1.6. NC-Maschinensteuerung history menue Letztmalig dran rumgefummelt: 07.11.09 18:10:00
Das hehre Ziel ist theoretisch mehrere tausend Jahre alt - versteht sich also angesiedelt in der Technikgeschichte. Angefangen hat alles mit teilweise einfachen mechanischen Konstruktionen, welche für die jeweilige Zeit trotzdem bahnbrechend waren. Und der Schritt zu ersten automatisch arbeitenden Maschinen war riesig. Wirklich eigenständig arbeiten von der Planung bis zur Fertigung können Maschinen jedoch erst in unserer Zeit.
  • NC = numerical controlled (numerisch gesteuert)
  • Bewegungsachsen steuern, ggfs. in Funktionszusammenhang
  • Zusammenarbeit mit Einlegeroboter steuern
  • Programmierung:
  • Sprache vom „NC-Typ“: Programm besteht aus Sätzen, Satz besteht aus Befehlen, Befehl besteht aus Kennbuchstabe und Ziffernfolge.
  • WOP - Werkstattorientierte Programmierung: Grafikbildschirm an Steuerung, Eingaben menügeführt, grafische Simulation der Abarbeitung, dann automatische Abarbeitung
  0. Historische Betrachtung
  1. Definitionen und technische Grundlagen
  2. Allgemeines Arbeitsschema einer NC-Maschine"
  3. CNC-Technik
  4. Roboter-Steuerung
  5. Roboter-Modellbau
  6. Werkstatt

die Elektronikseiten

Logo für die NC-Maschinen-Steuerung

inhaltlich auf korrektem Stand - evtl. partiell unvollständig ;-)

Informatik-Profi-Wissen


0. Historische Betrachtung zur NC-Technik history menue scroll up
 
Die Geschichte der Roboter ist auch ein Stück mit die Geschichte der Automaten
  • 1949   erste numerisch gesteuerte Maschine von John Parsons (USA)
  • 1954   erste industriell hergestellte NC-Maschine von BENDIX (USA), aufgebaut mit ca. 300 Röhren
  • 1959   Einführung der NC-Maschine in Europa
  • 1960   erste NC-Maschine mit Transistoren
  • 1963   Werkzeugmaschinen die speziell für die Steuerung durch NCs entwickelt wurden, erscheinen auf dem Markt
  • 1968   erste NC-Maschine mit IC-Technik
  • 1972   erste CNC-Maschine, Minicomputer mit spezieller Schnittstelle zur Steuerung der Achsen
  • 1978   CNC-Maschine mit Mikroprozessor

Mit dem Erscheinen der Mikroprozessoren geht die Ära der NC-Maschine zu Ende.
Die Mikroprozessortechnik erlaubt dem Hersteller Verbesserungen und Erweiterungen der Funktionalität in die laufende Serie einzubringen, ohne die Hardware ändern zu müssen. So kann schneller auf die Anforderungen des Marktes reagiert werden. Außerdem bietet sie neue Möglichkeiten in den Bereichen Visualisierung und Bedienung


1. Definition und Technische Grundlagen history menue scroll up

Als Numerische Steuerung "NC" (engl: Numerical Control) bezeichnet man ein elektronisches Gerät zur Steuerung von Werkzeugmaschinen (beispielsweise Dreh-, Fräs-, Plot- und Schweißmaschinen). Dieser Steuerung wird in einem NC-Programm die einzelnen Arbeitsschritte in einer für sie verständlichen "Sprache" (Codierung) beschrieben, wodurch die Werkstückbearbeitung automatisch ausgeführt werden kann.

Die Geschichte der Roboter ist auch ein Stück mit die Geschichte der Automaten
 


2. Allgemeines Arbeitsschema einer NC-Maschine history menue scroll up
 

Allgemeiner Aufbau eines NC Programms

Ein NC Programm besteht hauptsächlich aus Anweisungen, welche durch die Steuerung in Steuerimpulse für die Werkzeugmaschine umgesetzt werden.

Beispiel:

G00    X+40.0     Y+20.0

Diese Zeile bewirkt, dass die Antriebe für die Schlittenbewegung in den Achsen X und Y eingeschalten werden, bis die Position X = 40.0 und Y = 20.0 erreicht ist.

Anweisungen werden meist durch Zusatzbedingungen ergänzt.

G00

X+40.0

Y+20.0

Anweisung

Zusatzbedingungen

Eine Anweisung mit den dazugehörigen Zusatzbedingungen bilden ein Programmsatz. Ein NC Programm besteht aus einer logischen aufgebauten Folge von Programmsätzen. Die Programmsätze können durch Satznummern gekennzeichnet werden.

Unterprogramme

NC Programme für Werkstücke mit wiederholenden Bearbeitungsschritten besitzen eine Anzahl von Anweisungen, die mehrfach programmiert werden müssen. Diese Anweisungen können zur Vereinfachung in Unterprogrammen separat in der Steuerung gespeichert werden.

 

Die NC Programmiersprache

Die NC-Programmiersprache (z.B. PAL) legt fest, nach welchen Regeln Programmsätze im NC Programm gebildet werden (Grundlage DIN 66025).

Prinzip:

  • Programmsätze bestehen aus Programmworten
  • Programmworte bestehen aus Adresse und einem Wert oder Code (Zahl)

Beispiel:

N150

G01

X+10.0

M03

Satznummer

Wort

Wort

Wort

Die Zahl kann die Bedeutung eines Codes haben (z.B. G01 = Verfahren auf einer Geraden mit Vorschubgeschwindigkeit), oder eines Wertes (z.B. X+10.0 = Verfahren auf die Zielkoordinate mit dem Wert X = 10.0).

wichtige Adressbuchstaben

Anweisungen
Adressbuchstabe G (G00 .. G99)

G

Wegbedingung, steuert die Werkzeugverfahrbewegung

Zusatzbedingungen
Adressbuchstaben:

X

Koordinaten des Zielpunktes

Y     

Z

F

Vorschub (engl. feed)

S

Spindeldrehzahl (engl. speed)

T

Werkzeugnummer/Revolverposition (engl. tool)

M

Schalt- und Maschinenfunktion (Spindel, Kühlmittel ...)

Die Reihenfolge der Wörter im NC Satz ist wie nachfolgend beschrieben:

M

G

X

Y

Z

F

S

T

M

Die Programmiersprache legt fest:

  • welche Anweisungen programmiert werden können
  • welche Zusatzbedingungen zu den Anweisungen möglich sind

mit welchen Adressbuchstaben und welchem Wert/Code die Anweisungen und Zusatzbedingungen gebildet werden


3. CNC-Technik history menue scroll up

 

Die NC-Maschine

Ab Mitte der 50er bis Anfang der 70er Jahre wurde die NC-Steuerung zur Steuerung von Werkzeugmaschinen genutzt. Dazu wurden erst Röhren, dann Transistoren und später IC’s (integrierte Schaltung) so verschaltet, dass die Impulse die Maschine so steuert, dass am Ende das gewünschte Werkstück fertig ist. Teilweise wurden diese Steuerungsbefehle auch über Lochstreifen an die Maschine weitergegeben.

Die CNC-Maschine

Das Prinzip der NC-Maschine wurde an die CNC-Maschine weitergegeben, nur mit der Änderung, dass die Impulse keine Hardware, sondern eine beliebig programmierbare Software steuert. Mit einer modernen CNC-Maschine lassen sich alle nur erdenklichen Formen aus vielen Werkstoffen (Aluminium, Stahl, Kunststoffe) erstellen. Dabei wird das Teil von einem Entwickler in einem CAD-Programm erstellt. Diese CAD-Datei wird in den Computer einer CNC-Maschine übertragen und diese auf die passenden Werkzeuge und die passende Bearbeitungsgeschwindigkeit. Durch die einmalige Programmierung Stellt die Serienproduktion kein Problem dar. Außerdem können Änderungen am Werkstück einfach und schnell am Computer vorgenommen werden und das zu fertigende Teil lässt im CAD-Programm visuell darstellen.

 

moderne CNC-Maschine

Die Werkzeuge

In einer CNC-Maschine kommen sehr vielfältige Werkzeuge zum Einsatz, damit die optimale Materialbearbeitung erreicht wird. Beim fräsen verschiedene Fräser, Bohrfräser, Bohrer und Gewindeschneideisen; beim Drehen verschiedene Schneid- und Gewinde- und Stechmeißel. Aufgrund der Materialbeschaffenheiten werden bei verschiedenen Werkstoffen auch verschiedene Werkzeuge eingesetzt.

 

diamantbesetzter Fräser

Die Werkstücke

Werkstücke, die mit CNC-Technik gefertigt wurden, haben höchste Präzision (bist zu 1/1000 mm) und können die bizarrsten Formen aufweisen.

                         

CNC-Frästeil                                                                               CNC-Drehteil

 

 

 
 


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5. Roboter-Modellbau history menue scroll up

 
 


6. Werkstatt history menue scroll up

 
 



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© Samuel-von-Pufendorf-Gymnasium Flöha © Frank Rost November 2002

... dieser Text wurde nach den Regeln irgendeiner Rechtschreibreform verfasst - ich hab' irgendwann einmal beschlossen, an diesem Zirkus nicht mehr teilzunehmen ;-)

„Dieses Land braucht eine Steuerreform, dieses Land braucht eine Rentenreform - wir schreiben Schiffahrt mit drei „f“!“

Diddi Hallervorden, dt. Komiker und Kabarettist

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