Inhaltsverzeichnis. Teil 1: Einführung in die NC-Technik. Vorwort des Verlages Tabellen und Übersichtstafeln... 21

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1 6 Inhaltsverzeichnis Kapitel Seite Vorwort des Verlages Tabellen und Übersichtstafeln Teil 1: Einführung in die NC-Technik Historische Entwicklung der NC-Fertigung Erste Nachkriegsjahre Wiederaufbau der Werkzeugmaschinenindustrie Weltweite Veränderungen Neue, typische NC-Maschinen Der japanische Einfluss Die deutsche Krise Ursachen und Auswirkungen Flexible Fertigungssysteme Situation und Ausblick Fazit Meilensteine der NC-Entwicklung Was ist NC und CNC? Der Weg zu NC NC-Achsen Hardware Software Steuerungsarten Punkt- und Streckensteuerung Bahnsteuerung Interpolationsarten Linear- oder Geradeninterpolation Zirkular- oder Kreisinterpolation Parabelinterpolation Splineinterpolation Nano- und Pico-Interpolation Bedienung NC-Programm Dateneingabe Tastatur Daten-Zwischenspeicher DNC Distributed Numerical Control Zusammenfassung

2 Inhaltsverzeichnis 7 CNC Computerized Numerical Control Definition NC-Grundfunktionen Achsen sperren Angetriebene Werkzeuge Asynchrone Achsen Datenschnittstellen Diagnose-Software Freischneiden Handeingabe Korrekturwerte Macro Offset Polarkoordinaten Position setzen Programmtest Reset Satz ausblenden (Block Delete) Satz Vorlauf Scannen Slope Spiegeln Synchrone Achsen Wiederanfahren an die Kontur CNC-Sonderfunktionen Achsentauschen Arbeitsfeldbegrenzung Automatische Werkzeuglängen-Messung Blockzykluszeit DNC-Schnittstelle Eckenverzögerung FRAME oder Koordinaten-Verschiebung Gewindebohren ohne Ausgleichsfutter Gewindefräsen Lesefehler erkennen, Bewertungsprüfung Maßstabfaktor Maßstabfehler-Kompensation Messzyklen NC-Hilfsachsen, Kanalstruktur Spline-Interpolation, NURBS Sprachumschaltung Vorschub-Begrenzung Vorsteuerung D-Werkzeugkorrektur Werkzeugverwaltung Fuzzy Logic (FL) Dynamische Kollisionsüberwachung DCM

3 8 Inhaltsverzeichnis 4. Die Anzeigen in CNC s Die Offene Steuerung Preisbetrachtung Die CNC der Zukunft Zusammenfassung Prinzip der NC-Maschine Einführung NC-Maschinen Der Einfluss von NC auf die Werkzeugmaschine auf die Werkzeuge auf die Antriebselemente auf Kosten und Preis auf die Betriebsorganisation auf die Arbeitsvorbereitung auf die Maschinenbeschaffung auf die Funktionalität Vorteile der NC-Fertigung Genauigkeit Sicherheit Sicherheit komplexer Systeme, CE-gerechte Maschinensteuerungen Wartung und Service Mechatronik Einsatzkriterien für NC-Maschinen Losgrößen Komplexe Werkstücke Konstruktionsänderungen Anlaufzeiten Werkzeugkosten Teure Werkstücke Qualitätskontrollen Produktionsflächen Unterlieferanten Prototypen, Vorserien und Ersatzteile Bearbeitungszeiten Fertigteilelager CAD-Systeme Direkte NURBS-Verarbeitung Neue Fertigungsverfahren Nicht quantifizierbare Vorteile Zusammenfassung Computer und NC Was ist ein Computer? Hardware und Software Von der NC zur CNC

4 10 Inhaltsverzeichnis 4. Computerfunktionen in der CNC Computer für die NC-Programmierung Computer für die Automatisierung Zusammenfassung Teil 2: Numerisch gesteuerte Werkzeugmaschinen und Fertigungsverfahren NC-Werkzeugmaschinen Einführung Aufbau Werkzeugwechsler Werkstückwechsler Überwachungssysteme Achsbezeichnung Bohrmaschinen Bohrzentren Leiterplatten-Bohrmaschinen Bohrwerke Fräsmaschinen Fünfachsige Fräsmaschinen Portalfräsmaschinen mit verfahrbarem Portal (Gantry) Hochgeschwindigkeits-Fräsmaschinen Verzahnmaschinen Bearbeitungszentren Typische Kennzeichen von Bearbeitungszentren Automatischer Werkzeugwechsel Werkzeugcodierung und -erkennung Werkstückwechsel Stanz- und Nibbelmaschinen Laser-Bearbeitungsmaschinen Was sind Laserstrahlen? CNC für Lasermaschinen Anwendungsbeispiele für Laser Drehmaschinen Drehmaschinen mit zwei und mehr Supporten Dreh-Fräs-Zentren CNC für Drehmaschinen Programmierung von Drehmaschinen Mehrspindlige, mehrachsige CNC-Drehmaschinen Schleifmaschinen Werkzeugschleifmaschinen CNC für Schleifmaschinen Rohrbiegemaschinen Blechdrückmaschinen Funkenerosionsmaschinen Schneiderodieren Senkerodieren

5 Inhaltsverzeichnis Elektronenstrahl-Maschinen Wasserstrahl-Schneidmaschinen Messmaschinen Scanning Sondermaschinen Parallelkinematische Maschinen, Hexapoden Zusammenfassung Positionsmessgeräte für NC-Maschinen Einführung Definition Wegmessung über Längenmessgeräte Wegmessung über Gewindespindel und Drehgeber Messverfahren (inkremental oder absolut) Inkrementale Messgeräte Absolute Messgeräte Pseudo-absolute Messgeräte Zyklisch-absolute Messgeräte Ausführungen von NC-Messgeräten Inkrementale Drehgeber und Winkelmessgeräte Absolute Drehgeber und Winkelmessgeräte Inkrementale Längenmessgeräte Absolute Längenmessgeräte Zusammenfassung Elektrische Antriebe für NC-Werkzeugmaschinen Einleitung Vorschubantriebe Arten von Vorschubantrieben Lageregelung von Vorschubantrieben Anbindung der Antriebe an die NC Dimensionierung von Vorschubantrieben Hauptspindelantriebe Arten von Hauptspindelantrieben Dimensionierung von Hauptspindelantrieben Zusammenfassung SPS Speicherprogrammierbare Steuerungen Definition Entstehungsgeschichte der SPS Aufbau und Wirkungsweise von SPS Datenbus und Feldbus Vorteile von SPS Programmierung und Dokumentation Programm Programmspeicher

6 12 Inhaltsverzeichnis 9. SPS, CNC und PC im integrierten Betrieb Auswahlkriterien Zusammenfassung, Vergleich CNC/SPS Werkzeugsystematik für NC-Maschinen Einführung Werkzeugsysteme Werkzeugsysteme und Handhabung für NC-Bohr- und Fräswerke Werkzeugsysteme und Handhabung für NC-Drehmaschinen Werkzeugauswahl Beispiel Innengewindefräsen Werkzeug-Voreinstellung Betriebliche Werkzeugkataloge Erstellung eines Werkzeugkataloges Werkzeug-Identifikation Funktionsweise Komponenten eines WZ-Ident-Systems Vorteile elektronischer WZ-Ident-Systeme Werkzeugerkennung und -datenverwaltung mit RFID Werkzeugverwaltung Werkzeugverwaltung im Produktionsbetrieb Werkzeugverwaltung in der CNC Werkzeugmessung und -überwachung mit Lasersystemen Bruchüberwachung Einzelschneidenkontrolle Werkzeugmessung im Arbeitsraum Temperaturkompensation HSC Bearbeitung Zusätzliche Möglichkeiten Zusammenfassung Prozessnahe Fertigungsmesstechnik im Verbund mit mechatronischen Werkzeugsystemen Einführung Parallele Messtechniken Prozessnahes Messen in Nebenzeiten Mit Bohrungsmessköpfen nah am Prozess Aktorische Werkzeugsysteme schließen den Regelkreis Mechatronische Werkzeugsysteme Geschlossene Prozesskette Ausblick Generative Fertigungsverfahren Einführung Definitionen Einteilung der generativen Verfahren

7 14 Inhaltsverzeichnis 3.1 Nach dem Ausgangsmaterial Nach der Art der Formgebung Derzeit wichtigste RP-Verfahren StereoLithografie SL Selektive Laser Sintering SLS Layer (oder Laminated) Object Manufacturing LOM Fused Deposition Modelling FDM D-Printing Verfahrenskette Rapid Tooling RT Rapid Manufacturing RM Datenschnittstellen Umsetzungsprobleme Zusammenfassung Teil 3: Programm und Programmierung Programmierung von NC-Maschinen Definition der NC-Programmierung Programmiermethoden Manuelle Programmierung Teach-In/Playback-Verfahren Handeingabe-Steuerungen CAM Computerunterstützte Programmierung Postprozessoren Verwendung von CAD-Daten NC-Programmierer Arbeitserleichternde Grafik Verteilte Intelligenz Auswahl des geeigneten Programmiersystems Zusammenfassung NC-Programm Definition Struktur der NC-Programme Programmaufbau, Syntax und Semantik Schaltbefehle (M-Funktionen) Weginformationen Wegbedingungen (G-Funktionen) Zyklen Nullpunkte und Bezugspunkte Maschinen-Nullpunkt Maschinen-Referenzpunkt Werkstück-Nullpunkt, Programm-Nullpunkt Nullpunkt-Verschiebung

8 Inhaltsverzeichnis Transformation Koordinatentransformation Transformation von Punktmustern Welt- oder Benutzerkoordinaten Werkzeugkorrekturen Zusammenfassung Digitale Produktentwicklung und Fertigung: Von CAD und CAM zu PLM Einleitung Begriffe und Geschichte CAD (Computer Aided Drafting) CAM (Computer Aided Manufacturing) CAE-Software (Computer Aided Engeneering) CAP (Computer Aided Process Planning) PDM (Product Definition Management) PLM (Product Lifecycle Management = Prokudt-Lebenszyklus Verwaltung Digitale Produktentwicklung Entwurf Bauteilkonstruktion Baugruppen Simulation Prototyping Visualisierung und Digital Mockup Zeichnungsableitung PDM = Produktdaten-Management PDM als Integrationsplattform für CAD-Systeme PDM als Schlüssel zur Informationsverteilung Grundlage für Product Lifecycle Management Digitale Fertigung D-Programmiersysteme D CAM-Systeme D CAM-Systeme als Plug-in Integrierte CAD/CAM-Systeme Wissensgesteuertes CAM Simulation des Bearbeitungsablaufs Zusammenfassung NC-Programmiersysteme Einleitung Bearbeitungsverfahren im Wandel Der Einsatzbereich setzt die Prioritäten Eingabedaten aus unterschiedlichen Quellen Leistungsumfang eines modernen NC-Programmiersystems (CAM) Datenmodelle auf hohem Niveau CAM-orientierte Geometrie-Manipulation Nur leistungsfähige Bearbeitungsstrategien zählen D-Modelle bieten mehr

9 16 Inhaltsverzeichnis 10. Innovativ mit Feature-Technik Automatische Objekterkennung Bearbeitungs-Datenbank Werkzeuge Aufspannplanung und Definition der Reihenfolge Die Simulation bringt es auf den Punkt Postprozessor Erzeugte Daten und Schnittstellen zu den Werkzeugmaschinen Fertigungs-Simulation Einleitung Qualitative Abgrenzung der Systeme Komponenten eines Simulationsszenarios Maschinenmodell Werkstückgeometrie und Spannmittel Werkzeuge Peripherie der Maschine Ablauf der NC-Simulation Grafische Darstellung Automatische Kollisionserkennung Editiermöglichkeiten und Analysemethoden Einsatzfelder Einfahren neuer Programme Programmänderung im laufenden Betrieb Optimierung des Produktionsprozesses Planungsphase in der Serienfertigung Ausbildung und Schulung Zusammenfassung Teil 4: Flexible Automatisierung Flexible Fertigungssysteme Definition Flexible Fertigungsinseln Flexible Fertigungszellen Technische Kennzeichen flexibler Fertigungssysteme Einsatzkriterien für FFS Fertigungsprinzipien Maschinenauswahl und -anordnung Werkstück-Transportsysteme Auswahl des Transportsystems Funktionsablauf des Transportsystems Steuerung des Transportsystems FFS-geeignete CNC s FFS-Leitrechner Wirtschaftliche Vorteile von FFS

10 18 Inhaltsverzeichnis 12. Probleme und Risiken bei der Auslegung von FFS Falsch verstandene Flexibilität der Fertigung Zusammenfassung Industrieroboter und Handhabung Einführung Definition: Was ist ein Industrieroboter? Aufbau von Industrierobotern Mechanik/Kinematik Greifer oder Effektor Steuerung Aufgaben der Robotersteuerung Bedien- und Programmiergerät Rechnereinheit Leistungsteil Antriebe Achsregelung Messsysteme Sensoren Sicherheitsfunktionen SafeRobot Technologie Roboter und Werker rücken zusammen SafeOperation Der menschgeführte Roboter SafeHandling Gleitender Automatisierungsgrad Programmierung Programminhalt Programmierverfahren Anwendungsbeispiele von Industrierobotern Einsatzkriterien für Industrieroboter Zusammenfassung und Ausblick DNC Direct Numerical Control oder Distributed Numerical Control Definition Aufgaben von DNC Einsatzkriterien für DNC-Systeme Datenkommunikation mit CNC-Steuerungen Technik des Programmanforderns Die Versandtechnik Die Abruftechnik Heute angebotene DNC-Systeme DNC-Systeme mit serieller Verkabelung DNC-Systeme mit Terminals Netzwerk-DNC-Systeme Netzwerktechnik für DNC WLAN (Wireless Local Area Network) DNC für Steuerungen mit Ethernetanschluss Vorteile beim Einsatz von Netzwerken

11 20 Inhaltsverzeichnis 9. NC-Programmverwaltung Anforderungen und Aufgaben Beispiele Vorteile des DNC-Betriebes Kosten und Wirtschaftlichkeit Stand und Tendenzen LAN Local Area Networks Einleitung Local Area Network (LAN) Was sind Informationen? Kennzeichen und Merkmale von LAN Die Übertragungstechnik Das Übertragungsmedium Die Netz-Topologie Das Zugriffsverfahren Protokoll Die Übertragungsgeschjkawindigkeit Max. Anzahl der Teilnehmer Gateway und Bridge Auswahlkriterien eines geeigneten LAN s MAP oder Ethernet? Schnittstellen Hardware-Schnittstellen Handshake Software-Schnittstelle Synchrone und asynchrone Übertragung Zusammenfassung Teil 5: Anhang Richtlinien, Normen, Empfehlungen VDI-Richtlinien DIN-Normen NCG-Empfehlungen NC-Fachwortverzeichnis Stichwortverzeichnis Empfohlene NC-Literatur Inserentenverzeichnis Bezugsquellenverzeichnis