden Maschinenkonstantenspeicher zugelangen. Nun wird dern Cursor aufdas Feld 1 gesetzt und dort der Wert

Optimale CNC-Prüfungsvorbereitung dank SIM_WORKSIM_WORK emuliert nicht nur eine Philips-Steuerung, sondern ist auch in derLage, sogenannte PAL-Befehle zu verstehen. Diese Befehle haben nichts mitder PAL-Programmiersprache der Datenbank Paradox zu tun. Die PAL-Maschi-ne ist eine imaginäre Maschine, die es nirgends zu kaufen gibt. Deren Befehls-satz wird herangezogen, um das sichere Beherrschen von CNC-Steuerungen zuüberprüfen. Insbesondere Zerspanungsmechaniker werden bei ihrer schriftlichenFacharbeiterprüfung damit konfrontiert. Wer mit SIM_WORK übt, kann diesemTag entspannt entgegensehen.

1 PAL-Prüfungsstücke können nur mit entsprechenden Simulatoren erstellt werden, da es keine rea-le Steuerung gibt, die mit PAL-Befehlen etwas anfangen kann. Dank SIM_WORK kann sich nun je-der Zerspanungsmechaniker-Prüfling ohne große Kosten auf die CNC-Prüfung vorbereiten.

1

Nutenfräszyklus G88

Taschenfräszyklus G86

PAL-Prüfungsstück

Kreistaschenfräszyklus G87

Teilkreis-Bohrzyklus G85

Teilkreis-Gewindebohrzyklus G85

Kreisinterpolation-Gegenuhrzeigersinn G3

Kreisinterpolation-Uhrzeigersinn G2

Geradeninterpolation G1

"1" eingetragen. Nach Drücken derRETURN-Taste ist die Maschinen-konstante geändert und der PAL-Mo-dus aktiv. Per [ESC] kann nun derMaschinenkonstantenspeicher verlas-sen werden.

Anschließen erfolgt die Aufforde-rung, alle Referenzpunkte neu anzu-fahren. Im linken Fenster steht zurKontrolle neben dem Feld "MODUS"der Text "PAL". SIM_WORK ist nunbereit, Befehle nach PAL entgegenzu-nehmen.

Das erste PAL-Programm

Um das erste PAL-Programm zuschreiben, muss per [Strg] + [K] inden Editor gewechselt werden. Selbst-verständlich kann das Programm auchvon der Festplatte eingelesen werden.Das folgende CNC-Programm ist bisauf die geänderten Achsenbezeich-nungen identisch mit einem Philips-432-Programm:

%2N1 G54 F80 S1390 T4 M06N2 G00 X7.5 Y7.5 M03N3 Z1 M08N4 G01 Z-2.5

N5 Y62.5N6 X92.5N7 Y7.5N8 X7.5N9 G00 Z1N10 X50 Y52N11 G01 Z-2.5N12 Y18N13 G00 Z1N14 X33 Y35N15 G01 Z-2.5N16 X67N17 G00 Z100 M09N18 X150 Y150N19 M30

Allerdings ist noch etwas anders: Esgibt keinen %PM-Befehl! Die PAL-Steuerung erkennt also ein Hauptpro-gramm alleine am %-Zeichen. Dienachfolgende Zahl wird anschließendals Kennnummer des Hauptpro-gramms interpretiert.

Wer nun das CNC-Programm startet,wird auf mehrere Fehlermeldungenstoßen. Zunächst wird SIM_WORKmelden, dass keine Werkzeugdatenvorhanden sind und mit den Standard-werten weiterarbeiten. Da auch keinNullpunktverschiebewert eingegebenwurde, bricht die Simulation mit derMeldung, dass ein Crash erfolgte ab.SIM_WORK simuliert also recht pra-xisnah eine echte Maschine.

Wer nicht an solche "Kleinigkeiten"wie die Nullpunktverschiebung denkt,verursacht schnell teure Maschinen-schäden. Deshalb machen sich Tro-ckenübungen mit SIM_WORK sehrschnell bezahlt, da damit die nötigeSouveränität gewonnen wird, um realeMaschinen sicher zu bedienen. Ganznebenbei wird man auch noch fit für

die CNC-Facharbeiterprüfung ge-macht.Für die fehlerfreie Simulation sinddeshalb noch folgende Eingaben nö-tig:

Werkzeugdaten: Länge: 100, Radius 5Nullpunktverschiebung: G54 X100 Y100 Z100

Da der PAL-Befehl keinen G98-Be-fehl für den Grafikbereich kennt,muss darauf verzichtet werden, denUmriss des zu fräsenden Werkstückskenntlich zu machen.

Ein schwierigeres PAL-Programm

Bevor ein neues Programm eingege-ben werden kann, sollten wie gehabtdie Speicher mit [Strg] + [N] gelöschtwerden. Anschließend sind die Null-punktverschiebungswerte in G54 so-wie die Werkzeugmaße in die entspre-chenden Speicher einzugeben. DieWerkzeuge haben folgende Abmes-sungen:

T1 L100 R6T2 L100 R10

Wichtig!Die PAL-Maschine ist standardmäßig eineSenkrechtfräsmaschine. Daher ändert sichdie Achsenbezeichnung im Vergleich zurPhilips 432-Steuerung, die an der MAHO-Maschine implementiert ist und vonSIM_WORK simuliert wird.

2 Achsenzuordnung im Maho-Modus

3 Achsenzuordnung im PAL-Modus. Es wer-den die Bezeichnungen der Achsen Y und Zgetauscht. Außerdem steht der Maschinull-punkt nun auf der linken Seite des Frästi-sches. Dadurch ändert sich auch das Vorzei-chen der X-Achse.

2

3

Die PAL-Befehle im Überblick

G00 Positionieren im EilgangG01 Geraden-InterpolationG02 Kreis-Interpolation im UhrzeigersinnG03 Kreis-Interpolation im GegenuhrzeigersinnG04 Verweilzeit in SekundenG09 GenauhaltG40 Aufheben der WerkzeugkorrekturG41 Werkzeugbahnkorrektur, linksG42 Werkzeugbahnkorrektur, rechtsG53 Aufheben der Nullpunktverschiebung G59G54 Absolute NullpunktverschiebungG59 Additive NullpunktverschiebungG73 Drehung um den NullpunktG85 Teilkreis-BohrzyklusG86 TaschenfräszyklusG87 KreistaschenfräszyklusG88 NutenfräszyklusG89 Teilkreis-GewindebohrzyklusG90 Absolute MaßangabeG91 Inkrementale MaßangabeG94 Angabe der Vorschubgeschw. in mm/minG95 Angabe der Vorschubes in mm je Umdr.G97 Angabe der Spindeldrehzahl in U/min

M00 Programmierter HaltM03 Spindel dreht im UhrzeigersinnM04 Spindel dreht im GegenuhrzeigersinnM06 WerkzeugwechselM08 Kühlschmiermittel EinM09 Kühlschmiermittel AusM17 UnterprogrammendeM30 Programmende

% Kennung für HauptprogrammL Kennung für Unterprogramm (Makro)

4 Da der PAL-Befehlssatz keinen Befehl für denGrafikbereich besitzt, erfolgt keine Darstellungder Umrisse des Werkstücks.

4

N8 G02 X5 Y25 I3.367 J14.618N9 G01 Y72N10 G03 X19.967 Y80 I0 J18N11 G01 X102.426N12 G02 X97.749 Y5 I-42.426 J-35N14 G01 X112 Y-15N141 G40N15 G00 Z1 M09N16 X85 Y95N17 Z-4 M08N18 G41N19 G01 X80 Y80N20 X111.235 Y65N21 G40N22 G01 X130 Y80N23 G00 Y20N24 G41N25 G01 X114.081 Y34.986N26 G03 X85 Y5 I0.919 J-29.986N265 G01 X95 Y-1N28 G01 X100 Y-10N285 G40N29 G00 Z100 M09N30 X150 Y-50N31 F25 S1390 T7 M06N32 G00 X30 Y45N33 Z1 M08N34 G86 X50 Y20 Z-8 I105 D2N35 G00 X34.141 Y29.545N36 Z-7N37 G88 X41.65 Y9.467 Z-17 I105 D2.25N38 G00 Z1N39 X75 Y50N40 G87 Z-6 D2 R12N41 G00 Z100 M09N42 X150 Y-50N43 F100 S900 T1 M06N44 G00 X75 Y50N45 Z-5 M08N46 G01 Z-11.25N47 G00 Z1 S1060N48 G85 Z-4.5 I0 J5 R18N49 G00 Z100 M09N50 X150 Y-50N51 F150 S1120 T10 M06N52 G00 X75 Y50N53 Z-5 M08N54 G01 Z-19N55 G00 Z100 M09N56 X150 Y-50N57 S318 T12 M06N58 G00 X75 Y50N59 Z-1.5 M08N60 G89 Z-22 I0 J1 F1.5 R0N61 G00 Z100 M09

T3 L100 R8T4 L100 R4T5 L100 R4

Die Werkzeudaten können selbst-verständlich von der Festplatte einge-lesen werden. Nun kann ein neuesProgramm eingegeben werden. Dazuentweder in den Editor wechseln undper [Strg] + [ ] in den Makro-Editoroder das Makro von der Festplatte ein-lesen:

L19N1 G91N2 G01 Z-3N3 X20N4 G00 Z3N5 G90N6 M17

Anschließend wieder per Tastenkom-bination [Strg] + [ ] in den Haupt-programmeditor wechseln und dortfolgendes Programm eingeben:

%7N1 G54 F80 S470 T2 M06N2 G00 X110 Y-10 M03N3 Z1 M08N4 G01 Z-2N5 G41N6 X95 Y5N7 X64N8 Y20N9 G03 X36 Y20 I-14 J0N10 G01 Y5N11 X15N12 G02 X5 Y15 I0 J10N13 G01 Y53N14 G02 X17 Y65 I12 J0N15 G01 X45N16 X75.737 Y49.631N17 X88.274 Y35.176 I-11.18 J-22.361N18 G01 X95 Y15N19 Y5N20 G40N21 X110 Y-10N22 G00 Z1N23 X70 Y70N24 G01 Z-2N25 X100N26 Y50N27 G00 Z100 M09N28 X150 Y-50N29 F80 S1390 T4 M06N30 G00 X23 Y45N31 Z1 M08N32 L1901 (Unterprogramm 19 aufrufen)N33 X70 Y60N34 Z-1N35 L1901N36 Z100 M09N37 X150 Y-50N38 T2 M06N39 Y150N40 M30Wenn mit [ESC] der Editor verlassen

wird, erfolgt sofort eine Simulation desPAL-CNC-Programms.

Soll dies vermieden werden, um dasProgramm eventuell vorher zu sichern,so kann der Editor mit der Tastenkom-bination [Strg] + [E] verlassen werden,ohne dass eine automatische Simulati-on erfolgt. Anschließend kann das Pro-gramm mit [Strg] + [A] abgespeichertund mit [Strg] + [W] simuliert werden.

Eine Prüfungsaufgabe

Wie bereits erwähnt, ist es mitSIM_WORK möglich, sich auf dieCNC-Abschlussprüfung im Fach Frä-sen vorzubereiten. Nachfolgend folgtein Programm, das in einer lange zu-rückliegenden Abschlussprüfungerstellt werden musste. Die Zeichnungdazu findet sich im Bildkasten (12).Die Daten der benötigten Werkzeugelauten:

T1 L100 R6T2 L100 R12.5T3 L100 R10T4 L100 R8T5 L100 R6T6 L100 R4T7 L100 R4T10 L100 R4.25T11 L100 R4T12 L100 R5

%2N1 F100 S440 T2 M03N2 G00 X112 Y-15N3 Z-8 M08N4 G41N5 G01 X97.749 Y5N6 X40N7 X16.633 Y10.382

Vergleich PAL-Philips 432Einige Pal-Befehle entsprechen in derFunktion den Philips-Befehlen. Die An-wendung im Programm erfolgt bis auf dieunterschiedlichen Adresswerte gleich. DerBefehl G97 (Drehzahl in U/min) wird ein-gelesen, hat aber keine praktische Auswir-kung auf den Programmablauf.

PAL-Befehl Philips 432-Befehl------------------------------------------------G09 G28G53 G93G59 G92G73 G93

5 PAL-Beispiel mit Aufruf eines Unterpro-gramms.

5

gerufen. zum Beispiel: L0204. DerBefehl ist wie folgt aufgebaut:L = Lade Makro02 = Makro Nummer04 = Anzahl der Durchläufe

Das Makro mit der Nummer 02 wirdalso vier Mal wiederholt.

2 Nachdem einige Fehler in der ursprünglichenMusterlösung beseitig waren, simuliertSIM_WORK das ehemalige CNC-Prüfungspro-gramm einwandfrei.

N62 X150 Y-50N63 F150 S1190 T11 M06N64 G00 X75 Y50N65 Z1 M08N66 G85 Z-19 I0 J5 R18N67 G00 Z100 M09N68 X150 Y-50N69 T2 M06N70 G00 Y150N71 M30

Wenn das Programm simuliert wird,kommen einige Probleme ans Tages-licht, die damals vom zuständigenPrüfungsausschuss nicht berücksich-tigt wurden.

Die erste Ungereimtheit besteht inder Tatsache, dass davon ausgegangenwird, Werkzeug T2 wäre bereits einge-spannt. Dies kommt in der Praxis beieinem neu herzustellenden Werkstückfast nie vor. Daher muss das Pro-gramm in den folgenden Zeilen abge-ändert werden:

N1 F100 S440 T2 M06 (Befehl M06 einfügenund M03 löschen)N2 G00 X112 Y-15

Da eine reale Maschine nur einen ein-geschränkten Verfahrbereich besitzt,sind an den Endpositionen Sensoreneingebaut, die den Vorschub stillset-zen, um einen Maschinenschaden beiÜberschreitung dieser Grenzen zu ver-meiden. SIM_WORK meldet zu Rechteinen Fehler, wenn versucht wird, die-sen Bereich zu überschreiten. DasProgramm muss daher mit einer Null-punktverschiebung programmiert wer-den. Daher sind noch folgende Zeilenzu ändern:

N1 F100 S440 T2 M06N11 G54 M03 (Diese Zeile einfügen)N2 G00 X112 Y-15

Im Nullpunktverschiebespeicher müs-sen unter „54“ noch Werte für dieNullpunktverschiebung eingeben.

Die Steuerung einer realen Maschinedarf natürlich nicht zulassen, dass imEilgang die Kontur angefahren wird.Deshalb meldet SIM_WORK einenentsprechenden Fehler, wenn der Be-fehl G41 erfolgt, ohne dass vorher einG01-Befehl abgearbeitet wurde. Da-her sind folgende Zeilen abzuändern:

N4 G01N5 G41 X97.749 Y5#N18 G01

N19 G41 X80 Y80#N24 G01N25 G41 X114.081 Y34.986

Durch einen einfachen Tausch von G01und G41 wird die vorhergehende Feh-lermeldung vermieden. Wenn nun eineWiederholung der Simulation erfolgt,wird das Programm ohne Fehler simu-liert. Nachdem nun ein ehemaliges Prü-fungsstück durchgearbeitet wurde, sol-len noch kurz die Besonderheiten derProgrammierung nach PAL angeschnit-ten werden.

Werkzeugpositionierung:

Im PAL-Befehlssatz existiert kein G43-beziehungsweise G44-Befehl. DasWerkzeug wird sofort mit G41 bezie-hungsweise G42 auf die Kontur positi-oniert. Dabei ist jedoch die Möglich-keit gegeben, dass die Kontur vomFräswerkzeug nicht genau berührtwird. Fehlpositionierung im nächstenSatz kann die Folge sein.

Zyklen:

Bei den Zyklen entspricht die Endposi-tion gleich der Startposition. Die Start-position ist diejenige Position, an dersich das Werkzeug vor dem Aufruf desZyklus befindet. Sie sollte immer einenMillimeter über der Bearbeitungsebeneliegen.

Makroaufruf:

Ein Makro wird aus einem Hauptpro-gramm durch den Befehl L, dem einevierstellige Nummer angehängt ist, auf-

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WichtigDurch Eintragen des Wertes 15 in die Maschi-nenkonstante 20 wird das Simulieren von Zyk-len wesentlich beschleunigt. Weitere änderbareMaschinenkonstanten sind im Infokasten (13)zu finden.

InfoSIM_WORK kann keine neuen PAL-Befehleverarbeiten, die nach der Neuordnung im Jahre2004 bzw. 2007 hinzugekommen sind.

Die PAL-Zyklen

7 Teilkreis-Bohrzyklus G85R= TeilkreisradiusZ= Tiefe der Bohrung (Bezug=Werkstück-NP)I= Startwinkel (Bezug=X-Achse)J= Anzahl der Bohrungen

7 8 9

8 Taschenfräszyklus G86X= TaschenlängeY= TaschenbreiteZ= Taschentiefe (Bezug=Werkstück-NP)D= EinzelschnitttiefeI= Drehwinkel um Punkt M (Bezug=X-Achse)

9 Kreistaschenfräszyklus G87R= KreistaschenradiusZ= Taschentiefe (Bezug=Werkstück-NP)D= Einzelschnitttiefe

10 Nutenfräszyklus G88X= NutlängeY= NutbreiteZ= Nuttiefe (Bezug=Werkstück-NP)D= EinzelschnitttiefeI= Drehwinkel um Punkt M (Bezug=X-Achse)

11 Teilkreis-Gewindebohrzyklus G89R= TeilkreisradiusI= Startwinkel (Bezug=X-Achse)J= Anzahl der GewindeZ= Nutzbare Gewindelänge (Bezug=Werkst.-NP)F= Gewindesteigung10 11

12 Da die PAL-Maschine eine reine Phantasie-Maschine ist, sind die ausgearbeiteten Muster-lösungen zu den CNC-Prüfungsausgaben nichtselten fehlerhaft. Jeder verantwortungsbewuss-te Prüfer sollte daher die Musterlösung kritischdurcharbeiten, bevor damit die Leistungen derPrüflinge bewertet wird. Langfristig ist es nö-tig, die wenig nutzbringenden PAL-CNC-Prü-fungen, die es unter den Industrienationen nurin Deutschland gibt, abzuschaffen.

12

Alle Maschinenkonstanten und deren Wirkung

1 0 Philips 432-Simulation.1 PAL/IHK-Simulation.

2 0 Fräserdurchmesser beziehungsweiseFräserbahn bei G41/G42 anzeigen.

1 Fräsermittelpunktbahn beziehungs-weise Werkstückkontur anzeigen.

3 0 Normale Simulationsgeschwindigkeit1 Schnelle Simulationsgeschwindigkeit.

5 0 Keine Prüfung auf Leerzeichen1 Prüfung auf Leerzeichen aktiv

20 0 Normales simulieren der Zyklen.15 Schnelles simulieren der Zyklen.

25 0 Autom. setzen eines Werkzeugradiusvon R=2 bei Werkzeugwechsel.

1 Kein automatisches WKZ-EinsetzenWerkzeugradius.

30 0 Drucken der NP-Verschiebungswerte1 Keine NP-Verschiebungswerte drucken

31 0 Werkzeugdaten druckenWerkzeugdaten nicht drucken 13

G85 G86 G87

G88 G89