Kontinuierliches Drehen auf Turn-Mühlen

Ein klarer Vorteil der Dreh-Fräs-Plattform ist die Möglichkeit, Werkstücke in einer Aufspannung komplett zu bearbeiten. Fortschritte in der CAM-Software ermöglichen jetzt Dreh-Fräsmaschinen, die mit einem B-Achsen-Fräskopf ausgestattet sind, das Fertigdrehen von inneren und äußeren Werkstückprofilen mit einem einzigen Schneidwerkzeug durchzuführen. Dieser neue Schlichtzyklus für Drehmaschinen kann in einem Schritt mit nur einem Werkzeug kontinuierlich entlang von Innen- und Außenprofilen schneiden, wodurch die Notwendigkeit entfällt, eine Reihe von Drehwerkzeugen mit unterschiedlichen Geometrien zu verwenden.

Der B-Achsen-Konturzyklus wurde von DP Technology (Camarillo, Kalifornien) entwickelt und ist im Esprit 2008 CAM-Paket des Unternehmens verfügbar. Der Zyklus verfolgt einen effizienten Ansatz, indem die B-Achse kontinuierlich gedreht wird, während das Schneidwerkzeug der Kontur folgt, wodurch das Werkzeug Bereiche erreichen kann, die aufgrund der Werkzeuggeometrie sonst unzugänglich wären. Die Verwendung dieses neuen Bearbeitungszyklus reduziert die Anzahl der erforderlichen Schneidwerkzeuge, die Anzahl der Werkzeugwechsel und die Programmierzeit, während gleichzeitig eine glatte, stufenlose Oberflächengüte erzielt wird. Letztendlich sparen die möglichen Ergebnisse Zeit und Geld für Maschinenwerkstätten.

Der Kontur folgen

Im Juni 2007 wurde im technischen Zentrum von Mori Seiki in Los Angeles, Kalifornien, auf einer Dreh-Fräsmaschine NT3150 ein erfolgreicher B-Achsen-Konturtestschnitt durchgeführt. Die Ausgabe der Koordinaten im NC-Code für die Werkzeugspitzenmitte erfolgte über die Funktion Rotate Tool Center Point (RTCP) der Fanuc-Steuerung der Maschine. Die RTCP-Funktion, die für den Konturzyklus verwendet werden muss, lässt das Werkzeug um seinen Kontrollpunkt rotieren, anstatt sich um den Drehpunkt der B-Achse zu drehen.

Der Konturzyklus der B-Achse basiert auf dem Konturzyklus SolidTurn von Esprit. Der Hauptunterschied besteht darin, dass die B-Achsen-Technologie die volle Kontrolle über die Wahl der Rotationsstrategien der B-Achse und der zulässigen Winkelgrenzen der B-Achse bietet.

Benutzer können zwei Strategien anwenden, um die Werkzeugausrichtung während des Drehvorgangs zu verwalten. Die erste besteht darin, einen konstanten Führungswinkel zwischen dem Werkzeug und der Werkstückoberfläche aufrechtzuerhalten. Somit behält das Werkzeug den anfänglichen Führungswinkel in Bezug auf das zu schneidende Profil bei. Dieser anfängliche Führungswinkel ist eine Funktion der ursprünglichen Werkzeugorientierung im B-Achsenkopf und der Orientierung des ersten Elements im Profil. Wenn sich die Neigung des Profils ändert, neigt der B-Achsenkopf das Werkzeug entsprechend, um den gleichen Führungswinkel relativ zur Werkstückoberfläche beizubehalten. Die Gesamtneigung des Werkzeugs wird durch einen benutzerdefinierten Bereich von Führungswinkeln zusätzlich zur automatischen Erkennung von Kollisionen zwischen Teilen und Werkzeugen durch die Software begrenzt. Diese Strategie erzeugt die besten Schnittbedingungen, indem der optimale Winkel zwischen dem Werkzeug und der zu schneidenden Oberfläche beibehalten wird. Es erfordert jedoch eine fast konstante Bewegung in der B-Achse, die eine Überfahrbewegung erzeugen kann.

Die zweite B-Achsen-Rotationsstrategie besteht darin, die Werkzeugrotation zu minimieren, indem das Werkzeug nur bei Bedarf gekippt wird. Diese Strategie behält die anfängliche Werkzeugausrichtung bei, bis das Werkzeug eine Fläche erreicht, die nicht geschnitten werden kann, wenn sich das Werkzeug in seiner aktuellen Ausrichtung befindet. Nur dann neigt sich das Werkzeug so weit wie nötig, um die Oberfläche innerhalb der benutzerdefinierten Winkelgrenzen der B-Achse zu schneiden. Diese Strategie, die beim zuvor erwähnten Testschnitt verwendet wurde, begrenzt die Drehung der B-Achse auf Bereiche, die nicht mit einem herkömmlichen Werkzeugwinkel geschnitten werden können.

Beide Strategien lassen sich leicht überprüfen, und Benutzer können Werkzeugachsenvektoren auf dem Bildschirm anzeigen, um die beste Strategie für eine bestimmte Teilegeometrie zu bestimmen. Der Benutzer hat während des gesamten Schnitts die volle Kontrolle über den Drehbereich der B-Achse. Eine Möglichkeit, den Winkel des Werkzeugs zu begrenzen, besteht darin, die insgesamt zulässige B-Achsendrehung zu begrenzen, indem benutzerdefinierte minimale und maximale B-Achsenwinkel angewendet werden. Für eine noch strengere Kontrolle definieren alternativ benutzerdefinierte minimale und maximale Vorhaltewinkel den zulässigen Bereich des lokalen Vorhaltewinkels des Werkzeugs.

Kollisionsschutz

Die integrierte Kollisionserkennung verhindert eine Kollision zwischen dem Teil und dem Werkzeug, wenn der Werkzeugweg berechnet wird. Anstatt sich ausschließlich auf die definierte Werkzeuggeometrie zu verlassen, verwendet die Kollisionserkennung eine Silhouette des Werkzeugs, die vom Benutzer modifiziert werden kann. Die Form der Werkzeugsilhouette hängt von der tatsächlichen Werkzeuggeometrie und benutzerdefinierten Abstandswerten für die Vorder- und Rückseite des Werkzeugs ab. Um das Werkzeug herum kann zusätzlicher Freiraum hinzugefügt werden, um zu vermeiden, dass das Werkzeug das Material zerkratzt, wenn es Profile schneidet, die einen ähnlichen Winkel zur Vorder- oder Rückseite des Werkzeugs haben.

Programmierer müssen nicht mehr mehrere Programme mit herkömmlichen Methoden erstellen. Stattdessen fertigt ein einziger B-Achsen-Konturvorgang ein gesamtes Profil, ohne für Werkzeugwechsel anzuhalten. Der Wegfall von Werkzeugwechseln spart wertvolle Sekunden in der Gesamtzykluszeit und eliminiert auch die Möglichkeit von Zeugenmarkierungen, wo ein Werkzeug endet und ein anderes beginnt.

Über den Autor: Ann Mazakas ist Leiterin der technischen Kommunikation bei DP Technology.