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CNC-Fräse arbeitet neben Laptop mit CAD-Zeichnung

In der Industrie längst nicht mehr wegzudenken, nimmt das computergesteuerte Fräsen verschiedenster Materialien immer mehr Einzug in private Haushalte. Um ihre Werkstücke in die gewünschte Form zu bringen, setzen Hobbyisten eine sogenannte CNC-Fräse (auch CNC-milling machine) ein. Um dieser die passenden Daten zu übermitteln, wird neben der CAD-Software und CAM-Software auch CNC-Software verwendet, welche die Befehle an die Maschine weiterleitet.

In diesem Artikel informieren wir Sie über den Unterschied von CNC-Software zu CAD- und CAM-Programmen und wodurch sich CNC-Software auszeichnet.

Was benötigt man für die Bearbeitung von Material im CNC-Verfahren?

Neben einer CNC-Maschine benötigt man mindestens zwei Arten von Software und einen PC, auf welchem Selbige lauffähig sind.

Was ist der Unterschied zwischen CAD-, CAM- und CNC-Software?

CAD steht für ein Zeichenprogramm, mit welchem man die Vorlage des Werkstücks zeichnet.
CAM-Software übersetzt die Zeichnung in Maschinencode mit Steuerungsbefehlen für die Maschine.
Ein CNC-Programm übermittelt die Steuerungsbefehle an die Maschine, fungiert also als Steuerungssoftware.

Was sollte man bei der Wahl der CNC-Software beachten?

Fragen, die Sie sich bei der Wahl der Software beantworten sollten, sind:
Ist das Programm in der Lage, das gewünschte Werkstück zu produzieren?
Kann die Software die maximale Leistung der Maschine nutzen?
Sind Funktionen und Benutzerführung des Programms leicht verständlich?

1. Der CNC-Bearbeitungsprozess erfordert mindestens drei Komponenten

Computerized Numerical Control

"CNC" steht für Computerized Numerical Control und bezieht sich auf ein elektronisches Verfahren für die Steuerung von Werkzeugmaschinen (auch CNC-Maschinen). Die Programmiersprache der zu übermittelnden Befehle wird G-Code genannt.

Eine CNC-Fräse ist eine Maschine, welche das gewünschte Material auf 3 Achsen bearbeitet. Mit diesem Gerät lassen sich kleinste Teile aus Kunststoff, Holz und Metall auf den Millimeter genau herstellen. Die Fräse muss per Computer mit den Daten für die präzise Fräsung gefüttert werden. Preislich fangen viele CNC-Fräsen bei etwas über 100€ an und können auf über 2.000€ steigen.

Neben einer stabil gebauten CNC-Fräse, kommt es also auch auf die richtige Software an, um das Material mit möglichst hoher Genauigkeit in die gewünschte Form fräsen zu können. Der Nutzer kann die CNC-Fräse mit einem haushaltsüblichen PC steuern, sofern dieser die gewünschten Programme unterstützt.

2. Arbeit mit der CNC-Fräse benötigt eine Reihe verschiedener Programme

Für den Betrieb einer CNC-Fräse sind 3 Arten von Software notwendig:

  • Ein Zeichenprogramm, um die gewünschte 2D- oder 3D-Vorlage damit zu zeichnen oder eine bereits vorhandene Vorlage des Werkstückes in der Software zu öffnen (CAD-Software)
  • Ein Übersetzungsprogramm, das die Zeichnung in Maschinencode mit Steuerungsbefehle für die Maschine übersetzt (CAM-Software)
  • Eine Steuerungssoftware, die die Steuerungsbefehle an die Maschine übermittelt, damit die Maschine mit dem Fräsen beginnt (CNC-Software)
Mann arbeitet in CAD-Software

Ein CAD-CAM-Programm kann Ihnen sehr viel Arbeit abnehmen.

Damit der Anwender die aufwendige Programmierung nicht lernen und das abzuarbeitende Fräsprogramm in tagelanger Arbeit selbst schreiben muss, bietet der Markt mittlerweile Softwarelösungen, die CAD-Software und CAM-Software in einer CAD-CAM-Software zusammenfassen. Die erstellte Zeichnung lässt sich hier also direkt in Bewegungsbefehle für die Maschinensteuerung umsetzen. Somit benötigt der Anwender nur noch zwei Programme, um eine CNC-Fräse zu betreiben: Das CAD-CAM-Programm und die CNC-Software.

3. Die passende Software sollte sorgsam gewählt werden

Es gibt mittlerweile unzählige CAD-CAM-Programme und CNC-Programme am Markt, die mit recht unterschiedlichem Funktionsumfang von unter 100 Euro bis über 1.000 Euro kosten können. Um die richtige Software für sich auswählen zu können, ist es für einen CNC-Interessierten hilfreich, die Software kostenlos testen zu können, um sich folgende Fragen beantworten zu können:

  • Kann ich mit dem Programm mein gewünschtes Werkstück produzieren? Im Gegensatz zur Bearbeitung auf 3 Achsen, kann zum Beispiel für das Fräsen mit einer vierten hinzugefügten Drehachse nochmals eine weitere Software notwendig sein.
  • Kann die CNC-Software die maximale Leistung meiner CNC-Fräse nutzen? Insbesondere wichtig in Hinsicht auf Verfahrgeschwindigkeit und Bearbeitungsgeschwindigkeit im Material.
  • Sind Funktionen und Benutzerführung der CAD-CAM-Software und der Steuerungssoftware leicht verständlich?
Fräse mit Koordinaten im Hintergrund.

Eine passende CNC-Software ist nötig, um das gewünschte Ergebnis zu erzielen.

Nur so kann der Anwender sicher gehen, dass er kein Programm kauft, mit dem er sein gewünschtes Werkstück nicht herstellen kann. Zum einen ist das kostenlose Testen der Software hilfreich, um diese Fragen für sich selbst beantworten zu können und zum anderen, um nicht eine überteuerte Software zu kaufen, die viele Funktionen hat, die man für sein Vorhaben nicht braucht. Manche Hersteller bieten für ihre Programme kostenlose Testversionen zum Download auf der eigenen Webseite an. Anfänger sollten ihre CNC-Fräse bei einem Anbieter kaufen, der kostenlosen Support für die Maschine und die hauseigene Software anbietet. Eine kompetente Beratung vor dem Kauf von Maschine und Software kann einen CNC-Neuling ebenfalls vor einer Fehlinvestition bewahren.

4. Vorstellung zweier CNC-Steuerungsmöglichkeiten

4.1. Der Marktführer Mach3

Mach3 Icon

Die seit dem Jahr 2000 wahrscheinlich am häufigsten genutzte CNC-Software hört auf den Namen Mach3. Diese ist komplett in deutscher Sprache zugänglich und ist in zwei Versionen, Fräsen und Drehen verfügbar.

Mach3 kann bis zu sechs Achsen ansteuern und lässt sich einfach an einzelne Maschinen anpassen. Damit ist es sehr flexibel.

Das Programm ist nur für Windows verfügbar. Mac- und Linux-Nutzer müssen in den meisten Fällen auf kleinere Programme zurückgreifen oder einen größeren Umweg in Kauf nehmen, um Mach3 zum Laufen zu bekommen.

Hinweis: Mach3 wird nicht mehr weiterentwickelt. An seine Stelle setzt der Hersteller nun auf Mach4. Dennoch ist Mach3 aufgrund der bereits bestehenden Wissensbasis immer noch weit verbreitet.

4.2. DIY-Projekt Arduino

Wer selbst Hand an die Steuerung legen will, ist mit einem Arduino und der GRBL-Software am besten beraten. Das Arduino-Projekt ist eine ganze Reihe an Mikrocontroller-Boards mit dem dazugehörigen Betriebssystem. Eine gewisse Ähnlichkeit zu z.B. einem Raspberry Pi ist durchaus vorhanden, jedoch ist der Arduino auf einen Computer angewiesen, um Code zu erhalten.

GRBL ist hingegen eine Open Source-Software, welche als Freeware verfügbar ist und auf dem Arduino läuft.

Diese Verbindung bringt den Vorteil, dass der Arduino problemlos über USB funktioniert und tragbar ist. So hat man jederzeit den CNC-Controller parat, welcher ein vorher eingespeichertes Programm abspielen kann. 

Natürlich ist diese Option eher etwas für Bastler und Technikversteher, da eine umfangreichere Programmierung notwendig ist und GRBL keine deutsche Textausgabe besitzt.

Wie solch ein Aufbau aussehen kann, sehen Sie im folgenden Video:

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