Angetriebene Werkzeuge: Werkzeugrotation, C-Achse und Y-Achse

Thema: CNC-Steuerung & Achsen

Beim gewöhnlichen Drehen rotiert das Werkstück, während die Schneide relativ zum Werkzeughalter feststeht. Ein angetriebener Halter kann dagegen etwa einen Bohrer oder Fräser drehen. Das Werkstück kann für eine Bearbeitung in einer Winkelstellung gehalten werden oder über eine passende Achsfunktion bewegt werden. Welche Kombination verfügbar ist, hängt von der Maschine ab.

Nicht jeder Halter enthält einen eigenen Motor

Der Antrieb kann aus dem Revolver in den Halter übertragen werden. Die ältere Haas-Schulungsunterlage von Productivity beschreibt beispielsweise einen gemeinsamen Werkzeugantrieb mit mechanischer Einkupplung. Daraus folgt: „Angetriebenes Werkzeug“ bedeutet nicht automatisch, dass in jedem einzelnen Halter ein Elektromotor sitzt. Die Schnittstelle muss mechanisch und funktional zum Revolver passen.

Vier Funktionen getrennt betrachten

Axial und radial beziehen sich auf die Werkzeuglage

Ein axialer Werkzeughalter richtet die Werkzeugachse typischerweise parallel zur Werkstückspindel aus. Ein radialer Halter arbeitet quer dazu. Dadurch unterscheiden sich Zugänglichkeit, mögliche Bohrungsrichtungen und Kollisionsräume. Zusätzlich können spezielle Winkel- oder Schwenkhalter existieren. Der Name ersetzt deshalb nicht die Maßzeichnung der konkreten Einheit.

Ein eigener geometrischer Fall hilft beim Planen: Drei Bohrungspositionen auf einer Stirnfläche liegen auf einem Kreis mit 20 mm Radius und den Winkeln 0°, 120° und 240°. In einem gewöhnlichen kartesischen Zeichenkoordinatensystem sind ihre Mittelpunkte (20; 0), (−10; 17,3205) und (−10; −17,3205) mm. Das ist eine Bauteilgeometrie, noch kein Drehmaschinenprogramm. Durchmesserprogrammierung, Blickrichtung und Maschinenachsen müssen vor einer Umsetzung geklärt werden.

Eine Y-Achse und Polartransformation nicht verwechseln

Manche Steuerungen können bestimmte kartesisch beschriebene Konturen in passende Linear- und Drehachsbewegungen umsetzen. Haas beschreibt dafür in der verlinkten Dokumentation G112. Eine solche Funktion ist steuerungs- und maschinenabhängig. Sie erzeugt keine zusätzliche physische Achse und hebt die Grenzen von Geometrie, Drehzahl oder Zugänglichkeit nicht auf.

An der Nähe zur Drehmitte wird der Unterschied besonders anschaulich: Für dieselbe tangentiale Geschwindigkeit benötigt ein kleinerer Radius eine höhere Winkelgeschwindigkeit. Im einfachen Modell gilt v = r · ω. Bei 20 mm Radius und 100 mm/min beträgt ω = 5 rad/min, bei 5 mm Radius bereits 20 rad/min. Ein rechnerisch beschriebener Weg muss daher auch kinematisch ausführbar sein.

Weniger Umspannen ist eine Möglichkeit, keine Garantie

Mehrere Operationen in einer Aufspannung können einen erneuten Bezug vermeiden. Das allein garantiert aber kein genaueres Werkstück. Werkzeugversatz, Rundlauf, Ausrichtung, Haltersteifigkeit und Wärme bleiben relevant. Ebenso kann ein aufwendiger Einrichtvorgang den Zeitvorteil bei einem einzelnen Bauteil aufheben. Pauschale Einsparungen von 50 Prozent sind ohne Vergleichsfall nicht begründet.

• Revolver- und Antriebsschnittstelle vollständig abgleichen.
• Werkzeuglage, Übersetzung, Drehrichtung und zulässige Belastung prüfen.
• Maschinenfunktionen und erforderliche Achsbewegungen festlegen.
• Halterkontur, Futterbacken und Freifahrwege im Setup berücksichtigen.
• Offsets und Bearbeitungsprogramm für genau diese Maschine prüfen.

Die persönliche Grundlage dieser Website ist meine selbst auf CNC umgerüstete BF 20. Daraus folgt kein Besitz einer Dreh-Fräsmaschine. Für die Begriffe sind Drehmaschinenkoordinaten, Dreibackenfutter und Werkzeugvermessung die passenden Ergänzungen.