Schrittfehler ist ein Begriff aus der computergestützten Werkstoffverarbeitung oder Erstellung, typischerweise dem 3D Druck, dem CNC-Fräsen oder Drehen.

Was ist ein Schrittfehler bei CNC?

Ein Schrittfehler bezeichnet die Differenz zwischen errechneter Position und der physikalischen, also tatsächlichen Position des Werkzeugs am Kreuztisch, der Arbeitsplatte oder auf der Bühne, also am Werkstück.

Anders als vom Computer berechnet, hat die Maschine den Befehl zur Bewegung einer oder mehrerer Achsen nicht korrekt ausgeführt. Es kommt zu Verschiebungen im Raum der Maschine und somit zu einem zerstörten Werkstück.

Schrittfehler beim CNC Fräsen – wie kommt es dazu?

Ein Schrittfehler tritt immer dann auf, wenn das System nicht jeden Schritt erfolgreich ausführt.

Geboren aus dem DIY-3D-Druck arbeiten heutige computergestützte 3D Drucker, CNC Laser  sowie CNC-Fräsen und CNC-Drehmaschinen häufig nach dem selben Prinzip:

1. Eine Form wird an einen Microcontroller weitergegeben.
2. Dieser berechnet, welche Achse um welches Maß in welcher Geschwindigkeit zu bewegen ist, um die gegebene Form abzufahren.
3. Die berechneten Werte (G-Code), werden über sogenannte CNC-Treiber an Schrottmotoren (NEMA) weitergegeben, die diese Befehle ausführen

Es findet keine Kontrolle statt, ob der an die Maschine abgegebene Befehl auch erfolgreich ausgeführt wurde! Genau hier ist das Problem mit dem Schrittfehler: Sperrt nun mindestens eine Achse aus welchen Gründen auch immer oder führt den an die Maschine gesendeten Befehle nicht oder nicht vollständig aus, wird also sozusagen übersprungen, ohne dass die Software davon Notiz bekommt. Dadurch ist der Werkzeugkopf an eine anderen Stelle, als der Microcontroller es berechnet hat, es ist zu einem Schrittfehler gekommen. Die weitere Ausführung des Codes ist damit vollständig fehlerhaft, das Werkstück zerstört.

So kann man Schrittfehler beheben

Wer nun weiß, woher diese Schrittfehler zustande kommen können, kann sie in der Regel auch gut abstellen:

• Evtl. vorhandene Umkehrspiel auf den entsprechenden Achsen beheben
• Wackelkontakte der Verbindungen von CNC-Controller zur Maschine ausschließen
• Sicherstellen, dass das System ausreichend Leistung bereitstellt, um auch bei Bewegung aller Schrittmotoren gleichzeitig arbeitsfähig bleibt
• Sicherstellen, dass die Schrittmotoren über ausreichend Drehmoment verfügen, um ihre jeweilige Achse bewegen zu können. Ggf.
  • Leichtgängigkeit der Achsen kontrollieren
  • Leerlauf Vorschub verringern, da hier eine hohe Leistungsaufnahme stattfindet

Das Drehmoment und die Geschwindigkeit von Schrittmotoren steht in direkter Abhängigkeit zueinander. Je schneller der Schrittmotor die Achse dreht, umso weniger Drehmoment kann er wirken lassen.