CNC Bearbeitungszentren VSG CAD CAM

CNC-Bearbeitungszentren und Multifunktionsmaschinen ermöglichen eine Vielzahl integrierter Fertigungsmethoden in einer Aufspannung auf einer Maschine. Dadurch können Bearbeitungszeiten bei besserer Qualität deutlich reduziert werden. Bild: VSG

CNC- Bearbeitungszentren und Multifunktionsmaschinen ermöglichen eine Vielzahl integrierter Fertigungsmethoden in einer Aufspannung auf einer Maschine. Dadurch können Bearbeitungszeiten bei besserer Qualität deutlich reduziert werden. Zur Programmierung sind meist bereits leistungsfähige CAD/CAM Systeme im Einsatz. Oft ist jedoch der Schutz der teuren High-End Maschinen, Werkzeuge, Vorrichtungen, Rohmaterial und Produkte noch nicht realisiert.

Heute lassen sich komplexe CNC-Fertigungsprozesse vor der Bereitstellung des NC-Programms an die Maschine zuverlässig auf Kollision rechnen und grafisch simulieren. Dazu reicht ein handelsüblicher Standard-PC mit entsprechender Simulationssoftware und ein vertretbarer Aufwand. Je nach genutztem CAM-System liefert dieses eine mehr oder weniger sichere Aussage über die tatsächliche Fertigungssituation. Das dynamische Verhalten der Maschine sowie die Steuerungseigenschaften finden dabei zunehmend Berücksichtigung. Voraussetzung zur prozesssicheren zu Simulation der realen CNC-Fertigungssituationen sind ‚virtuelle Komponenten’ der Simulationssoftware:

Für die einwandfreie Simulation der Bearbeitung wird zunächst die tatsächliche Rohteil- und Fertigteilgeometrie des Werkstücks als CAD-Modell benötigt. Handelt es sich dabei etwa um ein Guss- oder Schmiedeteil, ist die entsprechend genaue Kontur erforderlich. Soll die Simulation der Fertigung einen vollständig abgesicherten Prozess ermöglichen, muss das NC-Programm so, wie es an der spezifischen Maschine und Steuerung abgearbeitet wird, in den Simulationsprozess einfließen.

Oft simulieren CAM-Systeme auf dem systeminternen Format (und damit in einer idealisierten Umgebung), welches der tatsächlichen Situation nach dem Postprozesslauf nur unvollständig entspricht. Für die grafische Darstellung reicht dies bereits aus und ermöglicht eine erste grobe visuelle Kontrolle komplexer Bewegungen im Arbeitsraum. Soll die Bearbeitung allerdings genau so berechnet werden, wie sie auf der Maschine abläuft, muss das fertige NC-Programm nach der Ausgabe aus dem Postprozessor als Grundlage verwendet werden, da der Postprozessor weitere Informationen für CNC-Steuerung und Maschine ergänzt.

Eine aktuell gepflegte 3D CAD-Bibliothek der Bearbeitungswerkzeuge, die den tatsächlich im Kreislauf befindlichen Werkzeugen entspricht (Lager, Wechsler oder Voreinstellung), ist für genaues Simulieren unerlässlich. Heute können diese meist als 3D-Modell aus den Hersteller-Katalogen ins CAM-System eingelesen werden. Es muss dann nur noch die Referenzierung der Komponenten im Zusammenbau vorgenommen werden. Die verwendeten Werkzeuge – wie etwa Halter, Verlängerung, Werkzeug und Schneiden - sind als reales Abbild der Fertigung unbedingte Voraussetzung für eine genaue Berechnung. Soll bei Leerwegen konturnah im Eilgang verfahren werden, führen ungenau definierte Werkzeuge schnell zu Schäden.

Vorrichtungen wie Schraubstöcke, Spannpratzen oder Sonderlösungen sind in der virtuellen Maschine als 3D-Modell (wie auf der tatsächlichen Maschine) zu rüsten, also exakt im Maschinenraum zu positionieren. Von der Maschine wird zumindest der kollisionsrelevante Bereich des Maschinenraums als CAD-Modell benötigt. Neben der Geometrie sind Kinematik der Maschine (Verfahrweg, Achs-Drehwinkel, kinematische Besonderheiten) Voraussetzung für die Kollisionsberechnung und die grafische Darstellung. Ein auf Maschine und Steuerung abgestimmter G-Code Treiber liest die NC-Daten zurück und ermöglicht so, dass tatsächliche NC-Programm in die virtuelle Maschine ‚einzuspeisen’.

Sind alle real im Fertigungsprozess eingebrachten Komponenten erfasst, ermöglicht die Maschinensimulation die kollisionsfreie Fertigung auf komplexen Mehrachsen- und Multifunktionsmaschinen. Jetzt muss der Maschinenbediener die Einrichtung der Maschine nur noch exakt nach den getesteten Bedingungen vornehmen. Konsequenterweise gibt es bei der Maschinensimulation nur ein ‚ganz oder gar nicht’, um dem verlässlichen Betrieb auch in der Geisterschicht sicherzustellen.