Lektion Fortschritt:

Fräskonturen mit Aufmaßprogrammierung – Teil 2

Arbeitsplanung

Beginnen wir mit der Arbeitsplanung. Da wir in Übung 18 die Kontur vor bearbeiten müssen, müssen wir hier als Schruppwerkzeug zur Vorbearbeitung einen Schaftfräser wählen, der es zulässt, die Kontur mit Aufmaß von 1 mm zu bearbeiten. Wie wählen wir nun den richtigen Durchmesser des Schaftfräsers aus? Eigentlich ganz einfach. Wir nehmen den kleinsten Innenradius der anzufertigenden Kontur und ziehen hiervon das Aufmaß welches wir berücksichtigen müssen ab. Das Ergebnis dieser Rechnung ist dann der größtmögliche Radius des Schaftfräsers, den wir verwenden dürfen. Sicherheitshalber wählen wir den Radius des Fräsers mindestens 0,5 mm kleiner. Wenn der Radius des Fräsers größer gewählt würde, würde die Steuerung eine Fehlermeldung erzeugen und wir könnten die Kontur nicht anfertigen. Suchen wir auf unser Übungsbeispiel bezogen den kleinsten Innenradius den wir anfertigen sollen aus.

Wenn Sie die technische Zeichnung richtig gelesen haben, ist der kleinste Innenradius 15 mm. Subtrahieren wir hiervon das Aufmaß von 1 mm und anschließend 0,5 mm, kommen wir auf einen Fräserradius von 12,5 mm. Dies bedeutet, dass wir den bereits angelegten Schaftfräser von Übung 17 verwenden können. Wir müssen aber beachten, dass wir hier einen Schruppfräser verwenden. Wir wählen auf Station 1 also einen Schaftfräser mit Ø 25 mm.

Wie bereits in der Aufgabenstellung beschrieben, wird die Fertigbearbeitung ebenfalls mit einem Schaftfräser Ø 25 mm durchgeführt. Diesen Schaftfräser rüsten wir in Station 2 unseres Werkzeugwechslers. Um nun eine Unterscheidung beider Werkzeuge zu garantieren, beschreiben wir im Werkzeugnamen die Bearbeitungsart, mit welcher der jeweilige Fräser eingesetzt wird. Für die Vorbearbeitung fügen wir an den Werkzeugnamen den Buchstaben V und für die Fertigbearbeitung den Buchstaben F an.

Folgende Werkzeuge haben wir somit für unsere Übungsaufgabe ausgewählt:

Station1 – Schaftfräser Ø 25 mm – HM – SCHAFTFR_25_V Schneidenanzahl: 6

Station2 – Schaftfräser Ø 25 mm – HM – SCHAFTFR_25_F Schneidenanzahl: 6

Die übrigen Werte für Nullpunkt und Rohteildefinition sowie die Spannsituation können wir, da wir das gleiche Werkstück bearbeiten, aus Übung 17 übernehmen. Fahren wir nun mit der Arbeitsplanung fort.

Pos.-Nr. 1 und Pos.-Nr. 2 definieren unsere Standardarbeitsschritte. Bei Pos.-Nr. 1 kontrollieren wir die Rohmaße des Rohteils. Bei Pos.-Nr. 2 wird das Werkstück nach Einspannskizze gespannt.

Nachdem wir das Werkstück sachgemäß gespannt haben, bearbeiten wir bei Pos- Nr. 3 die Außenkontur mit dem angegeben Aufmaß von 2 mm in allen Achsen. Wählen wir an dieser Stelle die Technologiewerte für den Schaftfräser Ø 25 mm für die Vorbearbeitung gemeinsam aus:

Wir berücksichtigen aber an dieser Stelle, dass wir zwar identische Fräser verwenden, wir aber unterschiedliche Bearbeitungen durchführen. Beachten Sie deshalb, dass wir eine Schruppbearbeitung durchführen und somit die Schnittgeschwindigkeit wesentlich geringer gewählt wird als beim Fertigbearbeiten. Der Vorschubwert je Zahn kann bei Bedarf etwas höher gewählt werden.

Wir ermitteln zum Berechnen unserer Technologiewerte folgende Daten aus der folgenden Tabelle 5.3 Eckfräser:

Tabelle 5.3: Eckfräser

Wir bearbeiten eine Aluminium Knetlegierung (allgemeiner Baustahl). Der Schneidstoff des Schaftfräsers (Werkzeug Werkstoff) ist Hartmetall (HM).

Aus der Tabelle ergeben sich für die Schnittgeschwindigkeit der Wert Vc = 200 m/min und der Wert für den Vorschub je Zahn von fz = 0.06 mm/Zahn. Da sich diese Werte auf eine Schnitttiefe von 2 mm beziehen, wir aber eine Schnitttiefe von 8 mm durchführen, verringern wir die Schnittgeschwindigkeit Vc um 50% auf 100 m/min.

Den Wert für den Vorschub je Zahn fz belassen wir in unserem Dies sind Erfahrungswerte aus der Praxis. Je nach Oberflächengüte bzw. Standzeit des eingesetzten Fräsers müssen diese Werte ggf. angepasst werden.

Berechnen Sie nun auf Grundlage dieser Werte die Technologiedaten für diesen Fräser in diesem Arbeitsschritt.

Ist die Außenkontur vorbearbeitet, fahren wir bei Pos.-Nr. 4 nun mit dem fertig bearbeiten der Außenkontur mit der Tiefe von 10 mm fort. Die Technologiewerte für diesen Arbeitsgang haben wir bereits bei Übung 17 ermittelt und berechnet. Sie können also diese Werte in Ihren Arbeitsplan übernehmen. Bei Pos.-Nr. 5 spannen wir das Werkstück aus. Anschließend entgraten wir das Werkstück und führen die Qualitätskontrolle unter Pos.-Nr. 6 durch. Übertragen Sie die besprochenen Daten nun in das dafür vorgesehen Formular Arbeitsplan Fräsen. Einen Lösungsvorschlag können Sie sich hier herunterladen.

Download Arbeitsplan Übung 18

Download Einrichteblatt Übung 18

Wir haben die Arbeitsplanung abgeschlossen, beginnen wir nun mit der Programmvorbereitung.

Programmierung

Starten Sie die DEMO-Fräsmaschine in SinuTrain. Legen wir als erstes im Werkzeugmagazin unserer virtuellen Maschine folgende Werkzeugliste, gemäß dem Einrichteblatt, an:

Abb. 2.4: Werkzeugliste Übung 18

Legen Sie nun im Programmmanager in gewohnter Weise den Werkstückordner Uebung_18 mit einem gleichnamigen Hauptprogramm an. Kopieren Sie anschließend aus dem Werkstückordner Uebung_17 das Programm WWP und fügen Sie es in den Werkstückordner Uebung_17 ein. Nun sind alle Vorbereitungen abgeschlossen und wir können unser Programm für Uebung 18 gemeinsam programmieren. Wir beginnen mit dem uns bestens bekannten Standardprogrammkopf, in dem wir das Rohteil definieren. Weiterhin programmieren wir die Bezeichnung des Werkstückes, den Namen des Programmierers, das Datum der Programmerstellung, die Anwahl der Bearbeitungsebene, die Anwahl des Bahnsteuerbetriebes, die Anwahl der Vorschubeinheit mm, das Freifahren sowie das erste Anfahren des Werkzeugwechselpunktes.

N10 WORKPIECE(,,,”BOX”,112,0,-20,-80,0,0,150,-150)

N20 ; Uebung_18

N30 ; 041109 Christiani Team

N40 G17 G54 G64 G90 G94

N50 G0 Z200

N60 WWP

Nun benennen wir den Arbeitsschritt, den wir mit dem ersten Werkzeug erledigen werden und wechseln dementsprechend das Werkzeug ein.

N70; Vorb. Außenkont. Aufmaß 2mm in allen Achsen mit Schaftfr Ø 25mm

N80 T=“SCHAFTFR_25_V“

N90 M6

Nachdem wir nun das Werkzeug eingewechselt haben, legen wir im nächsten Satz die Technologiewerte fest. Dies ist, wie in unserer vorherigen Übung, die G-Funktion G97 für die konstante Drehzahl und den dazugehörigen Drehzahlwert, den wir zusammen für die Vorbearbeitung berechnet haben. Weiterhin geben wir in der Technologiezeile den Vorschub an und bestimmen die Drehrichtung des Werkzeuges. Da wir eine Aluminium-Knetlegierung bearbeiten, müssen wir auch das Kühlschmiermittel aktivieren. Unsere Technologiezeile stellt sich für die Vorbearbeitung des Werkstückes somit folgendermaßen dar:

N100 G97 S1273 F458 M3 M8

Da das Positionieren in der X-Achse und Y-Achse unter den gleichen Gesichtspunkten stattfindet wie in Übung17, können wir diese Programmsätze aus dem CNC-Programm UEBUNG_17 übernehmen. Einzig in der Z-Achse müssen wir auf die gewünschte Tiefe der Vorbearbeitung positionieren. In unserem Beispiel ist dies Z-8.

Wir programmieren für das Positionieren des Werkzeuges:

N110 G0 X60 Y37

N120 G0 Z-8

An dieser Stelle des CNC-Programms programmieren wir nun das gewünschte Aufmaß in den Achsen X und Y. Wie bereits in der Einleitung bei den vorgestellten Programmstrukturen beschrieben, geschieht dies mit dem Befehl OFFN=. Wie in der Aufgabenbeschreibung festgelegt, programmieren wir ein Aufmaß von 2 mm in den Achsen X und Y. N130 lautet:

N130 OFFN=2

Nun programmieren wir das Anfahren an die Kontur im ¼-Kreis. Da dies der erste Satz unserer zu fertigenden Kontur ist, setzen wir hier auch die Anfangssprungmarke unserer Kontur. Wie schon beim Drehen gelernt, sollten diese Labels einen Namen erhalten, der sicherstellt, dass wir nachvollziehen können, was zwischen diesen Sprungmarken beschrieben ist. Wir werden im Fernlehrgang folgende Benennungen für die Sprungmarken von Außenkonturen und Innenkonturen festlegen:

  • ANF_FKA_UE18: ANF steht für Anfang der Kontur, FKA ist die Benennung für Fertigkontur Außen und UE18 steht für die Übungsaufgabe in unserem Beispiel 18.
  • ENDE_FKA_UE18: ENDE steht für das Ende der Kontur. Die anderen Benennungen sind gleich wie die bei der Sprungmarke für den

ANF_FKI_UE18 und ENDE_FKI_UE18: Diese Benennungen sind gleich zu handhaben, wie bei den Außenkonturen. Einziger Unterschied ist, dass für die Innenkonturen die Benennung FKI für Fertigkontur Innen programmiert

Da das Anfahren an die Kontur gleich durchgeführt wird, wie schon in Übungsaufgabe 17 programmiert, können wir diesen Satz unverändert hinter die Anfangssprungmarke (Anfangslabel) programmieren. Der nächste Satz lautet:

N140 ANF_FKA_UE18: G247 G41 DISR=20 X60 Y-8

Programmieren Sie nun die Kontur so weit fertig, bis wir von der Kontur abfahren. Sie kennen diese Kontur, wie bereits erwähnt, aus Übungsaufgabe 17, deshalb dürfte diese Wiederholung für Sie kein Problem darstellen. Der nächste Programmabschnitt wird so programmiert:

N150 G1 X115

N160 G2 X115 Y-58 CR=25

N170 G3 X115 Y-98 CR=20

N180 G1 X142 RND=12

N190 G1 Y-142 RND=10

N200 G1 X85

N210 G1 Y-127

N220 G3 X55 Y-127 CR=15

N230 G1 Y-142

N240 G1 X16.556

N250 G2 X16.556 Y-8 CR=200

N260 G1 X60

Als Nächstes fahren wir von der Kontur ab. Auch die Abfahrbedingungen kennen wir bereits. Da dies aber der letzte Satz zur Vollendung unserer Kontur ist, versehen wir diesen Satz mit der dementsprechenden Sprungmarke, dem sogenannten Endlabel. Für den nächsten Satz programmieren wir:

N270 ENDE_FKA_UE18: G248 G40 DISR=20 X60 Y37

Nun fahren wir in gewohnter Weise den Werkzeugwechselpunkt an und wechseln das Werkzeug für die Fertigbearbeitung, wie im Einrichteblatt vorgesehen, ein. Weiterhin programmieren wir dann die Technologiezeile.

N280 WWP

N290 ;Fertigbearb. der Außenkontur Tiefe 10mm mit Schaftfr Ø 25 mm

N300 T=“SCHAFTFR_25_F“

N310 M6

N320 G97 S2546 F916 M3 M8

Der nächste Programmierschritt ist das Positionieren des Werkzeuges. Die Position in der X- und Y-Achse bleibt dieselbe, wie bei der Vorbearbeitung der Kontur. Die Tiefe in der Z-Achse programmieren wir bei der Fertigbearbeitung natürlich auf Fertigmaß. Dies ist in unserem Beispiel die Tiefe Z-10. Wir programmieren für das Positionieren:

N330 G0 X60 Y37

N340 G0 Z-10

Im nächsten Satz, und dies darf unbedingt nicht vergessen werden, setzen wir das Aufmaß auf 0 mm zurück. Würden wir dies nicht programmieren, würde die Steuerung weiter mit dem Aufmaß von 2 mm weiterrechnen, da der Befehl OFFN= modal wirksam ist. Wir programmieren also:

N350 OFFN=0

Da wir nun die Kontur fertig bearbeiten und uns Programmieraufwand sparen wollen, folgt nun die Programmteilwiederholung.

Programmteilwiederholung

Die Programmteilwiederholung erfolgt mit dem Befehl REPEAT und der Angabe der Anfangs- und Endsprungmarke (Anfangs- und Endlabel). Die Vorbereitung haben wir ja bei den Sätzen N140 und N270 mit dem Programmieren der entsprechenden Sprungmarken bereits durchgeführt. Achten Sie bitte auf die korrekte Schreibweise, ansonsten kann das Programm die Sprungmarken nicht finden und die Steuerung erzeugt eine Fehlermeldung. Für die Programmteilwiederholung programmieren wir:

N360 REPEAT ANF_FKA_UE18 ENDE_FKA_UE18

Nachdem die Kontur nun fertig bearbeitet ist, fahren wir den Werkzeugwechselpunkt an und beenden unser Programm mit M30.

N370 WWP

N380 M30

Geben Sie nun das gesamte Programm in den dafür bereits angelegten Programmordner bzw. den Programmeditor für UEBUNG_18 ein und simulieren Sie das Programm selbstständig mit   der Fräsmaschine mit vertikalem Schwenktisch. Wenn Sie alles richtig gemacht haben, müsste folgendes Werkstück bei Ihnen im Simulationsfenster zu sehen sein (3D-Ansicht):

Abb. 2.5: Werkstück Übung 18

Bei genauer Betrachtung sind Ihnen bestimmt die Werkstückreste aufgefallen. Diese sind von unterschiedlicher Ausprägung. Dies ist durch das Programmieren mit Aufmaß zu erklären. Natürlich müssen diese Werkstückreste entfernt werden. Programmieren Sie dies bitte selbstständig und zwar im Anschluss an N360. Gehen Sie dabei wie folgt vor:

Anstatt den Werkzeugwechselpunkt anzufahren, fahren Sie auf einen Sicherheitsabstand von 2 mm über das Werkstück. Anschließend Positionieren Sie das Werkzeug sicher an die gewünschte Position. Danach Fräsen Sie die Werkzeugreste weg. Nun Positionieren Sie das Werkzeug wieder 2 mm über das Werkstück und fahren anschließend den Werkzeugwechselpunkt an. Zum Schluss beenden Sie das Programm mit M30. Diesen Programmablauf zu erstellen, dürfte für Sie mit den bisher erworbenen Kenntnissen kein Problem mehr darstellen.

Viel Erfolg!

Eine Lösungsvorschlag können Sie sich hier herunterladen:

Download Lösung Hauptprogramm Übung 18

Download Lösung mit Abarbeitung der Werkstückreste Übung 18

Zusammenfassung

  • Fräskonturen werden vor bearbeitet, indem ein Aufmaß auf der zu fertigenden Kontur belassen wird.

  • Dieses Aufmaß kann über die Werkzeugkorrekturdaten wie folgt erzeugt werden:

    Es wird im Werkzeugspeicher ein

    • um den Wert des gewünschten Aufmaßes größerer Radius des Werkzeuges als in Wirklichkeit vorhanden angegeben
    • um den Wert des gewünschten Aufmaßes größeres Längenmaß des Werkzeuges als in Wirklichkeit vorhanden angegeben

    Beim Einschalten der Werkzeugradiuskorrektur rechnet die Steuerung mit den angepassten Werten und wir erhalten das gewünschte Aufmaß.

    Eine weitere Möglichkeit ist das Programmieren des Aufmaßes mit dem Befehl OFFN=. Hier wird das gewünschte Aufmaß angegeben, welches auf der Kontur belassen werden soll (Bei einem Aufmaß von 2 mm z. B. OFFN=2).

    • Der Befehl OFFN= ist modal wirksam, das heißt er behält so lange Gültigkeit bis er verändert oder durch einen anderen Befehl abgewählt
    • Um die Aufmaßprogrammierung mit Anpassung der Werkzeugdaten oder mit dem Befehl OFFN= effektiv programmieren zu können, wird die Programmteilwiederholung oder die Unterprogrammtechnik
    • Die Programmteilwiederholung erfolgt mit dem Programmieren von Sprungmarken (Labels), die mit dem Befehl REPEAT wiederholt werden können.
    • Bei der Programmierung mit Unterprogrammtechnik wird die Fertigkontur in einem Unterprogramm beschrieben und an den entsprechenden Stellen im CNC-Programm über den Unterprogrammnamen aufgerufen. Dies kennen Sie bereits von der Programmierung des Abspanzyklus beim

Abb. 2.6: Schlichtaufmaß