17.1 Einführung in die G-Codes der Fräsmaschine

Die wesentlichen G-Codes für Zerspanung sind in Interpolationsbewegung und feste Bearbeitungszyklen kategorisiert. Zerspanungscodes für Interpolationsbewegung umfassen:

G01 – Lineare Interpolationsbewegung
G02 – Kreisinterpolationsbewegung im Uhrzeigersinn
G03 – Kreisinterpolationsbewegung im Gegenuhrzeigersinn
G12 – Fräsen von Kreistaschen im Uhrzeigersinn
G13 – Fräsen von Kreistaschen im Gegenuhrzeigersinn

G01 Lineare Interpolationsbewegung dient zur Zerspanung in geraden Linien. Der Befehl erfordert eine Vorschubgeschwindigkeit, die über den Adresscode Fnnn.nnnn angegeben wird. Xnn.nnnn, Ynn.nnnn, Znn.nnnn und Annn.nnn sind optionale Adresscode zur Angabe der Zerspanung. Nachfolgende Befehle für Achsenbewegung verwenden die Vorschubgeschwindigkeit, die durch G01 angegeben wird, bis eine andere Achsenbewegung, G00, G02, G03, G12 oder G13, befohlen wird.

Ecken können über das optionale Argument Cnn.nnnn, das eine Fase definiert, abgeschrägt werden. Ecken können über den optionalen Adresscode Rnn.nnnn, der einen Bogenradius definiert, abgerundet werden. Für nähere Informationen siehe G01 Lineare Interpolationsbewegung (Gruppe 01).

G02 und G03 sind die G-Codes für kreisförmige Zerspanbewegungen. Die Kreisinterpolationsbewegung verfügt über mehrere optionale Adresscodes, die den Bogen oder Kreis definieren. Der Bogen- oder Kreisschnitt beginnt ab der aktuellen Fräserposition [1] und läuft entsprechend der Geometrie, die durch den Befehl G02/ G03 festgelegt wird.

Bögen können mit zwei verschiedenen Methoden definiert werden. Die bevorzugte Methode ist es, die Mitte des Bogens oder Kreises mit I, J oder K zu definieren und den Endpunkt [3] des Bogens mit einem X, Y und/oder Z zu definieren. Die I-, J-, K-Werte definieren die relativen X-Y-Z-Abstände vom Ausgangspunkt [2] zur Mitte des Kreises. Die X-Y-Z-Werte definieren die absoluten X-Y-Z-Abstände vom Anfangspunkt zum Endpunkt des Bogens innerhalb des aktuellen Koordinatensystems. Dies ist auch die einzige Methode, um einen Kreis zu schneiden. Werden nur die I-J-K-Werte und nicht die Endpunkt X-Y-Z-Werte definiert, entsteht ein Kreis.

Das andere Verfahren, um einen Bogen zu schneiden, ist es, die X-Y-Z-Werte für den Endpunkt zu definieren und den Radius des Kreises mit einem R-Wert zu definieren.

Im Folgenden sind Beispiele für die Verwendung der beiden unterschiedlichen Methoden aufgeführt, um einen Bogen mit 2 " (oder 2 mm) Radius und 180 Grad im Gegenuhrzeigersinn zu fräsen. Das Werkzeug beginnt bei X0 Y0 [1], fährt zum Anfangspunkt des Bogens [2] und schneidet den Bogen bis zum Endpunkt [3]:

Nachfolgend ein Beispiel, um einen Kreis mit 2 " (oder 2 mm) Radius zu fräsen:

%
T01 M06 ;
...
G00 X4. Y2. ;
G01 F20.0 Z-0.1 ;
G02 F20.0 I2.0 J0. ;
...
M30;
%

Fräserkorrektur ist eine Methode, um die Werkzeugbahn so zu verschieben, dass die tatsächliche Mittellinie des Werkzeugs entweder nach links oder rechts von der programmierten Bahn versetzt wird.

Normalerweise wird Fräserkorrektur programmiert, um das Werkzeug zu verschieben und die Größe des Merkmals zu steuern. Die Versatzanzeige wird verwendet, um den Betrag einzugeben, um den das Werkzeug verschoben werden soll.

Je nach Einstellung 40 kann der Versatz entweder als Durchmesser oder als Radius für die Geometrie- und Verschleißwerte eingegeben werden. Wenn ein Durchmesser verwendet wird, ist der Verschiebebetrag die Hälfte des Eingabewertes.

Die effektiven Versatzwerte sind die Summe der Geometrie- und Verschleißwerte. Fräserkorrektur steht für 2D-Bearbeitung () nur in der X-Achse und Y-Achse zur Verfügung (G17). Fräserkorrektur steht für 3D-Bearbeitung in der X-Achse, Y-Achse und Z-Achse (G141) zur Verfügung.

G41 wählt Fräserkorrektur links. Das bedeutet, dass die Steuerung das Werkzeug links neben die programmierte Bahn (in Bezug auf die Verfahrrichtung) bewegt, um den in der Tabelle der Werkzeugversätze definierten Werkzeugradius bzw. -durchmesser zu kompensieren (siehe Einstellung 40). G42 wählt die Fräserkorrektur rechts, wodurch das Werkzeug nach rechts von der programmierten Bahn in Bezug auf die Verfahrrichtung verschoben wird.

Ein G41- oder G42-Befehl muss einen Dnnn-Wert aufweisen, um die korrekte Versatznummer in der Spalte Radius-/-Durchmesserversatz zu wählen. Die für D zu verwendende Nummer befindet sich in der Spalte ganz links in der Liste der Werkzeugversätze. Der Wert, den die Steuerung für Fräserkorrektur verwendet, befindet sich in der Spalte GEOMETRIE unter D (wenn Einstellung 40 auf DURCHMESSER) oder R (wenn Einstellung 40 auf RADIUS steht).

Wenn der Versatzwert negativ ist, arbeitet Fräserkorrektur so, als ob das Programm den gegenüberliegenden G-Code angibt. Wird zum Beispiel ein negativer Wert für G41 eingegeben, verhält sich die Steuerung so, als wäre ein positiver Wert für G42 eingegeben. Wenn Fräserkorrektur aktiv ist (G41 oder G42), darf außerdem nur die XY-Ebene für die Kreisbewegung (G17) verwendet werden. Fräserkorrektur ist auf die Korrektur in der XY-Ebene beschränkt.

G40 hebt die Fräserkorrektur auf; dies ist der Normalzustand beim Einschalten der Maschine. Wenn Fräserkorrektur nicht aktiv ist, ist die programmierte Bahn wieder gleich der Mitte der Fräserbahn. Ein Programm darf nicht mit aktiver Fräserkorrektur beendet werden (M30, M00, M01 oder M02).

Die Steuerung arbeitet jeweils mit einem Bewegungssatz. Sie schaut jedoch voraus und prüft die nächsten zwei Sätze, welche X- oder Y-Bewegungen enthalten. Die Steuerung überprüft diese drei Sätze auf Informationen für Kollision. Einstellung 58 steuert, wie dieser Teil der Fräserkorrektur funktioniert. Die möglichen Werte für Einstellung 58 sind Fanuc oder Yasnac.

Wenn Einstellung 58 auf Yasnac gesetzt ist, muss die Steuerung in der Lage sein, die Seite des Werkzeugs am gesamten Rand der programmierten Kontur zu positionieren, ohne die nächsten zwei Bewegungen zu überschneiden. Eine Kreisbewegung vereinigt alle Außenwinkel.

Wenn Einstellung 58 auf Fanuc stehtFanuc, braucht die Steuerung nicht die Werkzeugschneide am gesamten Rand der programmierten Kontur positionieren zu können, um Überschnitt zu verhindern. Die Steuerung erzeugt jedoch einen Alarm, wenn der Fräser so programmiert ist, dass ein Überschnitt entsteht. Die Steuerung vereinigt Außenwinkel von 270 Grad oder weniger mit einer spitzen Ecke. Sie vereinigt Außenwinkel von mehr als 270 Grad mit einer zusätzlichen linearen Bewegung.

Diese Diagramme zeigen, wie die Fräserkorrektur für die möglichen Werte für Einstellung 58 arbeitet. Man beachte, dass ein kleiner Schnitt von weniger als dem Werkzeugradius und im rechten Winkel zur vorhergehenden Bewegung nur mit der Fanuc-Einstellung möglich ist.

Bei Verwendung von Fräserkorrektur in Kreisbewegungen kann es sein, dass die Geschwindigkeit vom programmierten Wert verändert wird. Wenn sich der beabsichtigte Endschnitt im Innern einer Kreisbewegung befindet, sollte das Werkzeug gebremst werden, um sicherzustellen, dass der Oberflächenvorschub nicht die beabsichtigte Geschwindigkeit überschreitet. Es gibt jedoch Probleme, wenn die Geschwindigkeit zu stark verlangsamt wird. Aus diesem Grund wird Einstellung 44 verwendet, um den Betrag zu begrenzen, um den der Vorschub korrigiert wird. Sie kann zwischen 1 % und 100 % eingestellt werden. Bei Einstellung auf 100 % wird keine Geschwindigkeitsänderung vorgenommen. Bei Einstellung auf 1 % kann die Geschwindigkeit bis auf 1% des programmierten Vorschubs verlangsamt werden.

Wenn die Bearbeitung an der Außenseite einer kreisförmigen Bewegung vorgenommen wird, erfolgt keine Beschleunigungskorrektur an der Vorschubgeschwindigkeit.

FräserkorrekturKreisinterpolation undIn diesem Abschnitt wird die Verwendung von G03 (Kreisinterpolation im Uhrzeigersinn), (Kreisinterpolation im Gegenuhrzeigersinn) und Fräserkorrektur (G41: Fräserkorrektur links, G42 Fräserkorrektur rechts) beschrieben.

Mit G02 und G03, können wir die Maschine für Zerspanung mit kreisförmigen Bewegungen und Radien programmieren. Bei der Programmierung eines Profils oder einer Kontur wird ein Radius zwischen zwei Punkten generell am einfachsten mit einem R und einem Wert beschrieben. Für vollständige kreisförmige Bewegungen (360 Grad) muss ein I oder J mit einem Wert angegeben werden. Die Kreisabschnittdarstellung beschreibt die verschiedenen Abschnitte eines Kreises.

Durch Verwendung von Fräserkorrektur in diesem Abschnitt kann der Programmierer den Fräser um einen exakten Betrag verschieben und ein Profil oder eine Kontur mit den exakt angegebenen Abmaßen bearbeiten. Durch Verwendung von Fräserkorrektur werden die Programmierzeit und die Wahrscheinlichkeit von Berechnungsfehlern reduziert, da reale Abmessungen programmiert und die Werkstückgröße und -geometrie leicht kontrolliert werden können.

Hier sind ein paar Regeln zur Fräserkorrektur angegeben, die Sie für eine erfolgreiche Bearbeitung genau befolgen müssen. Beachten Sie beim Schreiben von Programmen stets diese Regeln.

1. Fräserkorrektur muss während einer G01 X, Y Bewegung eingeschaltet werden, die gleich oder größer als der Fräserradius oder der zu korrigierende Betragnbspist.
2. Bei Ausführung einer Operation mit Fräserkorrektur muss die Fräserkorrektur unter Beachtung der gleichen Regeln wie beim Einschalten ausgeschaltet werden, d. h. was hineingesteckt wird, muss auch wieder herausgenommen werden.
3. Bei den meisten Maschinen ist eine lineare X,Y-Bewegung, die kleiner als der Fräserradius ist, während der Fräserkorrektur eventuell nicht möglich. (Einstellung 58, eingestellt auf Fanuc für positive Ergebnisse.)
4. Bei einer Bogenbewegung mit G02 oder G03 kann Fräserkorrektur nicht ein- oder ausgeschaltetnbspwerden.
5. Die Bearbeitung eines Innenbogens mit einem Radius kleiner als durch den aktiven D-Wert definiert bei aktiver Fräserkorrektur führt zu einem Alarm. Der Werkzeugdurchmesser darf nicht zu groß sein, wenn der Bogenradius zu klein ist.

Feste Bearbeitungszyklen sind G-Codes, die repetitive Operationen wie Bohren, Gewindebohren und Ausbohren ausführen. Ein Festzyklus wird durch alphabetische Adresscode definiert. Während der Festzyklus aktiv ist, führt die Maschine die definierte Operation an jeder neu befohlenen Position aus, bis dies aufgehoben wird.

Festzyklen vereinfachen die Teileprogrammierung. Die häufigsten repetitiven Operationen der Z-Achse wie Bohren, Gewindebohren und Ausbohren verfügen über Festzyklen. Wenn Festzyklus aktiviert ist, wird dieser an jeder neuen Achsenposition ausgeführt. Festzyklen führen Achsenbewegungen als Eilgangbefehle (G00) aus und der feste Bearbeitungszyklus erfolgt nach der Achsenbewegung. Gilt für G17- und G19-Zyklen sowie Bewegungen der Y-Achse auf Drehmaschinen mit einer Y-Achse.

Alle vier Bohrzyklen können in G91, Inkremental-Programmiermodus, als Schleife ausgeführtnbspwerden.

• Der G81 Bohrzyklus ist der Grund-Bohrzyklus. Er dient zum Bohren von Löchern geringer Tiefe oder zum Bohren mit Kühlmittelzufuhr durch die Spindel (TSC).
• Der G82 Fester Bearbeitungszyklus Anbohren ist gleich wie G81 Bohrzyklus, außer dass er am Tiefpunkt des Loches verweilen kann. Das optionale Argument Pn.nnn gibt die Dauer der Verweilzeit an.
• Der fester Bearbeitungszyklus zum Tieflochbohren G83 dient in der Regel zum Bohren tiefer Löcher. Zustelltiefe kann eine Variable oder eine Konstante sein und ist immer inkrementell. Qnn.nnn. Keinen Q-Wert bei der Programmierung mit I,J undK verwenden.
• Der G73 Schnelle Tieflochbohrzyklus ist gleich wie der G83 Normale Tieflochbohrzyklus, außer dass der Zustellrückzug mit der Einstellung 22 – Fester Bearbeitungszyklus Delta Z festgelegt wird. Tieflochbohrzyklen werden für Löcher empfohlen, deren Tiefe das Dreifache des Durchmessers des Bohrers beträgt. Die erste Zustelltiefe, die durch I definiert wird, sollte generell 1 Werkzeugdurchmesser betragen.

Es gibt zwei Gewindebohrzyklen. Alle Gewindebohrzyklen können in G91, Inkremental-Programmiermodus, als Schleife ausgeführt werden.

Der G84 Gewindebohrzyklus ist der normale Gewindebohrzyklus. Es wird für die Herstellung von rechtsgängigen Gewinden verwendet.

G74 Rückwärts-Gewindebohrzyklus ist der Gewindebohrzyklus in Gegenrichtung. Es wird für die Herstellung von linksgängigen Gewinden verwendet.

Es gibt (5) Ausbohrfestzyklen. Alle Ausbohrfestzyklen können in G91, Inkremental-Programmiermodus, als Schleife ausgeführt werden.

• Der G85 Ausbohrfestzyklus ist der Grund-Ausbohrfestzyklus. Es bohrt bis zur gewünschten Höhe und kehrt dann auf die angegebene Höhe zurück.
• Der G86 Ausbohr- und Stopp-Festzyklus ist der gleiche wie der G85 Ausbohrfestzyklus, außer dass die Spindel am Tiefpunkt des Lochs anhält, bevor sie auf die angegebene Höhe zurückkehrt.
• Der G89 Einbohr-, Verweil-, Ausbohr-Festzyklus ist gleich wie G85 mit der Ausnahme einer Verweilzeit am Tiefpunkt des Lochs und dass das Loch mit der angegebenen Vorschubgeschwindigkeit weitergebohrt wird, wenn das Werkzeug in die angegebene Position zurückkehrt. Dies unterscheidet sich von anderen Ausbohrfestzyklen, bei denen das Werkzeug entweder im Eilgang oder Handbetrieb an die Rücklaufposition zurückkehrt.
• Der feste Bearbeitungszyklus zum Feinausbohren G76 bohrt das Loch auf die angegebene Tiefe. Nach dem Ausbohren des Lochs fährt das Werkzeug aus dem Loch, bevor es sich zurückzieht.
• Der G77 Rückausbohr-Festzyklus arbeitet ähnlich wie G76, außer dass er vor Beginn der Ausbohrung das Werkzeug aus dem Loch freifährt, in das Werkzeug einfährt und dann bis zur angegebenen Tiefe bohrt.

R-Ebenen oder Rückzugsebenen sind G-Code-Befehle, die die Rückzugshöhe der Z-Achse bei Festzyklen angeben.

Die G-Codes für R-Ebenen bleiben für die Dauer des Festzyklus, mit denen sie verwendet werden, aktiv. G98 (Rückkehr zum Anfangspunkt des Festzyklus) fährt die Z-Achse zur Höhe der Z-Achse vor dem Festzyklus.

G99 (Rückkehr R-Ebene des Festzyklus) fährt die Z-Achse auf die Höhe, die durch das mit dem Festzyklus angegebene Argument Rnn.nnnn definiert ist. 

Spezielle G-Codes werden für komplexe Fräsbearbeitung verwendet. Diese umfassen:

• Gravieren (G47)
• Taschenfräsen (G12, G13 und G150)
• Drehen/Skalieren (G68, G69, G50, G51)
• Spiegeln (G101 und G100)

Mit G47 kann Text (inkl. einiger ASCII-Zeichen) oder eine sequentielle Seriennummer mit einem einzigen Codeblock graviert werden.

Siehe G47 Texteingravierung (Gruppe 00) für nähere Informationen zum Gravieren.

Es gibt zwei Arten von G-Codes für Taschenfräsen auf der Haas-Steuerung:

Kreistaschenfräsen wird mit dem G-Code G12 (Kreistaschenfräsen UZ) und G13 (Kreistaschenfräsen GUZ) durchgeführt.

Die G150 Allzweck-Taschenfräse verwendet ein Unterprogramm zur Bearbeitung von benutzerdefinierten Taschengeometrien.

Sicherstellen, dass die Unterprogrammgeometrie eine vollständig geschlossene Form aufweist. Sicherstellen, dass der X-Y-Anfangspunkt im Befehl G150 innerhalb der Grenze der vollständig geschlossenen Form liegt. Andernfalls kann es zu Alarm 370, Taschen-Definitionsfehler, kommen.

Weitere Informationen über G-Code für Taschenfräsen finden Sie unter „G12 Kreisförmiges Taschenfräsen im Uhrzeigersinn / G13 Kreisförmiges Taschenfräsen im Gegenuhrzeigersinn (Gruppe 00)“.

HINWEIS:  Um diesen G-Code verwenden zu können, muss die Option „Drehen und Skalieren“ erworben werden. Eine Probeversion für 200 Stunden ist ebenfalls erhältlich.

G68 (Rotation) wird eingesetzt, um das Koordinatensystem in der gewünschten Ebene zu drehen. Diese Funktion kann in Verbindung mit G91 (inkrementeller Programmiermodus) zur Bearbeitung von symmetrischen Mustern verwendet werden. G69 hebt die Rotation auf.

G51 wird verwendet, um die Positionierwerte in Sätzen nach dem Befehl G51 zu skalieren. G50 hebt die Skalierung auf. Skalierung kann zusammen mit Rotation verwendet werden; dabei muss jedoch Skalierung zuerst programmiert werden.

Unter G68-Rotation (Gruppe 16) sind nähere Informationen zu G-Codes für Rotation und Skalierung aufgeführt.

G101 spiegelt die Achsenbewegung an der angegebenen Achse. Die Einstellungen 45-48, 80 und 250 aktivieren die Spiegelung an der X-, Y-, Z-, A-, B- bzw. C-Achse.

Der Spiegelungspunkt entlang einer Achse wird durch das Argument Xnn.nn definiert. Dieser kann für eine Y-Achse angegeben werden, die auf der Maschine aktiviert ist, sowie durch Verwendung der zu spiegelnden Achse als Argument. G100 hebt G101 auf.

Für nähere Informationen über Spiegelung G-Codes siehe G100/G101 Spiegelung deaktivieren/aktivieren (Gruppe 00).