Lineare und Zirkuläre Interpolation auf CNC-Maschinen

Die Teilebearbeitung auf CNC-Maschinen erfolgt nicht immer mit Zyklusprogrammen. In einigen Fällen werden auch Punktkoordinaten behandelt. In solchen Fällen kommen die Codes G01, G02 und G03 ins Spiel. Die erste bietet lineare Interpolation und die anderen beiden bieten kreisförmige Interpolation. Der Hauptzweck der CNC-Interpolation besteht darin, die Schnittpunkte zwischen bekannten Konturpunkten zu bestimmen. Die Interpolation auf der Grundlage einer numerischen Analysemethode verbessert die Qualität der CNC-Bearbeitung. Es verhindert auch Verluste und erhöht die Produktivität. Die Interpolationsberechnung, die den reibungslosen Betrieb der Schneidwerkzeuge gewährleistet, verlängert die Lebensdauer der Maschine und ihrer Komponenten. In diesem Artikel werden wir nützliche Informationen über lineare und kreisförmige Interpolation in CNC-Maschinen teilen.

Was ist Interpolation?

Lassen Sie uns zunächst ein wenig über Interpolation sprechen. Kurz gesagt, Interpolation ist eine Methode zur Schätzung der möglichen Werte zwischen Punkten unbekannten Wertes basierend auf den verfügbaren Informationen. Interpolation, ein Zweig der angewandten Mathematik, ist im Grunde eine Vorhersagemethode. Diese Vorhersage liefert jedoch dank eines speziellen Satzes von Algorithmen nahezu perfekte Ergebnisse. Es gibt zwei Haupttypen der Interpolation. Einer von ihnen ist linear, der andere ist zirkuläre Interpolation. Es gibt auch verschiedene Typen wie Polynom-, trigonometrische und Spline-Interpolation. Interpolationsmethoden unterscheiden sich je nach Abstand zwischen zwei Punkten, der Ebene, in der sich die Punkte befinden, und anderen Variablen. In diesem Zusammenhang sind lineare und kreisförmige Interpolation in CNC-Maschinen zwei grundlegende Methoden. In diesem Artikel werden wir diese beiden mit ihren grundlegenden Funktionen diskutieren.

Was ist CNC-Interpolation?

Bei der Bearbeitung auf CNC-Maschinen ist es notwendig, die Position des Schneidwerkzeugs nach mehreren Zwischenpunkten zu unterschiedlichen Zeiten zu berechnen. Dieser Vorgang wird als CNC-Interpolation bezeichnet. Die notwendigen Parameter für die Höhenlinie werden in das Bearbeitungsprogramm geladen. Die wichtigsten unter ihnen sind die Start- und Endpunkte. Diese reichen jedoch nicht aus, um das Profil des Werkstücks besser zu erfassen. Deshalb ist es notwendig, die Zwischenpositionen zu bestimmen. Lineare und kreisförmige Interpolationsverfahren in CNC-Maschinen ermöglichen die Bestimmung dieser Zwischenpositionen. So wird die Position der Schneidwerkzeuge relativ zum Werkstück deutlich sichtbar. Mit anderen Worten, bei Positionsanpassungen an CNC-Dreh- und Fräsmaschinen wird die Bestimmung der Koordinaten des Fräsers in verschiedenen Situationen je nach Werkstück als CNC-Interpolation bezeichnet. Dank dieses Verfahrens werden viele Fehler bei der Teilebearbeitung vermieden.

Bei CNC-Bearbeitungsteilen müssen unterschiedliche Linien berücksichtigt werden. Entsprechend dieser Differenz unterscheiden sich die Interpolationsberechnungen. Die Interpolationsmethode verdeutlicht je nach Vorschubgeschwindigkeit die Position des Fräsers. Die Strichlinienform nimmt somit die entsprechende Form an. Wenn die Interpolationsberechnung korrekt durchgeführt wird, steigt die Produktivität von CNC-Drehmaschinen und Bearbeitungszentren. Interpolationsalgorithmen, die entwickelt wurden, um Berechnungen zu erleichtern, bestimmen perfekt die Zwischenpositionen für verschiedene Linien. In diesen Berechnungen gibt der F-Wert die gegebene Vorschubgeschwindigkeit an. Fc ist die tatsächliche synthetische Vorschubgeschwindigkeit. In gewissem Sinne ist die lineare und kreisförmige Interpolationsberechnung in CNC-Maschinen die Umwandlung des F-Wertes in den Wert Fc. Doch schon der kleinste Fehler im Algorithmus führt zu einer Abweichung vom Fc-Wert, der er sein sollte.

Was ist der Stabilitätsindex?

Wer sich fragt, was CNC-Interpolation ist, ist besonders neugierig auf den Stabilitätsindex. Kurz gesagt, der Stabilitätsindex gibt die Stabilität des Interpolationsalgorithmus an. Sie ist daher eine wichtige Variable im Bewertungsindex. Bekanntlich sind Algorithmusberechnungen sich wiederholende Operationen. Und jede noch so fehlerfreie Berechnung beinhaltet eine gewisse Rundung. Mit zunehmender Anzahl der Wiederholungen nimmt natürlich auch der Rundungsgrad zu. Zudem verursachen Rechenfehler Abweichungen im Algorithmus. Der Stabilitätsindex bezieht sich in diesem Zusammenhang darauf, dass sich bei der CNC-Bearbeitung keine Rundungs- und Rechenfehler anhäufen. Je stabiler der Algorithmus, desto höher die Qualität der CNC-Bearbeitung.

Was ist der Stabilitätsindex?Wer sich fragt, was CNC-Interpolation ist, ist besonders neugierig auf den Stabilitätsindex. Kurz gesagt, der Stabilitätsindex gibt die Stabilität des Interpolationsalgorithmus an. Sie ist daher eine wichtige Variable im Bewertungsindex. Bekanntlich sind Algorithmusberechnungen sich wiederholende Operationen. Und jede noch so fehlerfreie Berechnung beinhaltet eine gewisse Rundung. Mit zunehmender Anzahl der Wiederholungen nimmt natürlich auch der Rundungsgrad zu. Zudem verursachen Rechenfehler Abweichungen im Algorithmus. Der Stabilitätsindex bezieht sich in diesem Zusammenhang darauf, dass sich bei der CNC-Bearbeitung keine Rundungs- und Rechenfehler anhäufen. Je stabiler der Algorithmus, desto höher die Qualität der CNC-Bearbeitung.

Diejenigen, die sich fragen, wie CNC-Interpolation durchgeführt wird, wundern sich auch über das Verhältnis von Stabilitätsindex mit Geschwindigkeit und Achsen in der CNC-Bearbeitung. Kurz gesagt, wenn die Syntheserate in der Interpolation homogen ist, ist die Ausgabemenge jeder Achse konstant. Dies wird als Gleichmäßigkeitsindex der Syntheserate bezeichnet. In diesem Zusammenhang ist es auch notwendig, CNC-Achsen und Schneidwerkzeuge zu berücksichtigen. Um Abweichungen in den Achsbewegungen zu vermeiden, ist es in der Tat notwendig, große Schneidwerkzeuge in kurzer Entfernung in großen Teilen zu verwenden. Der wichtigste Grund dafür ist, dass in großen Teams das Wellengehäuse groß ist. Dadurch wird der Bedarf an langen und dünnen Werkzeugen reduziert und die Fehlermöglichkeit reduziert. Wenn Sie Geschwindigkeit und Achsen und Schneidwerkzeuge für die lineare und kreisförmige Interpolation auf CNC-Maschinen berücksichtigen, wird die Bearbeitungsstabilität optimiert.

Lineare Interpolation auf CNC-Maschinen

Die lineare Interpolation, auch lineare Interpolation genannt, führt die Schnittbewegung in einer linearen Ebene aus. Diese Schnittform ist sowohl in CNC-Drehmaschinen als auch in Bearbeitungszentren verfügbar. Die lineare Interpolation, auch gerades Schneiden genannt, tritt bei G-Codes wie bei anderen Verfahren auf. Tatsächlich ist der G01-Code der lineare Interpolationscode. In der Tat ist dies einer der am häufigsten verwendeten Codes unter G-Codes. Die Bearbeitung auf CNC-Drehmaschinen und Fräsern erfolgt nicht immer in Zyklen. Die Verarbeitung erfolgt ebenfalls mit einem Punktkoordinatensystem. CNC-Maschinen erfordern daher eine lineare und kreisförmige Interpolation. In diesem Zusammenhang ist die lineare Schneidbewegung eine der häufigsten Bewegungen in der Teilebearbeitung. Die Parameter C und R, die mit dem G01-Code verwendet werden, führen Fasen- und Radiusoperationen aus.

G01-Code in linearer Interpolation

Möglicherweise möchten Sie die Punktbearbeitung durchführen, anstatt Zyklen für Werkzeugwege auf Ihrer CNC-Maschine zu erzeugen. In diesem Fall ist der Code, den Sie für die lineare Interpolation verwenden müssen, G01. Geben Sie diesen Code ein und Ihre Drehmaschine oder Ihr Bearbeitungszentrum schneidet gerade, ohne Zyklen zu produzieren. G00 oder ein anderer Code wird fortgesetzt, bis Sie ihn eingeben. Wenn Sie den G00-Code eingeben, beginnt das Schneidwerkzeug im Leerlauf schnell zu arbeiten, ohne Späne zu entfernen. Dies ist eine häufige Situation für lineare und kreisförmige Interpolation in CNC-Maschinen. Wenn Sie eine krummlinige Bewegung für das Teil ausführen möchten, müssen Sie die Codes G02 oder G03 auf dem Befehlsbildschirm eingeben.

Unter den G-Codes bringt der G01-Code das Schneidwerkzeug in Kontakt mit dem Werkstück, indem Späne in der linearen Ebene entfernt werden. Es ist jedoch auch notwendig, den Parameter F (Feedrate) einzugeben, damit der Fortschritt stattfinden kann. An dieser Stelle sollte lineare Interpolation nicht mit schneller Positionierung verwechselt werden. Tatsächlich bewegt sich eine schnelle Werkzeugbewegung zwischen zwei Positionen auf dem Arbeitsbereich, ohne zu schneiden. Bei linearer Interpolation mit F-Wert, Kontur- oder Taschenbildung, Fräsoperationen usw. finden jedoch Operationen an der Oberfläche statt. In CNC-Maschinen hat der F-Wert eine wichtige Eigenschaft im Kontext der linearen und zirkulären Interpolation. Wenn Sie diesen Wert nicht eingeben, basiert das Schneidwerkzeug auf dem F-Wert, der zuletzt im System verwendet wurde. Die Fortschrittsrate des Befehls G01 ist relativ zum aktuellen F-Wert, bis Sie einen neuen F-Wert eingeben.

G90- und G91-Codes in linearer Interpolation

Die Codes G90 und G91, die beim CNC-Fräsen mit dem Code G01 verwendet werden, stellen sicher, dass die Bewegung absolut oder inkrementell ist. Von diesen Codes ist der G90-Code absoluter (absoluter) Programmiercode. Bei CNC-Drehmaschinen bietet die G90 einen Single-Pass-Drehzyklus mit konischem oder geradem Schnabel am Außendurchmesser oder Arbeitsdurchmesser. Bei der absoluten Programmierung für Bewegung ist es notwendig, X- und Z-Werte einzugeben. G91-Code ist inkrementeller Programmiercode. Dieser Code ist jedoch nur in CNC-Bearbeitungszentren gültig. Anstatt G91 auf Drehmaschinen zu verwenden, ist es notwendig, die Achsennamen auf der Kommandozeile zu ändern. Wenn Sie dann den Bewegungstyp auswählen, wird die lineare Interpolation in Schritten fortgesetzt. Es ist jedoch notwendig, U- und W-Werte in der Programmierung zu verwenden. In Bearbeitungszentren kann G01 G90 oder G91 vorausgehen.

CNC-Drehmaschine G01 Format:

G01 X… Z … F … (Absolutes System)
G01 U… W … F … (Inkrementelles System)

G01-Format im CNC-Bearbeitungszentrum:

G90 G01 X… Y … Z … F … (Absolutes System)
G91 G01 X… Y … Z … F … (Inkrementelles System)

Fasen- und Radiusbearbeitung in linearer Interpolation

Auch bei der Fasen- und Radiusbearbeitung ist die Interpolation in CNC-Maschinen ein wichtiges Thema. Wer sich fragt, wie man in CNC interpoliert, ist auch neugierig auf Fasen- und Radiusbearbeitung. Kurz gesagt, die C- und R-Parameter, die auf den gleichen Linien verwendet werden, führen Anfasen und Radius durch. Von diesen bezieht sich C auf die Menge der Fasenschnitte. R ist das Maß für den Radius. Wenn Sie in der Befehlszeile Zeilen N vor G01 eingeben, erfolgt die Abschrägung an der Kreuzung. Wenn Sie den R-Wert anstelle des C-Werts eingeben, erfolgt das Schneiden des Radius. Zum Beispiel

N8 G01 X… Y … C … ; N9 G01 X … Y … schneidet Fasen durch C an der Kreuzung von N8 und N9.
N8 G01 X… Y … R … ; N9 G01 X … Y … schneidet so viel Radius wie R an der Kreuzung.

Zirkuläre Interpolation in CNC-Maschinen

In diesem Teil unseres Artikels über lineare und kreisförmige Interpolation in CNC-Maschinen werden wir kurz über die zirkuläre Interpolation sprechen. Tatsächlich ist die Interpolation in der CNC-Bearbeitung nicht nur linear. Es ist auch möglich, eine kreisförmige Interpolation mit den Befehlen G02 und G03 durchzuführen. Diese Codes gelten sowohl für Drehmaschinen als auch für Bearbeitungszentren. Die Befehle G90 und G91 werden jedoch nur in CNC-Bearbeitungszentren verwendet. Darüber hinaus funktionieren zirkuläre Interpolationscodes reibungslos auf zweiachsigen Maschinen. In CNC-Bearbeitungszentren mit drei oder mehr Achsen ist eine Achsauswahl für die kreisförmige Interpolation erforderlich. Diese Auswahl erfolgt mit den Codes G17, G18 und G19.

Zirkuläre Interpolation in CNC-Maschinen

In diesem Teil unseres Artikels über lineare und kreisförmige Interpolation in CNC-Maschinen werden wir kurz über die zirkuläre Interpolation sprechen. Tatsächlich ist die Interpolation in der CNC-Bearbeitung nicht nur linear. Es ist auch möglich, eine kreisförmige Interpolation mit den Befehlen G02 und G03 durchzuführen. Diese Codes gelten sowohl für Drehmaschinen als auch für Bearbeitungszentren. Die Befehle G90 und G91 werden jedoch nur in CNC-Bearbeitungszentren verwendet. Darüber hinaus funktionieren zirkuläre Interpolationscodes reibungslos auf zweiachsigen Maschinen. In CNC-Bearbeitungszentren mit drei oder mehr Achsen ist eine Achsauswahl für die kreisförmige Interpolation erforderlich. Diese Auswahl erfolgt mit den Codes G17, G18 und G19.

G02- und G03-Codes in zirkulärer Interpolation

Beide Codes führen eine kreisförmige Interpolation auf CNC-Maschinen durch. Der einzige Unterschied zwischen ihnen ist ihre Richtung. Tatsächlich funktioniert der G02-Code im Uhrzeigersinn (CW). Der G03-Code bietet eine Bewegung in umgekehrter Richtung (CCW). Es ist möglich, diese Codes sowohl für Radius- oder Lichtbogenschnitte als auch für Kreisschnitte zu verwenden. Diese Codes behalten die zirkuläre Interpolation bei, bis der Befehl G00 oder G01 eintrifft. Um von der zirkulären Interpolation zur linearen Interpolation zu wechseln, müssen Sie den Befehl G01 eingeben. Ein häufiges Merkmal der linearen und kreisförmigen Interpolation in CNC-Maschinen ist der F-Wert. Wenn Sie vor dem Start des Vorgangs keinen neuen F-Wert eingeben, arbeitet das System mit dem aktuellen F-Wert.

G90- und G91-Codes in zirkulärer Interpolation

Wenn die Codes G02 und G03 in CNC-Fräsen zusammen mit den Codes G90 oder G91 verwendet werden, verläuft die Bewegung absolut oder inkrementell. Wie bei der linearen Interpolation liefert der G90-Code den absoluten Fortschritt und der G91-Code den inkrementellen Fortschritt. Da diese Codes jedoch nicht in Drehmaschinen verwendet werden können, ist es notwendig, die Achsennamen inline zu ändern.

CNC-Drehmaschine G02 Format:

G02 X… Z … F … (Absolutes System)• G02 U… W … F … (Inkrementelles System)

Format G02 und G03 im CNC-Bearbeitungszentrum:

G90 G02 X… Y … Z … F … (Absolutes System im Uhrzeigersinn)
G91 G02 X… Y … Z … F … (Inkrementelles System im Uhrzeigersinn)
G90 G03 X… Y … Z … F … (Absolutes System gegen den Uhrzeigersinn)
G91 G03 X… Y … Z … F … (Inkrementelles System gegen den Uhrzeigersinn)

Ebenenauswahl und Hilfsparameter in zirkulärer Interpolation

Die Codes G02 und G03 führen grundsätzlich eine kreisförmige Interpolation auf zwei Achsen durch. Daher müssen Sie während der Verwendungeiner zweiachsigen CNC-Maschine keine Planauswahl treffen. Wenn Ihre Maschine eine größere Anzahl von Achsen hat, müssen Sie eine Ebene auswählen. Für diese Auswahl stehen drei G-Codes zur Verfügung. Diese Codes und ihre Aufgaben lauten wie folgt:

G17: Wählt X-Y-Flugzeuge aus.
G18: X-Z trifft die Flugzeugauswahl.
G19: Trifft Y-Z-Flugzeugauswahl.

Wenn Sie die zirkuläre Interpolation mit dem R-Parameter verwenden, erfolgt die Radiusverarbeitung. In diesem Fall bestimmen Sie direkt die Menge an R. Der R-Parameter reicht jedoch nicht aus, um den Mittelpunkt des Radius zu bestimmen. Hilfsparameter sind auch im Zusammenhang mit linearer und kreisförmiger Interpolation in CNC-Maschinen wichtig. Heute ist es in vielen CNC-Bearbeitungszentren möglich, Hilfsparameter zur Bestimmung des Radiuszentrums zu verwenden. Diese Parameter werden durch die Ausdrücke I, J und K dargestellt. Ihre Bedeutung ist wie folgt:

I: Zeigt die Entfernung vom Startpunkt der Übertragung zum Mittelpunkt auf der x-Achse an.
J: Zeigt die Entfernung vom Startpunkt der Sendung zum Mittelpunkt auf der Y-Achse an.
K: Zeigt die Entfernung vom Startpunkt der Übertragung zum Mittelpunkt auf der Z-Achse an.

Was muss ich bei der Interpolation in CNC-Maschinen beachten?

Für die lineare und kreisförmige Interpolation auf CNC-Maschinen ist es zunächst notwendig, die richtigen Werte einzugeben. Die Codes G01, G02 und G03 sowie die Codes G90 und G91 sind in diesem Zusammenhang die wichtigsten Codes. Wie Sie diese Codes verwenden sollten, hängt von der Art der Maschine ab, die Sie haben, und von der Art des Vorgangs, den Sie ausführen möchten.
Bei der Verwendung von G-Codes für lineare und kreisförmige Interpolation in CNC ist es wichtig, sich den F-Parameter zu merken. Wenn Sie keinen neuen F-Wert eingeben, arbeitet das System mit dem aktuellen F-Wert.
Sie sollten bei der Konvertierung von F in Fc für die Interpolation nicht den geringsten Rechenfehler machen. Andernfalls kommt es leider zu einer Abweichung im Interpolationsalgorithmus. Die Optimierung des Stabilitätsindex reduziert Ihr Fehlerrisiko.
Abweichungen in Fc führen dazu, dass F nach einer Weile schwankt. Diese Aufwärts- oder Abwärtswellen erreichen manchmal ein ernstes Niveau. Dies führt zu einem Qualitäts- und Effizienzverlust in der CNC-Bearbeitung. Es verkürzt auch die Lebensdauer der Maschine.
Wenn Ihre Maschine während der Arbeit zu viel Lärm macht, kann dies auf einen linearen und kreisförmigen Interpolationsberechnungsfehler bei CNC-Maschinen zurückzuführen sein. In solchen Fällen verkürzt sich die Lebensdauer der Schneidwerkzeugmaschine. Stimmt der Fc-Wert, arbeitet die CNC-Maschine reibungslos und leise weiter.