Effizientes kontinuierliches Drehen mit fortschrittlichen Drehfräszentren

Ein klarer Reiz der Drehfräsplattform ist die Möglichkeit, Werkstücke in einer Aufspannung komplett zu bearbeiten. Fortschritte in CAM-Software ermöglichen nun Drehfräsmaschinen mit B-Achsen-Fräskopf, Innen- und Außenprofile von Werkstücken mit einem einzigen Schneidwerkzeug fertigzudrehen. Dieser neue Drehzyklus kann kontinuierlich entlang innerer und äußerer Profile in einem Schritt mit nur einem Werkzeug schneiden, wodurch der Bedarf an einer Reihe von Drehwerkzeugen mit unterschiedlichen Geometrien entfällt.

Der B-Achsen-Konturzyklus wurde von DP Technology (Camarillo, Kalifornien) entwickelt und ist im Esprit 2008 CAM-Paket verfügbar. Der Zyklus geht effizient vor, indem er die B-Achse kontinuierlich rotiert, während das Schneidwerkzeug der Kontur folgt, sodass das Werkzeug Bereiche erreicht, die aufgrund der Werkzeuggeometrie sonst unzugänglich wären. Durch diesen neuen Bearbeitungszyklus werden Anzahl der Schneidwerkzeuge, Werkzeugwechsel und Programmierzeit reduziert, während eine glatte, stufenlose Oberflächengüte geliefert wird. Letztlich resultieren Zeit- und Kosteneinsparungen für Werkstätten.

Der Kontur folgen

Im Juni 2007 wurde ein erfolgreicher B-Achsen-Konturschnitt bei Mori Seikis Technologiezentrum in Los Angeles an einer NT3150 Drehfräsmaschine durchgeführt. Die Koordinaten im NC-Code wurden für den Werkzeugspitzenmittelpunkt mittels der RTCP-Funktion (Rotate Tool Center Point) der Fanuc-Steuerung ausgegeben. Die RTCP-Funktion, die für den Konturzyklus zwingend ist, lässt das Werkzeug um seinen Kontrollpunkt rotieren statt um den B-Achsen-Drehpunkt.

Der B-Achsen-Konturzyklus basiert auf Esprits SolidTurn-Konturzyklus. Der Hauptunterschied: Die B-Achsen-Technologie bietet volle Kontrolle über Wahl der B-Achsen-Rotationsstrategien und zulässigen B-Achsen-Winkelgrenzen.

Anwender können zwei Strategien zur Werkzeugorientierungsverwaltung während des Drehens wählen. Die erste hält einen konstanten Eintrittswinkel zwischen Werkzeug und Werkstückoberfläche bei. Das Werkzeug behält den initialen Eintrittswinkel relativ zum bearbeiteten Profil bei. Dieser initiale Winkel ist Funktion der ursprünglichen Werkzeugorientierung im B-Achsen-Kopf und der Orientierung des ersten Profilelements. Ändert sich die Steigung des Profils, kippt der B-Achsen-Kopf das Werkzeug entsprechend, um denselben Eintrittswinkel relativ zur Werkstückoberfläche beizubehalten. Die Gesamtkippung des Werkzeugs wird durch einen benutzerdefinierten Eintrittswinkelbereich sowie die automatische Teil-/Werkzeug-Kollisionserkennung der Software begrenzt. Diese Strategie erzeugt die besten Schneidbedingungen, erfordert aber fast ständige B-Achsen-Bewegung, was Überfahrbewegungen erzeugen kann.

Die zweite B-Achsen-Rotationsstrategie minimiert Werkzeugrotation, indem das Werkzeug nur dann gekippt wird, wenn es notwendig ist. Diese Strategie behält die initiale Werkzeugorientierung bei, bis das Werkzeug eine Oberfläche erreicht, die mit der aktuellen Orientierung nicht geschnitten werden kann. Erst dann kippt das Werkzeug so viel wie nötig, um die Oberfläche innerhalb der benutzerdefinierten B-Achsen-Winkelgrenzen zu schneiden. Diese Strategie, im前述 Testschnitt verwendet, begrenzt die B-Achsen-Rotation auf Bereiche, die nicht mit traditionellem Werkzeugwinkel geschnitten werden können.

Beide Strategien sind leicht verifizierbar; Anwender können Werkzeugachsenvektoren am Bildschirm anzeigen, um die beste Strategie für eine gegebene Teilegeometrie zu bestimmen. Der Anwender hat volle Kontrolle über den B-Achsen-Rotationsbereich während des gesamten Schnitts. Eine Möglichkeit, den Werkzeugwinkel zu begrenzen, ist die Begrenzung der gesamten zulässigen B-Achsen-Rotation durch benutzerdefinierte Min/Max-B-Achsenwinkel. Alternativ definieren benutzerdefinierte Min/Max-Eintrittswinkel den zulässigen Bereich des lokalen Eintrittswinkels des Werkzeugs für noch engere Kontrolle.

Kollisionsverhinderung

Integrierte Kollisionserkennung verhindert Kollision zwischen Teil und Werkzeug bei der Werkzeugpfadberechnung. Statt sich ausschließlich auf die definierte Werkzeuggeometrie zu verlassen, nutzt die Kollisionserkennung eine Silhouette des Werkzeugs, die vom Benutzer modifiziert werden kann. Die Form der Werkzeugsilhouette hängt von der tatsächlichen Werkzeuggeometrie und benutzerdefinierten Freiraumwerten für Vorder- und Rückseite des Werkzeugs ab. Zusätzlicher Freiraum um das Werkzeug vermeidet, dass das Werkzeug Material gougiert, wenn es Profile schneidet, die einen ähnlichen Winkel wie Vorder- oder Rückseite des Werkzeugs haben.

Programmierer müssen nicht mehr mehrere Programme mit traditionellen Methoden erstellen. Stattdessen fertigt ein einzelner B-Achsen-Konturvorgang ein ganzes Profil ohne Stopp für Werkzeugwechsel. Das Eliminieren von Werkzeugwechseln spart wertvolle Sekunden in der Gesamtzykluszeit und beseitigt auch die Möglichkeit von Zeugenmarken, wo ein Werkzeug endet und ein anderes beginnt.

Über den Autor: Ann Mazakas ist Managerin für technische Kommunikation bei DP Technology.