Nullpunkt

Nullpunkt – Grundlage der Koordinatenbestimmung bei CNC-Maschinen

Was ist ein Nullpunkt?

Ein Nullpunkt ist der Ursprung eines Koordinatensystems. Von diesem Punkt aus werden alle Positionen, Abstände und Bewegungen einer CNC-Maschine berechnet.

Am Nullpunkt besitzen die betreffenden Achsen den Koordinatenwert null. Bei einer dreiachsigen Fräsmaschine kann der Nullpunkt beispielsweise durch folgende Koordinaten beschrieben werden:

X0 Y0 Z0

Der Nullpunkt ist eine grundlegende Voraussetzung für die CNC-Programmierung. Ohne einen eindeutig festgelegten Bezugspunkt könnte die Steuerung nicht bestimmen, wo sich Werkzeug, Werkstück oder Maschinenachsen befinden.

In einer CNC-Maschine gibt es normalerweise nicht nur einen einzigen Nullpunkt. Abhängig von seiner Aufgabe wird zwischen verschiedenen Null- und Bezugspunkten unterschieden.

Dazu gehören:

• Maschinennullpunkt
• Werkstücknullpunkt
• Programmnullpunkt
• Werkzeugbezugspunkt
• Referenzpunkt
• lokaler Nullpunkt
• Paletten- oder Vorrichtungsnullpunkt

Warum wird ein Nullpunkt benötigt?

Technische Zeichnungen enthalten Maße, die sich auf bestimmte Flächen, Achsen oder Bezugspunkte beziehen. Das CNC-Programm muss diese Maße in Maschinenbewegungen umsetzen.

Ein klar festgelegter Nullpunkt ermöglicht:

• eindeutige Koordinatenangaben
• Programmierung nach Zeichnungsmaßen
• reproduzierbare Werkstückbearbeitung
• Verwendung unterschiedlicher Aufspannungen
• Korrektur von Werkstückpositionen
• Vermessung von Werkzeugen
• Bearbeitung mehrerer Werkstücke
• Wiederverwendung von CNC-Programmen
• automatisierte Werkstückwechsel
• genaue Mess- und Prüfprozesse

Die CNC-Steuerung verrechnet Maschinenposition, Werkstücknullpunkt und Werkzeugkorrektur miteinander. Erst daraus ergibt sich die tatsächliche Position der Werkzeugschneide relativ zum Werkstück.

Das Koordinatensystem

Ein Koordinatensystem beschreibt die Lage eines Punktes mithilfe von Koordinaten.

Bei einer klassischen dreiachsigen Fräsmaschine werden folgende Linearachsen verwendet:

• X-Achse: Bewegung nach links und rechts
• Y-Achse: Bewegung nach vorne und hinten
• Z-Achse: Bewegung in Richtung der Werkzeugspindel

Zusätzliche Drehachsen werden häufig mit A, B und C bezeichnet:

• A-Achse: Drehung um die X-Achse
• B-Achse: Drehung um die Y-Achse
• C-Achse: Drehung um die Z-Achse

Der Schnittpunkt der Koordinatenachsen bildet den jeweiligen Nullpunkt.

Maschinennullpunkt

Der Maschinennullpunkt ist der Ursprung des Maschinenkoordinatensystems. Er wird vom Maschinenhersteller festgelegt und kann vom Maschinenbediener normalerweise nicht verändert werden.

Alle festen Maschinenpositionen beziehen sich letztlich auf das Maschinenkoordinatensystem.

Dazu gehören beispielsweise:

• Verfahrbereich der Achsen
• Software-Endschalter
• Werkzeugwechselposition
• Palettenwechselposition
• Parkposition
• Maschinenreferenzpunkte
• feste Messpositionen

Der Maschinennullpunkt wird häufig mit dem Buchstaben M gekennzeichnet.

Seine tatsächliche Lage hängt von der Bauart der Maschine ab. Bei einem Bearbeitungszentrum kann er sich beispielsweise an einer Endlage des Maschinentischs befinden. Bei einer Drehmaschine liegt er häufig im Bereich der Spindelnase oder an einer durch den Hersteller definierten Position.

Referenzpunkt

Der Referenzpunkt ist eine reproduzierbar anfahrbare Position, mit deren Hilfe die Steuerung die tatsächliche Lage der Maschinenachsen bestimmt.

Bei Maschinen mit inkrementellen Messsystemen müssen die Achsen nach dem Einschalten normalerweise referenziert werden. Während der Referenzfahrt fahren die Achsen zu einer definierten Referenzmarke.

Anschließend kennt die Steuerung die Beziehung zwischen:

• tatsächlicher Achsposition
• Referenzpunkt
• Maschinennullpunkt
• Maschinenkoordinatensystem

Referenzpunkt und Maschinennullpunkt sind nicht zwingend identisch. Zwischen beiden kann ein festgelegter Abstand bestehen.

Werkstücknullpunkt

Der Werkstücknullpunkt ist der Bezugspunkt für die Bearbeitung eines eingespannten Werkstücks. Er wird so gewählt, dass sich die Maße der technischen Zeichnung möglichst einfach in das CNC-Programm übertragen lassen.

Mögliche Positionen eines Werkstücknullpunkts sind:

• linke vordere Werkstückkante
• rechte Werkstückkante
• Werkstückmitte
• Mittelpunkt einer Bohrung
• Mittelpunkt eines Rundteils
• obere Werkstückfläche
• untere Werkstückfläche
• Mitte einer Vorrichtung
• Drehachse eines Drehteils

Der Werkstücknullpunkt wird häufig mit dem Buchstaben W gekennzeichnet.

Seine Position wird als Abstand zum Maschinenkoordinatensystem in der CNC-Steuerung gespeichert.

Auswahl eines geeigneten Werkstücknullpunkts

Ein sinnvoll gewählter Werkstücknullpunkt erleichtert Programmierung, Einrichtung und Maßkontrolle.

Bei der Auswahl sollten folgende Punkte berücksichtigt werden:

• Bemaßung der technischen Zeichnung
• Form des Rohteils
• Aufspannung
• zugängliche Messflächen
• Fertigungsreihenfolge
• Anzahl der Aufspannungen
• Symmetrie des Bauteils
• Wiederholgenauigkeit der Spannvorrichtung
• spätere Prüf- und Messmöglichkeiten

Ist ein Bauteil von seiner Mitte aus bemaßt, bietet sich häufig ein mittiger Nullpunkt an. Ist die Zeichnung überwiegend von einer Ecke aus bemaßt, kann eine Werkstückkante als Nullpunkt günstiger sein.

Programmnullpunkt

Der Programmnullpunkt ist der Ursprung, auf den sich die Koordinaten eines CNC-Programms beziehen.

In vielen Fällen stimmen Programmnullpunkt und Werkstücknullpunkt überein. Sie können jedoch voneinander abweichen, beispielsweise wenn innerhalb des Programms zusätzliche Nullpunktverschiebungen oder lokale Koordinatensysteme verwendet werden.

Ein Programm kann beispielsweise mit einem Werkstücknullpunkt in der Bauteilmitte erstellt worden sein. Durch eine zusätzliche Verschiebung kann anschließend eine bestimmte Tasche oder Bohrungsgruppe einen eigenen lokalen Programmnullpunkt erhalten.

Werkstückkoordinatensysteme G54 bis G59

Bei vielen DIN/ISO-Steuerungen werden Werkstücknullpunkte über die Befehle G54 bis G59 ausgewählt.

Typische Werkstückkoordinatensysteme sind:

• G54: erster Werkstücknullpunkt
• G55: zweiter Werkstücknullpunkt
• G56: dritter Werkstücknullpunkt
• G57: vierter Werkstücknullpunkt
• G58: fünfter Werkstücknullpunkt
• G59: sechster Werkstücknullpunkt

Beispiel:

G54 G90 G00 X0 Y0

Die Steuerung aktiviert den in G54 gespeicherten Werkstücknullpunkt und fährt auf die Position X0 Y0 dieses Koordinatensystems.

Die hinterlegten Werte beschreiben den Abstand zwischen Maschinenkoordinatensystem und Werkstücknullpunkt.

Beispiel für eine Nullpunktverschiebung

Angenommen, der Werkstücknullpunkt liegt vom Maschinennullpunkt aus betrachtet an folgender Position:

X = -500 mm
Y = -250 mm
Z = -400 mm

Diese Werte werden beispielsweise im Speicher G54 hinterlegt.

Wird anschließend programmiert:

G54 G90 G00 X0 Y0

fährt die Maschine zum Nullpunkt des Werkstückkoordinatensystems und nicht zum Maschinennullpunkt.

Wird danach programmiert:

G01 X100 Y50 F500

bewegt sich das Werkzeug auf die Position X100 Y50 bezogen auf den Werkstücknullpunkt.

Mehrere Werkstücknullpunkte

Mehrere Nullpunkte werden verwendet, wenn:

• mehrere Werkstücke gleichzeitig gespannt sind
• ein Bauteil mehrere Aufspannungen benötigt
• unterschiedliche Vorrichtungen auf dem Maschinentisch montiert sind
• mehrere Bearbeitungsstationen vorhanden sind
• Paletten mit verschiedenen Aufspannungen eingesetzt werden
• dieselbe Bearbeitung an mehreren Positionen ausgeführt wird

Beispiel:

G54
M98 P1000

G55
M98 P1000

G56
M98 P1000

Das Unterprogramm O1000 wird nacheinander in drei verschiedenen Werkstückkoordinatensystemen ausgeführt.

Dadurch kann dieselbe Kontur an mehreren Werkstückpositionen bearbeitet werden, ohne alle Koordinaten neu programmieren zu müssen.

Erweiterte Werkstücknullpunkte

Moderne CNC-Steuerungen bieten häufig mehr als die sechs klassischen Werkstückkoordinatensysteme G54 bis G59.

Je nach Steuerung können zusätzliche Nullpunkte beispielsweise über folgende Funktionen aufgerufen werden:

• G54.1 P1
• G54.1 P2
• weitere P-Speicher
• erweiterte Nullpunkttabellen
• Paletten- und Vorrichtungstabellen

Die genaue Syntax hängt von der CNC-Steuerung ab.

Erweiterte Nullpunkte sind besonders nützlich bei:

• Mehrfachspannungen
• Palettenbahnhöfen
• automatischen Fertigungszellen
• großen Vorrichtungen
• Serienfertigung
• flexiblen Fertigungssystemen

Lokaler Nullpunkt

Ein lokaler Nullpunkt wird innerhalb eines bereits aktiven Werkstückkoordinatensystems angelegt. Er erleichtert die Programmierung einzelner Bauteilbereiche.

Bei vielen Steuerungen wird dafür G52 verwendet.

Beispiel:

G54
G52 X100 Y50

Der lokale Koordinatenursprung wird gegenüber dem aktiven Werkstücknullpunkt verschoben.

Ein lokaler Nullpunkt kann verwendet werden für:

• Lochgruppen
• wiederkehrende Konturen
• Bauteilsegmente
• Unterprogramme
• symmetrische Geometrien
• Mehrfachbearbeitungen

Die genaue Wirkung und Aufhebung von G52 ist steuerungsabhängig.

Programmierte Nullpunktverschiebung

Bei bestimmten Steuerungen können Nullpunkte direkt im CNC-Programm verschoben oder neu gesetzt werden.

Mögliche Befehle sind:

• G52: lokales Koordinatensystem
• G92: Koordinaten setzen oder verschieben
• G10: Daten programmatisch in Korrektur- oder Nullpunktspeicher schreiben
• G54.1: zusätzliche Werkstückkoordinatensysteme

Diese Befehle müssen sorgfältig verwendet werden. Eine unbemerkte oder nicht aufgehobene Nullpunktverschiebung kann dazu führen, dass alle folgenden Positionen falsch angefahren werden.

Maschinennullpunkt mit G53 anfahren

Mit G53 können bei vielen Steuerungen Positionen unmittelbar im Maschinenkoordinatensystem angefahren werden.

Beispiel:

G53 G00 Z0

Dieser Satz bezieht sich nicht auf G54, G55 oder einen anderen Werkstücknullpunkt, sondern auf das Maschinenkoordinatensystem.

G53 wird häufig verwendet für:

• sichere Rückzugspositionen
• Werkzeugwechselpositionen
• Parkpositionen
• Maschinenpositionen außerhalb des Werkstückkoordinatensystems

Die Lage von Z0 und die zulässige Syntax müssen an der konkreten Maschine geprüft werden.

Nullpunktermittlung beim Fräsen

Bei einer Fräsmaschine müssen normalerweise die Nullpunktpositionen in X, Y und Z ermittelt werden.

Mögliche Hilfsmittel sind:

• Kantentaster
• 3D-Taster
• Messtaster
• Messuhr
• Werkzeug
• Papierstreifen
• Endmaß
• Einstellgerät
• Nullpunktspannsystem
• voreingemessene Vorrichtung

Nullpunkt mit einem Kantentaster bestimmen

Ein Kantentaster wird verwendet, um eine Werkstückkante zu ermitteln.

Der vereinfachte Ablauf lautet:

1. Kantentaster in die Spindel einsetzen.
2. Spindel mit geeigneter Drehzahl starten.
3. Werkstückkante vorsichtig anfahren.
4. Umschlagpunkt des Kantentasters erkennen.
5. Maschinenposition übernehmen.
6. Radius des Kantentasters berücksichtigen.
7. Wert in den gewünschten Nullpunktspeicher eintragen.

Bei einem Kantentaster mit 10 mm Durchmesser muss nach dem Antasten normalerweise ein Radius von 5 mm berücksichtigt werden.

Welche Richtung und welches Vorzeichen verwendet werden, hängt von der angefahrenen Werkstückseite ab.

Nullpunkt mit einem 3D-Taster bestimmen

Ein 3D-Taster kann Werkstückflächen in X, Y und Z antasten.

Damit lassen sich beispielsweise bestimmen:

• Werkstückkanten
• Werkstückmitten
• Bohrungsmittelpunkte
• Zapfenmittelpunkte
• obere Werkstückflächen
• Höhenunterschiede
• Ausrichtung eines Werkstücks

Nach dem Antasten wird die ermittelte Position in den gewünschten Nullpunktspeicher übernommen. Der Tastkugelradius und die Kalibrierwerte müssen korrekt berücksichtigt werden.

Automatischer Messtaster

Bearbeitungszentren können mit einem schaltenden Messtaster ausgestattet sein. Dieser wird wie ein Werkzeug eingewechselt und über ein Messprogramm gesteuert.

Ein Messtaster kann automatisch:

• Kanten erfassen
• Bohrungsmittelpunkte bestimmen
• Werkstückmitten berechnen
• Nullpunkte setzen
• Werkstücklagen kontrollieren
• Aufspannfehler erkennen
• Nullpunkte nachführen
• gefertigte Maße prüfen

Die Steuerung schreibt die Messergebnisse direkt in den Werkstücknullpunktspeicher.

Z-Nullpunkt bestimmen

Der Z-Nullpunkt wird häufig auf die obere Werkstückfläche gelegt.

Er kann bestimmt werden mit:

• 3D-Taster
• Messtaster
• Werkzeuglängenmessung
• Einstellgerät
• Endmaß
• Messdose
• Papiermethode

Bei der Papiermethode wird das Werkzeug vorsichtig an die Werkstückfläche angenähert, bis sich ein Papierstreifen gerade nicht mehr bewegen lässt. Diese Methode ist einfach, aber weniger genau als ein kalibriertes Messsystem.

Bei allen manuellen Antastverfahren müssen Werkzeugradius, Werkzeuglänge und verwendetes Messmittel korrekt berücksichtigt werden.

Nullpunkt beim CNC-Drehen

Beim CNC-Drehen liegt der Werkstücknullpunkt häufig:

• auf der Werkstückdrehachse
• an der Stirnfläche des Fertigteils
• an der Stirnfläche des Rohteils
• an einer Spann- oder Bezugsfläche

Die X-Koordinate X0 liegt normalerweise auf der Drehachse. Abhängig von der Steuerung werden X-Werte als Durchmesser oder Radius programmiert.

Die Z-Koordinate Z0 wird häufig auf die fertige Stirnfläche gelegt.

Ein typischer Werkstücknullpunkt beim Drehen lautet daher:

X0 Z0

Dabei liegt X0 auf der Spindelachse und Z0 an der gewählten Stirnfläche.

Z-Nullpunkt beim Drehen bestimmen

Der Z-Nullpunkt kann durch vorsichtiges Ankratzen oder Plandrehen der Werkstückstirnfläche bestimmt werden.

Ein typischer Ablauf ist:

1. Drehwerkzeug auswählen.
2. Stirnfläche vorsichtig anfahren.
3. Werkstückfläche leicht überdrehen oder ankratzen.
4. aktuelle Z-Position erfassen.
5. Z-Nullpunkt oder Werkzeugkorrektur setzen.
6. gegebenenfalls Fertigmaß oder Aufmaß berücksichtigen.

Die konkrete Vorgehensweise hängt davon ab, ob der Werkstücknullpunkt über eine Nullpunktverschiebung oder über Werkzeugkorrekturen eingerichtet wird.

Werkzeugnullpunkt und Werkzeugbezugspunkt

Der Begriff Werkzeugnullpunkt bezeichnet den Bezugspunkt, von dem aus Werkzeugmaße bestimmt werden.

Bei Fräswerkzeugen werden unter anderem gespeichert:

• Werkzeuglänge
• Werkzeugradius
• Werkzeugdurchmesser
• Eckenradius
• Verschleißkorrektur

Bei Drehwerkzeugen werden unter anderem gespeichert:

• X-Korrektur
• Z-Korrektur
• Schneidenradius
• Schneidenlage
• Verschleißwerte

Die Steuerung verrechnet diese Daten mit dem aktiven Werkstücknullpunkt.

Vereinfacht gilt:

Maschinenposition + Werkstücknullpunktverschiebung + Werkzeugkorrektur = Position der Werkzeugschneide am Werkstück

Die tatsächliche Berechnung und Vorzeichenrichtung hängen von der Steuerung ab.

Nullpunktspannsystem

Ein Nullpunktspannsystem ist ein mechanisches Spannsystem, mit dem Vorrichtungen und Werkstücke wiederholgenau auf der Maschine positioniert werden können.

Dabei wird eine definierte Schnittstelle zwischen Maschinentisch und Spannvorrichtung geschaffen.

Vorteile sind:

• kurze Rüstzeiten
• hohe Wiederholgenauigkeit
• schneller Vorrichtungswechsel
• weniger erneutes Einmessen
• bessere Automatisierbarkeit
• Verwendung voreingemessener Spannmittel
• einfacher Palettenwechsel

Ist die Position eines Spannsystems genau bekannt, können die dazugehörigen Nullpunktwerte gespeichert und wiederverwendet werden.

Nullpunkt bei mehreren Aufspannungen

Ein Werkstück kann häufig nicht vollständig in einer einzigen Aufspannung bearbeitet werden.

Für jede Aufspannung kann ein eigener Werkstücknullpunkt verwendet werden.

Beispiel:

• G54: erste Aufspannung
• G55: zweite Aufspannung
• G56: dritte Aufspannung

Die Nullpunkte müssen so gewählt werden, dass die Geometrien der unterschiedlichen Aufspannungen eindeutig zueinander passen.

Besonders wichtig sind dabei:

• gemeinsame Bezugsflächen
• Passstifte
• Anschläge
• präzise Spannvorrichtungen
• messbare Referenzmerkmale
• sichere Übertragung der Bauteillage

Fehler bei der Nullpunktübertragung führen zu Versätzen zwischen den bearbeiteten Werkstückseiten.

Nullpunkt bei Fünfachsmaschinen

Bei Fünfachsmaschinen wird die Lage des Werkstücks mit den Positionen der Dreh- und Schwenkachsen verrechnet.

Zusätzlich zum Werkstücknullpunkt müssen bekannt sein:

• Drehzentren der Rundachsen
• Maschinenkinematik
• Schwenkpunkte
• Werkzeuglänge
• Werkzeugorientierung
• Position des Werkstücks auf dem Rundtisch

Schon kleine Fehler bei Drehzentrum, Werkzeuglänge oder Werkstücknullpunkt können bei geschwenkten Bearbeitungen deutliche Positionsabweichungen verursachen.

Deshalb werden Fünfachsmaschinen regelmäßig vermessen und kalibriert.

Nullpunkt im CAM-System

Im CAM-System wird ein Koordinatensystem für die Bearbeitung festgelegt. Dieses muss mit dem später an der Maschine verwendeten Werkstücknullpunkt übereinstimmen.

Das CAM-Koordinatensystem bestimmt:

• Richtung der X-, Y- und Z-Achse
• Lage des Programmnullpunkts
• Orientierung des Bauteils
• Werkzeuganstellrichtung
• Position des Rohteils
• Lage der Aufspannung

Stimmen CAM-Nullpunkt und Maschinen-Nullpunkteinstellung nicht überein, fährt die Maschine das Programm an einer falschen Position ab.

Vor der Programmausgabe müssen deshalb geprüft werden:

• Ursprung
• Achsrichtung
• Bauteilorientierung
• Nullpunktnummer
• Postprozessor
• Aufspannlage

Nullpunkt bei Automation und Palettensystemen

Automatisierte Fertigungssysteme verwenden häufig gespeicherte Nullpunkte für unterschiedliche Paletten, Vorrichtungen und Werkstücke.

Ein automatisches System kann beispielsweise besitzen:

• Palette 1 mit G54
• Palette 2 mit G55
• Palette 3 mit G56
• mehrere Werkstücke pro Palette
• zusätzliche lokale Koordinatensysteme

Die Nullpunkte können vorab vermessen und in einer Datenbank gespeichert werden. Nach einem Palettenwechsel ruft die Steuerung die passenden Werte automatisch auf.

Voraussetzung ist eine hohe Wiederholgenauigkeit des Spann- und Palettensystems.

Nullpunktkorrektur

Stellt der Bediener bei der Maßkontrolle eine Abweichung fest, kann der Werkstücknullpunkt korrigiert werden.

Beispiel:

Eine gefräste Fläche liegt 0,05 mm zu hoch. Abhängig von Koordinatenrichtung, Werkzeugkorrektur und Bearbeitungsstrategie kann eine Korrektur des Z-Nullpunkts erforderlich sein.

Vor einer Korrektur muss eindeutig festgestellt werden:

• wodurch die Abweichung entstanden ist
• in welche Richtung korrigiert werden muss
• ob der Nullpunkt oder das Werkzeug korrigiert werden soll
• ob weitere Werkstücke betroffen sind
• ob die Korrektur auf andere Bearbeitungen wirkt

Nicht jede Maßabweichung sollte über den Werkstücknullpunkt korrigiert werden. Bei Werkzeugverschleiß ist häufig die Werkzeugverschleißkorrektur die bessere Lösung.

Nullpunkt oder Werkzeugkorrektur?

Der Werkstücknullpunkt beschreibt die Lage des Werkstücks. Die Werkzeugkorrektur beschreibt die Lage und Größe des Werkzeugs.

Deshalb gilt grundsätzlich:

• Lagefehler des gesamten Werkstücks: Nullpunkt prüfen
• Maßfehler eines bestimmten Werkzeugs: Werkzeugkorrektur prüfen
• gleichmäßiger Versatz aller Merkmale: Werkstücknullpunkt prüfen
• Verschleiß einer Schneide: Verschleißkorrektur verwenden
• Fehler nur bei geschwenkter Bearbeitung: Maschinenkinematik und Drehzentren prüfen

Eine falsche Korrektur kann andere, bereits maßhaltige Bearbeitungen verändern.

Häufige Fehler bei der Nullpunkteinstellung

Falscher Nullpunktspeicher aktiv

Das Programm verwendet beispielsweise G55, obwohl der Bediener die Werte in G54 eingetragen hat.

Falsches Vorzeichen

Ein positiver statt negativer Korrekturwert verschiebt die Bearbeitung in die falsche Richtung.

Werkzeugradius nicht berücksichtigt

Beim Antasten mit einem Kantentaster muss dessen Radius berücksichtigt werden.

Tastkugel falsch kalibriert

Ein falscher Kugeldurchmesser oder Kalibrierwert führt zu fehlerhaften Messergebnissen.

Falsche Werkstückseite angetastet

Abhängig von der angetasteten Seite muss der Radius addiert oder abgezogen werden.

Z-Nullpunkt auf falscher Fläche

Der Nullpunkt wird auf dem Rohteil gesetzt, während sich das Programm auf die fertige Oberfläche bezieht.

CAM- und Maschinennullpunkt stimmen nicht überein

Ursprung oder Achsrichtung wurden im CAM-System anders gewählt als an der Maschine.

Nullpunkt nach dem Umspannen nicht neu bestimmt

Nach einer neuen Aufspannung hat sich die Lage des Werkstücks verändert.

Lokale Verschiebung bleibt aktiv

Eine programmierte Nullpunktverschiebung wird nicht aufgehoben und beeinflusst nachfolgende Bearbeitungen.

Falsche Einheit

Ein Wert wird in Zoll statt Millimetern oder mit einer falschen Dezimalstelle eingegeben.

Sicherheit bei der Nullpunkteinstellung

Ein falscher Nullpunkt kann eine unmittelbare Maschinenkollision verursachen. Deshalb müssen Nullpunktwerte besonders sorgfältig geprüft werden.

Vor dem ersten Programmlauf sollten kontrolliert werden:

• aktiver Nullpunktspeicher
• X-, Y- und Z-Werte
• Vorzeichen
• Bauteilorientierung
• Werkzeugdaten
• Sicherheitsabstände
• CAM-Koordinatensystem
• Aufspannposition
• Spannmittel
• Werkzeuglänge

Ein neues Programm sollte zunächst mit reduziertem Eilgang und im Einzelsatzbetrieb eingefahren werden.

Abgrenzung der wichtigsten Bezugspunkte

Bezugspunkt	Bedeutung
Maschinennullpunkt	Ursprung des Maschinenkoordinatensystems
Referenzpunkt	Reproduzierbare Position zur Bestimmung der Achslage
Werkstücknullpunkt	Bezugspunkt des eingespannten Werkstücks
Programmnullpunkt	Ursprung der im CNC-Programm verwendeten Koordinaten
Werkzeugbezugspunkt	Bezugspunkt für Werkzeuglänge und Werkzeugradius
Lokaler Nullpunkt	Zeitweise Verschiebung innerhalb eines Werkstückkoordinatensystems
Werkzeugwechselpunkt	Sichere Maschinenposition für den Werkzeugwechsel

Werkstücknullpunkt und Programmnullpunkt sind häufig identisch, müssen es aber nicht sein.

Bedeutung des Nullpunkts in der CNC-Fertigung

Der Nullpunkt verbindet technische Zeichnung, CAM-System, CNC-Programm und reale Werkstückaufspannung miteinander.

Ein korrekt bestimmter Nullpunkt sorgt dafür, dass:

• Konturen an der vorgesehenen Stelle entstehen
• Bohrungen ihre richtige Position erhalten
• Tiefenmaße eingehalten werden
• mehrere Werkzeuge denselben Bezug verwenden
• unterschiedliche Aufspannungen zueinander passen
• Programme wiederholt eingesetzt werden können
• automatisierte Abläufe sicher funktionieren

Damit gehört die Nullpunkteinstellung zu den wichtigsten Arbeiten beim Einrichten einer CNC-Maschine.

Fazit

Ein Nullpunkt ist der Ursprung eines Koordinatensystems und die Grundlage jeder Positionsangabe in der CNC-Technik.

Der Maschinennullpunkt bildet den festen Ursprung der Maschine. Der Werkstücknullpunkt wird passend zur Zeichnung und Aufspannung gewählt. Der Programmnullpunkt ist der Bezugspunkt der programmierten Koordinaten, während Werkzeugkorrekturen die tatsächliche Lage der Werkzeugschneide berücksichtigen.

Nur wenn Maschinenposition, Werkstücknullpunkt, Programmkoordinaten und Werkzeugdaten korrekt aufeinander abgestimmt sind, kann die CNC-Maschine das Werkstück an der vorgesehenen Position und mit der geforderten Genauigkeit bearbeiten.