Die Radiuskompensation eines CNC-Tasters berücksichtigt den Abstand zwischen der Referenzposition eines kugelförmigen Taststifts und der physischen Oberfläche, die gerade vermessen wird. Die Kugel berührt das Werkstück mit ihrer Außenfläche, nicht mit ihrem Mittelpunkt. Bevor Sie ein Tast-Ergebnis als Kante interpretieren, müssen Sie wissen, ob das installierte System diesen Abstand bereits berücksichtigt hat.
Dieser Unterschied kann sich hinter einem überzeugenden Ergebnis verbergen. Bei einer idealen beidseitigen Messung kann die Mitte korrekt sein, selbst wenn der Abstand zwischen den Kontaktreferenzen größer ist als das Werkstück. Eine zentrierte Beschriftung kann daher richtig aussehen, während eine einzelne Kantenkoordinate falsch ist. Wenn Sie verstehen, warum das so ist, können Sie eine plausible Positionierung von einem Beweis unterscheiden, dass die vollständige Referenz korrekt ist.
Die Kugelspitze, ihr Mittelpunkt und die Oberfläche
Ein kugelförmiger Taststift kontaktiert eine gerade, flache Fläche an der Kugeloberfläche. Beim idealen Kontakt steht die kürzeste Linie vom Kugelmittelpunkt zu dieser Ebene senkrecht auf der Ebene und hat eine Länge, die dem Kugelradius entspricht. Die physische Fläche und der Kugelmittelpunkt sind daher unterschiedliche Orte, selbst im Moment des Kontakts.
Radius und Durchmesser beschreiben ebenfalls unterschiedliche Abstände. Der Durchmesser verläuft durch die gesamte Kugel durch ihren Mittelpunkt; der Radius verläuft vom Mittelpunkt zur Oberfläche und ist halb so groß wie der Durchmesser. Die Verwechslung beider ändert die betrachtete geometrische Größe. Keine der beiden Bezeichnungen verrät jedoch von sich aus, welche Korrektur ein installiertes Tastersystem verwendet.
Für ED1-Anwender ist der kabelgebundene 3D-Taster TwoTrees ED1 das spezielle Zubehör zur Positionierung des Werkstücknullpunkts für die ED1 Desktop-CNC-Fräse. Diese Funktion zur Positionsbestimmung macht die Kontaktgeometrie für die Festlegung einer Projekt-Referenz relevant. Dies unterscheidet sich von der Annahme, dass jede Zahl, die nach einer Berührung angezeigt wird, eine unkorrigierte Koordinate des Kugelmittelpunkts ist.
Zwei Außenkontakte: Ein korrektes Zentrum, aber die falsche Spannweite
Stellen Sie sich einen hypothetischen Block vor, der in einem beispielhaften Koordinatensystem genau 50 mm breit ist. Seine geraden, parallelen Außenflächen liegen bei X = 0 und X = 50 mm. Nehmen wir an, ein idealer kugelförmiger Taststift hätte einen hypothetischen Radius von 1,5 mm. Gehen Sie von einer zentrierten Kugel, senkrechten Annäherungen an die beiden Flächen und ohne Auslöse-Verschiebung aus. Dies sind mathematische Annahmen, keine ED1-Taststiftabmessungen, Maschinenwerte, Einstellungen oder Genauigkeitsergebnisse.
Beim ersten Kontakt mit der linken Fläche von außerhalb des Blocks liegt der Mittelpunkt der Kugel links von dieser Fläche. Beim ersten Kontakt mit der rechten Fläche von außen liegt sein Mittelpunkt rechts davon. Der Unterschied lässt sich verdeutlichen, indem man die physische Oberfläche mit dem idealen Mittelpunkt bei jedem Kontakt vergleicht.
| Kontaktseite | Physische Fläche X | Idealer Kugelmittelpunkt X bei Kontakt |
|---|---|---|
| Linke Außenfläche | 0 | −1,5 |
| Rechte Außenfläche | 50 | 51,5 |
Die Spannweite zwischen den idealen Mittelpunkten beträgt 51,5 − (−1,5) = 53 mm. Sie enthält die Breite des Blocks plus einen Radius an jedem Ende. Diese Spannweite als Blockbreite zu behandeln, würde daher 3 mm einbeziehen, die zu den zwei geometrischen Offsets gehören, nicht zum Block.
Der Mittelpunkt verhält sich anders: (−1,5 + 51,5) ÷ 2 = 25 mm. Dies ist auch der Mittelpunkt zwischen den tatsächlichen Flächen. Ein idealer Mittelpunkt ist um den gleichen Betrag nach links verschoben, der andere nach rechts, sodass ihr Durchschnitt beim Zentrum des Blocks bleibt. Die Subtraktion behält beide äußeren Offsets in der Spannweite bei; die Mittelwertbildung hebt sie am Mittelpunkt auf.
In diesem definierten Koordinatensystem erfordert die Wiederherstellung der physischen linken Fläche aus ihrem idealen Kugelmittelpunkt eine Bewegung in Richtung positives X; die Wiederherstellung der rechten Fläche erfordert eine Bewegung in Richtung negatives X. Diese entgegengesetzten Richtungen ergeben sich aus den zwei Außenkontakten. Sie sind keine allgemeingültigen Anweisungen, in einer Steuerung einen Radius zu addieren oder zu subtrahieren, noch beschreiben sie jede Tastanwendung.
Stellen Sie sich einen hypothetischen Entwurf mit einem zentrierten Motiv und einem zweiten Merkmal vor, das von der linken Kante aus lokalisiert wird. Wenn das Motiv den Durchschnitt dieser idealen Mittelpunkte verwendet, kann sein Zentrum immer noch korrekt landen. Wenn das zweite Merkmal die linke Kugelmittelpunkt-Koordinate als physische Kante behandelt, ist seine Referenz verschoben. Der Erfolg bei dem Motiv würde die Positionierung des zweiten Merkmals nicht bestätigen.
Dieselbe Einschränkung bleibt bestehen, wenn eine Korrektur auf beiden Seiten gleiche äußere Restfehler hinterlässt: Ihr Durchschnitt kann immer noch korrekt sein, während jede Kante verschoben ist und die berechnete Breite zu groß bleibt. Gleiche innere Restfehler würden die Breite hingegen zu klein machen, ohne unbedingt diesen idealen Mittelpunkt zu verschieben. Diese Aufhebung hängt von der Symmetrie ab. Sie kann nicht bei ungleichem Auslöseverhalten, unterschiedlichen Kontaktflächen oder anderen Abweichungen vom Modell vorausgesetzt werden.
Der physische Radius ist nicht automatisch die effektive Korrektur
Das ideale Beispiel endet beim ersten geometrischen Kontakt. Ein echter Taster erzeugt eine Auslösereaktion, und sein System interpretiert Referenzinformationen unter Verwendung der anwendbaren Kalibrierungs- und Berichterstattungsmethode. Deshalb reicht eine nominelle Kugelabmessung nicht aus, um jedes reale Ergebnis zu interpretieren.
Die Installationsanleitung des RLP40 von Renishaw macht einen nützlichen Unterschied: Die kalibrierten Radiuswerte beziehen sich auf den elektronischen Auslösezustand und nicht einfach auf die physische Größe der Kugel. Sie behandelt außerdem die Zentrierung, den Radius und die Länge des Taststifts als eigenständige Kalibrierungsbeziehungen. Dies verdeutlicht, warum physische Abmessungen und effektive Tastkorrekturen nicht vermischt werden dürfen; sie liefert kein ED1-Kalibrierungsverfahren und stellt nicht fest, dass beide Produkte eine Implementierung teilen.
Ein in einer Taststift-Spezifikation abgedruckter Radius beschreibt eine physische Abmessung. Ein effektiver Wert, der von einem bestimmten Tastersystem verwendet wird, gehört zur definierten Messmethode dieses Systems. Das Ersetzen des einen durch das andere, nur weil beide als Radius bezeichnet werden, kann eine Korrektur entfernen, die die Methode benötigt, oder eine Korrektur einführen, die sie bereits gehandhabt hat. Die anwendbare Maschine und das Tasterverfahren bestimmen, welche Größe relevant ist.
Finden Sie heraus, was das Ergebnis darstellt, bevor Sie es korrigieren
Eine rohe Referenz und eine kompensierte Merkmalskoordinate beantworten unterschiedliche Fragen. Die erste bezieht sich darauf, was das Tastersystem aufgezeichnet hat; die zweite repräsentiert möglicherweise bereits die berechnete Werkstückkante oder ein anderes Merkmal. Eine tatsächlich aufgezeichnete Referenz muss nicht der idealen Kugelmittelpunkt-Koordinate im Beispiel entsprechen. Ein angezeigter Wert benötigt daher seine dokumentierte Bedeutung, keine Korrektur, die aus dem Aussehen des Tasters abgeleitet wurde.
Kehren wir zur hypothetischen linken Fläche bei X = 0 zurück. Wenn ein Ergebnis diese physische Kante bereits korrekt darstellt, würde die Anwendung einer zusätzlichen positiven 1,5 mm Verschiebung den Wert auf X = 1,5 mm verschieben. Die zusätzliche Korrektur würde einen Fehler verursachen, anstatt einen zu entfernen. Die Frage ist nicht, ob Radiuskompensation nützlich ist; die Frage ist, ob diese Kompensation bereits enthalten ist.
Dies ist wichtig, wenn ein Nullpunkt falsch platziert erscheint. Das Verschieben der Zeichnung, des CAM-Nullpunkts und der Werkstücknullpunktverschiebung, ohne vorher die Bedeutung des Ergebnisses festzustellen, kann verdecken, welche Beziehung falsch war. Eine geometrische Erklärung ist ein Weg, die Frage zu verstehen, kein Ersatz für die genehmigte Einrichtung des exakt installierten Systems. Importieren Sie keine Makros, Kompensationsfelder oder Betriebswerte eines anderen Tasters.
Eine Fase ist nicht die gerade Fläche darunter
Das einfache Beispiel geht davon aus, dass jeder Kontakt seine beabsichtigte gerade Seitenfläche erreicht. Nahe der Oberseite eines gefasten Blocks könnte die Kugel stattdessen die schräge Fase berühren. Dieser Kontakt beschreibt eine andere Oberfläche. Die Interpretation der geraden Seite darauf anzuwenden, würde die beabsichtigte Kante nicht wiederherstellen, nur weil eine Reaktion erfolgte.
Für eine ideale Kugel, die eine Ebene berührt, liegt der Abstand zwischen Mittelpunkt und Ebene entlang der Oberflächennormalen – der Richtung senkrecht zu dieser Ebene. Auf einer abgewinkelten Fläche ist diese Richtung nicht unbedingt die X-Richtung, die im Beispiel verwendet wurde. Ein gekrümmter Übergang hat seine eigene lokale Kontaktgeometrie. Eine X-einzige Radiusverschiebung kann nicht als allgemeine Lösung für beide Situationen behandelt werden.
Schmutz zwischen dem Taststift und der beabsichtigten Fläche ändert, was kontaktiert wird, während der Kontakt mit einer unbeabsichtigten Fläche ändert, welches Merkmal lokalisiert wird. Eine Auslösung ist eine Systemreaktion, kein Beweis dafür, dass die beabsichtigte physische Referenz gefunden wurde. Vor jeder physischen Einrichtung oder Inspektion halten Sie die Spindel gestoppt und befolgen Sie die exakten Sicherheitsvorkehrungen, Werkstückspann- und Einrichtungsverfahren des Herstellers.
Eine verwendbare Kantenreferenz benötigt Übereinstimmung zwischen der beabsichtigten Oberfläche, der tatsächlichen Kontaktgeometrie und der Bedeutung des gemeldeten Ergebnisses. Wenn diese unter der genehmigten Tastmethode übereinstimmen, gehört die Korrektur in diese Methode – nicht in eine zusätzliche geschätzte Verschiebung. Ein überzeugender Mittelpunkt kann keine mehrdeutige Kante auflösen, und eine Reaktion auf einer Fase kann nicht als Ersatz für den Kontakt mit der geraden Fläche dienen, die der Entwurf verwendet.
