Konstruktionsmerkmale von CNC- · PDF file16 CNC-Kompakt Stabile Maschinengestelle zu bauen ist unter anderem das Ziel der Werkzeugmaschinenhersteller. Eigensteife, thermisch stabile

CNC-Kompakt14 Konstruktionsmerkmale von CNC-Drehmaschinen

Konstruktionsmerkmale von CNC-Drehmaschinen

Lernziele

Nach dem Studium dieser Lektion wissen Sie:

• Wie eine CNC-Drehmaschine prinzipiell aufgebaut ist.

• Wie ein Werkzeugsystem aufgebaut ist.

• Welche Spannmöglichkeiten für Werkstücke es gibt.

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Bild 12CNC-Drehmaschine


Konstruktionsmerkmale von CNC-Werkzeugmaschinen

Moderne CNC-Werkzeugmaschinen zeigen folgenden Aufbau:

– Gekapselter Arbeitsraum– Regelbarer Hauptantrieb (Stufenlose Drehzahlen)– Einzelantrieb für jede Achse– Stabiles Maschinengestell– Automatischer Werkzeugwechsler

Bild 13Aufbau einer CNC-Dreh-maschine

Bild 14Montage der Hauptspindel

Zur Vermeidung von Unfällen wird der Arbeitsraum vollkommengekapselt. Automatisierter Bewegungsablauf von Werkstück undWerkzeug, umherfliegende Späne sowie das eingesetzte Kühl-schmiermittel machen dies notwendig. Die Steuerung überwachtdiese Absicherung und setzt die Maschine sofort still, wenn währendder Bearbeitung der Arbeitsraum geöffnet würde. Durch bruchsichereScheiben kann der Bearbeitungsprozess beobachtet werden.

Der Hauptantrieb erfolgt über einen frequenzgeregelten Drehstrom-motor (AC-Motor). Die Drehzahl ist stufenlos regelbar. Somit ist z. B.das Arbeiten mit konstanter Schnittgeschwindigkeit auf Drehmaschi-nen möglich. Die Steuerung errechnet dabei fortwährend, bezogenauf die Durchmesserposition der Werkzeugschneide, die notwendigeDrehzahl der Hauptspindel ( Bild 14) und stellt diese entsprechendein. Die Arbeitsspindel wird über wenige oder sogar ohne vorgeschal-tete Getriebestufen angetrieben. Übliche Antriebsleistungen liegenzwischen 5 KW und 40 KW.

Die Hauptarbeitsspindel besitzt ein Meßsystem. Es wird als Winkel-schrittgeber bezeichnet. Dieser ist für das Gewindeschneiden not-wendig. Wird die Hauptarbeitsspindel auch als Vorschubachse ver-wendet (Fräsen auf der Drehmaschine), so ist der Geber das Meß-system für diese zusätzliche Achse.

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Stabile Maschinengestelle zu bauen ist unter anderem das Ziel derWerkzeugmaschinenhersteller. Eigensteife, thermisch stabile undschwingungsdämpfende Konstruktionen erlauben den Einsatzmodernster Schneidstoffe mit den damit verbundenen extremen An-forderungen an die Maschine. Geschweißte und gegossene Ausfüh-rungen aber auch besondere Werkstoffe wie z. B. synthetischeGranite sind hier zu finden.

Die Drehmaschinen lassen sich nach ihrer Grundkonstruktion inSchrägbett- und Flachbettmaschinen unterteilen. Der wesentlicheUnterschied dabei ist die jeweilige Lage des Werkzeugträgers. Beider Schrägbettmaschine sitzt er hinter der Drehmitte, bei derFlachbettmaschine befindet er sich vor der Drehmitte. Diese Unter-scheidung haben wir im Lehrbrief schon angesprochen. Bei den bis-her betrachteten Maschinen liegt die Hauptarbeitsspindel horizontal.Eine Karusselldrehmaschine dagegen verfügt über eine vertikaleLage der Arbeitsspindel.

Die Werkzeuge einer CNC-Maschine sind in einem Magazin gespei-chert und werden automatisch gewechselt. Automatische Werk-zeugwechseleinrichtungen bestehen aus Werkzeugrevolvern undWerkzeugmagazinen sowie Kombinationen dieser beiden Einheiten.Enorm kurze Wechselzeiten bzw. Span zu Span Zeiten reduzieren dieNebenzeiten.

Werkzeugrevolver sind Werkzeugspeicher, in welchen die Werkzeu-ge fest eingespannt sind. Im Wesentlichen gibt es hier nach der An-ordnung der Werkzeuge Scheiben- und Trommelrevolver (Bild 15).

Aus dem Werkzeugmagazin werden die Werkzeuge entnommen undnach dem Gebrauch wieder abgelegt. Kettenspeicher, Tellermaga-zine, Längsspeicher oder Ringmagazine sind verschiedene Bau-arten von Werkzeugmagazinen.

In den Wechseleinrichtungen kommen komplette Werkzeugsystemezum Einsatz. Ein Werkzeugsystem besteht in der Regel aus

Einem Werkzeughalter (z.B. VDI Bild 16)Einem SchneidenträgerUnd einer oder mehreren Schneiden

Bild 15Trommelrevolver

Bild 16VDI -Werkzeughalter


Bild 17Werkzeugsystem Drehen

CNC-Kompakt 17Konstruktionsmerkmale von CNC-Drehmaschinen

Die Hauptelemente eines modernen Drehwerkzeugs (Bild 18) sindder Schneidstoff, die Schneidengeometrie und das Spannsystemfür die Werkzeugschneide.

Bild 18Drehwerkzeug

Bild 19Kraftspannfutter

Die Zerspanung wird vorwiegend von der Schneidengeometriebestimmt. Als Werkzeugschneide werden Wendeschneidplattenmit unterschiedlichen Abmessungen und Formen für die verschiede-nen Fertigungsaufgaben eingesetzt.

Die Schneidstoffe bestimmen die Schnittgeschwindigkeit unddamit die Wirtschaftlichkeit des Zerspanungsprozesses.

Durch das Spannsystem sind die Wendeschneidplatten auf demWerkzeugträger befestigt. Es erlaubt den schnellen Schneiden-wechsel sowie das einfache Auswechseln der Schneidplatten.

Für das Spannen der Werkstücke gibt es je nach Bearbeitungsver-fahren und Werkstückform verschiedene Spannmittel. Die Auswahlder Spannmittel sollte nach folgenden Kriterien erfolgen:

– Ausreichend feste Werkstückspannung– Hohe Wiederholgenauigkeit beim Werkstückwechsel– Gute Erreichbarkeit durch den Bediener– Geringe Werkstückwechselzeiten

Die bei CNC-Drehmaschinen am häufigsten verwendeten Spannmittelsind kraftbetätigte Spannfutter (Bild 19). Eine Hydraulikanlage er-zeugt den notwendigen Druck für das Futter oder den eventuell vor-handenen Reitstock. Die gleichzeitig verstellbaren, zentrisch span-nenden Backen übertragen die Drehbewegung der Arbeitsspindel aufdas Werkstück. Wegen der auftretenden Fliehkräfte bei den hohenDrehzahlen verwendet man Spannfutter mit Fliehkraftausgleich. Zu-sätzlich ist, wenn notwendig, über eine programmierbare oderspeicherbare Drehzahlbegrenzung das Vermindern der auftretendenFliehkräfte möglich. Pneumatisch gespannte Futter, Spannzangen-einrichtungen und Stangenlademagazine ergänzen die Spann-möglichkeiten.

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Fassen wir zusammen:

• Moderne CNC-Werkzeugmaschinen besitzen einen ge-kapselten Arbeitsraum, einen stufenlos regelbaren Hauptan-trieb, Einzelantriebe für jede Achse, ein stabiles Maschinen-gestell und automatischen Werkzeugwechsler

• Werkzeugsysteme bestehen aus Werkzeughalter, Schneiden-träger und Schneide(n)

• Die Elemente eines Drehwerkzeuges sind der Schneidstoff,die Schneidengeometrie und das Spannsystem

• Spannmittel sollen ausreichend feste Werkstückspannung,hohe Wiederholgenauigkeit beim Werkstückwechsel, guteErreichbarkeit durch den Bediener und geringe Werkstück-wechselzeiten sicherstellen


Aufgaben zu Konstruktionsmerkmale von CNC-Maschinen

1. Welchen Aufbau zeigen moderne CNC-Werkzeugmaschinen?

2. Welche Motore werden als Haupt- und Vorschubantrieb einge-setzt?

3. Was ist das besondere Kennzeichen dieser Motore?

4. Welche Aufgabe erfüllt der Winkelschrittgeber an der CNC-Drehmaschine?

5. Welche Eigenschaften müssen Maschinengestelle besitzen?

6. Wie lassen sich CNC-Drehmaschinen nach ihrer Grund-konstruktion unterscheiden?

7. Nennen Sie automatische Werkzeugwechseleinrichtungen.

8. Aus welchen Bestandteilen setzt sich ein Werkzeugsystemzusammen?

9. Was sind die Hauptelemente eines modernen Werkzeuges?

10. Welche Kriterien müssen Spannmittel erfüllen?

11. Nennen Sie Spannmittel für Drehteile.

CNC-Kompakt 19Konstruktionsmerkmale von CNC-Drehmaschinen

Lösung der Aufgaben zu Konstruktionsmerkmale von CNC-Maschinen1. Welchen Aufbau zeigen moderne CNC-Werkzeugmaschinen?

– Gekapselter Arbeitsraum– Regelbarer Hauptantrieb (Stufenlose Drehzahlen)– Einzelantrieb für jede Achse– Stabiles Maschinengestell– Automatischer Werkzeugwechsler

2. Welche Motore werden als Haupt- und Vorschubantrieb einge-setzt?

Frequenzgeregelte Drehstrommotore (AC-Regelantrieb)

3. Was ist das besondere Kennzeichen dieser Motore?

Stufenlose Drehzahlregelung

4. Welche Aufgabe erfüllt der Winkelschrittgeber an der CNC-Dreh-maschine?

– Notwendig für das Gewindeschneiden– Ist die Hauptachse auch noch Vorschubachse, so ist der

Winkelschrittgeber das Messsystem für diese Achse

5. Welche Eigenschaften müssen Maschinengestelle besitzen?

Eigensteifigkeit, thermische Stabilität und Schwingungsdämpfung

6. Wie lassen sich CNC-Drehmaschinen nach ihrer Grundkon-struktion unterscheiden?

Am Häufigsten kommen Schrägbettmaschinen und Flachbett-maschinen zum Einsatz. Seltener sind Karusselldrehmaschinen.

7. Nennen Sie automatische Werkzeugwechseleinrichtungen.

Werkzeugrevolver und Werkzeugmagazine

8. Aus welchen Bestandteilen setzt sich ein Werkzeugsystem zusam-men?

– Werkzeughalter– Schneidenträger– einer oder mehreren Schneiden

9. Was sind die Hauptelemente eines modernen Werkzeuges?

– Schneidstoff– Schneidengeometrie– und das Spannsystem für die Werkzeugschneide.

CNC-Kompakt20

10. Welche Kriterien müssen Spannmittel erfüllen?

– Ausreichend feste Werkstückspannung – Hohe Wiederholgenauigkeit beim Werkstückwechsel – Gute Erreichbarkeit durch den Bediener – Geringe Werkstückwechselzeiten

11. Nennen Sie Spannmittel für Drehteile.

– Kraftbetätigte Spannfutter – Spannzangeneinrichtungen mit Stangenlademagazinen


CNC-Kompakt 21

Programmieren „Übung 1“Programmvorbereitung

Lernziele

Nach dem Studium dieser Lektion wissen Sie:

• Welche Arbeitsschritte zur Programmerstellung gehören

• Welche gängigen Drehverfahren es gibt

• Welchen Einflussgrößen am Werkzeug, an der Werkzeugschneidein der Programmierung beachtet werden müssen

• Welche Werkzeugdaten die Steuerung benötigt

• Wie Werkzeugeinstellmaße ermittelt werden

• Wie die Betriebsart Einrichten in Qplus gehandhabt wird

Programmieren „Übung 1“

CNC-Kompakt22 Programmieren „Übung 1“

Bild 20Übung 1

Programmvorbereitung

Nach dem Ausflug in die Konstruktion und den Aufbau von Werk-zeugmaschinen wollen wir das erste Werkstück zusammen program-mieren. Zur Programmerstellung gehören folgende Punkte:

– die Spannung des Werkstückes– die Auswahl der Werkzeuge– die Planung der Arbeitsschritte– die Bestimmung der Schnittdaten– das Erstellen des Programms– die grafische Simulation– die Optimierung des Programms

Spannung des Werkstückes

Betrachten wir zuerst das zu fertigende Werkstück.

CNC-Kompakt 23Programmieren „Übung 1“

Wir nehmen an, dass die linke Seite des Bolzens schon fertig bear-beitet ist. Rechts sehen wir ein Aufmass zum Plandrehen von 1 mmvor. Der Durchmesser des Rohteiles ist 60 mm. Da die Längenangabedes anzudrehenden Zapfens von der rechten Planfläche ausgeht, istdiese Fläche auch die Lage des Werkstücknullpunktes. Somit ergibtsich folgende Spannsituation:

Bild 22

Bild 23

Bild 21Aufspannung Übung 1

Auswahl der Werkzeuge

Das Teil soll in einer Losgröße von 50 Stück gefertigt werden. Dem-entsprechend muss nun die Auswahl der Werkzeuge erfolgen. Dazunoch ein kurzer Blick in die Fachkunde des Drehens.

Drehverfahren

Zu den gängigen Drehverfahren (Bilder 22 - 25) auf CNC-Maschinengehören

– Längsdrehen– Plandrehen– Gewindedrehen– Stechdrehen

Betrachten wir die notwendige Zerspanung an unserem Übungsteil:

– Es ist ein Wellendurchmesser von 36 mm anzudrehen auf einerLänge von 30 mm. Dessen Oberfläche muss einen Mittenrauh-wert von 3,2 µ haben. Dazu werden wir diesen Durchmesservordrehen (schruppen) mit einem entsprechenden Aufmaß.

– Die Länge des Teiles mit 60 mm erfordert einen Planschnittmit 1mm Span.

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– Für die Fertigbearbeitung (schlichten) sehen wir ein eigenesWerkzeug vor.

Somit benötigen wir bei unserer Übung 1 das Längs- und das Plan-drehen.

Das Spannen des Werkstückes und das Auswählen der Werkzeugewerden Sie jetzt in Qplus durchführen. Sie befinden sich noch in der

Betriebsart NC-Daten und wählen nun .Das untere Menüfeld mit den Betriebsarten erscheint.

Die Werkzeuge werden in der Betriebsart Einrichten verwaltet.

Bitte geben Sie ein —> F5 Einrichten —> F1 Werkzeuge —> F3Verwaltung


Bild 24

Bild 25

Bild 26Werkzeugverwaltung

Diese Liste der vorhandenen Werkzeuge erscheint. Sie müssen sichvorstellen, dass Sie vor einem Werkzeugschrank stehen und nun eineSchublade geöffnet haben. Es können noch weitere Werkzeuge biszur Gesamtzahl 20 hinzugefügt werden.

Ebenso ist aber das Löschen von Werkzeugen möglich. Blättern Siebitte mit der Cursorsteuerung innerhalb der Werkzeuge und sehenSie sich jeweils den Typ und im rechten Bereich die Kenndaten desangewählten Werkzeuges an. Für die Zerspanung gilt ja allgemein,dass das eingesetzte Werkzeug immer so stabil wie möglich seinsoll. Nur wenn mit dem stabilen Meißel eine Bearbeitung nichtmöglich ist, z. B. das Herstellen von Gewindefreistichen und fallen-den Konturen, dann greifen wir zu einem „schlankeren“ Werkzeug.Die entscheidenden Maße am Meißel sind hier der Plattenwinkelund der Einstellwinkel.

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Für unsere Übung verwenden wir folgende Werkzeuge:

80° - Platte A Drehmeißel Außen Links55° - Platte A Drehmeißel Außen Links

Diese beiden Meißel betrachten Sie jetzt genauer in dieser BetriebsartEinrichten unter Werkzeuge und ändern.

Geben Sie ein: —> —> F1 Werkzeuge —> F2 Ändern

Dann den Meissel 80° - Platte A Drehmeißel Außen Links mit

Cursorsteuerung oder Maus markieren —>

Nun wählen Sie —> F3 Geometrie und sind dann in der Eingabe-maske der Werkzeug-Kenndaten.


Bild 27Werkzeug-Kenndaten

Blättern Sie mit der Cursorsteuerung zwischen den einzelnen Ein-gabefeldern und sehen Sie sich bitte jeweils die dazugehörige Bema-ßung im rechten Grafikfenster an. Ergänzend dazu nun weitere Infor-mationen.

Plattenwinkel

Der Plattenwinkel wird auch Eckenwinkel genannt und ist wichtigfür die Stabilität der gesamten Schneidplatte. Er kennzeichnet denWinkel zwischen Haupt- und Nebenschneide.

Mit wachsendem Eckenwinkel vergrößert sich die Stabilität derSchneidplatte. Für die Schruppbearbeitung sind große Eckenwinkelbevorzugt anzuwenden. Schneidplatten für diese Anwendung sind z.B. runde Platten oder solche mit rhombischer Form.Gängige Größen sind 80°, 55° und 35°.

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Schneidenlänge

Die Haltergröße, welche wiederum vom Maschinenhersteller festge-legt wird, bestimmt die Schneidplattengröße und damit dieSchneidenlänge. Von ihr leitet sich die wählbare Spantiefe (Schnit-tiefe) ab. Allerdings muss dabei auch noch die Aufspannung desWerkstückes, die Stabilität des Werkzeugsystems und der Maschine,aber auch die vorhandene Antriebsleistung berücksichtigt werden. Esist meist nicht möglich, die Schneidenlänge auch als max. Spantiefezu nutzen. Qplus toleriert bei der Überwachung der Simulation diesenWert.

Schneidenradius

Ein großer Eckenradius verbessert die Stabilität der Schneidplatte.Damit sind bei der Schruppbearbeitung die entsprechenden Schnitt-tiefen und Vorschübe machbar, um in kürzester Zeit große Span-volumen abzutrennen. Große Eckenradien können jedoch bei derSchlichtbearbeitung zu Schwingungen führen. Auch sind bei kleinenVorschüben Probleme beim Spanbruch möglich. Größere Ecken-radien ergeben bei gleichem Vorschub bessere Oberflächengüten alskleine Eckenradien.Für unsere Maschine sehen wir Eckenradien von 0.8, 0.5 und 0.4 mmvor.

Werkzeuglänge, Schaftbreite, Werkzeugbreite

Die hier einzugebenden Werte leiten sich von der Klemmhaltergrößeab und sind den Katalogen der Werkzeughersteller zu entnehmen.Maße für Schaft- und Werkzeugbreite sind z.B. 12, 16 und 20 mm.Auf die Simulation der Zerspanung in Qplus haben diese Daten kei-nen bzw. nur geringen Einfluss. Damit soll gesagt werden, dass dieseAngaben nicht exakt eingegeben werden müssen. Entscheidend fürdie Simulation ist die „Umgebung der Schneide“ mit Schneiden-radius, Schneidenlänge, Plattenwinkel und Einstellwinkel.

Einstellwinkel

Der Einstellwinkel bestimmt die Lage der Hauptschneide zurWerkstückachse und beeinflusst die Größe der Vorschubkraft undPassivkraft. Des Weiteren sind die Spanungsbreite (= Eingriffslängeder Schneide) und die Spanungsdicke mit von ihm abhängig. GroßeEinstellwinkel verringern die Passivkräfte. Der Spanbruch wird günsti-ger, aber die Schneide verschleißt schneller. Kleine Einstellwinkelbewirken eine geringere Schneidenbelastung und somit einen gerin-geren Verschleiß.

Beispiele: Bei ausreichend stabilem Drehteil werden Einstellwinkelzwischen 45° und 75° gewählt. Das Bearbeiten von dünnen Wellenund das Andrehen von rechtwinkligen Ansätzen erfolgt vorzugsweisemit Einstellwinkeln von 90° bis 95°.


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Bild 28Bezeichnungen an derSchneide


Bild 29

Einstellmaß X

Für die Verrechnung der Werkzeuglängen in der Steuerung werdendie Abmaße des Werkzeuges in der X- und Z-Achse vomWerkzeugträgerbezugspunkt T (Bild 29) bis zur Schneide ermittelt(Bild 30). Diese Maße werden auch allgemein mit Q (Querabmaß) undL (Länge) bezeichnet. Der Bezugspunkt T befindet sich meistens amWerkzeugrevolver dort, wo der Werkzeughalter gespannt wird(Bild 31).

Bild 30Werkzeugeinstellmaße

Bild 31Arbeitsraum der Drehma-schine mit Werkzeugträger-bezugspunkt T


Das Werkzeugeinstellmaß in der X-Achse ergibt sich aufgrund derHaltergröße und einer möglichst kurzen Auskraglänge des Klemm-halters. Eine kurze Auskraglänge verhindert Schwingungen bei derBearbeitung. Schwingungen erzeugen nicht gebrauchsfähige Oberflä-chen.

Einstellmaß Z

Das Werkzeugeinstellmaß in der Z-Achse ergibt sich ebenfalls auf-grund der Werkzeug- und Klemmhaltergröße.

Wie werden diese Werkzeugmaße in der Praxis ermittelt?Dazu gibt es im Prinzip zwei Möglichkeiten:

– Bestimmung dieser Maße im Arbeitsraum der Drehmaschinedurch Ankratzen am Werkstück, mit Hilfe eines Messtastersoder durch ein Einstellmikroskop.

– Vermessen der Werkzeuge mit einem externen Voreinstell-gerät (Bild 32). Diese Geräte arbeiten optisch, z.B. mit Laserkamera und messen auf 1/1000 mm genau.

Bild 32Voreinstellgerät

Der Vorteil dieser Geräte liegt darin, dass außerhalb der Maschinevermessen und damit die Rüstzeit gesenkt wird. Zusätzlich sind dieermittelten Daten online an die Maschinen übertragbar.

Nun wieder zu den Eingabefeldern des Werkzeuges in Qplus.

Aufnahmelänge X, Aufnahmelänge Z,Aufnahmelage X, Aufnahmelage Z

Diese Werte leiten sich vom Werkzeughalter ab und sind nur notwen-dig, um dem Halter in der Grafik ein wirklichkeitsnahes Aussehen zugeben.

Alle angezeigten Werte sind von Ihnen so zu belassen. Grundsätzlichkönnen neue Werkzeugdaten eingegeben werden. Sie gestalten damitein neues Werkzeug oder verändern ein bestehendes.


Beenden Sie dieses Fenster mit .

Daraufhin bekommen Sie diese Anzeige:

Bild 33Fenster von Werkzeugändern

Die Angaben in diesem Fenster sollen noch ein wenig erläutert wer-den.

Hinter der blassen Taste F2 sehen Sie die Einträge Normal, Links-lauf und 0.0°

Normal bedeutet normale Einbaulage, d. h. so wie im Bild darge-stellt. Die Alternative wäre die Einspannung über Kopf. Dann würdedie Schneidplatte nach unten zeigen. Die Qplus-Drehmaschine isteine Schrägbettmaschine. Der Werkzeugträger befindet sich hinterder Drehmitte und zur Spanabnahme muss an der Spindel Linkslaufprogrammiert werden. Die hier angezeigte Drehrichtung der Spindelwird von Qplus überwacht. Sollten Sie in einem Programm beimEinsatz dieses Werkzeuges eine andere Drehrichtung angeben, sokommt eine Fehlermeldung.Die Winkelangabe 0.0° bezieht sich auf die Einbaulage und kann hiernicht verändert werden. Bei einer anderen Winkellage wäre das Werk-zeug „schräg“ gespannt.

Bei F4 Bearbeitung ist angezeigt, dass mit diesem WerkzeugtypSchruppen längs in Richtung zum Spannfutter sowie das Schruppenplan von Außen zur Drehmitte hin möglich ist.

Unter F5 Technologie sind keine Angaben vorhanden. Dort könnenSchnittwerte hinterlegt sein, welche dann bei der „automatisiertenProgrammerzeugung“ zum Einsatz kommen. Das werden Sie imLehrbrief 5 kennen lernen.

Mit beenden Sie diese Anzeige. Anschließend betrachten Sie bittenoch die Geometriedaten vom Werkzeug

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55° - Platte A Drehmeißel Außen Links.

Die notwendigen Anwahlschritte entnehmen Sie bitte der vorherigenBeschreibung.

Nach der Betrachtung dieses Drehmeißels werden Sie die Revolver-bestückung durchführen. Qplus bietet schon vorbereitete Revolver-belegungen an, Sie sollen jedoch eine neue Bestückung durchführen.


Von diesem Fenster des Menüs Einrichten

ausgehend wählen Sie —> F2 Revolver —> F1 Neu erstellen

Folgende Darstellung erscheint:

Bild 35Revolverbelegung

Dieser Revolver besitzt 12 Stationen, welche momentan leer sind. DieStationen 1 und 2 sollen mit den vorher besprochenen Werkzeugenbestückt werden. Die Station 1 ist durch einen roten Rahmen markiertund dieser soll Ihnen signalisieren, dass diese Station angewählt ist.Mit der Cursorsteuerung können Sie den Zugriff verändern.Wählen Sie jetzt —> F1 Station bestücken

Sie gelangen in die „Werkzeugschublade“ und markieren dort bittedas Werkzeug

80° - Platte A Drehmeißel Außen Links und bestätigen mit

Dieses Werkzeug befindet sich nun auf der Revolverstation 1.

Markieren Sie jetzt Station 2 und wählen anschließend—> F1 Station bestücken


In der Schublade greifen Sie das Werkzeug

55° - Platte A Drehmeißel Außen Links und bestätigen mit

Beide Stationen sind jetzt mit den gewünschten Drehmeißeln belegt.

Bild 36Revolverbelegung

Sie speichern diese Belegung unter dem Namen REV1 im SpeicherRevolver mit

—> —> REV1 —> Enter —>

Für alle Fertigungsaufgaben, bei welchen nur diese beiden Werkzeu-ge gebraucht werden, können Sie auf diesen Revolver zurückgreifen.Die Belegung müssen Sie dann nicht jedes Mal neu durchführen.

Setzen Sie das Einrichten der Maschine fort mit dem Eingeben derGrundeinstellungen in der Betriebsart NC-Daten.

Wählen Sie mit —> das Hauptmenü und dann

—> —> F1 NC-Programm —> F1 Neu erstellen

Unter —> F1 Name geben Sie bitte ein, bei Name UEBUNG1 sowiebei Kommentar Übung 1.Wie Sie die jeweiligen Eingaben übernehmen, müsste Ihnen geläufigsein und wird nicht mehr exakt angegeben.

Bei F2 Rohteil wählen Sie bitte den Zylinder und ordnen diesemeinen Durchmesser von 60 und eine Länge von 61 zu.

F3 Revolver setzen Sie fort mit F3 Revolver-Bestückung laden.Anschließend markieren Sie in der Revolverliste den von Ihnen ange-legten Revolver REV1 und übernehmen ihn.

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Die Einspannlänge des Bolzens bestimmen Sie unter F4 Spannen.Ordnen Sie hier eine Spann-Tiefe von 25 zu. Das Werkstück hat amØ 60 eine Ansatzlänge von 30 mm und erlaubt somit diese gewählteSpannlänge. Die Spannlänge sollte immer so groß wie möglich ge-wählt werden, um eine sichere Werkstückspannung zu gewährleisten.Wenn Sie die grafische Darstellung des Rohteiles genau betrachten,erkennen Sie, dass der Werkstücknullpunkt (Maßangabe am unterenFensterrand) deckungsgleich mit der rechten Planfläche liegt. Diesenverschieben Sie um 1 mm in der Z-Achse in negative Richtung. Ge-ben Sie bei Verschiebung Z -1 ein.Die Einstellungen Hauptprogramm und Geführter Modus werden

nicht verändert. Nach Abschluss dieser Eingaben mit —> undanschließender Anwahl von —> F2 NC-Sätze sehen Sie diesesFenster:


Bild 37Eingabemaske NC-Sätze

Bevor Sie nun die Programmsätze generieren, noch einige Hinweisezum Rüsten der CNC-Drehmaschinen allgemein.

Die Rüstzeiten müssen gering gehalten werden und das Vermeidenvon Fehlern beim Einrichten hat oberste Priorität. Kollisionen ver-ursachen hohe Kosten. Sehr schnell und sicher kann im Wiederhol-falle des Auftrages mit Hilfe eines Einrichteblattes die Maschinegerüstet werden. Jeder Betrieb hat individuell gestaltete Formblätter.Für unsere Schulung soll dieses Blatt (Bild 38) zum Einsatz kommen.


Bild 38Einrichteblatt

Bild 39Einrichteblatt Übung 1

Das von Hand ausgefüllte Einrichteblatt für die Übung 1 stellt sich sodar:

Einige Punkte in diesem Einrichteblatt erhalten Sie jetzt noch genau-er erläutert.

Bei Aufspannung steht 1 von 1, das bedeutet, dass für die Fertigungdieses Teiles nur eine Aufspannung vorgesehen ist. Sind hier mehrereAufspannungen notwendig, geben Sie z.B. 1 von 2 an.

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Die Benennung der Werkzeuge wurde dem Werkstattgebrauch ange-passt. Die genauen Bezeichnungen aus dem Bereich Einrichten vonQplus finden hier auch keinen Platz. Mit L- +P-Meißel ist der Dreh-meißel Außen Links 80° gemeint. Für diesen ist auch der NameLang- und Plandrehmeißel gebräuchlich. Wie der Name schon sagt,kann das Längs- und Plandrehen damit ausgeführt werden. Sieersparen sich damit ein zusätzliches Werkzeug.Kopiermeißel 55° ist die Angabe für den Drehmeißel Außen Links55°, welcher die Schlichtbearbeitung ausführt. 55° ist die Größe desEckenwinkels der Schneidplatte und stellt ein Auswahlkriterium fürseinen Einsatz dar.Mit einer Id.-Nr. wird ein Werkzeug aufgeführt, wenn im Fertigungsbe-trieb die Werkzeuge katalogisiert sind. Die dem Werkzeug zugeordne-te Id.-Nr. wird im Einrichteblatt eingetragen und beugt Verwechslun-gen vor.

Werkzeugkorrektur-DatenNoch unbekannt ist die Angabe der Schneidenlage. Hierzu erhaltenSie später noch Informationen. Die ermittelten Einstellmaße X und Z(Voreinstellung) des Werkzeuges werden hier eingetragen. Von dortübernimmt der Bediener die Werte in den Werkzeugspeicher derSteuerung. Für unsere Übungen verzichten wir auf diese Angaben, dawir dieses Vorgehen hier so nicht nachvollziehen können. Qplus ver-rechnet Werkzeugmaße schon beim Anlegen eines neuen Werk-zeuges in der Betriebsart Einrichten. Der Schneidenradius beiderSchneidplatten beträgt 0.8 mm.

Der Schneidstoff ist mit HM besch. angegeben. Das soll Hartmetallbeschichtet bedeuten. Dieser Schneidstoff kommt in der Zerspanungvon Stahl sehr häufig zum Einsatz. Im Fertigungsbetrieb steht hiermeistens die exakte Markenbezeichnung vom Schneidstoffhersteller.In diesen Lehrbriefen werden wir mit Bezeichnungen und Schnitt-daten arbeiten, welche sich zwar an der Fertigungspraxis orientie-ren, sich aber nicht auf bestimmte Hersteller beziehen.Wir verwenden die nachfolgende Tabelle (Bild 40). Sie ist aus demTabellenbuch vom Europa Verlag entnommen.


Bild 40Schnittdatentabelle


Bild 41Arbeitsplan

Die Einspannskizze sichert die Spannsituation ab.

Dort erscheinen die Einspannlänge am Spannbacken, die Lage desWerkstücknullpunktes und die Nullpunktverschiebung. Im Maßein-trag die Bezeichnung NPV soll Nullpunktverschiebung heißen. Dortsteht üblicherweise noch der entsprechende numerische Wert, wel-chen der Maschinenbediener z.B. in den Nullpunktverschiebungs-Speicher der CNC-Steuerung eintippen muss. Dieser Wert ist vonentscheidender Bedeutung für die exakte Fertigung des Werk-stückes. Ein falscher Wert führt zu Maßabweichungen, kann aberauch Kollisionen und damit verbundene Beschädigungen an Bau-teil, Werkzeug und Maschine zur Folge haben. Bei Qplus existiertdie Maschine nur vom Werkzeug bis zum Werkstück und Spann-backen. Deswegen kann die NPV nicht „wie in Wirklichkeit“ nach-vollzogen werden, sondern beschränkt sich auf eine Verschiebungdes Werkstücknullpunktes von der Rohteilplan- oder Rohteilanschlag-fläche in das Werkstück hinein. Diesen Wert tragen wir bei QplusNullpunktverschiebung ein.

Ergänzend zur Einspannskizze kann im Feld Spannbacken nochangegeben werden, ob weiche oder harte Backen zum Einsatz kom-men. Der Ausdrehdurchmesser ist ebenfalls eingetragen.

Bemerkungen sollen Hinweise für den Bediener sein, die er bei derBearbeitung des Teiles beachten muss. Dies kann z.B. ein program-mierter Halt oder das Kontrollieren von bestimmten Maßen sein.

Nach dem Rüsten der Maschine nun zum nächsten Punkt.

Planung der Arbeitsschritte und Bestimmung der SchnittdatenAls Vorbereitung für die Programmierung werden Sie die Planung derArbeitsschritte durchführen. Im Lehrbrief verwenden wir dazu einFormular (Bild 41).


Was gehört zur Arbeitsplanung?Dazu gehört neben der Bestimmung der Arbeitschritte das Festlegender technologischen Daten. Diese tragen Sie in die vorgesehenenFelder ein:

G Hier steht entweder

G96 (konstante Schnittgeschwindigkeit)

oder

G97 (Drehzahl)

Beachten Sie:

Beim Drehen programmieren Sie immer konstante Schnittge-schwindigkeit; außer beim Bohren oder Gewindeschneiden. Wes-halb dies so notwendig ist, erfahren Sie, wenn wir diese Bearbeitun-gen anwenden.

F Hier steht der Vorschubwert in mm/Umdrehung

S Hier steht entweder

der Schnittgeschwindigkeitswert in m/min (bei G96)

oder

der Drehzahlwert in 1/min (bei G97)

T Hier steht die Nummer des Werkzeuges, mit welcher dieses imProgramm aufgerufen wird z.B. T101

Wir entwickeln jetzt die einzelnen Positionen des Arbeitsplanes:

Pos. 1

Diese erste Position wird immer das Kontrollieren der Rohteilmaßesein. Falsche Längen und Durchmesser (zu lang und Durchmesser zugroß) führen zu Kollisionen.

Pos. 2

Dort werden wir immer eintragen, dass das Werkstück gemäß demEinrichteblatt zu spannen ist.

Pos. 3

Position 3 wird häufig diesen Inhalt haben, nämlich das Plandrehenauf Länge. Für die Übung 1 muss es die Länge 60 sein. Plandrehenzu Beginn der Bearbeitung sorgt bei den nachfolgenden Längsschnit-ten für einen „sauberen“ Anschnitt des Meißels. Schräge Planflächenam Rohteil (vom Sägen) sorgen für „Schläge“ auf die Schneidplatteund übermäßige Belastung. Das zu bearbeitende Material ist C15und besitzt eine Zugfestigkeit von ca. 400 N/mm². Damit fällt es in derTabelle (Bild 40) in die Werkstoffgruppe „Unlegierte und legierteBaustähle usw.“. Bei den Bearbeitungsbedingungen sehen wir„leicht“ vor. Somit entnehmen wir den Schnittgeschwindigkeitswert350. Den Vorschubwert legen wir mit 0.2 mm/U fest. Er soll nicht zugroß sein. Dies ist ein Erfahrungswert aus der Praxis und sichert ab,dass die Belastung auf das Werkstück nicht zu groß wird und dieSpannung nachgibt. Beim Plandrehen werden die Bedingungen für


Bild 42Tabelle Vorschubwerte

die Schneide immer schlechter, je weiter sie zur Mitte kommt. Zuirgendeinem Zeitpunkt nämlich nimmt die Schnittgeschwindigkeit ab,da eine Drehzahlbegrenzung (Fliehkraft darf nicht zu groß werden) ander Steuerung aktiv wird bzw. die Höchstdrehzahl erreicht ist.

Pos. 4

Jetzt schruppen wir den Ansatz Ø36. Das Schruppen soll mit einemAufmass von 0.4 mm im Ø und 0.1 in der Länge erfolgen. DiesesAufmaß nimmt später der Kopiermeißel beim Schlichten weg. Diegesamte Schruppbearbeitung bestimmen wir als „schwer“ in derTabelle Bild 40 und wählen 240 m/min Schnittgeschwindigkeit, Vor-schub 0.4 mm/U und eine Spantiefe von 4 mm.

Pos. 5

Kontur schlichten ist der nächste Schritt. Dabei werden die gefor-derte Oberfläche sowie die Maßhaltigkeit hergestellt. Die Vorschub-größe und die Schneidenverrundung haben maßgeblichen Einflussauf die Oberflächenqualität. Entsprechende Werte finden Sie in derTabelle Bild 42.


Bild 43Voraussetzungen fürVorschubwerte in TabelleBild 41

Die Angaben in der Tabelle (Bild 42) bedingen folgende Voraussetzun-gen (Bild 43):

Für unser Werkstück Übung 1 entnehmen wir für Ra 3,2 einen Vor-schubwert von 0.22 und für Ra 12,5 den Wert 0.43. Die Schnitt-geschwindigkeit fällt wieder unter die Zerspanungsbedingung„leicht“ (Bild 40) und dort finden Sie 350 m/min.

Pos. 6

Unmittelbar an die Bearbeitung schließt sich im gespannten Zustanddie Qualitätskontrolle der Maße und Oberflächen an. Eine Nachar-beit ist somit noch möglich. Wurde das Werkstück bereits ausge-spannt, läuft das Teil nicht mehr 100% rund.

Pos. 7

Das Werkstück können Sie ausspannen, wenn die Qualitätskontrollepositiv und die Bearbeitung somit in Ordnung war.Die Arbeitsplanung ist eine wichtige Vorbereitung für das nachfolgen-de Programmieren. Die Grunddaten stehen jetzt fest und nun müssen„nur noch die richtigen Befehle im Programmiercode gefunden wer-den“. Den von Hand ausgefüllten Arbeitsplan sehen Sie in Bild 44.

Bild 44Arbeitsplan Übung 1


Fassen wir zusammen:

• Zu Beginn der Programmierung muss die Spannung desWerkstückes, die Auswahl der Werkzeuge, die Planung derArbeitsschritte und die Bestimmung der Schnittdaten über-legt werden.

• Einrichteblatt und Arbeitsplan sind Formulare, welche dieseganzen Überlegungen dokumentieren. Wir füllen diese vonHand aus.

• Die Schnittdaten in der Fertigung werden aus Hersteller-tabellen entnommen bzw. sind optimierte Erfahrungswertevom Betrieb. In diesem Lehrbrief verwenden Sie die Datenaus den Unterlagen.

• Werkstücke werden mit Aufmaß geschruppt.

• Beim Schlichten bestimmen die geforderte Oberfläche undder Schneidenradius des Werkzeuges die Vorschubgröße.

• Es wird immer konstante Schnittgeschwindigkeit program-miert, außer beim Bohren und Gewindeschneiden.

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Konstruktionsmerkmale von CNC- · PDF file16 CNC-Kompakt Stabile Maschinengestelle zu bauen ist unter anderem das Ziel der Werkzeugmaschinenhersteller. Eigensteife, thermisch stabile