FAQ Geschwindigkeitsschwankungen

Einflussfaktoren

Generell hängen Bearbeitungsgeschwindigkeiten und damit Fertigungszeiten von folgenden Faktoren ab:

• Datendurchsatz abhängig von Zykluszeiten der Prozesse in der NC-Steuerung
• Fahrweg der Bewegungssätze
• Maximale Geschwindigkeiten und Beschleunigungen der Achsen
• Typ des Profil-Generators (Slope)
• Konturverlauf: Krümmungen und harmonische Verteilung der programmierten Positionen.
• Kartesische Transformationen im Werkzeug-Koordinatensystem sowie Kinematik

Dynamik

Es kann generell gesagt werden, dass sich hohe zulässige Beschleunigungen und kleine Rampenzeiten günstig auf die maximal mögliche Bahngeschwindigkeit auswirken. Eine Liste mit den durch die CNC verwendeten dynamischen Kenngrößen ist im Kapitel Parameter dargestellt.

Datendurchsatz

Damit eine programmierte Bahngeschwindigkeit gefahren werden kann, sind zusätzlich folgende Einflussgrößen zu prüfen:

• Buffergröße Interpolator
• Benötigte Satzanzahl/Zyklus

Die Buffergröße legt den Bremsweg und damit die theoretisch maximal erreichbare Geschwindigkeit fest. Bei der nichtlinearen Slope-Funktion ist der Bremsweg grundsätzlich länger, daher wird hier für das Erreichen der gleichen Bahngeschwindigkeit ein größerer Buffer und Sätze pro Zyklus benötigt.

Die im eingeschwungenen Fall benötigte Satzanzahl/Zyklus kann aus der Vorschubgeschwindigkeit und der Zykluszeit abgeschätzt werden. Z.B. werden bei F=10m/min und einer Zykluszeit von 5ms pro Zyklus mindestens Fahrwege von 0.84mm pro Abtastintervall benötigt.

Diese Parameter sind durch den Maschinenhersteller vorgegeben und können durch den Anwender nicht beeinflusst werden.

Konturverlauf und Krümmung

Durch die Genauigkeitsanforderungen an das Werkstück sind die Parameter durch das CAD/CAM-System vorgegeben. Ein Werkstück mit starker Konturkrümmung führt generell zu relativ kurzen Bewegungssätzen und niedriger Geschwindigkeit. Bei stark wechselnder Konturkrümmung lassen sich Geschwindigkeits­schwankungen bei hoch programmiertem Bahnvorschub nicht vermeiden.

Wichtig ist, dass der Stützpunktverlauf besonders bei kurzen NC-Sätzen harmonisch ist, d.h. die Schwankungsbreite der Relativfahrwege der einzelnen Achsen bezogen auf den Raumfahrweg aufeinanderfolgender Sätze möglichst klein ist (Abtasten durch CAD/CAM System). Ansonsten kann nicht mit konstanter Bahngeschwindigkeit gefahren werden, da aufgrund der sich ergebenden Krümmungen und Krümmungsänderungen eine Reduzierung der Bahngeschwindigkeit durch die CNC erfolgt.

Durch den B-Spline kann man eine gewisse Glättung von „verrauschten“ Stützpunkten erreichen.

Dennoch sind die sich ergebenden Bahngeschwindigkeitsprofile nicht optimal und die Achsgeschwindigkeiten schwanken abhängig von den Bewegungsanteilen der Einzelachsen stark. Hier empfiehlt sich der Einsatz eines geeigneten Glättungsalgorithmus im CAD/CAM- System.