Fräsen von Nuten und Langlöchern mit Siemens Sinumerik – Teil 2

Programmierung Übung 21

Starten Sie die DEMO-Fräsmaschine in SinuTrain. Legen Sie als Erstes im Werkzeugmagazin der virtuellen Maschine folgende Werkzeugliste gemäß dem Einrichteblatt an:

Abb. 2.5: Werkzeugliste Übung 21

Nach dem Einrichten und Rüsten des Werkzeuges beginnen wir nun mit dem Programmieren des CNC-Programms für Übung 21. Legen Sie hierfür den Werkstückordner UEBUNG_21 an. Anschließend legen Sie in diesem Werkstückordner ein Hauptprogramm (G-Code) mit dem Namen UEBUNG_21 an. Wenn Sie alles richtig durchgeführt haben, müsste der Editor nun geöffnet sein. Beginnen wir mit der Erstellung des Programms. Wir beginnen mit dem uns bestens bekannten Standardprogrammkopf, in dem wir das Rohteil definieren, die Bezeichnung des Werkstückes, den Namen des Programmierers, das Datum der Programmerstellung, die Anwahl der Bearbeitungsebene, die Anwahl des Bahnsteuerbetriebes, die Anwahl der Vorschubeinheit m/min, das Freifahren sowie das erste Anfahren des Werkzeugwechselpunktes realisieren.

N10 WORKPIECE(,,,”BOX”,112,0,-16,-80,0,0,120,90)

N20 ; Uebung_21

N30 ; 040810 Christiani Team

N40 G17 G54 G64 G90 G94

N50 G0 Z200

N60 WWP

Der nächste Programmsatz beinhaltet die Bezeichnung des Arbeitsschrittes als Kommentar. Anschließend wechseln wir laut Arbeitsplan den Langlochfräser zur Bearbeitung der Langlöcher ein. Dies ist der Langlochfräser mit der Bezeichnung LANGLFR_8. Der Werkzeugwechselvorgang wird durchgeführt mit der M-Funktion M6. Somit programmieren wir für den Werkzeugwechsel:

N70 ; Herstellen der Langlöcher I, II, III und IV mit LANGLFR_8

N80 T=”LANGLFR_8″

N90 M6

Nachdem wir nun das Werkzeug eingewechselt haben, legen wir im nächsten Satz die Technologiewerte fest. Diese Technologiewerte sind die G-Funktion G97 für die konstante Drehzahl und den dazugehörigen Drehzahlwert, den wir zusammen für die Vorbearbeitung berechnet haben, sowie die Drehzahl S und der Vorschub F sowie die Drehrichtung des Werkzeuges. Diese Werte haben wir bei der Arbeitsplanung bereits berechnet. Da wir mit S235 JR einen allgemeinen Baustahl bearbeiten, benötigen wir Kühlschmiermittel. Wir programmieren:

N100 G97 S10544 F1687 M3 M8

Nun positionieren wir das Werkzeug über die Eintauchkoordinate des ersten, anzufertigenden Langloches. Diese Eintauchkoordinate befindet sich in der X- Achse bei 42 mm und in der Y-Achse bei 75 mm. Da es die Spannsituation zu- lässt, können wir in der Z-Achse gleich auf 2 mm Sicherheitsabstand positionieren. Wir haben beim Positionieren schon einige Erfahrung gesammelt, deshalb können wir es uns auch zutrauen alle drei Achsen gleichzeitig, nach gründlicher Vorüberlegung, sicher zu positionieren. Natürlich führen wir diesen Positioniervorgang im Eilgang aus. Wir programmieren:

N110 G0 X42 Y75 Z2

Als Nächstes programmieren wir Langloch I und Langloch II mithilfe des Herstellerzyklus LONGHOLE. Wie dieser Herstellerzyklus aufgerufen wird und welche Bedeutung die einzelnen Parameter haben, zeige ich Ihnen anhand eines Videofilms.

Setzen wir das Gelernte gleich in unser Übungsbeispiel um. Wie in der Präsentation bereits besprochen, führen wir bei der Anfertigung der Langlöcher gleich eine Fertigbearbeitung aus. Bei diesem Herstellerzyklus ist kein Parameter für die Auswahl einer Schrupp- oder Schlichtbearbeitung vorgesehen. Die Rückzugsebene RP, Referenzebene Z0 und der Sicherheitsabstand SC sowie der Vorschub sind gleich definiert wie bei den bis jetzt erarbeiteten Herstellerzyklen, die wir bereits ausführlich durchgesprochen haben. Die Werte bestimmen wir anhand der Bemaßung des Langloches I. Die Referenzebene liegt direkt auf der Werkstückoberfläche, deshalb legen wir hierfür den Wert 0 fest. Die Taschentiefe Z1 kann absolut oder inkrementell angegeben werden. Da das Langloch durchgängig durch das ganze Werkstück angefertigt werden muss, beträgt die Tiefe 16 mm + 0.5 mm Sicherheitszugabe. Die Angabe der Langlochlänge L stellt noch keine größere Schwierigkeit dar. Diese setzt sich in unserem Beispiel aus der Langlochbreite 8 mm und Differenz der Maße der Y-Achse von 75 mm zu 65 mm zusammen. Die Länge des Langloches beträgt somit 18 mm. Die Definition eines Langloches kann über mehrere Bezugspunkte erfolgen. Die Angabe der Bezugspunkte erfolgt nach der Bemaßung aus der technischen Zeichnung. Für das Langloch I ergeben sich somit folgende Möglichkeiten zur Definition des Bezugspunktes:

Abb. 2.6: Bezugspunkte P1 und P2 des Langloches

Die Koordinaten für den Bezugspunkt P1 sind demnach für X0 = 0 und für Y0 = 65.

Die Koordinate für den Bezugspunkt P2 für den Parameter X0 ist somit 42 und für den Parameter Y0 ist die erforderliche Koordinate 75. Wir programmieren in unserem Beispiel den Bezugspunkt P2. Für diese Position haben wir auch schon die Vorpositionierung bei N110 programmiert.

Sicherlich ist Ihnen in der technischen Zeichnung aufgefallen, dass das Langloch II die gleiche geometrische Ausprägung aufweist, wie Langloch I. Der Herstellerzyklus Longhole bietet hierfür die Möglichkeit, gleichartige Langlöcher über den Zyklusaufruf MCALL an verschiedenen Positionen anzufertigen. Wir wählen deshalb im entsprechenden Auswahlfenster das Positionsmuster MCALL aus.

Für den Winkel α0 ist von entscheidender Bedeutung welchen Punkt wir als Be- zugspunkt gewählt haben. Dieser Punkt ist Bezugspunkt unseres Anfangswinkels. Haben wir P1 als Bezugspunkt programmiert, erfolgt die Winkelangabe des Langloches α0 in mathematisch positiver Richtung. Der Wert des Winkels beträgt 90°. Haben Wir P2 programmiert, erfolgt die Winkelangabe des Langloches bezogen auf die Waagrechte in mathematisch negativer Richtung. Hier beträgt der Winkel -90°. Da wir P2 als Bezugspunkt programmiert haben, geben wir den Wert mit -90° an.

Bei den Vorschubwerten geben Sie die berechneten Werte aus dem Arbeitsplan an. Als Zustelltiefe wählen wir 3 mm. Übernehmen Sie diese Werte in die Eingabemaske und beenden Sie diesen Zyklus mit dem Softkey „Übernehmen“.

Abb. 2.7: Parametrierung Langloch I und II

Wenn Sie alles so eingegeben haben, wie ich es Ihnen vorgeschlagen habe, sieht unser CNC-Programm folgendermaßen aus:

N120 MCALL LONGHOLE(2,0,1,,16.5,1,18,42,75,5,-90,0,1687,1687,3,1,0,1100,1011,1)

Im nächsten Satz programmieren wir nun die Positionen unserer Langlöcher mit den entsprechenden Bezugspunkten. Für das Langloch I programmieren wir dieselben Koordinaten in der X- und Y-Achse, wie wir dies bei der Vorpositionierung schon getan haben. Für das Langloch II positionieren wir im Eilgang auf die Position des entsprechenden Bezugspunktes. Beachten Sie hierbei die richtige Position für den Winkel α0. Sind beide Positionen richtig programmiert, wählen wir den Herstellerzyklus für Langloch I und II mit dem Befehl MCALL ab. Wir programmieren folgende Sätze:

N130 G0 X42 Y75

N140 G0 X78 Y25

N150 MCALL

Im Anschluss an das Langloch I und Langloch II fertigen wir nun das Langloch III und Langloch IV an. Da beide Langlöcher die gleiche geometrische Ausprägung aufweisen, aber an verschiedenen Positionen ausgeführt sind, programmieren wir diese Langlöcher erneut mit dem Positionsmuster MCALL und rufen anschließend die Koordinaten der Eintauchpunkte für die jeweilige Anfangsposition des einzelnen Langloches auf. Deshalb können wir auf eine Vorpositionierung auf den Eintauchpunkt des Langloches III an dieser Stelle erst einmal verzichten. Wir aktivieren deshalb den Herstellerzyklus LONGHOLE. Parametrieren wir diesen noch einmal gemeinsam. Auf die Bearbeitungsebene PL, die Referenzebene Z0, den Sicherheitsabstand SC sowie die Rückzugsebene RP muss ich meiner Ansicht nach nicht mehr näher eingehen, dies schaffen Sie mit den bereits erlangten Kenntnissen sicher selbstständig. Den Bezugspunkt für unsere Langlöcher definieren wir nach der Bemaßung aus der technischen Zeichnung jeweils am linken Eintauchpunkt. Die Langlochlänge L ergibt sich aus der Differenz der Maße 52 mm und 27 mm der technischen Zeichnung zuzüglich der Langlochbreite 8 mm. Somit beträgt die Länge des Langloches 33 mm. Der Winkel beträgt α0 ebenfalls 0°. Dies ergibt sich aus der waagrechten Lage des Langloches bezogen auf den Bezugspunkt, den wir bei der Auswahl des Bezugspunktes gewählt haben. Hätten wir den Bezugspunkt auf der anderen Seite, dem rechten Eintauchpunkt gewählt, hätten wir einen Winkel α0 von 180° programmieren müssen. Die Werte für den Vorschub sowie die Zustelltiefe können Sie aus dem vorherigen Langloch übernehmen. Hier zur Kontrolle für Ihre Eingaben noch einmal die Eingabemaske für Langloch III und Langloch IV mit den entsprechenden Werten, die Sie so übernehmen können:

Abb. 2.8: Parametrierung Langloch III und IV

Nachdem Sie die Eingaben mit dem Softkey „Übernehmen“ bestätigt haben, sind Sie wieder im Programmeditor angelangt. Nun werden die Positionen der Eintauchpunkte, an denen die Langlöcher produziert werden sollen, programmiert. Da das Positionieren mit Eilgang erfolgt, geschieht dies mit G0. Nach diesem Schritt wählen wir den Herstellerzyklus LONGHOLE mit MCALL wieder ab. Wenn Sie alles wie besprochen programmiert haben, sehen die Programmsätze für das Anfertigen der Langlöcher III und IV wie folgt aus:

N160 MCALL LONGHOLE(2,0,1,,16.5,1,33,42,75,5,0,0,1687,1687,3,1,0,1100, 1011,1)

N170 G0 X27 Y15

N180 G0 X68 Y75

N190 MCALL

Nachdem wir nun Langloch III und Langloch IV angefertigt haben, fahren Sie auf den Werkzeugwechselpunkt und wechseln Sie das Werkzeug für die Herstellung der Nuten ein. Vergessen Sie den Kommentar nicht, der den nächsten Arbeitsschritt beschreibt. Führen Sie nun den Werkzeugwechsel mit der entsprechenden M-Funktion aus. Im Anschluss daran programmieren Sie die Technologiezeile für dieses Werkzeug und positionieren das Werkzeug auf die Eintauchkoordinate der Nut 1. Diese Koordinate befindet sich bei X15 Y45. Zur Kontrolle Ihrer Eingaben hier ein Lösungsvorschlag zur Programmierung der beschriebenen Arbeitsschritte.

N200 WWP

N210 ; ANFERTIGEN NUTEN 1, 2 UND 3 MIT LANGLFR_10

N220 T=“LANGLFR_10“

N230 M6

N240 G97 S7321 F1464 M3 M8

N250 G0 X15 Y45 Z2

Bevor wir nun die Längsnuten herstellen, erkläre ich Ihnen in folgendem Videofilm die Programmierung von Längsnuten mit dem Herstellerzyklus SLOT1.

Rufen Sie nun den Herstellerzyklus SLOT1 auf. Besprechen wir gemeinsam die einzelnen Parameter für Nut 1: Im Unterschied zur Herstellung von Langlöchern werden bei der Herstellung von Nuten und Kreisnuten eine Schrupp- und eine Schlichtbearbeitung durchgeführt. Hierfür stellt der Herstellerzyklus SLOT1 den Parameter Bearbeitungsbedingung zur Verfügung. Bei diesem Parameter gelten die gleichen Regeln wie bei den Herstellerzyklen POCKET3 und POCKET 4, die Sie bereits aus Übung 20 kennen. Für unsere Übungsaufgabe programmieren wir je eine Schrupp- und eine Schlichtbearbeitung für die jeweiligen Nuten. In dieser Übung wird die Schrupp- und Schlichtbearbeitung mit demselben Werkzeug ausgeführt.

Programmieren wir nun die Schruppbearbeitung für die Nut 1 und Nut 2 gemein- sam. Die Bearbeitungsebene PL, die Rückzugsebene RP, Referenzebene Z0 und der Sicherheitsabstand SC ist gleich definiert wie bei den bis jetzt erarbeiteten Herstellerzyklen, die wir bereits ausführlich durchgesprochen haben. Als Frästechnologie wählen wir das Gleichlauffräsen. Den Wert für den Vorschub F übernehmen wir aus dem Arbeitsplan bzw. aus der vorher programmierten Technologiezeile. Wie Ihnen vielleicht schon aufgefallen ist, haben die Nuten 1 und 2 die gleiche geometrische Ausprägung, deshalb wählen wir den Bezugspunkt so aus, dass wir beide Nuten mit demselben Zyklus bearbeiten können. Wir wählen als Eintauchpunkt die Option aus.

Als Bearbeitung wählen wir in diesem Arbeitsgang das Schruppen aus. Da wir zwei Nuten herstellen, bestimmen wir das Positionsmuster MCALL. Die Nutlänge L beträgt 46 mm, die Nutbreite W 16 mm. Dem Winkel α0 kommt wieder eine besondere Bedeutung zu. Da wir den Eintauchpunkt für Nut 1 bei Koordinate X15 und Y45 und für Nut 2 bei X105 und Y15 gewählt haben, muss der Winkel mit 90° in mathematisch positiver Richtung angegeben werden. Die Taschentiefe Z1 beträgt laut technischer Zeichnung 2.5 mm, in absoluter Maßangabe also -2.5 mm. Die Taschentiefe Z1 kann absolut oder inkrementell angegeben werden. Die Auswahl erfolgt über die Select-Taste. Da beide Nuten eine geringe Tiefe aufweisen, können wir diese Tiefe mit einer Zustellung herstellen, deshalb wählen wir für den Parameter DZ den Wert 2.5. Als Schlichtaufmaß wählen wir in allen Achsen (UXY und UZ) jeweils 0.5 mm. Das Eintauchen erfolgt senkrecht und mit demselben Vorschub FZ wie bei der Bearbeitung. Geben Sie nach folgender Eingabemaske die beschriebenen Werte ein und bestätigen Sie ihre Eingabe mit dem Softkey „Übernehmen”.

Abb. 2.9: Parametrierung Nut 1 und 2 Schruppbearbeitung

Nachdem wir nun die Schruppbearbeitung parametriert haben, programmieren wir nun die Koordinaten für die Eintauchpunkte der Nuten. Haben wir beide Koordinaten programmiert, wählen wir den Zyklus für die Schruppbearbeitung beider Nuten mit dem Befehl MCALL ab. Wir programmieren:

N260 MCALL SLOT1(2,0,1, 2.5,,1,46,16,0,0,5,90,0,1464,1464,2.5,0,0.5,11,0.1,15, 15,0.5,0,2,0,1,2,1100,1011,102)

N270 G0 X15 Y45

N280 G0 X105 Y15

N290 MCALL

Nach der Schruppbearbeitung führen wir auf die gleiche Art und Weise die Schlichtbearbeitung durch. Einzig die Bearbeitungsbedingung und die Werte für die Vorschübe müssen angepasst werden. Rufen Sie den Herstellerzyklus SLOT1 erneut auf und parametrieren Sie diesen folgendermaßen:

Abb. 2.10: Parametrierung Nut 1 und 2 Schlichtbearbeitung

Auch nach Abschluss der Schlichtbearbeitung programmieren wir die Koordinaten für die Eintauchpunkte der Nuten. Haben wir beide Koordinaten programmiert, wählen wir den Zyklus für die Schlichtbearbeitung beider Nuten mit dem Befehl MCALL ab. Wir programmieren für die Schlichtbearbeitung:

N300 MCALL SLOT1(2,0,1,2.5,,1,46,16,0,0,5,90,0,1687,1687,2.5,0,0.5,12,0.1, 15,15,0.5,0,2,0,1,2,1100,1011,102)

N310 G0 X15 Y45

N320 G0 X105 Y15

N330 MCALL

Stellen Sie die Nut 3 her. Führen Sie auch hier eine Schrupp- und Schlichtbearbeitung durch. Ist die Nut 3 angefertigt, fahren Sie auf den Werkzeugwechselpunkt und beenden das Programm mit M30.

Hier können sie sich das komplette CNC-Programm zur Kontrolle herunterladen.

Download Lösung Übung 21

Simulieren Sie nun das Werkstück in der vertikalen Fräsmaschine in SinuTrain. Folgendes Werkstück müsste nach der kompletten Bearbeitung in der Simulation zu sehen sein:

Abb. 2.11: Simulation Werkstück Übung 21, Draufsicht

Abb. 2.12: Simulation Werkstück Übung 21, Unteransicht