CAD CAM CNC itnc 530 Vom 3D-Modell zum NC-Programm TNC 640 TNC 620 TNC 320

Transkript

1 HEIDENHAIN CAD CAM CNC itnc 530 Vom 3D-Modell zum NC-Programm TNC 640 TNC 620 TNC 320

2 CAD CAM CNC CAD Design Werkstückkontur wird mit NURBS abgebildet (Non Uniform Rational B- Splines) CAM Bahngenerierung Werkzeugkorrektur CL Flächen der CAD Kontur werden punktweise durch Bahnen nachgebildet CC NC-Programminterpreter CNC Bewegungsführung Toleranzüberwachung Geschwindigkeitsprofile x v s y t s Bahn in Achsbewegung und Geschwindigkeitsprofil umwandeln Punktweise Verarbeitung der TNC x y Achsbewegungen liegen im festen Zeitraster als Soll- und Istbewe- Vorschubregelung tronik Maschine &A Antriebe t t gungen vor Mechatronik

3 HEIDENHAIN CAD 3D-Modell

4 Erstellung 3D-Modell (CAD) Konstruktion CAD (computer-aided design) rechnerunterstütztes Konstruieren Erstellung des virtuellen Bauteils in 3D Es gibt verschiedene Beschreibungen der 3D- Modelle Polygon-Modellierung NURBS (Non Uniform Rational B-Splines) Splines

5 Erstellung 3D-Modell (CAD) Speicherformate 2D/3D-Modell DXF (etabliertes Speicherformat für 2D- Zeichnungen) IGES (Datenaustauschformat für 2D- Zeichnungen und 3D-Daten) Daten) STEP (standardisiertes Dateiaustauschformat für Geometriedaten) CAD-systemneutrale Formate In der Regel nur Übertragung von Kanten-, Flächen- und Volumenmodellen Konstruktionshistorie geht i.d.r. verloren Übertragene Daten i.d.r. für eine Weiterverarbeitung nur bedingt geeignet CAD-systemspezifische Formate Übertragung der vollständigen CAD-Modelle nur für wenige Systeme verfügbar

6 HEIDENHAIN CAM Programmierung

7 Erstellung NC-Programm (CAM) Programmierung CAM (computer-aided manufacturing) rechnerunterstüzte Fertigung Wählen der zu bearbeitenden Bereiche Festlegen des Fertigungsverfahren mit erforderlichen Technologiedaten und Bearbeitungsstrategien Das CAM-System berechnet die Verfahrwege und erzeugt ein neutrales NC-Programm Zur Überprüfung des Programms steht eine p g g Simulation im CAM-System zur Verfügung

8 Erstellung NC-Programm (CAM) Generierung NC-Programm Aus dem neutralen CLDATA-Programm (erzeugt das CAM beim Speichern des Programmes) wird ein maschinenspezifisches NC-Programm generiert. Die Generierung erfolgt mit dem Postprozessor Postprozessor ist das Bindeglied zwischen CAM und Maschinensteuerung Ausgabe eines strukturierten Programmes mit Gliederung Kommentaren Unterprogramme (Freifahren, Rücksetzen Konturen und Positionen) Q-Parameter für Vorschubzuweisung

9 CNC-Steuerung HEIDENHAIN

10 NC-Programm (CNC-Steuerung) Fertigung CNC (computer numerical control) Numerische Steuerung Automatisierte Bearbeitung mit mehreren gleichzeitig gesteuerten Achsen Klassifizierung nach der Anzahl der gleichzeitig interpolierbaren Achsen Unterscheidung zwischen Punkt-, Strecken- und Unterscheidung zwischen Punkt, Strecken und Bahnsteuerung

11 NC-Programm (CNC-Steuerung) Überblick des Fertigungsprozesses

12 Ausgabeformen von NC-Programmen HEIDENHAIN

13 Ausgabeformen von NC-Programmen Klartext Eingeführt 1976, ist der Klartext-Dialog nach wie vor die Standard-Programmiersprache für alle TNC- Steuerungen. Wer deshalb von werkstattorientierter Programmierung g spricht, meint den Klartext-Dialog von HEIDENHAIN. Satzformat für drei Achsen Satzformat für bis zu fünf Achsen

14 Ausgabeformen von NC-Programmen Zu Beachten bei der Programmausgabe (Klartext): 4 Nachkommastellen (optional 5 Nachkommastellen) Kreise mit CC/C CT CR ausgeben. Vermeidung von Linearisierung (Steuerung kann Kreissätze flüssiger/schneller fahren Ausgabe radiuskorrigierter Verfahrsätze bei Passmaßen

15 Ausgabeformen von NC-Programmen Vektorverarbeitung Ein normierter Vektor ist eine mathematische Größe, die einen Betrag von 1 und eine beliebige Richtung hat. Bei LN-Sätzen benötigte die TNC bis zu zwei normierte Vektoren, einen um die Richtung der Flächennormalen (N-Vektor) und einen weiteren (optional), um die Richtung der Werkzeug- Orientierung (T-Vektor) zu bestimmen. N-Vektor Satzformat für fünf Achsen T-Vektor Vkt

16 Ausgabeformen von NC-Programmen Zu Beachten bei der Programmausgabe (Vektor): 7 Nachkommastellen N-Vektor (Flächen-Normalenvektor) l immer senkrecht zur Fläche Vorteile der Vektorenausgabe: Maschinenneutrale Programm-Ausgabe Verwendung der 3D-Radiuskorrektur, um das Programm an die reellen Werkzeugdaten anzupassen (Korrektur über DL, DR, und DR2). Verwendung der Option 3D-TOOLCOMP (Option #92 verfügbar auf itnc 530)

17 Ausgabeformen von NC-Programmen Zu Beachten bei der Programmausgabe / Postprozessoranpassung: Verwendung von Gliederung Vorschübe über Q-Parameter, z. B. Q50 = 5000 ; F XY Q51 = 2000 ; F Z Verwendung von Unterprogrammen (Labels) zum Freifahren, Rücksetzen, Bearbeitungspositionen etc. Verwendung von HEIDENHAIN-Zyklen soweit möglich (Bohren, Bohrfräsen) Schwenkbearbeitung über PLANE-Funktionen Passungen mit Radiuskorrektur (RR/RL) ausgeben Anstellungen über M128 / TCPM kompensieren

18 Ausgabeformen von NC-Programmen Simulation (Programm-Test) auf der TNC Die Simulation mit Hilfe eines CAM-Systems ersetzt nicht die Simulation der TNC-Steuerung. Folgende Punkte können über den Programm-Test abgefangen werden: Endschalter-Fehlermeldung durch falsch gesetzten Bezugspunkt (Rohteil im Arbeitsraum) Falsche Werte in HEIDENHAIN-Zyklen (z. B. positive Tiefe beim Bohren) Kreisendpunkt-Fehlermeldungen (Endpunkttoleranz bei TNC 0,001 0,016 mm) Erkennen einer falschen Punktausgabe aus dem CAM (Grafik TNC 620 / TNC 640)

19 Bewegungsführung HEIDENHAIN

20 Bewegungsführung LOOK AHEAD Speicher des Interpolators Anpassung der Geschwindigkeit an die Kontur: Die Geometrie legt bis zu 1024 Sätze in einem Speicher (Stack) ab. Diesen Speicher liest der Interpolator aus und passt den Vorschub entsprechend an. Ein LOOK AHEAD von 512-Sätzen ist ausreichend. Einstellung über Maschinenparameter (7400) itnc 530 Wert über Parameter einstellbar TNC 640 zyklische Vorausberechnung (maximal TNC 640 zyklische Vorausberechnung (maximal 5000 Sätze, keine Einstellmöglichkeit)

21 Bewegungsführung ADP Advanced Dynamic Prediction (verfügbar nur auf der TNC 640) Verbesserte Oberflächenqualität bei schnellerer Bearbeitung NC-Daten mit unzureichender Auflösung und variabler Punktdichte in benachbarten Bahnen können zu Vorschubschwankungen und zu Fehlern auf der Werkstückoberfläche führen Ohne ADP 0.05 mm ADP verbessert die Berechnung der optimalen Geschwindigkeit für eine genaue und gleichmäßige Bewegung des TCP Vorteile: Höhere Bahngeschwindigkeit und kürzere Bearbeitungszeiten Verbesserte Oberflächenqualität Mit ADP

22 Bewegungsführung TNC-Steuerungen unterstützen ein schnelle und genaue Bearbeitung mit hoher Oberflächenqualität zuverlässiges Management der Konturtoleranz hohe Reproduzierbarkeit benachbarter Bahnen schneller und vibrationsfreier Maschinenbetrieb Eine Reihe leistungsstarker adaptiver Reglerfunktionen wie Cross Talk Compensation Active Vibration Damping Load, Position and Motion Adaptive Control bieten eine verbesserte Genauigkeit am Tool Center Point bei 3- bis 5-achsiger Simultanbearbeitung

23 Bewegungsführung - Anwendungsbeispiel Futuristischer Hovercraft Material: Aluminium EN AW 5083 (3.3547) Tool: Kugelfräser, D = 3 mm hintere Turbine Steigerung der Produktivität bei Schlichten: Gesamt: 8% Vordere Turbine: 10% Hintere Turbine: 7% Frontpartie: 8% vordere Turbine Die HEIDENHAIN-Lösung für eine zeiteffiziente Fertigung präziser Bauteile erhöht die Genauigkeit bei dynamischen Bahnbewegungen reduziert Ausschuss und Nacharbeit spart Zeit und Kosten

24 Funktionen für die 5-Achsbearbeitung HEIDENHAIN

25 Funktionen für die 5-Achsbearbeitung TCPM (Tool Center Point Managment) Kompensation des Versatzes, der durch das Verstellen der Drehachsen entsteht. (Funktionen: M128 / TCPM) Anstellung ohne M128: Der Kopfführungspunkt bewegt sich entlang des programmierten Weges: Kontur falsch Vorschub falsch Anstellung mit M128: Der Werkzeug-Mittelpunkt bewegt sich entlang einer Geraden: Start- und Zielpunkt sind korrekt Kontur richtig Vorschub richtig

26 Funktionen für die 5-Achsbearbeitung M128 Während einer Drehachsbewegung steuert die TNC die Grundachsen durch eine Nachführung so, dass auch während der Bewegung der ursprüngliche Werkzeug-Eingriffspunkt am Werkstück erhalten bleibt. Vorschub hinter M128 begrenzt den Vorschub für die Ausgleichsbewegung M129 setzt M128 zurück Über Maschinen-Parameter kann die Vorschubberechnung gewählt werden

27 Funktionen für die 5-Achsbearbeitung TCPM Weiterentwicklung von M128. Programmierung über drei Eingabeparameter: Wirkungsweise des programmierten Vorschubes F TCP (Vorschub bezogen auf Werkzeugspitze) F CONT (Vorschub achsanteilig zerlegen) Interpretation der programmierten Drehachskoordinaten AXIS POS (programmierte Rundachs- Koordinaten sind Achswinkel) AXIS SPAT (programmierte Rundachs- Koordinaten sind Raumwinkel)

28 Funktionen für die 5-Achsbearbeitung TCPM Weiterentwicklung von M128. Programmierung über drei Eingabeparameter: Interpolationsart zwischen Start- und Zielposition PATHCTRL AXIS (Einstellung für Face-Milling Kugelfräser/Zeilen) PATHCTRL VECTOR (Einstellung für Peripheral-Milling Schaftfräser /Umrissfräsen) RESET TCPM setzt TCPM zurück

29 Funktionen für die 5-Achsbearbeitung Zyklus 32 Anpassung des Bearbeitungsergebnisses hinsichtlich Genauigkeit, Oberflächengüte und Geschwindigkeit Toleranzwert T Zulässige Konturabweichung (1,1 bis 2-fache Sehnentoleranz aus dem CAM) HSC-Mode HSC-MODE:0 HSC-MODE:1 Nur wirksam bei aktivem HSC- oder Advanced-HSC-Filter

30 Funktionen für die 5-Achsbearbeitung Zyklus 32 Anpassung des Bearbeitungsergebnisses hinsichtlich Genauigkeit, Oberflächengüte und Geschwindigkeit Toleranz für Drehachsen Toleranz für die Rundachspositionen bei der 5-Achsbearbeitung (TCPM/M128 aktiv)

31 Funktionen für die 5-Achsbearbeitung Schnell Präferenz: Schnelle Bearbeitung / Schruppbearbeitung Große Zyklus-32-Toleranz MP-Einstellungen mit höheren Rucken/Beschleunigungen wählen NC-Daten mit geringer Datendichte möglich Schlechtere Oberfläche/Genauigkeit Aufmaß Sauber Genau Präferenz: Genaue Bearbeitung Kleine Zyklus-32-Toleranz MP-Einstellungen mit niedrigeren Rucken/Beschleunigungen wählen NC-Daten müssen fein genug sein, um Übergänge/Ecken genau anzufahren. Präferenz: Oberflächenqualität - Schöne Oberfläche Mittlere Zyklus-32-Toleranz MP-Einstellungen mit niedrigeren Rucken/Beschleunigungen wählen NC-Daten mit kleinem Sehnenfehler aus CAD-Modell generiert

32 Funktionen für die 5-Achsbearbeitung M124 T: Im Parameter T definieren Sie einen minimalen Punkteabstand, bis zu dem die TNC Punkte beim Abarbeiten nicht berücksichtigen soll. Eng aufeinander folgende Punkte verursachen zusätzliche Richtungsänderungen und haben einen negativen Einfluss auf die Oberfläche und den maximalen Vorschub. Im Parameter T definieren Sie einen minimalen M124 T0.02 M118 X.. Y.. Z.. A.. B.. C..: Die Handradüberlagerung M118 ermöglicht, dass Sie - überlagert zur Programm-Abarbeitung in den Betriebsarten Satzfolge und Einzelsatz Achsen mit dem Handrad verfahren können.

33 Funktionen für die 5-Achsbearbeitung Satzverarbeitungszeit: Der maximal mögliche Vorschub ist abhängig von: der Satzverarbeitungszeit (0.5 ms mit Option #2) dem Punktabstand des NC-Programmes 0.2mm*1000* 60 mm ms min Sturzfräsen: Um die Schnittbedingungen zu verbessern ist es oft sinnvoll, die Anstellung des Werkzeuges von der senkrechten Stellung zur Oberfläche zu verändern. Dazu stehen zwei Definitionsmöglichkeiten zur Verfügung: Sturzfräsen durch inkrementales Verfahren einer Drehachse Sturzfräsen über Normalvektoren

34 Funktionen für die 5-Achsbearbeitung M120 LA.. (Look Ahead für Konturen): Die TNC überprüft eine radiuskorrigierte Kontur auf Hinterschneidungen und Überschneidungen und berechnet die Werkzeugbahn ab dem aktuellen Satz voraus. Über den Parameter LA legen die Anzahl der vorauszuberechnenden Sätze fest. Max. 99 Übliche Eingabe LA5- LA10 M120 muss in einem NC-Satz stehen, der auch die Radiuskorrektur RL oder RR enthält. M120 wirkt ab diesem Satz. Rücksetzen/Aufheben: M120 LA0 oder M120 (ohne LA) R0 CALL PGM Bearbeitungsebene Schwenken

35 Funktionen für die 5-Achsbearbeitung Tuning -Zyklus Aktivieren verschiedener MP-Teildateien über Anwenderzyklus. Zyklus enthält je nach Maschinenhersteller verschiedene Einstellung zu Ruck, Beschleunigung, Zyklus 32 Toleranz und beeinflusst so die Genauigkeit Oberflächengüte Geschwindigkeit Funktion Filter Zyklus 32 Settings T Mode TA Zeit Standard A-HSC 0,02 0 0,1 2:37 Genau HSC 0, ,1 4:43 Sauber A-HSC 0,02 0 0,1 2:58 Schruppen Einfach 0,1 1 0,1 2:29

36 Funktionen für die 5-Achsbearbeitung Globale Programmeinstellungen (GPS) Option #48 Definition von verschiedenen Koordinaten- Transformationen und Einstellungen, die global und überlagert für das angewählte NC-Programm wirken, ohne dass Sie hierfür das NC-Programm andern müssen. Ah Achsen tauschen Zusätzliche, adaptive NP-Verschiebung Überlagertes Spiegeln Sperren von Achsen HR-Überlagerung (mit Virtueller Achse) Überlagerte Grunddrehung Überlagerte Rotation Global gültiger Vorschubfaktor Limit-Ebene (Definition von Bearbeitungsgrenzen)

37 Funktionen für die 5-Achsbearbeitung KinematicsOpt Option #44 KinematicsOpt sind Tastzyklen zur vollautomatischen Prüfung und Optimierung der Maschinenkinematik Einfache Programmierung über Anwenderzyklen Einfache und schnelle Nachoptimierung der Kinematik Optimierung während des Programmlaufs möglich Einfacher Abgleich von Wechselköpfen Speicherung und Wiederherstellung der Kinematik-Transformationen Mit KinematicsOpt verbessern Sie die Schwenk- und Anstellgenauigkeit Ihrer Maschine

38 Effektiver Fräsen mit Steuerungs- und Messtechnik von HEIDENHAIN Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit