Konstanter Schnitttiefe beim Drehen: Warum es wichtig ist und wie es funktioniert

Gleiche Schnitttiefen: Warum ist das wichtig und wie funktioniert es?

Es gibt eine Neuerung bei der Berechnung der Schnitttiefe beim Plandrehen (Profile Roughing). Was bewirkt sie? Warum ist sie wichtig? Und wie unterscheidet sie sich von der Standardstrategie?

Sehen wir uns an, was wir heute tun – nennen wir es „Konstante Schnitttiefe“ (Constant Depth of Cut), denn genau das weisen wir der Software an.

Würden wir die maximale Schnitttiefe auf 2 mm setzen, würde sie diesen 2-mm-Schnitt vom Rohteilrand abwärts anwenden – die tatsächliche Modellgeometrie ignorierend –, aber Sie erhalten das erwartete Ergebnis: einen vorhersagbaren Zustellwert für jeden Durchgang des Wendeplattens bis zur unteren Grenze (Drehmittelpunkt des Teils).

Eine „Maximale Schnitttiefe“ hier erzeugt 2-mm-Durchgänge unabhängig von der Teilegeometrie.

Die Werkzeugbahnbewegungen zeigen jeden Durchgang bei 2 mm.

Was ist das Problem?

Jener winzige, hier hervorgehobene Durchgang ist der Hauptverursacher.

„Konstante Schnitttiefe“ an mehreren Absätzen.

Was ist das Problem mit diesem kleinen Durchgang? Er ist schlicht keine gleichmäßige Schnitttiefe. Aber diese kleine Änderung sagt viele Probleme voraus, wenn wir später bestimmen wollen, wie wir Korrekturen für die richtige Toleranz und Oberflächengüte vornehmen. Gleichmäßige Schnitttiefen bedeuten gleichmäßige Spandicke, vorhersagbare Durchbiegung von Teil oder Werkzeug und gleichmäßige Wärmeabfuhr während des Schnitts.

Warum ist es wichtig?

Variablen auf ein Minimum zu reduzieren, ist immer das ideale Szenario. Minimale Variablen ermöglichen schnelles Diagnostizieren auftretender Probleme. Beispiel: Haben wir starke Werkzeugdurchbiegung beim Schneiden gleicher Mengen an mehreren Absätzen, können wir einfach unsere Werkzeugversätze in der Steuerung anpassen, um die Durchbiegung für jeden Durchmesser zu kompensieren. Haben wir eine konstante Schnitttiefe, die an einem Absatz einen dünnen finalen Rauhdurchgang ergibt, die anderen beiden aber gleich sind, könnten Schwankungen im resultierenden Durchmesser auftreten – basierend allein auf der Werkzeugdurchbiegung. Um ein Problem mit Variabilität zu beheben, müssten wir zurück zu Fusion gehen, die Dimension des einzelnen Durchmessers ändern, um ihn in Toleranz zu bringen, ohne die anderen beiden Durchmesser zu stören.

Bei Teilen mit mehreren Absätzen wie im Beispiel ist der ideale Weg zur Bearbeitung der Schnitttiefe nicht immer eine konstant vorgegebene Zahl. Der Anwender kann nicht für jeden Absatzdurchmesser messen und einen durchschnittlichen Schnitttiefenwert vom Rohteilrand über das gesamte Teil berechnen.

„Gleiche Schnitttiefen“ (Even Depths of Cut) rettet die Situation!

Eine „Maximale Schnitttiefe“ von 3 mm mit aktivierten „Gleichen Schnitttiefen“ erzeugte 2,6 mm Tiefe für ein vorhersagbareres Ergebnis.

Wie funktioniert es?

Einfache Geometrie

Wir teilen jeden Durchmesser in einen „Bereich“ (Region) auf, um den richtigen Zustell jedes Bereichs zu berechnen und diese dann zu einem Durchschnitt zusammenzufügen, der sich gleichmäßig über alle Breiten verteilt. Unten sehen Sie zwei grundlegende Beispiele, wie Bereiche im Algorithmus definiert werden – je nachdem, ob der Anwender Vertikal- oder Horizontal-Durchgänge wählt. Für dieses Beispiel gaben wir der Software einen vorgeschlagenen „Maximalen Schnitttiefe“ von 3 mm. 3 mm wird nicht die exakte Schnitttiefe jedes Durchgangs sein (wie bei konstanter Schnitttiefe), sondern ein Wert, der nicht überschritten wird. Der Algorithmus blickt nun auf das Modell, teilt es basierend auf der Erkennung von Ebenen in Bereiche auf und berechnet die Tiefe jedes Durchgangs so, dass sie gleichmäßig verteilt sind. Das Ergebnis: 2,6 mm pro Durchgang und konstante Schneidbedingungen von Absatz zu Absatz.

Vertikale und horizontale Bereiche, einfache Geometrie.

Komplexe Geometrie

Was passiert, wenn die Teilegeometrie komplexer ist? Dieses erste Beispiel komplexerer Geometrie zeigt, wo eine ungleiche Schnitttiefe auftreten könnte.

„Konstante Schnitttiefe“ an komplexer Kante zeigt einen dünnen Schnitt über dem Grat dieser Geometrie.

Ohne einfache Möglichkeit, Bereiche basierend auf Ebenen zu identifizieren – wie definieren wir den Bereich, um dieses Teil aufzuteilen?

„Gleiche Schnitttiefe“ an der komplexen Kante.

Indem wir die Wendepunkte (Inflection Points) des Modells nutzen, können wir die Bereiche bestimmen, aufteilen und die Schnitttiefe für komplexe Formen gleichmäßig berechnen.

Geschrägte Flächen

Der letzte Fall sind geschrägte Flächen. Betrachten wir ein NPT-Gewinde-Beispiel mit 5-Grad-Kegel am Schaft. Der Algorithmus betrachtet alles über 5 Grad als Bereich; alles darunter wird nicht als trennender Bereich betrachtet – wie bei der unten gezeigten konischen Fläche.

„Konstante Schnitttiefe“ auf <5° konischer Fläche.

Ohne Ebene zur Bestimmung des Bereichs oder einen Wendepunkt können wir nicht klar identifizieren, was ein trennbarer Bereich für eine gleichmäßige Schnitttiefe ist. Tatsächlich können wir hier gar keine gleichmäßige Schnitttiefe erreichen aufgrund der geneigten Fläche. Um aber den kleinen Restmaterialbetrag zu eliminieren, können wir Minimum und Maximum eines Bereichs für geneigte Flächen bestimmen. Deshalb haben wir einen maximalen Winkel von 5 Grad für die Berücksichtigung von Bereichen eingebaut. Liegt der Winkel über 5 Grad, wird er nicht als „ebener“ Bereich betrachtet. Das liefert die besten Ergebnisse:

Bereiche für >5° Neigung.

„Gleiche Schnitttiefe“ auf konischer Fläche >5°.

Was kommt als Nächstes?

Wir starteten mit gleicher Schnitttiefe für Außen- und Innendurchmesser-Schruppen mit fast jeder Einstellungskombination – außer einigen: kein Drag, Rückwärtsschneiden und Restbearbeitung (Arbeiten ab Guss).

Wir haben im Algorithmus einige Annahmen getroffen und möchten mehr Optionen für Anwender öffnen. Beispiel: Maximale Schnitttiefe ist der einzige Input – was ist die minimale Schnitttiefe? Aktuell handhaben wir es über Bereiche. Jeder ebene Bereich, der kleiner ist als die maximale Schnitttiefe, betrachten wir auch nicht als Bereich. Wir werden ein Feld für minimale Schnitttiefe hinzufügen, um diesen Wert besser zu steuern.

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