Wie bei anderen Technologien in unserer Branche hat auch die 5-Achs-Bearbeitung ihr eigenes Vokabular und eine Liste technischer Begriffe, die häufig verwendet werden. Obwohl die hier vorgestellten Begriffe meist gängig sind, gibt es einige, die nur bei fortschrittlicheren Maschinensteuerungen vorkommen. Für alle, die sich mit 5-Achs-Bearbeitung beschäftigen, ist das Verständnis dieser Terminologie ein großer Vorteil – und kann helfen, Fehler zu vermeiden, die man später bereuen könnte.

Tool Center Point Management (TCPM): Auch als RTCP bei einigen Herstellern bekannt – dies ist eine der leistungsstärksten Funktionen und hat erheblichen Einfluss auf den gesamten Multi-Achs-Bearbeitungsprozess. TCPM ermöglicht es dem Programmierer, Programme zu erstellen, die „unabhängig“ von den tatsächlichen Maschinenkoordinaten sind, und erlaubt dem Anwender, sich bei der Einrichtung oder Programmierung eines Teils nur auf einen Punkt am realen Werkstück zu beziehen – ohne sich Gedanken machen zu müssen, wo genau das Teil auf der Maschine positioniert ist. Ohne TCPM muss sich die Punktedaten-Programmierung auf Bewegungen beziehen, die in Relation zu den Maschinenkoordinaten und Drehachsen stehen, und das gesamte Programm ist „abhängig“ von der exakten Position des Werkstücks im Arbeitsraum der Maschine. Beispiel: Ohne TCPM muss das Teil bereits vor der Programmerstellung exakt positioniert und gespannt werden, und der genaue Abstand des Werkstücks zu den Maschinenmittelpunkten muss ins Programm einfließen – meist geschieht dies durch physische Verschiebung des 3D-Modells im CAM-System, entsprechend der realen Nullpunktlage auf der Maschine. Deshalb spricht man von einem maschinenkoordinatenabhängigen Programm ohne TCPM. Muss ohne TCPM eine kleine Anpassung vorgenommen werden, muss der Bediener ins CAM-System zurück, das Modell verschieben, das Programm neu ausgeben, neu laden und den Schnitt erneut versuchen. Bei Maschinen mit TCPM genügt in einer solchen Situation oft eine einfache Anpassung im Teile-Setup oder den Werkstück-Koordinaten, und das Teil kann sofort bearbeitet werden. Man erkennt, wie schnell und einfach das Setup für denselben Auftrag beim nächsten Mal mit TCPM ist.

Transform Plane: Eine Arbeitsebene, die gegenüber der ursprünglichen Maschinenkoordinaten-Ebene positioniert ist. Im Grunde ist die Transform Plane das „Zaubermittel“, das die 5-Seiten-Programmierung erleichtert und ermöglicht, fünf Bereiche eines Werkstücks innerhalb eines Programms zu bearbeiten – zum einen durch das Beziehen auf verschiedene Nullpunkte für jede Seite des Werkstücks, zum anderen durch das Festlegen einer flachen Arbeitsebene, um so die Werkzeugführung beim Bearbeiten zu steuern. Da die Bauteilmerkmale auf Zeichnungen meist auf einen Punkt pro Seite referenziert werden (und dieser Punkt selten mit dem bei der Erstaufspannung verwendeten identisch ist), ist die Fähigkeit, mehrere Nullpunkte zu definieren, äußerst wichtig. Ohne die Möglichkeit, individuelle Arbeitsebenen zu transformieren, könnten beispielsweise festgelegte Zyklen wie der G83-Bohrzyklus nicht auf anderen Seiten als der Oberseite genutzt werden, da dafür die Werkzeugachse senkrecht zur jeweiligen Bearbeitungsfläche stehen muss.

Surface Normal: Auch wenn dieser Begriff nicht ausschließlich im Bereich der Bearbeitung verwendet wird, ist er ein wichtiges Schlagwort in der 5-Achs-Programmierung. Er bezeichnet einen axialen Vektor (oder eine Linie), die senkrecht auf einer bestimmten Fläche des 3D-Modells steht. 3D-Modelle entstehen durch das Zusammenfügen verschiedener Flächen zu einer Form. Der Programmierer legt immer den Werkzeugneigungs-Vektor in Bezug auf die Surface Normal fest. Möchte man etwa, dass das Werkzeug stets senkrecht zur Oberfläche steht, während der Fräser den Konturen folgt, spricht man davon, dass das Werkzeug „normal zur Fläche“ steht. Soll das Werkzeug dagegen geneigt werden, wird ein positiver oder negativer Neigungswinkel festgelegt – dieser bezieht sich dann auf die senkrechte Surface Normal.

Tool Vector: Dieser Begriff bezieht sich auf den Winkel, in dem das Werkzeug von einem XYZ-Kontaktpunkt abweicht. Dieser Winkel wird durch IJK-Werte in jeder G-Code-Zeile eines Programms gesteuert und kann positiv oder negativ sein. Auch wenn Vektoren keine spezifische Maßeinheit haben – sie sind weder metrisch noch in Zoll angegeben – stelle ich sie mir gern als Distanzen vor, wenn ich den Neigungswinkel und die Richtung visualisiere. Beispiel: Wenn ich eine Programmzeile wie X2.0 Y2.0 Z.125 I.50 J.50 K.70 sehe, kann ich mir den Werkzeug-Neigungswinkel direkt vorstellen. Die XYZ-Werte positionieren das Werkzeug an die gewünschte Stelle, während die IJK-Werte Richtung und Ausmaß der Neigung angeben – I steht für die X-Achse, J für die Y-Achse und K für die Z-Achse. Stellen Sie sich also vor, der Punkt liegt 0,50“ positiv in X, 0,50“ positiv in Y und 0,70“ nach oben in Z. Ziehen Sie nun eine Linie vom XYZ-Kontaktpunkt zu dem durch die IJK-Werte gebildeten Punkt – das ist der festgelegte Tool Vector.

Toolpath Linearization: Diese Funktion ermöglicht es, die Werkzeugspitze exakt gradlinig zwischen zwei Punkten zu führen. Ohne diese Option steuert das Programm nur den Anfangs- (Punkt „A“) und Endpunkt („B“) der Werkzeugbewegung – alles, was dazwischen passiert, bleibt unkontrolliert, und die Maschinenbewegung ist quasi „blind“. Ist die Toolpath Linearization aktiviert, koordiniert die Maschine alle Achsen so, dass die Werkzeugspitze tatsächlich einer geraden Linie zwischen den beiden Punkten folgt – falls nötig, wird auch die Z-Achse angehoben oder abgesenkt. In den untenstehenden Beispielen sieht man, dass ohne Linearization das Werkstück beschädigt oder der Schnitt fehlerhaft sein kann…ist sie aktiviert, bewegt sich das Werkzeug exakt von Anfang bis Ende in gerader Linie. Das sorgt nicht nur für eine präzisere Bearbeitung, sondern kann auch zu kleineren Programmen führen, da die Bewegungen nicht mehr in viele kleine Abschnitte zerlegt werden müssen, um die Kontrolle über die Werkzeugspitze zu gewährleisten.