Aufbau und Optimierung IT-gestützter Produktionsprozesse + Industrie 4.0 + Internet der Dinge

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Wer bei den derzeit unsicheren Zukunftsaussichten in CNC-Bearbeitungsmaschinen investieren möchte oder muss, setzt meist auf moderne, mehrachsige Bearbeitungszentren oder CNC-Langdreh-Maschinen. Die aktuelle Generation dieser Multitalente bietet eine sehr hohe Funktionalität für die kombinierte Fräs- und Drehbearbeitung, um Werkstücke möglichst flexibel und in nur einer Aufspannung zu fertigen. Von Michael Leditzky

CNC-Maschinen programmieren: Nicht nur bei den derzeit kleiner werdenden Losgrößen wird die Erstellung der CNC-Programme zum Flaschenhals. Zwar verfügen viele Maschinen über ausgereifte Steuerungen und On-Board-Programmier-Tools, mit denen einfache Werkstücke relativ schnell programmiert werden können. Die Vorteile der Offline-Programmierung gehen indes weit über die reine CNC-Programmerstellung hinaus: der Einsatz eines CAM-Komplettsystems wie SolidCAM bedeutet weniger Maschinenstillstand und aufgrund der verfügbaren Dokumentation für die AV auch kürzere Rüstzeiten. Das Know-how der Programmierer kann im CAM-System gebündelt werden und macht die Fertigung so deutlich unabhängiger von dem jeweiligen Wissen der Mitarbeiter.

Durch die vollständige Unterstützung aller Fräs- und Drehtechnologien von SolidCAM kann das Potenzial von CNC-Bearbeitungszentren und Langdrehern weitaus besser ausgeschöpft werden als bei der manuellen Programmierung. Mit der in der Version 2020 ausgelieferten CAM-Software können mehrkanalige, komplexe Drehfräs-Bearbeitungszentren unter anderem von DMG, Chiron, Index, Bumotec, Willemin, Miyano, Nakamura-Tome, Doosan und Mazak sowie Langdrehautomaten von Citizen und Star mühelos und effizient programmiert werden.

Dem Anwender stehen dabei alle Möglichkeiten offen, wie er seine CNC-Maschinen programmieren möchte, denn neben Standard-Jobs für Drehen und Fräsen bietet SolidCAM zusätzliche Funktionen wie schräge Einstiche, trochoidales Einstechen mit runden Stechwerkzeugen, 3D-Flächenbearbeitung, 4-Achsen-Simultandrehen und nicht zuletzt die einzigartige iMachining-Bearbeitungstechnologie. Durch dynamisch trochoidale Werkzeugwege, kombiniert mit dem iMachining-Technology-Wizard, der – basierend auf der Materialfestigkeit und der Maschinenleistung – die optimalen Schnittwerte berechnet, können auch schwer zerspanbare Materialien prozesssicher und mit hoher Geschwindigkeit bearbeitet werden.

Schon länger im Fokus der SolidCAM-Entwickler steht der Einsatz von iMachining in der Schwerzerspanung, wo üblicherweise mit deutlich größeren Werkzeugdurchmessern gearbeitet wird. Weil Vollhartmetallfräser teuer und das Nachschleifen entsprechend aufwändig sind, gelten hier Igelfräser mit Wechselplatten als erste Wahl. Mit herkömmlichen Schruppstrategien ist die Last- und Kraftverteilung auf Spindel, Werkzeugschneiden und Aufspannung meist ungünstig. In der Praxis lassen sich deswegen die Vorgabewerte der Werkzeughersteller für mögliche Schnitttiefen, Zustellung und Schnittgeschwindigkeit kaum realisieren, der Verbrauch an Wendeschneidplatten ist entsprechend hoch.

Die iMachining-Bearbeitungstechnologie optimiert vollautomatisch alle Schnittparameter sowie die Zustellung beim Schruppen, um eine maximale Abstützung und der Werkzeugschneiden und gleichmäßige Abnutzung zu erreichen. Testreihen in vergütetem Werkzeugstahl 1.2311 (40 CrMnMo 7) mit einer Festigkeit von 1.080 N/mm² haben eindeutig gezeigt, dass sich die Vorteile von iMachining beim Schruppen erfolgreich auf Igelfräser übertragen lassen. Die weichen, trochoidalen Werkzeugbahnen mit dynamisch wechselndem Vorschub führen zu einer wesentlich höheren Laufruhe, der Verschleiß an den Wendeplatten konnte deutlich reduziert werden.

Mit CAM-Modulen für alle gängigen CNC-Bearbeitungen wie 2.5D-Fräsen, 3D-Fräsen, High-Speed-Machining, HSS-Flächenbearbeitung, indexiale Mehrseitenbearbeitung, 5-Achsen-Simultanfräsen, Drehen, Fräsdrehen und MillTurn plus hat sich SolidCAM zum CAM-Komplettanbieter für Unternehmen mit spanender Fertigung entwickelt. Einen großen Vorteil sehen die Anwender in der nahtlosen Integration in die CAD-Systeme Solidworks und Autodesk Inventor. Gänzlich ohne Datenkonvertierung lassen sich innerhalb der gewohnten Benutzerumgebung des CAD-Systems sämtliche CNC-Bearbeitungen anlegen und editieren. Bei Konstruktionsänderungen können die Bearbeitungen komfortabel mit wenigen Klicks aktualisiert werden.

SolidCAM ist derzeit das einzige CAM-System, das die CAM-Programmierung von CNC-Langdrehmaschinen direkt in Solidworks und in Autodesk Inventor ermöglicht. Der Anbieter unterstützt selbst komplexeste CNC-Maschinen mit einer unbegrenzten Anzahl von Achsen und Kanälen. Die Maschinen-Datenbank wird ständig um Drehfräszentren und CNC-Langdreher unterschiedlichster Konfigurationen erweitert. Der interaktive Werkzeugassistent stellt in einer übersichtlichen Maschinenvorschau alle anderen Werkzeuge am Revolver sowie die Position und Drehrichtung der Achsen dar.

Die erweiterte Maschinensimulation in SolidCAM zeigt die komplette Kinematik sowie alle Maschinenelemente für die vollständige Simulation und Verifikation von CNC-Bearbeitungen. Die Bearbeitungs-Jobs können innerhalb der fortschrittlichen Kanalsynchronisation so optimiert werden, dass bis zu drei Werkzeuge gleichzeitig im Einsatz sind. Diese können dabei simultan oder im Superimpositions-Überlagerungsmodus bearbeiten.

Das Modul MillTurn plus von SolidCAM 2020 bringt zahlreiche Verbesserungen und spezielle Jobs, wie zum Beispiel für die Fertigung von Schneckenwellen mit variabler Steigung und variablen Kerndurchmessern. Die Benutzeroberfläche ist dabei gewohnt einfach gehalten. Mit wenigen Klicks erhält der Anwender das komplette und lauffertige CNC-Programm. Beim 3D- und 5-Achs-Simultanfräsen unterstützt das CAM-System zudem alle Typen der mittlerweile häufig eingesetzten Kreissegmentfräser, mit denen sich Flächen deutlich schneller und wirtschaftlicher schlichten lassen.

Michael Leditzky ist Geschäftsleiter Technik (COO) bei der SolidCAM GmbH.

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