Hans B. Kief. NC/CNC Handbuch KM) NC CNC DNC CAD CAM FFS SPS NC-Maschinen NC-Roboter LAN Fachwortverzeichnis. Carl Hanser Verlag München Wien

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1 Hans B. Kief NC/CNC Handbuch KM) NC CNC DNC CAD CAM FFS SPS NC-Maschinen NC-Roboter LAN Fachwortverzeichnis Carl Hanser Verlag München Wien

2 8 Inhaltsverzeichnis Inhaltsverzeichnis Neues Kapitel Überarbeitetes Kapitel Kapitel Seite * Vorwort 3 Verzeichnis der Tabellen, Diagramme und Tafeln 19 Teil 1: Einführung in die NC-Technik Meilensteine der NC-Entwicklung 22 Was ist NC und CNC? Der Weg zu NC 2. NC-Achsen 3. Die Hardware 4. Die Software 5. Die Steuerungsarten 5.1 Punkt- und Streckensteuerung 5.2 Bahnsteuerung 6. Die Interpolationsarten 6.1 Linear- oder Geradeninterpolation 6.2 Zirkular- oder Kreisinterpolation 6.3 Parabelinterpolation 6.4 Splineinterpolation 7. Die Bedienung 8. Das NC-Programm 9. Dateneingabengeräte 9.1 Lochstreifenleser 9.2 Tastatur 9.3 Magnetbandkassetten 9.4 Disketten 9.5 Memory-Card 10. Zusammenfassung Die codierte Information Code und Codierung 2. Der Binärcode 3. Das duale Zahlensystem 4. Der binär codierte Dezimalcode (BCD)

3 Inhaltsverzeichnis 9 5. Der Lochstreifen-Code 5.1 EIA-Code 5.2 ISO-Code 6. Barcode 7. Zusammenfassung CNC - Computerized Numerical Control Definition 2. NC-Grundfunktionen 2.1 Achsen sperren 2.2 Angetriebene Werkzeuge 2.3 Asynchrone Achsen 2.4 Datenschnittstellen 2.5 Diagnose-Software 2.6 Freischneiden 2.7 Handeingabe 2.8 Korrekturwerte 2.9 Macro 2.10 Offset 2.11 Polarkoordinaten 2.12 Position setzen 2.13 Programmtest 2.14 Reset 2.15 Satz ausblenden 2.16 Satz Vorlauf 2.17 Scannen 2.18 Slope 2.19 Spiegeln 2.20 Synchrone Achsen 2.21 Wiederanfahren an die Kontur 3. CNC-Sonderfunktionen 3.1 Achsentauschen 3.2 Arbeitsfeldbegrenzung 3.3 Automatische Werkzeuglängen-Messung 3.4 Blockzykluszeit 3.5 DNC-Schnittstelle 3.6 Eckenverzögerung 3.7 FRAME oder Koordinaten-Verschiebung 3.8 Gewindebohren ohne Ausgleichsfutter 3.9 Gewindefräsen 3.10 Leserfehler erkennen 3.11 Maßstabfaktor 3.12 Maßstabfehler-Kompensation 3.13 Meßzyklen

4 10 Inhaltsverzeichnis 3.14 NC-Hilfsachsen, Kanalstruktur 3.15 Spline-Interpolation, NURBS 3.16 Sprachumschaltung 3.17 Vorschub-Begrenzung D-Werkzeugkorrektur 3.19 Werkzeugverwaltung 4. Die Anzeigen in CNC's 5. Die Offene Steuerung" 6. Preisbetrachtung 7. Die CNC der Zukunft 8. Zusammenfassung Das Prinzip der NC-Maschine Der Weg zur NC-Maschine 2. Die NC-Maschine 3. Der Einfluß von NC - auf die Werkzeugmaschine - auf die Werkzeuge - auf die Antriebselemente - auf Kosten und Preis - auf die Betriebsorganisation - auf die Maschinenbeschaffung 4. Vorteile der NC-Fertigung 5. Die Genauigkeite 6. Die Sicherheit 7. Wartung und Service Computer und NC Was ist ein Computer? 2. Hardware und Software 3. Von der NC zur CNC 4. Computerfunktionen in der CNC 5. Computer für die NC-Programmierung 6. Computer für die Automatisierung 7. Zusammenfassung NC - Auch für Ihre Fertigung? Einsatzkriterien für NC-Maschinen 1. Losgrößen 2. Werkstück-Komplexität 3. Konstruktionsänderungen 4. Anlaufzeiten 5. Werkzeugkosten 6. Teure Werkstücke

5 Inhaltsverzeichnis Qualitätskontrollen 8. Produktionsflächen 9. Unterlieferanten 10. Prototypen- und Vorserien-Fertigung 11. Bearbeitungszeiten 12. Fertigteile-Lager 13. Mehrere Operationen in einer Aufspannung 14. Bessere Qualität der Werkstücke 15. Kürzere Durchlaufzeiten 16. Direkte NURBS-Verarbeitung 2. Zusammenfassung Teil 2: Numerisch gesteuerte Werkzeugmaschinen * NC-Werkzeugmaschinen Einführung 1.1 Aufbau 1.2 Werkzeugwechsel 1.3 Werkstückwechsler 1.4 Überwachungssysteme 1.5 Achsbezeichnung 2. Bohrmaschinen 2.1 Bohrzentren 2.2 Leiterplatten-Bohrmaschinen 3. Bohrwerke 4. Fräsmaschinen 4.1 Fünfachsige Fräsmaschinen 4.2 Portalfräsmaschinen (Gantry) 4.3 Hochgeschwindigkeits-Fräsmaschinen 5. Verzahnmaschinen 6. Bearbeitungszentren 6.1 Kennzeichen 6.2 Automat. Werkzeugwechsel 6.3 Werkzeugcodierung und -erkennung 6.4 Werkstückwechsel 7. Stanz- und Nibbelmaschinen 8. Laser-Bearbeitungsmaschinen 8.1 Was sind Laserstrahlen? 8.2 CNC für Lasermaschinen 8.3 Anwendungsbeispiele für Laser 9. Drehmaschinen 9.1 Drehmaschinen mit zwei und mehr Supporten 9.2 Dreh-Fräs-Zentren 9.3 CNC für Drehmaschinen

6 12 Inhaltsverzeichnis 9.4 Programmierung von Drehmaschinen 9.5 Mehrspindlige, mehrachsige CNC-Drehmaschinen 10. Schleifmaschinen 10.1 CNC für Schleifmaschinen 11. Rohrbiegemaschinen 12. Blechdrückmaschinen 13. Funkenerosionsmaschinen 13.1 Schneiderodieren 13.2 Senkerodieren 14. Elektronenstrahl-Maschinen 15. Wasserstrahl-Schneidmaschinen 16. Meßmaschinen 16.1 Scanning 17. Sondermaschinen 18. Hexapoden Wegmeßsysteme für NC-Maschinen Einführung 2. Definitionen 3. Wegmessung über integrale und absolute Maßstäbe 4. Wegmessung über Spindel und Drehgeber 5. Eigenschaften inkrementaler und absoluter Wegmeßsysteme 6. Pseudo-absolute Wegmeßsysteme 6.1 Maßstäbe mit abstandscodierten Referenzmarken 6.2 Gepufferte Impulsgeber und Zähler 6.3 Zyklisch-absolute Wegmeßsysteme 7. Ausführungen von NC-Wegmeßsystemen 7.1 Inkrementale Drehgeber 7.2 Inkrementale Maßstäbe 7.3 Absolute Drehgeber 7.4 Absolute Maßstäbe 7.5 Resolver 8. Zusammenfassung Elektrische Antriebe Übersicht 2. Vorschubantriebe 2.1 Gleichstrom-Vorschubantriebe 2.2 Drehstrohm-Vorschubantriebe 2.3 Schrittmotorantriebe 3. Haupt- oder Spindelantriebe 3.1 Gleichstrom-Hauptantriebe 3.2 Drehstrom-Hauptantriebe

7 Inhaltsverzeichnis Kenngrößen eines Antriebes 4.1 Ein- und Mehrquadrantenantrieb 4.2 Pulswertigkeit 4.3 K v -Faktor 5. Sicherheitseinrichtungen 6. Berechnungsbeispiel (Diagramme) 7. Linearantriebe SPS - Speicherprogrammierbare Steuerungen Begriffe, Definition 2. Aufbau 3. Bus, Datenbus 4. Aufgaben und Wirkungsweise 5. Programmierung und Dokumentation 6. Programmspeicher 7. Gründe für den Einsatz von SPS 8. Preis und Wirtschaftlichkeit 9. SPS, CNC und PC im integrierten Betrieb 10. Auswahl- und Beurteilungskriterien 11. Zusammenfassung Werkzeugsystematik für NC-Maschinen Vorbemerkung 2. Werkzeugsysteme 2.1 Werkzeugsysteme und Handhabung für NC-Bohr- und Fräswerke 2.2 Werkzeugsysteme und Handhabung für NC-Drehmaschinen 3. Werkzeugauswahl 4. Werkzeug-Voreinstellung 5. Betriebliche Werkzeugkataloge 6. Werkzeug-Identifikation 6.1 Funktionsweise 6.2 Komponenten eines WZ-ldent-Systems 6.3 Vorteile elektronischer WZ-ldent-Systeme 7. Werkzeugverwaltung in der CNC 8. Zusammenfassung Teil 3: Programm und Programmierung Das NC-Programm Definition 2. Struktur der NC-Programme 3. Programmaufbau, Syntax und Semantik

8 14 Inhaltsverzeichnis 4. Schaltbefehle (M-Funktionen) 5. Weginformationen 6. Wegbedingungen (G-Funktionen) 7. Zyklen 8. Nullpunkte und Bezugspunkte 8.1 Maschinen-Nullpunkt 8.2 Maschinen-Referenzpunkt 8.3 Werkstück- und Programm-Nullpunkt 8.4 Nullpunkt-Verschiebung 9. Transformation 9.1 Koordinatentransformation 9.2 Transformation von Punktmustern 9.3 Welt- oder Benutzerkoordinaten 10. Werkzeugkorrekturen 11. Zusammenfassung Programmierung von NC-Maschinen Definition der NC-Programmierung 2. Programmierverfahren 2.1 Teach-In-Programmierung 2.2 Manuelle Programmierung 2.3 Handeingabe-Steuerungen (WOP) 2.4 CNC mit externem WOP-Panel 2.5 WOP-Software auf externem PC 2.6 Maschinelle Programmierung 2.7 Verwendung von CAD-Daten 3. Der NC-Programmierer 4. Verteilte Intelligenz 5. Auswahl des geeigneten Programmiersystems 6. Zusammenfassung WOP - Werkstattorientierte Programmierung Einführung in die Problematik 2. Warum Werkstattprogrammierung? 3. Die arbeitserleichternde Grafik 4. Vor- und Nachteile von Handeingabesteuerungen 5. Die Meinung in der Werkstatt 6. Einsatzkriterien der Werkstattprogrammierung 7. WOP die werkstattorientierte Programmierung 8. Die WOP-Philosophie 9. CAD-WOP, die nächste Stufe? 10. Zusammenfassung

9 16 Inhaltsverzeichnis * NC-Programmiersysteme Übersicht 2. Hardware 3. Software 4. Postprozessor 5. Bildschirm-Darstellung 6. Einsatzkriterien 6.1 Anzahl der eingesetzten Bearbeitungsverfahren 6.2 Anzahl der unterschiedlichen Steuerungen 6.3 Komplexität der Werkstücke 6.4 Simultanbewegungen 6.5 Anzahl der erforderlichen Programme 6.6 Alternative Maschinen 6.7 Personalfragen 6.8 DNC-Betrieb 6.9 Betriebskosten, Rentabilität 7. Standardfunktionen 8. Auswahlkriterien 9. Tabelle der NC-Programmiersysteme * 10. Erläuterungen zu den Systemen und Herstellern Rechnerunterstütztes Konstruieren und Fertigen: CAD + CAM Einleitung 2. Definition 3. Die Aufgaben von CAD/CAM 4. CAD-Komponenten 5. CAD-Funktionsprinzip 5.1 Kantenmodell 5.2 Flächenmodell 5.3 Volumenmodell 6. Daten für die Produktdarstellung 6.1 Geometrische Daten 6.2 Produktionsdaten 7. CAD-interne oder -externe NC-Programmierung 8. Zusammenfassung 9. Ausblick Teil 4: Flexible Automatisierung ** Flexible Fertigungssysteme Definition 2. Flexible Fertigungsinseln 3. Flexible Fertigungszellen 4. Technische Kennzeichen flexibler Fertigungssysteme

10 Inhaltsverzeichnis Einsatzkriterien für FFS 6. Fertigungsprinzipien 7. Maschinenauswahl und -anordnung 8. Werkstück-Transportsysteme 8.1 Auswahl des Transportsystems 8.2 Funktionsablauf des Transportsystems 8.3 Steuerung des Transportsystems 9. FFS-geeignete CNC's 10. FFS-Leitrechner 11. Wirtschaftliche Vorteile von FFS 12. Probleme und Risiken bei der Auslegung von FFS 13. Zusammenfassung Handhabung und Roboter Einleitung 2. Aufbau von Industrierobotern (IR) 2.1 Mechanik/Kinematik 2.2 Greifer oder Hand 2.3 Die Stuerung 2.4 Die Antriebe 2.5 Das Meßsystem 2.6 Sensoren 3. Eigenschaften von IR 4. Die Steuerung von IR 4.1 Einfache Einlegegeräte 4.2 Punktgesteuerte Roboter 4.3 Bahngesteuerte Roboter 4.4 Play-back-Roboter 5. Eigenschaften von Roboter-Steuerungen (RC's) 5.1 Programmspeicher 5.2 Programmaufbau 5.3 Programmierung 5.4 Logische Verknüpfungen 5.5 Sensor-Anschluß 6. Sensoren 7. Portalroboter 8. Einsatzmöglichkeiten für IR 9. Einsatzkriterien für IR 10. Zusammenfassung 11. Ausblick DNC - Direct Numerical Control oder Distributed Numerical Control Definition 2. Aufbau, Datenübertragung

11 18 Inhaltsverzeichnis 3. Grund- und Zusatzfunktionen 4. Vorteile des DNC-Betriebes 5. Die heutigen DNC-Konzepte 6. Anforderungen an DNC-Systeme 7. Einsatzkriterien für DNC 8. Kosten und Wirtschaftlichkeit 9. Stand und Tendenzen LAN - Local Area Networks Einleitung 2. Local Area Network (LAN) 3. Was sind Informationen? 4. Kennzeichen und Merkmale von LAN 4.1 Die Übertragungstechnik 4.2 Das Übertragungsmedium 4.3 Die Netz-Topologie 4.4 Das Zugriffsverfahren 4.5 Das Protokoll 4.6 Die Übertragungsgeschwindigkeit 5. Gateway und Bridge 6. Auswahlkriterien eines geeigneten LAN's 7. MAP - Das lokale Datennetz der Zukunft? 8. Schnittstellen 8.1 Hardware-Schnittstellen 8.2 Handshake 8.3 Software-Schnittstellen 8.4 Synchrone und asynchrone Übertragung 9. Zusammenfassung Teil 5: Anhang Richtlinien und Normen 490 VDI-Richtlinien DIN-Normen * NC-Fachwortverzeichnis 498 Suchwortverzeichnis 537 Empfohlene NC-Literatur 545 * Inserentenverzeichnis 547 * Bezugsquellen 549