Numerische Steuerung
Als Numerische Steuerung "NC" (engl: Numerical Control) bezeichnet man ein elektronisches Gerät zur Steuerung insbesondere von Werkzeugmaschinen, das in der Lage ist, einen Datensatz von Steuerungsbefehlen von einem Datenträger zu lesen, in Arbeits- bzw. Bewegungsabläufe umzusetzen und nacheinander abzuarbeiten.
Numerisch gesteuerte Maschinen (NC-Maschinen) sind in der Lage, Programmanweisungen, die als code auf einem Datenträger vorliegen, zu verstehen und in der Reihgenfolge ihrer Anordnung im Datenträger abzuarbeiten. Früher wurde die Programmübergabe an NC-Maschinen mittels Lochstreifen, Lochkarten, Magnetbändern oder Disketten durchgeführt, die Arbeitsanweisungen konnten an der Maschine selbst nicht mehr verändert werden.
Während erste NC-Programme nur binäre maschinenspezifische Befehle enthielten, die zu binären Anweisungen führten (z.B. „nimm Nadel x nicht, wenn Loch vorhanden“ oder „spiele bei Loch den zur Position des Lochs gehörigen Ton“), konnten später mithilfe von recht allgemein verbreiteten, aus Zahlen und Buchstaben bestehenden 8-bit-NC-Befehlssätzen bestimmte Operationen auch in der Maschine erledigt werden (lineare und Kreisinterpolation, Umrechnung einer Distanz in Schrittmotortakte mit Hochlauf- und Bremsrampe, z.B. „fahre einen Halbkreis mit Radius r , Mittelpunkt xy und Geschwindigkeit v“).
Gegen Ende der NC-Ära war es sogar möglich, bestimmte technologische Parameter oder Korrekturen auch an der Maschine vorzunehmen (post processing, z.B. Schnittspaltbreiten-Korrektur beim Laserschneiden, Verschachtelung von Schneidteilen).
Auch heute sind viele CNC-Werkzeugmaschinen in der Lage, nach Einzelbefehlen zu arbeiten, auf diese Weise können direkt an der Maschine Teile nach Zeichnung gefertigt werden. Gängige komplexe Abläufe wie z.B. das Fertigen einer Gewindebohrung oder das Kantenbrechen sind jedoch zu parametrierbaren Befehlen zusammengefasst.
Arten von NC Maschinen
Es gibt 3 grundlegende Arten von NC-Maschinen:
- NC-Maschinen (numerical control) --> werden direkt durch NC-Befehle gesteuert
- CNC-Maschinen (computerized numerical control) --> die Steuerung erfolgt über einen Computer
- DNC-Maschinen (direct numerical control) --> es gibt einen Fertigungsrechner, der eine Serverfunktion erfüllt. Computergeschriebene Programme werden über Netzwerk in diesem Computer gespeichert und werden von dort an die zu steuerenden Maschinen weiterverteilt.
Geschichte
| 1794-1800 | Die erste Metalldrehmaschine wurde gebaut. |
| 1808 | Joseph Marie Jacquard benutzte gelochte Blechkarten zur automatischen Steuerung von Webmaschinen. |
| 1863 | Erfindung des Lochstreifens (Papier als Datenträger) von Henri Fourneaux. |
| 1946 | Dr. John W. Mauchly und Dr. John Presper Eckert lieferten den ersten elektronischen Digitalrechner an die US Armee. |
| 1949-1952 | Erste numerisch gesteuerte Maschine von John Parsons (USA) in Zusammenarbeit mit dem Massachusetts Institute of Technology für die U.S. Airforce entwickelt. |
| 1954 | Erste industriell hergestellte NC von der Bendix Corporation (USA), aufgebaut mit ca. 300 Röhren. |
| 1959 | Einführung der NC in Europa (Messe Hannover oder Paris ?) |
| 1960 | Erste NC mit Transistoren. |
| 1960 | Erste NC-Bahnsteuerung mit Geraden- und Kreis-Interpolation (von AEG) an einer Waldrich-Walzenkalibrier-Drehmaschine auf der Deutschen Werkzeugmaschinen-Ausstellung in Hannover |
| 1963 | Werkzeugmaschinen, die speziell für die Steuerung durch NCs entwickelt wurden, erscheinen am Markt. |
| 1968 | Erste NC mit Integrierten Schaltkreisen. |
| 1972 | Erste CNC, Minicomputer mit speziellem Interface zur Steuerung der Achsen. |
| 1978 | Erste Mikroprozessor-CNC. |
| ab 1980 | An CIM (Computer Integrated Manufacturing) wird gearbeitet. |
| 1984 | Programmierung in der Werkstätte wird durch graphisch unterstützte Programmierung vereinfacht |
| 1987 | CIM ist einsatzbereit |
Mit dem Erscheinen der Mikroprozessor-CNC geht die Ära der NC zu Ende.
Heutiger Entwicklungsstand
Die Mikroprozessor- und Computertechnik erlaubt dem Hersteller von Werkzeugmaschinen, softwaretechnisch Verbesserungen und Erweiterungen der Funktionalität in die laufende Maschinen-Serie einzubringen, ohne die Hardware ändern zu müssen. So kann schneller auf die Anforderungen des Marktes reagiert werden.
Dem Anwender von Werkzeugmaschinen bietet sie neue Möglichkeiten in den Bereichen Visualisierung und Bedienerführung.
Teile können direkt aus dem CAD (computerunterstütztes Design, 3D-Entwurf von Teilen am Computer) gefertigt werden. Dennoch sind an heutigen CNC-Maschinen und Robotern auch Einzel-Fahrbefehle ausführbar. Das Teach-in erlaubt, daraus bzw. damit ausführbare Fertigungsprogramme zu erzeugen.
Quellen
- Kief, Hans B.: NC-Handbuch '80. NC-Gesellschaft, Michelstadt, 1980, ISSN 0721-8966
- Daxl, Josef: Grundlagen über numerisch gesteuerte Werkzeugmaschinen (CNC), Hauptband. Verlag Jugend und Volk, Wien 2004, ISBN 3-7002-1399-9
- Braun, Fischer, Höll u.a.: Fachkunde Metall, 53. Auflage, 1999, ISBN 3-8085-1153-2