CNC-Werkzeugmaschinen

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CNC-Werkzeugmaschinen sind Werkzeugmaschinen, die mittels Computersteuerung Werkstücke vollautomatisch fertigen können. CNC ist die Abkürzung für Computerized Numerical Control was übersetzt „computerisierte numerische Steuerung“ heißt und elektronische Werkzeugmaschinensteuerung mittels Computer bedeutet. Computer numerisch besagt, dass sämtliche Soll-Vorgaben der Steuerung in Zahlenform codiert an die Werkzeugmaschine mitgeteilt werden und im Arbeitsprozess mittels Regeleinrichtungen ständig verglichen werden. Übermittelt werden die Lage des Werkzeugs und des Werkstücks, die Achsbewegungen, die Schnittgeschwindigkeiten und Vorschübe.


 

 


Entstehung

Die Nutzung der CNC-Technologie begann Mitte der 1970er Jahre. Sie sollte Einsparungen in der Serienfertigung durch erheblich schnellere Fertigungszeiten aufgrund optimal programmierter Arbeitsschritte ermöglichen. In den 1980er Jahren Fing man an eine werkstattorientierten Programmierung (WOP) zu entwickeln. Sie sollte das Lochstreifensystem und die DIN - Programmierung ablösen und es dem Maschinenbediener ermöglichen mit einfachen Schritten in der Werkstatt selber Programme zu erstellen. Dies führte später zur Dialog - Programmierung.


Einsatz

CNC-Werkzeugmaschinen werden überall dort eingesetzt wo Konturen gefertigt werden müssen die nicht mit konventionellen Werkzeugmaschinen hergestellt werden können oder wo große Stückzahlen den hohen Aufwand des Programmierens und des Rüstens wieder kompensieren.


Vorteile

  1. Erhöhung der Produktivität
  2. größere Wiederholgenauigkeit
  3. Reduzierung des Werkzeugverschleißes (durch konstante Bedingungen)
  4. konstante Fertigungszeiten
  5. große Vielfalt der Bearbeitungsmöglichkeiten
  6. Mehrmaschinenbedienbarkeit
  7. Bearbeitung komplexer Konturen bis hin zur Komplettbearbeitung des Werkstückes
  8. Werkstücke können vor der Fertigung simuliert werden um Maschinencrashes zu vermeiden


Nachteile

  1. hohe Anschaffungskosten der Maschine und der Werkzeuge
  2. Schulungen für Mitarbeiter nötig
  3. Arbeitsvorbereitung muss umstruckturiert werden
  4. Reperaturen aufgrund der Komplexität der Maschine meist nur durch den Hersteller möglich


Einlesemöglichkeiten

Um Werkstücke an CNC-Werkzeugmaschinen fertigen zu können muß man außer der Werkzeuge und des Werkstücks zusätzlich noch das CNC-Programm einlesen. Dies ist notwendig um die Maschine über das Werkstück und die Art und Weise der gewünschten Fertigungsart zu informieren.


Lochstreifen

Datei:180px-Lochstreifen-2.png
5-Kanal-Lochstreifen mit 5 Löchern in jeder Spalte für Datenbits plus einer kleineren Transportlochung

Lochstreifen sind lange, meist aus Papier oder Kunststoff bestehende Bänder, die ihre Informationen über eingestanzte Löcher abgeben. Diese Löcher werden mit einem Lesegerät abgetastet und in Befehle umgewandelt die für die Maschine umsetzbar sind. Dieses Datenformat wurde schon im 18. Jahrhundert zur "Steuerung" von Webstühlen verwendet. Damals waren Lochstreifen aus Holz . Metall-Kunststoff-Laminat-Lochstreifen sind noch Heute im Einsatz.







DIN - Programm

Bei der Programmierung nach DIN 66025/ISO 6983 programmiert der Facharbeiter alle werkstück- und maschinenrelevanten Daten in einzelnen Sätzen mit so genannten G-Befehlen die der Maschine Verfahrbewegungen der vorhandenen Achsen angeben sowie mit M-Befehlen  welche Zusatzbefehlen für das Programm sind, jedoch nichts mit dem Werkstück selbst, sondern nur mit seiner Fertigung zu tun haben. Ein NC-Programm nach DIN für die unten links als Zeichnung dargestellte Tasche, würde man an einer Fräsmaschine wie unten rechts geschrieben programmieren.

2D.jpg

             G00 G40 X0 Y0            Werkzeug im Eilgang ohne Radienkompensation auf Koordinaten X0 Y0 positionieren

             G00 Z2                        Im Eilgang Sicherheitsabstand 2mm über dem Werkstück anfahren

             M3 M8                         Werkzeugspindel Rechtslauf und Kühlschmiermittel einschalten

             G01 Z-1 F100               Mit Vorschub 100mm/min 1mm in das Werkstück eintauchen

             G01 G41 Y15 F200       Vorschub 200mm/min Koordinate X0 Y15 Radienkompensation Gleichlaufinnen

             G01 X-5                        Radienkompensation und Vorschub selbsthaltend Position X-5 Y15 anfahren

             G03 X-10 Y10 I0 J-5       Position X-10 Y10 Radius 5

             G01 Y-10                      Position X-10 Y-10

             G03 X-5 Y-15 I5 J0         Position X-5 Y-15 Radius 5

             G01 X5                          Position X5 Y-15

             G03 X10 Y-10 I0 J5         Position X10 Y-10 Radius 5

             G01 Y10                        Position X10 Y10

             G03 X5 Y15 I-5 J0           Position X5 Y15 Radius 5

             G01 X-1                         Position X-1 Y15

             G01 Z2                          Position X-1 Y15 Z2




Dialog - Programm

Die Dialogsteuerung ist eine sehr moderne und bedienerfreundliche Programmiermöglichkeit, da der Mitarbeiter nachdem er die Kontur definiert hat nun nur noch in verschiedenen Masken am Bildschirman nach Bearbeitungsart und Schnittdaten abgefragt wird.

CAD

3D.jpg

Wenn Zyklen der Dialogsteuerung an ihre Grenzen stoßen und die Rechenarbeit für DIN - Programme und Lochstreifen zu groß oder unmöglich wäre wie zum Beispiel bei einem Impeller, kommt das Computer Aided Design (CAD) die Rechnerunterstützte Konstruktion zum Einsatz. Hier werden 3D Zeichnungen als Eingangsdaten für ein CNC - Programm verwendet.








Quellen

Wikipedia

Weblinks

Hersteller:

Videos:

Informationen