NC/CNC Handbuch 2003/2004

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1 NC/CNC Handbuch 2003/2004 NC, CNC, DNC, CAD, CAM, FFS, SPS, NC-Maschinen, NC-Roboter, LAN, Fachwortverzeichnis von Hans B. Kief 1. Auflage Hanser München 2003 Verlag C.H. Beck im Internet: ISBN Zu Inhaltsverzeichnis schnell und portofrei erhältlich bei beck-shop.de DIE FACHBUCHHANDLUNG

2 CARL HANSER VERLAG Hans B. Kief NC/CNC Handbuch 2003/2004 NC, CNC, DNC, CAD, CAM, FFS, SPS, NC-Maschinen, NC-Roboter, LAN, Fachwortverzeichnis

3 von NC-Maschinen 323 von NC-Maschinen Die Wirtschaftlichkeit von NC-Maschinen ist weitgehend von der Programmiermethode und der Leistungsfähigkeit des verwendeten Programmiersystems abhängig. Je schneller fehlerfreie Programme an der Maschine zur Verfügung stehen, desto effektiver und flexibler ist die NC-Fertigung. 1. Definition der NC- Unter NC-, auch als Teileprogrammierung bezeichnet, versteht man die Herstellung der Steuerinformationen zur Bearbeitung eines Werkstückes auf einer numerisch gesteuerten Werkzeugmaschine. Diese Tätigkeit erfolgt heute fast ausschließlich mittels Computerunterstützung. Dazu bedarf es einer speziellen Programmiersoftware, die eine schrittweise Bedienerführung über Dialog und grafische Anzeige der eingegebenen Werte bietet. Die abschließende grafisch-dynamische Simulation der Bearbeitung am Bildschirm ist eine realitätsnahe, visuelle Kontrollmöglichkeit, bevor das Programm zur Bearbeitung freigegeben wird. 2. Programmiermethoden (Bild 1 bis 4) Wo und wie programmiert werden soll, beginnt mit der Entscheidung über den Programmierort: Büro oder Werkstatt. Beiden Bereichen stehen unterschiedlich Hilfsmittel und -Verfahren zur Verfügung: Die vorwiegend maschinenspezifische Programmerstellung oder ein universelles Programmiersystem, bis zur durchgängigen Nutzung im CAD-System erzeugter Werkstückdaten zur NC-. Auch der Bearbeitungsablauf, d. h. Reihenfolge der Zerspanung, Einsatz der Werkzeuge und die Auswahl der Bearbeitungsparameter übernimmt das NC-Programmiersystem. Die Festlegung auf eine der zur Auswahl stehenden Programmiermethoden bestimmt automatisch die dafür verwendeten Programmiermittel. Je nach den gestellten Anforderungen läßt sich für jeden Anwender das passende Programmierverfahren ermitteln. Eine Zusammenstellung der prinzipiellen Möglichkeiten zeigen Bild 1 und 2, deren Kennzeichen und Merkmale sind in Bild 3 zusammengefaßt. 2.1 Manuelle Dieses Verfahren verwendet keine Computerunterstützung. Der Programmierer beschreibt die Bearbeitungsaufgabe im steuerungsspezifischen NC-Code, vorwiegend nach DIN Vor Beginn der ist zuerst ein Werkzeug-, Arbeits- und Aufspannplan zu erstellen. (Bild 4) Als Hilfsmittel stehen dem manuell arbeitenden Programmierer außer Bleistift und Papier lediglich seine Erfahrung, Tabellen, Taschenrechner, die Programmieranleitung und eine Codiereinrichtung zur Erstellung eines automatisch lesbaren Datenträgers zur Verfügung. Fehlt auch diese Einrichtung, dann muß das erstellte

4 324 von NC-Maschinen Computerunterstützte NC- Ort der WERKSTATT ARBEITS- VORBEREITUNG ENTWICKLUNG KONSTRUKTION Mittel / -System CNC mit integriertem Progr.-System PC / CNC mit WOP-System PC mit System CAD-System und Prog.-System Verfahren Teach In/ Playback- Verfahren Grafisch unterstützte, maschinenspezif. Grafisch unterstütze, universelle Durchgängige Datennutzung CAD / CAM Kontroll- Hilfsmittel Roboter, Maschine, Werkstück WOP-Software, grafisch-dynamische, Simulation Bildschirm und Grafik, Drucker, Plotter, Maschine 3D- Simulation, Holographie Programmiermethode Maschinenspezifische, werkstattorientierte NC- mit Nutzung des vorhandenen Fachwissens Nutzung der universellen NC- für alle Maschinentypen und Werkstücke Nutzung der vorh. CAD-Daten zur komplexer Teile und Geometrien Erläuterungen Maschinenabhängige, besonders für Roboter und Spezialmasch. verwendet Meistens maschinenabhängige, insbesondere für einfache Teile und Standard-NC-Maschinen Erzeugt maschinenunabhängige Quellenprogramme, die durch Postprozessoren maschinenspezifisch angepasst werden. Für alle NC-Maschinen und Werkstücke geeignet. Verwendet die CAD- Geometriedaten zur Erzeugung des NC- Programmes. Insbesondere für komplexe Teile, Freiformflächen und Mehrmaschinen-Bearbeitung eingesetzt. Bild 1: Zusammenhang von Programmiermittel, Programmierverfahren und Programmiermethode bei der computergestützten.

5 von NC-Maschinen 325 CAD Stufe 6: Nutzung der CAD-Daten Universelle Software Programm in den Speicher der CNC eingetippt werden. Für dreidimensionale und sehr komplexe Bearbeitungen scheidet die manuelle deshalb von vornherein aus. Wesentliches Kennzeichen der manuellen ist, daß hierbei die einzelnen Werkzeugbewegungen programmiert werden, ohne Überwachung von falsch eingegebenen Werten, Werkzeugen oder Bearbeitungen. Waren alle Werkzeuge im Einsatz, müßte das Werkstück den Zeichnungsvorgaben entsprechen. Dies läßt sich erst durch eine Probebearbeitung an der Maschine kontrollieren und für nachfolgende Werkstücke im Programm korrigieren. Einige CNC s bieten die Möglichkeit, fertige Teileprogramme im DIN-Code vor der Abarbeitung grafisch zu testen. Ein zeitaufwen- NC- System Stufe 5: Universelles NC- System Postprocessor Maschinenspezifische Prog.-Software DNC Stufe 4: Zusätzliches ext. WOP-Terminal Stufe 3: CNC-integriertes System CNC mit integriertem Prog.-System Maschine Stufe 2: Externe, manuelle Stufe 1: Teach In- Bild 2: Möglichkeiten der NC-, ein 6-Stufen-Konzept.

6 326 von NC-Maschinen Bild 3: Generelle Kennzeichen und Merkmale von NC-Programmierverfahren. diges, umständliches und teures Verfahren. Anwendung findet dieses Verfahren heute nur noch bei Spezialmaschinen, wo durch Eingabe weniger Parameterwerte in eine Spezialsteuerung die gesamte Bearbeitung definiert werden kann. 2.2 Teach-In/Playback-Verfahren Darunter versteht man das manuelle Anfahren der Positionen mit der Maschine und Abspeichern der angezeigten Positions-Endwerte auf Tastendruck, oder die Speicherung des gesamten Bewegungsablaufes. Dieses Verfahren wird vorwiegend bei Lackier-Robotern eingesetzt. Bei Werkzeugmaschinen wird es nur dort angewandt, wo eine exakte Maßbestimmung erst am Werkstück möglich ist, wie z. B. zur Bearbeitung von Bohrbildern an Großwerkstücken auf Bohrwerken. Hierbei spielt auch die zur Programmeingabe verwendete Zeit im Verhältnis zur Bearbeitungszeit eine untergeordnete Rolle.

7 von NC-Maschinen 327 Bild 4: Das Prinzip der manuellen NC-. Alle Fertigungsunterlagen und das NC-Programm werden manuell erstellt. Nach dem Abschreiben der Programmliste wird der Programmträger (Lochstreifen, Festwertspeicher) erstellt.

8 328 von NC-Maschinen Beim Fräsen hat sich mehr das Digitalisieren (Scannen) durchgesetzt, wobei die Werkzeugmaschine oder eine Meßmaschine die Oberfläche eines Werkstückmodells zeilenweise abtastet und die Positionen fortlaufend abspeichert. Diese Daten dienen später zum Fräsen einer identischen Oberfläche (Playback). Einige dafür ausgelegte Steuerungen ermöglichen auch maßstäbliche Veränderungen des digitalisierten Modells und die Eingabe von Werkzeugkorrekturwerten. 2.3 Handeingabe-Steuerungen Die Rechnerleistung moderner CNC s erlaubt es, ein maschinenspezifisches NC-Programmiersystem mit Grafik und interaktivem Bediener-Dialog zu integrieren. Damit wird die CNC zur leistungsfähigen Handeingabesteuerung und kann in der Werkstatt vom Bediener programmiert werden. Handeingabesteuerungen haben den Vorteil, daß sie durch ihre spezielle Auslegung für eine bestimmte Maschine bezüglich Funktionalität und Leistungsfähigkeit optimal an deren konstruktive Gegebenheiten und Möglichkeiten angepaßt sind. Nur so lassen sich sogar Drehmaschinen mit 2 Supporten, C-Achse und angetriebenen Werkzeugen mit Handeingabesteuerungen programmieren. Kollisionsbetrachtungen, Wartebedingungen und die Verteilung der Aufgaben auf beide Supporte ermittelt die Steuerung maschinenspezifisch viel schneller und berücksichtigt sie im Programmaufbau wesentlich systematischer als ein universelles Programmiersystem. Die Werkstattprogrammierung hat sich insbesondere für das Drehen, Fräsen und Nibbeln/Stanzen durchgesetzt. Maschinengebundene Handeingabesteuerungen haben den Nachteil, daß mit jedem neuen Maschinen-Fabrikat auch ein anderes Programmiersystem in die Werkstatt einzieht. Dies erschwert den Personal- und den Programmaustausch zwischen den Maschinen und ist auf Dauer nicht tragbar. Die erzeugten NC-Programme sind zudem nicht für andere, bereits vorhandene Maschinen verwendbar. Dafür müsste dann noch ein weiteres Programmiersystem investiert werden, so daß AV und Werkstatt mit unterschiedlichen Systemen arbeiten. Dieser Nachteil ist für fortschrittliche Werkstattkonzepte nicht akzeptabel. Aufgrund der maschinenspezifischen Programmiersoftware ist es nicht möglich, größere Maschinenparks mit einheitlichen Handeingabe-Steuerungen auszurüsten. Deshalb lehnen viele Großanwender Handeingabe-Steuerungen ab. Sie bevorzugen die universelle, identische Lösung für Werkstatt und Programmierbüro. So lassen sich kleinere Änderungen oder Modifikationen schnell und problemlos in der Werkstatt programmieren. Erfahrene Anwender behaupten, erst seit Einführung der in der Werkstatt hätte sich die Rentabilität ihrer CNC-Maschinen nachweislich verbessert WOP Die Werkstatt- Orientierte Dieses Projekt wurde gegen Ende der 70er Jahre von der Uni Stuttgart, der IG Metall und einem WOP-Arbeitskreis gefördert. Ziel war die Entwicklung einer einheitlichen Oberfläche für Handeingabe-Steuerungen. Unabhängig vom CNC-Fabrikat sollte die durch eine vorgeschaltete Eingabeeinheit mit einer identischen Prozedur erfolgen. Diese zu hoch gesteckten Ziele wurden jedoch nie erreicht.