Bearbeitungsgrundlagen: Werkzeugpfade für präzises CNC meistern

Wir haben die Machining Fundamentals-Serie erstellt, um Ihr CAM-Wissen aufzufrischen – egal ob Sie in einer Werkstatt arbeiten oder gerade erst anfangen. Hausinterne Zerspaner unseres Birmingham Technology Centers moderieren jede Folge und geben einen detaillierten Überblick über ein Werkzeug/einen Prozess. In der letzten Ausgabe behandelten wir Postprozessoren. Hier eine Einführung in Werkzeugpfade, wo Sie einen tiefen Einblick in verschiedene Werkzeugpfadtypen erhalten – von 2D bis 5-Achsen – und wie Sie sie mit Fusion 360 programmieren.

Sie haben wahrscheinlich schon von Werkzeugpfaden in Begriffen wie 2D, 3D und volles 5-Achsen-Simultan gehört. Aber was bedeuten diese Begriffe? In diesem Artikel erklären wir genau das, zusammen mit der Programmierung dieser Werkzeugpfade in Fusion 360.

Was sind 2D-Werkzeugpfade?

Der grundlegendste Werkzeugpfadtyp ist 2D. Wie der Name sagt, bewegen sich 2D-Werkzeugpfade nur in zwei Dimensionen – also zwei der Maschinenachsen – während des Schneidens. Meist sind das X- und Y-Achse. Sehen wir uns die Maschine im Video oben an, sehen wir einen 2D-Werkzeugpfad in Aktion. Das Werkzeug fährt zwar auf der Z-Achse runter, aber beim eigentlichen Schneidpass bewegt es sich nur auf der flachen X-Y-Ebene.

Was sind 2,5D-Werkzeugpfade?

Der nächste Schritt nach 2D-Werkzeugpfaden sind 2,5D-Werkzeugpfade. 2,5D-Werkzeugpfade entstehen, wenn wir einen 2D-Pass nehmen und mehrere Tiefen hinzufügen. Der Grund, warum sie 2,5D und nicht 3D heißen: Das Werkzeug bewegt sich immer noch nur in zwei Achsen. Wir haben einen 2D-Pass, das Werkzeug fährt in Z hoch oder runter, und dann wird derselbe 2D-Pfad wiederholt.

Was sind 3D-Werkzeugpfade?

Der nächste Typ ist der 3D-Werkzeugpfad. Jetzt bewegen sich alle drei Achsen – X, Y und Z – gleichzeitig beim Materialabtrag. Wir können nun komplexere Geometrien erstellen, wie gekrümmte Flächen. Im Video oben sehen Sie einen 3D-Werkzeugpfad in Aktion, während ein Rampenwerkzeug eine Fase erstellt. Das Werkzeug bewegt sich in X- und Y-Richtung, während es kontinuierlich in Z abwärts fährt.

An diesem Punkt nutzen wir bereits alle drei linearen Achsen. Der nächste Schritt ist die Einführung einer Drehachse. Das ist nur möglich, je nach verfügbarem Maschinen-Setup. Einige Maschinen haben nur drei lineare Achsen – dann ist alles über 3-Achsen unmöglich. Andere haben eine zusätzliche Drehachse, und wieder andere wie die im Video oben haben zwei zusätzliche Drehachsen. Mehr Infos im Machining Fundamentals Video zu Fräsmaschinen.

Was sind 5-Achsen-Werkzeugpfade?

Da meine Maschine zwei Drehachsen hat, kann ich über 3-Achsen hinausgehen. Eine Option ist ein 4-Achsen-Werkzeugpfad, der meine drei linearen Achsen nutzt und eine Drehachse einführt. Das gibt mir größeren Zugang zu Bereichen am Teil mit meinem Schneidwerkzeug, weil ich mein Teil relativ zum Werkzeug drehen kann. Die nächste Stufe ist der 5-Achsen-Werkzeugpfad, der meine drei linearen und zwei Drehachsen nutzt. Das gibt noch größeren Zugang, weil ich eine Kombination der Drehachsen nutzen kann, um noch mehr Bereiche zu erreichen. Ich kann auch den Winkel steuern, in dem mein Werkzeug das Teil berührt – das beeinflusst die Oberflächenqualität.

Was sind 3+2-Werkzeugpfade?

Ein weiterer Begriff, den Sie vielleicht gehört haben: 3+2-Werkzeugpfad. Sie fragen sich vielleicht, warum das nicht dasselbe ist wie ein 5-Achsen-Werkzeugpfad. Der Hauptunterschied liegt darin, wie viele Achsen sich bewegen, während das Teil geschnitten wird. Bei einem 5-Achsen-Werkzeugpfad können sich alle fünf Achsen bewegen, während das Teil geschnitten wird. Bei einem 3+2-Werkzeugpfad nutzen Sie Drehachsen, um das Teil relativ zum Werkzeug zu positionieren – aber weg vom Material. Sobald die Drehachsen das Teil positioniert haben, läuft der Werkzeugpfad wie jeder andere 2D- oder 3D-Werkzeugpfad.

Im Video sehen Sie ein Beispiel für einen 3+2-Werkzeugpfad in Aktion. Sie bemerken einen Standard-2D-Werkzeugpfad, der das Teil schneidet. Das Werkzeug fährt weg, die Drehachsen positionieren das Teil neu, und dann kommt das Werkzeug wieder runter und bearbeitet im 3-Achsen-Modus. Die Nutzung der Drehachsen für Positionierung auf dem Werkzeugpfad und die Art des Werkzeugpfads selbst machen dies zu einem 3+2-Werkzeugpfad.

Dieses Wissen in Fusion 360 anwenden

Nun, da wir die verschiedenen Werkzeugpfadtypen verstehen, schauen wir in Fusion 360, wie wir sie programmieren. Fusion 360 teilt die Frässtrategien in 2D, 3D und Multi-Axis auf. Hier sehen wir einen 2D-Konturpfad, der nur in X- und Y-Richtung auftritt. Bearbeite ich ihn, kann ich mehrere Tiefen hinzufügen und ihn in einen 2,5D-Werkzeugpfad umwandeln.

Aus meiner 3D-Strategieliste habe ich einen Rampen-Werkzeugpfad, der das Werkzeug in X, Y und Z gleichzeitig bewegt. Bei den Multi-Axis-Optionen habe ich einen Rotary-Werkzeugpfad – ein 4-Achsen-Pfad, der eine Drehachse nutzt. Ich habe auch einen Schruppfraser (Swarf), der ein volles 5-Achsen-Simultan-Pfad ist. Sie erinnern sich an 3+2-Werkzeugpfade – bei denen wir Drehachsen nur für Positionierung nutzen. Über Werkzeugausrichtung kann ich jeden Werkzeugpfad von seiner 2- oder 3-Achsen-Version in einen 3+2-Werkzeugpfad umwandeln. Ich muss diese Option im Geometrie-Tab aktivieren, indem ich meine neuen Achsenrichtungen von der Karte einstelle. Dann ist alles andere an der Werkzeugpfadprogrammierung gleich.

Weitere Machining Fundamentals demnächst

Bleiben Sie dran: Nach dieser Folge über Fräswerkzeuge veröffentlichen wir wöchentlich Machining Fundamentals Episoden. Zukünftige Themen: NC-Code, Work Coordinate Systems und mehr. Sehen Sie sich den Rest der Machining Fundamentals Videos an:

• Machining Fundamentals: Einführung in Fräsmaschinen
• Machining Fundamentals: Einführung in Fräswerkzeuge
• Machining Fundamentals: Einführung in Drehmaschinen
• Machining Fundamentals: Einführung in Postprozessoren

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