Steuerungssoftware, Mach3 und Screens

Dieses Kapitel befasst sich mit der Steuerungssoftware und Benutzeroberfläche. Hier gibt es diverse Steuerungssoftware CNC-Graf / EAS, WinPCNC, USBCNC und Mach3 um nur einige zu nennen. Sehr vereinfacht gesagt ist der Zweck dieser Programme Eingaben vom Bediener oder dem CNC-Programm an die  Maschine zu übergeben. Natürlich werden da auch Maschineneinstellungen hinterlegt wie zum Beispiel Steigung der Antriebsspindel für alle Achsen, Beschleunigungen der Antriebsmotoren, Endschalter und  den Verfahrbereich der Maschine. Dies ist auch nur eine kleine Auswahl der Einstellmöglichkeiten welche von Programm zu Programm sehr unterschiedlich sind.

Da ich "nur" Mach3 kenne, kann ich auf die anderen Programme hier nicht eingehen.

 

Warum nun Mach3?

Ich hab mich aus folgenden Gründen für diese Software entschieden:

  • Es ist eine sehr "offene" Programm- Oberfläche welche sehr individuell einstell- und programmierbar ist. Einerseits kann die Benutzeroberfläche sehr individuell und den eigenen Bedürfnissen entsprechend gestalltet und Programmiert werden und andererseits können eigene Programmsequenzen und Scripte in einer Art Visual Basic programmiert werden. Ebenso gibt es viele Add-Ins für Zusatzhardware wie zum Beispiel eine Kamera zur Nullpunktpestimmung (siehe auch Vision).
  • Die Software bietet sehr viele Einstellmöglichkeiten um eine möglichst gute Abstimmung zwischen Hard- und Software zu bekommen. Es bringt nichts eine super Steuerung und Maschine zu bauen und sie wegen schlecht konfigurierbarer Software nicht richtig nutzen zu können.
  • Mach3 unterstützt ausschliesslich den ISO G-Code welche relativ einfach zu lesen ist. Ein weiterer Vorteil ist auch, dass jede einzelne Verfahrbewegung genau nachverfolgt, vorausgelesen und auch sehr genau verändert werden kann. Bei Zyklen anderer Programmsprachen ist dies nur beschränkt möglich.

 

Einstellmöglichkeiten

Wie bereits angetönt, gibt es in Mach3 viele Einstellmöglichkeiten um die Software optimal auf die eigenen Bedürfnisse und vor allem auf die eigene Hardware abzustimmen. Ich erspare es mir hier auf all die Einstellungen ein zu gehen. Einerseits kenne ich nicht alle Einstellungen bis ins kleinste Detail und andererseits sind diese von Manfred Schmidt hier super beschrieben.

Nachfolgend einige Bilder der Einstellungsmenüs.

Bitte beachtet dass die Fotos der Einstellungen nur symbolisch sind, damit wurde nie eine Maschine betrieben.


Mach3 Oberflächen

Im Zusammenhang mit Mach3 spricht man hier immer wieder von Screens was frei übersetzt "Eingabe- und Anzeigebild" oder eben Benutzeroberfläche heisst.
Die Mach3 Standardoberfläche kommt relativ simpel daher. Deshalb gibts diverse Screens welche zum Teil ziemlich umfangreich sind und auch recht einfach zusätzlich installiert werden können. Die Einstellungsmöglichkeiten von Mach3 und der "Kern" bleiben aber bei allen Screens gleich. Jeder Screen lässt es aber zu, dass die Einstellungen separat spezifiziert und neu abgespeichert werden können (müssen).

Diese Oberflächen sind Teils als Freeware erhältlich (auch Deutsch) zum Beispiel hier von Artsoft, dem Hersteller von Mach3. Die etwas besseren Screens kosten natürlich etwas. Wobei besser in dieser Frage schon eine Sache der Definition ist und wie Umfangreich und häufig man eine solche Software braucht. Andererseits reden wir hier nicht um Beträge über 100 Euro und wenn man bedenkt welch grosser Aufwand hinter der Entwicklung solcher Screens steckt, relativiert sich der Preis nochmals. Reich damit wird kaum jemand.

Einen Screen den ich wärmstens empfehlen kann und ich schon lange fast täglich einsetze, ist der Schmidt-Screen von Manfred Schmidt.

Dieser ist sehr ausgereift, übersichtlich und läst (fast) keine Wünsche offen. Bei Fragen zu seinem Screen hilft der Manfred sehr gerne und schnell. Für Anregungen und Ideen welche seine Oberfläche verbessern ist er immer offen. Seine Software Kostet 49 € (Stand 09.03.14) und ist hier erhältlich.


Editieren des Mach3 Screens

Ich finde die Oberfläche von Manfred Schmidt wirklich sehr gut. Die Elemente sind intuitiv angeordnet und seine Zyklen sind sehr ausgereift (z.Bsp. Referenzfahrt, Z-Messen usw.). Was mir dann aber gefehlt hat war die Restweganzeige. Also damit ist die Anzeige gemeint, welche während der Fahrt immer wieder aktualisiert wird und mir den Restweg bis zum Endpunkt anzeigt.

Ich hab gelesen, dass man diese Screens selbst bearbeiten kann und ich hab mich dann mal etwas intensiver mit dem Thema Screen- Erstellen und Editieren befasst.

Um den Screen zu bearbeiten oder gar einen neuen zu erstellen kenne ich zwei freeware Tools. Das Eine gibts von Artsoft und das Andere von Klaus Dietz

Die nachfolgenden Bilder zeigen den Screeneditor von Klaus Dietz und geben einen kleinen Einblick in die integrierte Script Programmierung.

 

Mein aktueller Screen

Im Bild unten ist der Screen zu sehen welchen ich auf mich abgestimmt habe. Ich habe aber bereits wieder ein weiteres Projekt im Kopf welche weitere Anpassungen erfordern. Ich möchte mir ein Bedienpanel mit Tasten und Potentiometer bauen. So bin ich fürs Fräsen nicht mehr auf Maus und Tastatur angewiesen. Das heisst, mein Screen beinhaltet dann nur noch alle Anzeigeelemente und die Buttons fallen somit alle weg. Dies ist aber alles noch Zukunftsmusik und wird wohl noch nicht heute oder morgen realisiert werden können.

Angepasster MACH3 Screen
Angepasster MACH3 Screen

Was hat es mit der Bearbeitungsstrategie auf sich?
Nun gut, es mag etwas verwegen klingen über Strategien im Hobbybereich zu sprechen aber trotzdem ists mir wichtig.
Alle Programme die ich erstelle sollen in etwa immer den selben Ablauf haben um sie auch später noch zu verstehen und
nicht bei jedem Programm erst lesen zu müssen was als nächstes passiert.
Es sollte nicht sein, dass der Z-Nullpunkt einmal oben am Werkstück (WKST) und einmal unten ist.

Deshalb habe ich mich für folgende Strategie und Programmstruktur entschieden:

1.) Programmkopf:
allgemeine Daten, insbesondere Kommentare zu
Werkstoff, Rohteilgrösse, Bearbeitungszeit, Programmstatus (initial oder gelaufen & optimiert)

2.) Nullpunktaufruf (G54; G55 G56...)

3.) Werkzeugwechsel
Anfahren der Werkzeugwechselposition in Z dann in X und Y
Programm hält an
manueller werkzeugwechsel wird durchgeführt
Start drücken und das WZ fährt zum Werkzeug (WZ)- Messtaster
Nach dem Vermessen ist der Werkstück- Nullpunkt unten am Werkstück (auf dem Tisch)
Anfahren der ersten Bearbeitungsposition in X/Y (Z ist immernoch auf Sicherheitshöhe)
Spindel einschalten mit entsprechender Drehzahl
Absaugung einschalten
in Z auf Sicherheitshöhe vor Bearbeitung (2-50mm vor Werksück je nach Aufspannsituation)

4.)Bearbeiten
nach der Bearbeitung auf "Sicherheitshöhe vor Bearbeigung"
Absaugung aus
Spindel aus

3.) Wz-Wechsel
...
...
5. Programmende
Anfahren der Parkposition programmspezifisch im Maschinenkoordinatensystem Z dann X/Y(G53)
Programmende und Rücksprung zu Anfang (M30)

Dazu kommen Punkte welche situativ verändert werden können müssen:
- Werkzeugradiuskompensation will ich bei Bedarf fahren können (bei sehr genauen Teilen unter ±0.05mm
- und genau so auch die WZ- Längenkompensation

Dieser Ablauf soll nun in allen Programmen genau gleich sein.
Bis heute hat sich der obige Ablauf bewährt.
Ich habe mir dann nach einigen Bearbeitungen und wirklich gelungenen Werkstücken
nach und nach aufgeschrieben was ich persönlich für mich am Schmidtscreen ändern möchte.
- Dies sind Kleinigkeiten wie Schriften grösser/kleiner
- Fenster wo der G-Code angezeigt wird etwas grösser,
- Seitenverhältnis des Grafikfensters (angepasst auf meine Maschinentischgrösse)
- Restweganzeige (wurden "nur" die aktuellen Koordinaten angezeigt)
- optimiertes WZ-Längenmessmakro
- Button für 0% Vorschub
- Entfernen/verkleinern von Buttons und Anzeigen welche ich nicht benötige
und einige Punkte mehr...

Ich hab mich dann mal mit dem Dietz Screendesigner beschäftigt um den Schmidtscreen nach meinen Bedürfnissen anzupassen.
Einmal eingearbeitet gings dann doch ganz flott. Eine Anpassung um die Andere durchgeführt und getestet.
Ich habe keine Elemente des Screens gelöscht! Wenn ich Elemente nicht benötigte,
hab ich sie ganz klein gemacht und auf die Seite geschoben um nicht später
böse Überraschungen zu erhalten weil wichtige Elemente fehlen.

Mitlerweile hab ich wieder mehr dazu gelernt und es sind wieder einige kleine Anpassungen welche am Screen anstehen.
Diese Werden gesammelt bis ich mal dazu komme diese zu ändern.
(Anzeige der Nullpunkte ist: 1, 2, 3, 4... Soll: G54 G55 G56... und die Nullpunktbeschriftung anzeigen)