Computerized Numerical Control
CNC ist die Abkürzung für Computerized Numerical Control, oder übersetzt computerunterstützte numerische Maschinensteuerung.
Die Steuerung der Werkzeugmaschine erfolgt mit Hilfe eines Computers, der direkt in der Steuerung der Werkzeugmaschine integriert ist.
Hervorgegangen ist die CNC aus der NC, Numerical Control, bei der die Informationen nicht als Komplettprogramm in der Steuerung einer Maschine gehalten werden, sondern satzweise von einem Lochstreifen eingespeist werden.
Das Zeitalter der CNC-Technologie setzte ungefähr Mitte der 70-er Jahre ein und ermöglichte eine Rationalisierung in der Serienfertigung (z. B. in mechanischen Fertigungsbetrieben), aber auch in der Einzelfertigung (z. B. im Werkzeugbau).
Heute ist die Mehrzahl der Werkzeugmaschinen mit einer CNC-Steuerung ausgerüstet. Dies erlaubt eine teilautomatisierte Bearbeitung mit 2, 2 1/2- und 3 Achsen. Auch Werkzeugmaschinen mit mehr als 3 numerisch gesteuerten Bearbeitungs-Achsen sind heute keine Seltenheit mehr.
Dies mag verwunderlich klingen, ist es doch möglich, durch Verwendung der drei Achsen X, Y und Z jeden Punkt im Bearbeitungsraum einer Werkzeugmaschine zu erreichen. Aber es sind eben nur achsparallele Bewegungen möglich. Um beispielsweise eine Bohrung unter einem Winkel von 45° anzubringen, ist es erforderlich, das Werkstück oder das Werkzeug (oder beides) zu drehen. Moderne Maschinen bieten die Möglichkeit, den Maschinentisch im oder gegen den Uhrzeigersinn zu drehen, um weitere Konturbearbeitungen zu ermöglichen. Diese Rotationsachsen werden je nach Anordnung auf der Maschine mit den Buchstaben A, B und C bezeichnet: A rotierend um die X-Achse, B um die Y-Achse und C um die Z-Achse. Desweiteren können noch sogenannte Hilfsachsen jeweils parallel zu X,Y,Z existieren, die dann U,V,W genannt werden. Alle Achs-Richtungen können mehrfach an einer Werkzeugmaschine vorkommen und erhalten dann einen Index. Zum Beispiel existiert bei einer Portalmaschine mit einem Gantry-Antrieb in X eine X-Achse und eine X1-Achse.
Die Vorteile einer CNC-Steuerung liegen einerseits in der Möglichkeit zur einfachen Bearbeitung von komplexen Geometrien (3D), andererseits in der Bearbeitungs-/ Wiederholgenauigkeit und hohen Geschwindigkeit der Bearbeitungsschritte. Durch die Möglichkeit, Programme zu speichern, können viele gleiche Teile ohne das Zutun eines Menschen in Serie produziert werden.
Es existieren eine Vielzahl von Herstellern von CNC-Steuerungen. Die Bekanntesten sind Siemens, Heidenhain, Mitsubishi, Fanuc, Fagor sowie NUM Güttinger.
Zur Zeit erschließt eine neue Variante der CNC-Steuerung den Markt, die so genannte Soft-CNC. Dabei laufen sämtlichen Steuerungsfunktionen nicht in Hardware abgebildet als elektronisch realisierte Regelkreise, sondern als Programm in einem handelüblichen Industrierechner ab. Die Antriebskopplung erfolgt über eine PC-Steckkarte über ein Bus-System. Recht hohe Marktverbreitung hat damit die Firma Beckhoff erzielt, aber auch Siemens und andere Hersteller bieten entsprechende Lösungen an.
Die numerisch zu übermittelnden Steuerungs-Informationen sind in den Normen der DIN 66025 usw. beschrieben. Darin ist ein Adress-Satzaufbau benannt, ein einfaches Beispiel:
- N0080 ...
- N0090 G00 X100 Y200
- N0100 G00 Z0
- N0110 G01 X110 F20
- N0120 Y100 F15
- N0130 G00 Z10
- N0140 ...
Hierin ist beschrieben, dass ein Fräswerkzeug in dem Satz N90 in einem Arbeitsraum im Eilgang (G00) eine Postion anfährt, beschrieben mit den Koordinaten X100 und Y200. Im nächsten Satz N100 verfährt das Werkzeug (weiterhin im Eilgang) auf die Tiefenposition Z0. (Dies könnte die neu herzustellende Oberfläche sein.) Im nächsten Satz 110 verfährt das Werkzeug (nun im Vorschubgeschwindigkeit mit 20 mm pro Minute) hinein in das Werkstück auf die Position X110. Im Schritt N120 verfährt das Werkzeug mit leicht verringertem Vorschub quer zur letzten Bewegung auf die Y-Koordinate 200 (zuvor 100, also um 100 mm). Im letzten Satz zieht sich das Werkzeug um 10 mm in der Höhe per Eilgang (G00) zurück.
Siehe auch: Bearbeitungszentrum