Elemente einer cnc-maschine
Fertigungstechnikmatura Elemente einer CNC-Maschine von Winkler
1 ELEMENTE EINER CNC-MASCHINE 1
1.1 Grundausrüstung einer CNC-Maschine 1
1.1.1 Achsen sperren 2
1.1.2 Angetriebene Werkzeuge 2
1.
1.3 Asynchrone Achsen 2
1.1.4 Datenschnittstellen 2
1.1.5 Diagnose-Software 2
1.
1.6 Freischneiden 2
1.1.7 Korrekturwerte 2
1.1.8 Offset 3
1.
1.9 Scannen 3
1.1.10 Slope 3
1.1.11 Synchrone Achsen 3
1.
1.12 Wiederanfahren an die Kontur 3
1.2 CNC-Sonderfunktionen 4
1.2.1 Achsen tauschen 4
1.2.
2 Blockzykluszeit 4
1.2.3 Eckenverzögerung 4
1.2.4 Meßzyklen 5
1.2.
5 NC-Hilfsachsen 5
1.2.6 Werkzeugverwaltung 5
Elemente einer CNC-Maschine
Neben der klassischen Aufgabe der numerischen Steuerung, die Relativbewegung zwischen Werkzeug und Werkstück einer Werkzeugmaschine präzise zu steuern, kommen immer neue Aufgaben und Funktionen hinzu.
Grundausrüstung einer CNC-Maschine
ein großer, farbiger Grafik-Bildschirm für Anzeige, Programmierung, Simulation, Betrieb und Diagnosefunktionen.
Die Bedienerführung im interaktiven Dialog in mindestens 2 umschaltbaren Sprachen (für Gastarbeiter oder Service im Ausland)
ein Programmspeicher für mehrere Programme, Korrekturwerte, Werkzeugdaten, Nullpunkttabellen und Zyklen.
BDE/MDE (Betriebs- und Maschinendaten-Erfassung) und ein automatisches Logbuch zur Dokumentation von Bedienungsfehlern, Störungsmeldungen, Funktionsabläufen, Warnungen und Eingriffen.
Temperaturfehler-Kompensation wärmeabhängiger Maschinenungenauigkeiten,
variable Platzcodierung der Werkzeuge zur Beschleunigung der Such- und Wechselvorgänge,
Werkzeugbruch- und Standzeitüberwachung für den automatischen Betrieb,
automatisches Einlesen der Werkzeugdaten in den Korrekturwertspeicher,
Simultane Steuerung synchroner Haupt- und asynchroner Nebenachsen ohne Wartezeiten,
Eingabe von Maschinenparameterwerten über Tastatur anstelle mühevoller Abgleicharbeiten bei der Inbetriebnahme u.v.a.m.
Für den automatischen Fertigungsablauf übernimmt die numerische Steuerung viele zusätzliche Funktionen und Aufgaben. Diese Sonderfunktionen werden folgend aufgelistet:
Achsen sperren
Gezieltes Stillsitzen einzelner oder aller NC-Achsen, um ein NC-Programm ohne Bewegung dieser Achsen testen zu können.
Wahlweise können auch Werkzeugwechsler, Palettenwechsler, Kühlmittel oder die Hauptspindel gesperrt werden.
Angetriebene Werkzeuge
So werden bei Drehmaschinen eingesetzte Werkzeuge wie Bohrer oder Fräser bezeichnet, die das stehende Werkstück bearbeiten und deshalb einen eigenen Antrieb benötigen. Dazu muß die Hauptspindel bahngesteuert werden (C-Achse).
Asynchrone Achsen
Hilfs- oder Nebenachsen, die nicht mit den Hauptachsen interpolieren und von diesen unabhängig verfahren (z. B. Werkzeug- oder Werkstück-Handlinggeräte in einer Maschine).
Datenschnittstellen
Stecker zum Anschluß der CNC an übergeordnete Rechner, um Daten auszutauschen oder Fernsteuerfunktionen ausführen zu können. Auch die Werkstück- und Werkzeugerkennung erfordern solche Schnittstellen.
Diagnose-Software
Permanente oder speziell zu aktivierende Überwachungsfunktionen für Maschinen- und Steuerungsverhalten zwecks automatischer Dokumentation von Fehlern und deren Ursachen. Alle Daten sind auch über Schnittstellen ausgebbar.
Freischneiden
Am Ende einer Bearbeitung bleibt der Vorschub bei weiterdrehender Spindel für eine programmierbare Zeit stehen, bevor das Werkzeug zurückgezogen wird.
Korrekturwerte
Für jedes in der Maschine befindliche Werkzeug eingegebene und gespeicherte aktuelle Werkzeugdaten, die beim Abarbeiten des Programmes berücksichtigt werden.
Auch Fehlerkompensationen, Nullpunktverschiebungen oder Verschleißwerte zählen dazu.
Offset
Elektronische Kompensation von Spanntoleranzen des Werkstückes oder der Werkzeuge, die das genaue mechanische Ausrichten oder Einstellen ersparen.
Scannen
Zeilenweises Abtasten einer Formfläche mit einem Taster oder einem Laserstrahl und gleichzeitiges, fortlaufendes Abspeichern der Meßwerte zwecks anschließender Nutzung der Daten zur Herstellung eines identischen oder vergrößerten bzw. verkleinerten Werkstückes.
Slope
Einstellbares Beschleunigen und Abbremsen der NC-Achsen, um Schläge zu vermeiden und die Mechanik zu schonen.
Synchrone Achsen
Alle NC-Achsen einer Maschine, die simultan interpolieren und koordiniert verfahren.
Dies sind in der Regel alle Hauptachsen einer Maschine.
Wiederanfahren an die Kontur
Nach Werkzeugbruch oder Nothalt während der Bearbeitung muß das Werkzeug vor der Bruchstelle wieder in das unterbrochene Programm eintreten und die Bearbeitung ohne Markierungen im Werkstück fortsetzen.
CNC-Sonderfunktionen
Achsen tauschen
Ermöglicht die Verarbeitung von NC-Programmen, die für Fräsmaschinen mit vertikaler Spindel programmiert sind, auf Maschinen mit horizontaler Spindel und vorgesetztem Winkelkopf.
Blockzykluszeit
Für eine hohe Oberflächenqualität und Konturgenauigkeit muß die CNC das NC-Programm sehr schnell und ohne Vorschubschwankungen abarbeiten. Ist die Abarbeitungszeit eines Satzes kürzer als die Vorbereitungszeit für den folgenden Satz, kommt es zu Vorschubeinbrüchen. Deshalb muß die CNC über eine hohe Rechengeschwindigkeit und einen ständigen Vorrat an vorbereiteter Sätze verfügen.
Ein dynamischer Pufferspeicher, der ständig nachgefüllt wird, hält eine ausreichende Anzahl vorbereiteter Sätze bereit und verhindert somit das „Achsenstottern“. Reicht dieser Vorrat nicht aus, muß die Vorschubgeschwindigkeit reduziert werden.
Eckenverzögerung
Beim Taschenfräsen entsteht in jeder Ecke beim Eintauchen des Fräsers eine Überlastung, die zu Schäden an Werkzeug und Werkstück führen kann. Deshalb wird ein sogenanntes „Eckenbremsen“ programmiert, welches den Vorschub automatisch reduziert.
Meßzyklen
In der CNC abgespeicherte Ablaufzyklen zum automatischen Messen von Bohrungen, Nuten oder Flächen mit einem Meßtaster und sofortiger Berechnung von Position, Bearbeitungsgenauigkeit, Toleranzen, Kreismittelpunkten, Stichmaßen oder Schräglagen. Der Einsatz von Meßtastern verlangt spezielle Eichzyklen in der CNC, um exakte Meßwerte zu erhalten.
NC-Hilfsachsen
Hilfsachsen müssen vollkommen unabhängig von den Hauptachsen arbeiten, um Werkzeuge oder Werkstücke unabhängig von dem Bearbeitungsablauf wechseln zu können.
Werkzeugverwaltung
Die Werkzeugmagazine in den Maschinen werden immer größer, die notwendige Verwaltung dafür in der CNC immer umfangreicher. Folgende Aufgaben entstehen:
Kassettengröße und Anzahl der Speicherplätze erkennen,
Unterscheidung nach Eingangs- und Ausgangskassetten,
vorübergehendes Sperren von bestimmten Kassetten,
Schwenkgeschwindigkeit des Greifers anpassen,
Kollissionsgefahr prüfen
automatischer Werkzeugdatenaustausch
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