Nullpunkte und Nullpunktverschiebungen

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Nullpunkte und
Nullpunktverschiebungen
Nullpunkte und Nullpunktverschiebungen
Begriffsdefinitionen
Maschinen-Nullpunkt M
Der Maschinen-Nullpunkt ist der Nullpunkt des Maschinen-Koordinatensystems. Er
wird vom Maschinenhersteller festgelegt und ist Ausgangspunkt für alle weiteren Koordinatensysteme und Bezugspunkte der Maschine. Der Maschinen-Nullpunkt ist unveränderlich und somit nicht verschiebbar.
Referenzpunkt R
Der Referenzpunkt dient dazu, dem Wegmeßsystem nach dem Einschalten genaue Positionswerte zu vermitteln.
Bei einigen Maschinen kann der Referenzpunkt identisch mit dem Maschinen-Nullpunkt sein, bei anderen können die Nullpunkte der Achsen aufgrund der Bauweise nicht
angefahren werden (z.B. weil durch zusätzlich angebrachte Baugruppen Kollisionen
eintreten würden). In diesen Fällen wird ein anderer festgelegter Punkt auf der Achse
angefahren. Statt Nullsetzen der Achsenposition wird diese auf den Wert gesetzt, der
der Differenz zwischen Maschinen-Nullpunkt und Referenzpunkt entspricht.
In der Praxis werden oft auch andere Punkte als Referenzpunkte bezeichnet (z.B.
Punkte, die zum Werkzeug- oder Palettenwechsel anzufahren sind).
Werkstück-Nullpunkt W / Programm-Nullpunkt P
Der Werkstück-Nullpunkt ist der Ursprung des Werkstück-Koordinatensystems. Er ist
durch die Konstruktionszeichnung meist schon vorgegeben (bei direkter Erzeugung von
Programmen aus dem CAD) oder wird vom Benutzer festgelegt (bei manueller Programmierung an der Maschine). Dabei sollten Achsbezeichnung und positive Achsrichtung mit der des Maschinen-Koordinatensystems übereinstimmend gewählt werden.
Auf den Maschinen-Nullpunkt bezogene Koordinatenwerte sind jedoch zur Programmierung ungeeignet, da sie bei mehrachsigen Maschinen die Lage des Werkstückes zum
Maschinen-Nullpunkt nicht berücksichtigen. Deshalb legt der Benutzer einen werkstückspezifischen Programm-Nullpunkt fest, auf den die geometrischen Werte bezogen
werden. Der Programm-Nullpunkt sollte nach dem Aufspannen des Werkstücks rasch
angefahren werden können. Anschließend werden die Achsen „genullt“, d.h. der Nullpunkt wird vom Maschinen-Nullpunkt zum Programm-Nullpunkt verschoben.
Hinweis: Die Begriffe Werkstück-Nullpunkt und Programm-Nullpunkt werden in der
Praxis nicht immer exakt voneinander unterschieden.
Das folgende Bild zeigt die mögliche Lage der Punkte am Beispiel einer dreiachsigen
Senkrecht-Fräsmaschine.
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Nullpunktverschiebungen
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+Z
R
+Y
+Z
+Y
P
+X
+X
Nullpunktverschiebungen
Unter Nullpunktverschiebungen wird allgemein die Möglichkeit verstanden, durch Verschieben des Programm-Nullpunktes einen einmal definierten Technologieblock/ein
Programm an mehreren, durch die „neuen“ Nullpunkte festgelegten Positionen ausführen zu lassen.
P-Cam 3.0 unterstützt eine Vielzahl solcher Möglichkeiten, wie z.B. Verschieben und
Drehen des Programm-Nullpunktes sowie lineare und rotatorische Mehrfachanordnungen. Informieren Sie sich dazu bitte im Kapitel „Mehrfachblöcke“.
Eine weitere Art der Nullpunktverschiebung stellt das „Abgleichen“ des ZeichnungsKoordinatensystems auf ein für die Bearbeitung an der Maschine geeignetes Bezugssystem dar. Den Ursprung eines solchen Bezugssystems nennen wir Programm-Nullpunkt. Das Verwenden von Programm-Nullpunkten wird in diesem Dokument beschrieben.
Wozu Programm-Nullpunkte ?
Das Festlegen eines Programm-Nullpunktes kann schon bei sehr einfachen Teilen sinnvoll bzw. notwendig sein. Folgendes Beispiel soll dies zeigen:
20
R2
0
50
40
ø20
0,0
90
30
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Der Konstrukteur hat das Teil so entworfen, daß der Nullpunkt des Zeichnungs-Koordinatensystems in der Mitte der Draufsicht liegt. Geht man nun davon aus, daß das
Werkstück zum Bearbeiten mittels eines Anschlagwinkels positioniert und mit einem
Spannpratzen geklemmt wird, so ist das genaue Anfahren des Nullpunktes und somit
das Einrichten kaum möglich bzw. sehr umständlich.
Im vorliegenden Fall ist es praktikabler, den Nullpunkt auf die linke untere Ecke der
Draufsicht „zu legen“.
Dies könnte man z.B. durch Verschieben aller (oder nur der notwendigen) Geometrieobjekte der Zeichnung um 45mm in X- und 20mm in Y-Richtung erreichen. Diese Variante ist jedoch mit mehreren Nachteilen behaftet:
•
Bei komplexen Werkstücken und unstrukturierten Zeichnungen sind ggf. sehr viele
einzelne Objekte zu verschieben.
•
Gefahr von Fehlern durch zusätzliche Manipulationen (falsches Abgreifen/Messen
eines Vektors, fehlerhafte Eingabe ...)
•
Die Zeichnung wird verändert, u.U. muß eine Kopie angelegt und zusätzlich verwaltet werden.
Die bessere Variante stellt das Definieren eines Programm-Nullpunktes dar. Der Programm-Nullpunkt wird so positioniert, daß er unter den Bedingungen an der Maschine
einfach anfahrbar ist. Danach übernimmt die Software alle notwendigen Berechnungen.
Definiert man im (unveränderten) Beispiel einen Technologieblock „Bohren“ (bei Objektselektion zuerst linken, dann rechten Kreis selektieren), könnte folgendes NC-Programm entstehen:
...
N24 R2=2 R3=-25.774 R10=4 ; Bohrparameter
N26 G81
N28 X-25 Y0 Z4
N30 X25 Y0 Z4
N32 G80 ; Bohrzyklus Ende
...
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In den Sätzen N28 und N30 ist zu erkennen, daß ausgehend vom Zeichnungs-Koordinatensystem erst das linke und dann das rechte Loch gebohrt wird.
Definiert man nun einen Programm-Nullpunkt an der linken unteren Ecke der Draufsicht, werden die Koordinaten dementsprechend geändert:
...
N24 R2=2 R3=-25.774 R10=4 ; Bohrparameter
N26 G81
N28 X20 Y20 Z4
N30 X70 Y20 Z4
N32 G80 ; Bohrzyklus Ende
...
Die Verschiebung der Koordinaten wird dabei automatisch ausgeführt, die Zeichnung
mußte dazu nicht verändert werden. Der Programm-Nullpunkt ist jetzt an der Maschine
problemlos anfahrbar.
Hinweis: Beachten Sie bitte, daß natürlich nicht nur Verschiebungen in X- und YRichtung, sondern auch in Z-Richtung möglich sind.
Definition eines Programm-Nullpunktes
Zum Erzeugen und Editieren von Programm-Nullpunkten steht eine spezielle Dialogbox
zur Verfügung. Sie wird aus der Dialogbox eines Technologieblocks geöffnet.
(vorhandenen) Programm-Nullpunkt selektieren
Programm-Nullpunkt aus Liste auswählen
angezeigten Programm-Nullpunkt editieren
neuen Programm-Nullpunkt anlegen
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Folgende Eintragungen und Definitionen sind möglich:
•
Vergabe eines individuellen Namens
•
Festlegung von Art und Position des
Nullpunktes, bei 2D-Positionen zusätzlich Z-Ebene
•
maschinen- und programmspezifische
Definitionen (z.B. vorher Anfahrt
Rückzugsebene etc.)
•
Auswahl als Standard-Nullpunkt (für
alle bereits definierten Blöcke)
Durchführung am 2D-Beispiel
Für das oben gezeigte Beispiel könnte folgender Technologieblock definiert werden:
Beachten Sie dabei, daß bei „Ebene“ entsprechend der Werkstückhöhe der Wert 30
angegeben wurde.
Nach Klick auf den Button „Neuen Nullpunkt anlegen“ wird die entsprechende
Dialogbox geöffnet.
Folgende Werte sind einzutragen:
•
individueller Name
•
Selektion der 2D-Position -> linke
untere Ecke der Draufsicht (auch numerische Selektion möglich)
•
Ebene
„Ebene“ im Block und Nullpunkt-Ebene
ZNP von 2D-Nullpunkten müssen abgestimmt werden. Die Verschiebung im NCProgramm erfolgt nach der Gleichung
ZNC=Ebene-ZNP
Unterschiedliche Werte führen somit zu
einer Verschiebung in Z-Richtung.
•
ggf. weitere maschinen- und steuerungsspezifische Angaben
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Die beiden Dialogboxen werden danach mit OKAY verlassen. Als Programm-Nullpunkt ist jetzt die markierte Ecke des Werkstückes definiert. Sie ist anzufahren und die
Achsen sind dort „zu nullen“.
Y
X
P
Überprüfen Sie bitte selbst die Wirkung der Nullpunktverschiebung anhand der unterschiedlichen Koordinaten durch Ausgabe entsprechender NC-Programme. In der Simulation ist keine Beurteilung möglich, da sowohl die Koordinaten des Werkstückes als
auch die des Rohteiles verschoben werden.
Beispiel 3D
Auch bei den meisten 3D-Teilen ist die Definition eines Programm-Nullpunktes notwendig.
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Er wird wie oben beschrieben definiert, ist jetzt allerdings als 3D-Position zu selektieren. Die Angabe einer Ebene erübrigt sich.
Meist ist es sinnvoll, den Programm-Nullpunkt so auf das Rohteil zu legen, daß sich das
Werkstück unterhalb der Z-Koordinate „0“ befindet.
Die entsprechenden Koordinaten-Verschiebungen werden von der Software automatisch
ausgeführt.
„gedrehte“ Positionen
Bei Programm-Nullpunkten mit gedrehter Position wird das Koordinatensystem zusätzlich zur Verschiebung gedreht. Dies ist bei normaler dreiachsiger Bearbeitung nicht nötig und wird nur von wenigen CNC-Steuerungen unterstützt.
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