3. Januar 2014

CNC – Computerized Numerical Control

Viele neue Werkzeugmaschinen werden heutzutage mit einer computergestützten numerischen Steuerung, einer sogenannten CNC-Steuerung (computerized numerical control), ausgestattet. Die CNC-Technologie erschien Mitte der 60er Jahre auf dem Markt und wurde ab den 70er Jahren vermehrt eingesetzt. Bei der CNC-Methode werden Werkzeugmaschinen elektronisch gesteuert. Numerical bedeutet, dass alle Vorgaben der Steuerung in Zahlenform codiert übertragen werden.

Vorläufer von CNC-Maschinen sind NC-Maschinen (numerical control). Bei dieser konventionellen Steuerung wurden Maschinen durch ein Gerät gesteuert, das zunächst Steuerbefehle einliest und danach diese Befehle umsetzt. Die Informationen in der Steuerung wurden durch Informationsträger, wie z.B. Lochstreifen, eingelesen. Die Lochstreifen wurden als Datenträger genutzt, auf denen Informationen durch Stanzgeräte eingespeichert bzw. eingestanzt wurden. Der Lochstreifen konnte danach mechanisch, elektrisch, optisch oder elektrostatisch abgetastet werden.

Lochstreifen

Beispiel: Lochstreifen, Bild-Lizenz: CC BY-SA 3.0, Autor: Cqdx

Durch die Weiterentwicklung zur CNC-Methode ist ein Komplettprogramm entstanden, bei dem Informationen für die Steuerung nicht, wie in NC-Maschinen, Satz für Satz durch einen äußeren Informationsträger eingelesen werden müssen.

Bei den CNC-Maschinen werden drei Steuerungsarten unterschieden:

  • Punktsteuerung
  • Streckensteuerung
  • Bahnsteuerung

Die Punktsteuerung, auch PTP-Steuerung (point to point) genannt, ermöglicht es Ziele direkt anzufahren. Der Bahnverlauf zwischen zwei Zielen ist undefiniert. Die PTP-Steuerung kann sowohl synchron als auch asynchron erfolgen. Bei der synchronen Steuerung starten die Achsen zur gleichen Zeit und erreichen auch gleichzeitig ihr Ziel. Die Geschwindigkeit ist dabei für jede einzelne Achse fest vorgegeben. Bei der asynchronen Steuerung starten die Achsen zwar zeitgleich, aber sie erreichen ihren Zielpunkt zu unterschiedlichen Zeiten.

Die Streckensteuerung wird hauptsächlich bei einfach steuerbaren Werkzeugmaschinen eingesetzt. Dabei wird das Werkzeug am Werkstück entlang geführt. Während diese sogenannte Vorschubbewegung in einer Achse erfolgt, bewegen sich alle anderen Achsen nicht. Für moderne Steuerungen ist es möglich, über 30 Achsen zu verwalten und zu regeln. Grundsätzlich entspricht die Streckensteuerung einer Punktsteuerung, mit der für jede Achse die Geschwindigkeit und Position gesteuert wird. Außerdem sind achsparallele Bewegungen möglich.

Bei der Bahnsteuerung werden mehrere Achsen gleichzeitig bewegt. Der Bahnverlauf zwischen den Zielen ist definiert und das Werkzeug wird entlang der programmierten Bahn mit einer vorgegebenen Geschwindigkeit geführt.

Der Vorteil von CNC-Maschinen ist die Nutzung moderner Steuerungstechnik. Verglichen mit anderen Maschinen, die z.B. mechanisch gesteuert werden, bewegen sich die Werkzeuge bei CNC-Maschinen deutlich präziser und zugleich schneller. Durch den Einsatz von CNC-Maschinen werden die Betriebsabläufe in der Serienfertigung und Einzelfertigung optimiert.

Eine speicherprogrammierbare Steuerung arbeitet als Verbindung zwischen der Bewegungssteuerung und der CNC-Maschine.

Mehr Informationen finden Sie unter Speicherprogrammierbare Steuerungen.

Bildquelle: © Jeanette Dietl – Fotolia.com

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