Interpolation: Bahnsteuerung mit dem Interpolator

Damit ein Werkstück gefertigt werden kann, müssen bei Bahnsteuerungen (egal ob 2D oder 3D) die Achsen an CNC-Maschinen in die richtige Richtung geführt werden. Diese Aufgabe übernimmt an CNC-Maschinen ein Softwareprogramm, auch Interpolator genannt.

Der Interpolator berechnet für jeden Satz eines CNC-Programms die Verfahrwege für die mathematisch definierbaren Strecken sowie die dafür notwendigen Verschiebungen der Achsen, damit das Werkzeug an diesen Strecken entlang geführt und das Werkstück gefertigt wird. Dabei werden die Positionen zwischen Start- und Zielposition für jeden Satz berechnet.

Damit die Werkstücke mit möglichst einfachen Befehlen bei hoher Genauigkeit gefertigt werden können, verfügen CNC-Maschinen verschiedene Interpolationsarten. Diese sind:

• Linearinterpolation
• Kreisinterpolation
• Parabelinterpolation
• Helixinterpolation
• Splineinterpolation
• Picointerpolation
• Nanointerpolation

Für jede Interpolationsart gibt es CNC-Befehle, um die entsprechende Interpolation auszuführen. Diese sind:

• G00: Linearinterpolation im Eilgang
• G01: Linearinterpolation in Bearbeitungsgeschwindigkeit
• G02: Kreisinterpolation im Uhrzeigersinn
• G03: Kreisinterpolation gegen den Uhrzeigersinn

Für Parabel-, Spline-, Nano- und Picointerpolation gibt es keine speziellen G-Befehle. Diese Verfahrwege werden beispielsweise über die textuelle Programmierung erreicht, deren Befehle maschinenspezifisch sind, z.B. #SPLINE ON, #SPLINE OFF, #ASPLINE MODE, #ASPLINE STARTTANG, #ASPLINE ENDTANG für die Splineinterpolation an einer Akima Maschine. Manche Hersteller benutzen G06 für die Parabel- oder Splineinterpolation. Am bequemsten ist die Umsetzung des Programms über ein CAM-System. Dabei wird das Werkstück am Computer gezeichnet und die Umsetzung in ein CNC-Programm erledigt das CAM-System. An vielen Steuerungen sind diese Interpolationen gar nicht möglich. Daher sollte man, sofern sie benötigt werden, beim Kauf einer Maschine darauf achten, dass diese Interpolationsarten möglich sind.

Für Kreisbewegungen sind Interpolationsparameter für die einzelnen Achsen notwendig. Mit diesen wird der Kreismittelpunkt angegeben und sind, sofern nichts anderes angegeben ist, wie folgt definiert:

• I: X-Achse
• J: Y-Achse
• K: Z-Achse