5X Bewegungen Vektor mit Tischrotation umrechnen

Hallo,

Ich muss ein bisschen ausholen damit Ihr versteht was ich eigentlich will und versuche mich kurz zu fassen.

Wir machen seit langem 5X simultan Fräsen, meist mit CAD/CAM und das geht auch super.

Wir haben da ein paar zylinderartige Teile die zum einen eine extrem lange Laufzeit haben, sehr lange Fräser (5xØ) brauchen, mit Schwesterwerkzeugen arbeiten und ich könnte das Teil optimieren mit einer 5X-Bewegung.

Damit wir Schwesterwerkzeuge sicher einsetzen können arbeiten wir ohne M101 und wechseln das Werkzeug nur bei TOOL CALL Z. Damit das nun an der Maschine anpassbar wird erzeuge ich im CAM nur eine Operation am Umfang (auf einem bestimmten Winkel) und gebe meinem PP dann einfach an wie viele Tischdrehungen bei welchem Winkel er machen soll.

Da kommt dann ein UP mit dem Werkzeugweg dieser einen Operation und das Hauptprogramm liefert den Rotationswinkel in Q7 und ruft dann das UP z.B. 30 mal auf. Die meisten Operationen finden auf einer geschwenkten Ebene statt, also brauche ich nur die Koordinaten für den Zyklus 19 / PLANE SPATIAL je Tischdrehung umrechnen und fertig. Da die Berechnung nur einmal am Anfang des UP gemacht werden muss geht das im UP selber.

Bei 5X simultan muss ja jeder Satz umgerechnet werden und bei 3D-Radiuskorrektur dazu die Vektoren und das geht dann an der Maschine nicht. Also muss ich halt 30 Unterprogramme erzeugen und das UP was mein CAM ausgibt 30 mal rotieren.

Die Berechnung der XYC-Koordianten ist die gleiche, die Vektoren umrechnen ist auch kein Hexenwerk.
Drehmatrix - Wikipedia

Nun endlich zu meinem Problem, ich kopiere mal einen Teil aus dem Programm und hänge das ganze UP an.
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11 * - 900325-008.00 SCHAFTFRAESER D8 HM TISIN
12 L M107
13 Q99 = Q3 + 2
14 TOOL CALL Q99 Z S5570 F1247.775
15 L M108
16 * - ZWISCHENRAUM AUFWEITEN
17 CALL LBL 19
18 CYCL DEF 32.0 TOLERANZ
19 CYCL DEF 32.1 T+0.016
20 M126 M3
21 Q121 = +180
22 Q122 = +88.844 + Q7
23 CALL LBL 22
24 L B+180 C+Q122 R0 FMAX M94 C M8
25 M127
26 CALL LBL 21
27 LN X-119.995 Y+1.061 Z-19 NX+0 NY+0 NZ+0 TX-0.9997964 TY+0.0201761 TZ+0 FMAX M128 M107
28 LN X-74.167 Y+0.136 NX+0 NY+0 NZ+0 TX-0.9997964 TY+0.0201761 TZ+0 FMAX
29 LN Z-26 NX-0.9997964 NY+0.0201761 NZ+0 TX-0.9997964 TY+0.0201761 TZ+0 F AUTO
30 LN Y+0.127 Z-26.059 NX+0 NY+0 NZ+0 TX-0.9998927 TY+0.0146477 TZ+0
31 LN Y+0.102 Z-26.102 NX+0 NY+0 NZ+0 TX-0.9999491 TY+0.0100885 TZ+0
32 LN Y+0.059 Z-26.127 NX+0 NY+0 NZ+0 TX-0.9999847 TY+0.0055292 TZ+0
33 LN Y+0 Z-26.136 NX+0 NY+0 NZ+0 TX-1 TY+0 TZ+0
34 LN Y-0.059 Z-26.127 NX+0 NY+0 NZ+0 TX-0.9999847 TY-0.0055292 TZ+0
35 LN Y-0.102 Z-26.102 NX+0 NY+0 NZ+0 TX-0.9999491 TY-0.0100885 TZ+0
36 LN Y-0.127 Z-26.059 NX+0 NY+0 NZ+0 TX-0.9998927 TY-0.0146477 TZ+0
37 LN Y-0.136 Z-26 NX-0.9997964 NY-0.0201761 NZ+0 TX-0.9997964 TY-0.0201761 TZ+0
38 LN Z-19 NX-0.9997964 NY-0.0201761 NZ+0 TX-0.9997964 TY-0.0201761 TZ+0
39 LN Y-0.126 Z-18.935 NX+0 NY+0 NZ+0 TX-0.9999003 TY-0.0141239 TZ+0

Der Werkzeug-Vektor hat immer eine ganz klare Richtung, aber der Oberflächenvektor hat manchmal (0,0,0)???
Wie geht das / wie rechnet die Maschine das denn?

Ich hab in alten Programmen nachgeschaut, da ist das auch so.

Wenn ich das selber rotiere / umrechne und mit einem im CAM rotiertem UP vergleiche dann passen die XY-Koordinaten 0,0irgendwas, die Vektoren haben teilweise bis 0,4 Grad eine andere Richtung... ist nur eine Schruppoperation, welche jedoch nur 0,05mm Aufmaß lassen sollte. Das macht mir etwas Bauchweh.

Andreas.

Die Vektoren berücksichtigen die geschwenkte Bearbeitung, das heißt jeder Vektor wird auf die aktuelle geschwenkte Bearbeitung umgerechnet.

Wenn Du als nur eine Bearbeitung bei Winkel x ausgibst, kannst du deine anderen Bearbeitung über einen Plane Spatial Spa 0 spb 0 spc 0 + 30° hochtakten lassen

Q50=0 Start
Lbl 100
Plane Spatial Spa 0 spb 0 spc Q50
Bearbeitung
Q50=Q50+30
Call lbl1 1 Rep 11

Dass der N-Vektor Null ist, kommt aus der Geometrie Berechnung von Module Works. Leider wird der N-Vektor nur befüllt, wenn das Werkzeug am Bauteil ist. Also bei An- und Abfahrtbewegungen ist der N-Vektor leider immer 0, was bei arbeiten mit Aufmaßen schwierig wird.
Das würde ich unbedingt im PP anpassen lassen, ansonsten gibt es unschöne Marken auf der Oberfläche.

Welches CAM-System verwendest Du?

Der Beitrag wurde von schwindl bearbeitet: 29.07.2025, 10:08 Uhr

Okay, das macht schon mal Sinn, zwischen den Fräswegen sind immer via "Blend Spline" in SolidCAM 2020 SP4 erzeugte Zwischenbewegungen.
In diesem Fall sehen die wie Kreis/Gerade/Kreis aus, das würde passen.

Von der Denkweise in SolidCAM fährt er eh immer auf einer Fläche, sonst kriege ich gar keine Wege, von daher ist das mit dem Aufmaß kein Problem. Wie gesagt ist in älteren Programmen ja auch so und bisher sind mir keine Probleme bekannt.

Irgendwelche Macken hatten die Oberflächen auch nie, zumindest nix was aufgefallen wäre.

Das würde dann ja bedeuten wenn der N-Vektor 0 ist, dann kann ich den nach meiner Rotation auch wieder mit 0 ausgeben?! Irgendwie scheint die TNC den N-Vektor in dem Fall dann einfach zu ignorieren?

Im PP steht bei mir das:

{nb,'L ',xtpos:xpos_f,ytpos:ypos_f,'FMAX M91'}
{nb,'M128'}
if comp_5x
{' M107'}
{nb,'LN ',xhpos,yhpos,zhpos}
{'NX',x_surface_normal:vektor_def_f,' NY',y_surface_normal:vektor_def_f,' NZ'z_surface_normal:vektor_def_f}
{' TX'xpos_normal:vektor_def_f,' TY'ypos_normal:vektor_def_f,' TZ'zpos_normal:vektor_def_f}
else
{nb,'L ',xhpos,yhpos,zhpos}
endif
{' FMAX'}

Der Vektor wird ausgegeben wie er halt ist...

Aber mal zurück zur Vektor-Rotation, rein von der Idee her, wenn ich den Tisch drehe rotiere ich um Z, dann reicht doch ein einfaches:

X' = TX*COS(W) - TY*SIN(W)
Y' = TX*SIN(W) + TY*COS(W)

Oder bin ich da auf dem Holzweg?

Andreas.

Der N-Vektor hat nichts mit der Anstellung zu tun, der ist rein für die Werkzeugkorrektur.

Der T-Vektor ist für die Anstellung, also der Raumwinkel auf die aktuelle geschwenkte Bearbeitung.

Danke das Du mir das nochmal in Erinnerung gerufen hast. Also können wir zurecht(?) vermuten das bei N-Vektor 0 das Werkzeug unkompensiert gefahren wird?

Macht für Zwischenbewegungen Sinn, auch im Sinne einer flüssigen dynamischen Achsbewegung.

Nun gut, bleibt eine Frage übrig:

Wenn mein CAM an der Kontur diesen Satz ausgibt:
29 LN X-74.168 Y+0.059 Z-26 NX-0.9999621 NY+0.0087057 NZ+0 TX-0.9999621 TY+0.0087057 TZ+0 F AUTO
und bei der gleichen Bewegung jedoch -12 Grad verdreht diesen:
29 LN X-72.524 Y+15.528 Z-26 NX-0.9746168 NY+0.2238797 NZ+0 TX-0.9746168 TY+0.2238797 TZ+0 F AUTO
dann kann ich aus dem ersten Satz selber die Koordinaten und Vektoren rotieren und bekomme:
29 LN X-72.5349 Y15.4781 Z-26 NX-0.976300512 NY+0.216419271 NZ+0 TX-0.976300512 TY+0.216419271 TZ+0 F AUTO

Schema:
D = -12 ;Rotation
R = SQRT(X^2+Y^2)
W = ARCTAN(Y/X) + D
X' = COS(W) * R
Y' = SIN(W) * R
NX' = COS(D)*NX - SIN(D)*NY
NY' = SIN(D)*NX + COS(D)*NY

Es ist mir klar das ich durch Rundungsfehler mit Ungenauigkeiten zu leben haben, bei den XY-Koordinaten scheint es mir klar das dies mit den fehlenden Nachkommastellen zu tun hat das ich eine Abweichung X0.011 Y0.05 vom CAM bekomme, das ist tolerabel.

Aber die Vektoren stehen beide 0.438° wo anders... 0,5° bei 40mm Frästiefe macht einen Fehler von 0,349mm und das ist weit mehr als ich Aufmaß habe. Was rechne ich falsch? Ich verstehe nicht woher diese große Abweichung kommt.

Ich habe eine Vermutung das ich den ARCTAN mit bei der Drehung der Vektoren berücksichtigen muss... nur wie? Was sagst Du?

Andreas.

Hallo, ein selbstständiges Umrechnen der Werte würde ich nicht machen.

Was spricht gegen das weitertakten mit Plane Spatial?

CYCL 19 / PLANE SPATIAL geht nicht bei 5-Achs Simultan.

Doch, denn alles was du mit Vektoren ausgibst wird automatisch auf die Aktiv geschwenkte Bearbeitungsebene draufgerechnet.

Jeder T-Vektor wird auf die Plane Spatial Werte draufgerechnet

Alle deine N-Vektoren sind wirkungslos da sie entweder in die exakt gleiche Richtung wie die Werkzeugvektoren zeigen oder Nullvektoren sind. Verwendet ihr überhaupt DR beim Werkzeugaufruf oder in der Werkzeugtabelle um einen Effekt zu haben?

Deine Berechnung sollte stimmen. Bist du sicher dass die berechneten Werte mit den verdrehten Werten aus dem CAM die gleichen Positionen sind oder werden die Punkte im CAM bei der Drehung anders aufgeteilt oder angenähert?

1.) Wenn Du Dir mein NC-Programm mal herunterlädst dann siehst Du das da kein PLANE drin ist.

2.) Kuckst Du ab diesem Zeitpunkt:
https://youtu.be/mRAZ3tp_iZg?t=1296

Da steht es schwarz auf grau unten im Video.

3.) Ich habe normale 2,5D Bearbeitungen, also auf geschwenkter Ebene und vor dem PLANE findet noch eine NP-Verschiebung mit CYCL 7 statt, auch die muss man umrechnen. Ein PLANE alleine funktioniert nicht.

4.) Selbst wenn Du recht hättest, nutzt mir alles nix, weil im CAM kann ich 5-achsig nicht auf einer geschwenkten Ebene arbeiten. Daher kann ich mir auch keinen NC-Code generieren den ich rotieren könnte.

Andreas.

Ganz klares ja.

Wir hatten schon Bauteile wo ich an der Wandung einer Innentasche mir einem Radiusfräser entlang gefahren bin und sich dabei der T-Vektor während des Fräsens geändert hat. Mit 'nem Fräser Ø5 30mm tief und dann eine H7 Toleranz auf der Tasche, das haben wir mit DL, DR und DR2 korrigiert und es hat gepasst.

Mir ist gestern kurz vor Feierabend noch was auf gefallen, bisher hatte ich mir immer nur den Anfang des NC-Programmes angeschaut. Betrachte ich mal das Ende und vergleiche es mit dem was SolidCAM selber verdreht hat, dann habe ich in dem Programm eine andere Anzahl an Sätzen.

Und das kann nur bedeuten das SolidCAM keine Umrechnung eines vorhandenen Weges sondern eine Neuberechnung mit verdrehter Geometrie macht... und dann können da natürlich andere Wege rauskommen und die sind logischer Weise nur ähnlich.

Warum die N-Vektoren da jetzt so ausgegeben werden... nun ja, in diesem Fall steht ein Schaftfräser senkrecht auf der Fläche, von daher ist das schon mal richtig. Eine Radiuskorrektur kriege ich so nicht hin, das ist klar.

Das ist aber auch nicht so wichtig, der Fräser soll ja ein Aufmaß von 0,05 lassen und wenn das jetzt 0,07 oder 0,08 wird... naja, der verbleibende Stift ist Ø6 mit einer Länge von ca. 40mm... zur Not könnte ich im CAM meine Geometrien ändern und da das Aufmaß kleiner machen...

Die Frage ist welches Aufmaß sich theoretisch tatsächlich durch meine Berechnungen und die Ungenauigkeiten durch fehlende Nachkommastellen und Rundungsfehler ergibt.

Ich habe keine Simulation in der ich ein fertiges NC-Programm laufen lassen und hinterher messen könnte.

Andreas.

Bei deinen 0.001 Genauigkeit in den Linearachsen hast du durch Rundung weniger als 0.002 Abweichung im Raum und bei 7 Nachkommastellen bei den Werkzeugvektoren wenger als 0.00001 Grad Abweichung im Raum. Bei deinen Normalenvektoren mit 7 Nachkommastellen ist die effektive Abweichung kleiner als ein Atomkern.

Ich habe es!

Nachdem der Groschen über Nacht gefallen ist habe ich es tatsächlich mit SolidCAM hinbekommen das ich eine 5-Achs-Bearbeitung so verdreht kriege das er die gleiche Anzahl Wege ausspuckt.

Wenn ich mir nun die Abweichungen anschaue von dem was ich ausrechne und was er ausrechnet, dann ist die max. Abweichung in XY < 0.002!

Wir müssen jedoch bedenken das die NC-Ausgabe selber ja auch schon gerundet ist, 0.005 könnte im CAM ja 0.0045 gewesen sein, was den realen Fehler etwas größer macht. Selbst wenn ich da mal den Worst-Case annehme +/-2,5µ wird mein Maß nur 0.005 abweichen... theoretisch. Das wird sich in der Praxis nie messen lassen, schon gar nicht an meinem Teil.

Bei den T-Vektoren sehe ich eine Abweichung von teilweise 0.2 Grad, aber nur wenn der N-Vektor 0 ist. Schaue ich mir das Programm an den Stellen an wo der N-Vektor nicht 0 ist, dann sehe ich das er IMMER 2 Sätze hintereinander ausgibt und diese beiden Punkte ist der Anfang und das Ende meines Fräsweges. Und dort habe ich eine max. Abweichung von 0.00000irgendwas Grad.

Also schon noch sehr deutlich größer als ein Atomkern, aber absolut vernachlässigbar, die Abweichung durch Schnittdruck wird deutlich größer sein.

Ganz herzlichen Dank, auch in gleicher Höhe an schwindl, Ihr habt mir mit Eurer Sicht auf die Dinge wirklich sehr geholfen.

Andreas.

Die maximale Vektorabweichung beim Runden auf 7 Nachkommastellen ist Wurzel aus (3x0.00000005^2). Das sind knapp 0.000005 Grad. Da zweimal gerundet wird, hat man dann 0.00001 Grad. Die Verletzung der Fläche durch einen um 0.00001 Grad falschen Normalvektor bei einem Deltawert von 1mm sind cos(0.00001)-1 ≈ -1.5 * 10^-14 mm, also ein Vielfaches kleiner als ein Atomkern.

Jaja, rein von der Mathematik her stimmt das nur mit den Zahlen so schon.

Aber das ist in der Praxis leider in keiner Weise relevant, der Punkt ist wie groß ist die Abweichung wo der Fräser hinfährt und zwar von dem was ich da ausrechne zu dem was das CAM da ausrechnet. Nicht was sich rein theoretisch da mathematisch ergibt.

Und da liege ich nur beim Vektor nicht bei 10^-14 sondern nur bei 10^-6 und das auch nur bei diesem einen exemplarisch geprüften Teil. Kannst Du nicht wissen, weil die CAM-Daten habe ich Dir gar nicht gegeben.

Wenn wir nun auf eine Position fahren, von der wir wissen das wir da ein paar µ falsch liegen können und dort den Winkel anwenden und bei der Länge des Fräsers von 40mm... da brauche ich nicht rechnen, da passen ganz viele Atome dazwischen. Im Vergleich von dem was ich da ausrechne und was das CAM da ausrechnet.

Die ganze Frage um die es geht ist: Wenn ich es selber rechne, ist das Teil dann Schrott oder nicht?

Dank Eurer Hilfe bin ich mir nun sicher das es zumindest theoretisch kein Schrott wird, in der Praxis wird sich dann zeigen ob der Fräser wirklich das macht was ich mir ausgedacht habe.

Schönes Wochenende.

Andreas.

Bei den Flächennormalvektoren wird kein Anstellwinkel korrigiert, sondern nur in den Linearachsen. Desalb spielt dort bei den Abweichungen die Länge des Werkzeugs keine Rolle.

Die Abweichungen die ich angeben habe sind das theoretische Maximum bei der jeweiligen Genauigkeit, das ist unabhängig von deinem Beispiel.

Die größten Abweichungen kommen vom CAM und der Maschine selbst. Danch spielen nur noch die Fehler durch die Rundungen in den Linearachsen auf drei Nachkommastellen eine eher theoretische Rolle. Die Vektoren sind von weit höheren Genauigkeit wie deine Maschine und daran ändert auch die Umrechnung nichts.