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Werkzeug- und Formenbau Neues Softwarekonzept steigert den Nutzen von Werkzeugmaschinen

| Autor / Redakteur: Niels Göttsch / Frank Fladerer

Werkzeugmaschinen ohne NC-Steuerung sind heute undenkbar. Auch die Weiterverwendung der Konstruktionsdaten für die NC-Programmierung ist inzwischen oft Realität. CAM-Systeme, die neueste Werkzeugmaschinen unterstützen und schnell und einfach zu implementieren sind, bieten jedoch noch großes Potenzial für die Produktivitätssteigerung, besonders in kleineren und mittelständischen Betrieben.

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Bild 1: Werkzeugmaschinen und Steuerungen sind heute eine Symbiose eingegangen, die nicht mehr zu trennen ist. Die Schaffung von durchgängigen Datenstrukturen vom CAD bis zur Maschine birgt jedoch noch großes Potenzial für die Produktivität, speziell für Werkzeug- und Formenbauer und Kleinunternehmen. Bild: Hermle
Bild 1: Werkzeugmaschinen und Steuerungen sind heute eine Symbiose eingegangen, die nicht mehr zu trennen ist. Die Schaffung von durchgängigen Datenstrukturen vom CAD bis zur Maschine birgt jedoch noch großes Potenzial für die Produktivität, speziell für Werkzeug- und Formenbauer und Kleinunternehmen. Bild: Hermle
( Archiv: Vogel Business Media )

Die neue Version der CAM-Software NX CAM Express unterstützt die neueste Werkzeugmaschinen-Technik und bietet neue Funktionen für die Hochgeschwindigkeits- und Fünf-Achsen-Fräsbearbeitung sowie für Multifunktionsmaschinen. Sie soll Fertigungsunternehmen dabei helfen, die Investitionen in fortschrittliche Werkzeugmaschinentechniken schnell in einen Mehrwert umzusetzen.

UGS setzt bei seiner PLM-Software den Fokus auf kleine und mittelständische Maschinenbauer

UGS PLM Software ist ein Geschäftsgebiet von Siemens Automation and Drives. Besonders die Anforderungen kleiner und mittelständischer Maschinenbau-Unternehmen standen bei der Entwicklung, die in Zusammenarbeit mit mehreren Anbietern von Werkzeugmaschinen und -steuerungen stattfand, im Vordergrund.

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Im Werkzeug- und Formenbau werden verstärkt Hochgeschwindigkeitsmaschinen (HSC) eingesetzt. Eine Investition in diese Maschinen erfordert NC-Programme, mit denen die Vorteile solcher Maschinen effektiv genutzt werden.

Im Maschinenbau können Multifunktionsmaschinen die Bearbeitungszeiten signifikant verkürzen – wenn sie optimal eingesetzt werden. Für die Bearbeitung komplexer Freiformflächen sind fünfachsige Maschinen oft der Schlüssel für eine effiziente Fertigung (Bild 1). Bei Flugzeugteilen, Turbinen oder in der Medizintechnik sind fünfachsige Maschinen entscheidend für eine Reduzierung der Rüstzeiten und für eine effiziente Zerspanung.

Viel Raum für Verbesserungen bei NC-Programmierung

Die NC-Programmerstellung (CAM) bietet – trotz der relativ langen Historie – noch viel Raum für Verbesserungen, besonders bei der Automatisierung aufwändiger manueller Eingaben. Zusätzlich müssen die Systeme aber auch neue Bearbeitungskonzepte und -maschinen unterstützen.

So verlangt die Hochgeschwindigkeitsbearbeitung geänderte Strategien für die Ermittlung der Zerspanungswege, die nicht mehr nur auf der Geometrie des Teiles aufbauen, sondern möglichst gleichmäßige Vorschübe und Spanabträge erzeugen sollen. NX CAM Express bietet hierfür neue Funktionen für die Optimierung der Schrupp- und Fertigungsbearbeitung an.

Die inzwischen weit verbreiteten Multifunktions-Maschinen dagegen benötigen Funktionen zur Koordination und Optimierung simultan ablaufender Vorgänge, die NX CAM Express mit erweiterten Synchronisations- und Simulationsfunktionen unterstützt (Bild 2).

Implementierung der CAM-Systeme ist Herausforderung für kleinere Betriebe

Durch die Anpassung der Post-Prozessoren an neue CNC-Maschinen oder an etablierte Praktiken in den Betrieben ist der Implementierungsaufwand für CAM-Systeme oft sehr hoch, so dass er vor allem für kleinere Fertigungsbetriebe eine große Herausforderung darstellt. Dem begegnet die Software mit einer Reihe von Funktionen, mit der die Inbetriebnahme vereinfacht wird.

Dazu zählen der Zugriff auf eine Online-Post-Prozessor-Bibliothek, ein grafisches Tool für die Erstellung und Änderung der Post-Prozessoren, CAD-Schnittstellen und die Ausgabe von Fertigungsdokumenten. Die Anwender werden bei der Umstellung auf NX CAM Express mit Lernprogrammen, einer Online-Hilfe und durch an die jeweilige Aufgabe angepasste Menüeinstellungen unterstützt.

Die Bedeutung der grafischen Simulation des Bearbeitungsablaufs am Bildschirm wächst mit der Komplexität der Bearbeitung und der Maschinen. Kollisionen oder Beschädigungen der Werkstückkontur werden von internen wie externen Simulationslösungen frühzeitig erkannt. Um einen sicheren Einblick zu bekommen, ist es allerdings wichtig, auf Basis welcher Daten simuliert wird. Eine auf System-internen Berechnungsdaten basierende Simulation schließt nicht aus, dass es auf der Maschine ganz anders aussehen kann.

Steuerungsspezifische Simulation neu auf dem Markt

Eine neue Entwicklungsstufe stellt die steuerungsspezifische Simulation dar. NX CAM Express nutzt dazu den Virtual NC Kernel (VNCK) der Sinumerik-Steuerungen, ergänzt um die wesentlichen Parameter der Werkzeugmaschinen. So wird sichergestellt, dass die Simulation exakt den Vorgängen auf der Maschine entspricht. Mit dieser realitätsgetreuen Simulation trägt die Software dazu bei, das Testen von Programmen an der Maschine signifikant zu verkürzen oder ganz zu ersetzen.

Dadurch wird die Zeit gespart, die durch aufwändige Änderungsprogrammierung und Maschinenstillstandszeit anfällt, wenn Fehler erst an der Maschine erkannt werden. Folglich wird der Fertigungsprozess durch eine realitätsnahe virtuelle Simulation nicht nur sicherer, sondern auch wesentlich schneller und kostengünstiger (Bild 3).

Bei der Festlegung der NC-Bearbeitung, besonders bei umfangreichen Bohr- und Fräsoperationen, wie sie im Werkzeug- und Formenbau häufig vorkommen, sind viele Schritte zeitaufwändig vom Anwender einzugeben. Mit Knowledge Based Engineering (KBE) und Feature-Erkennung (Feature = Formelement) lassen sich solche Routineaufgaben weitgehend automatisieren. Damit erkennt das CAM-Modul beispielsweise Bohrungen, unabhängig vom Ursprung des CAD-Modells. Prozesse wie Ansenken, Bohren und Gewindeschneiden, Auswahl der Werkzeuge und Generierung der Werkzeugwege werden automatisch erzeugt.

Automatisierung lässt sich beliebig übertragen

Mit der integrierten KBE-Technik lässt sich die Automatisierung auf beliebige Operationen übertragen: Bewährte Abläufe werden in Regeln abgebildet und dann automatisch auf bestimmten Kriterien entsprechende Geometrie- oder Formelemente (Features) angewendet (Bild 4).

Ein weiterer Schlüssel zum Erfolg liegt in der Integration der einzelnen Aufgaben des Produktentwicklungs- und Fertigungsprozesses. Ein erster Ansatz ist beispielsweise, die Daten und Prozesse der Fertigungsplanung und NC-Programmierung in ein zentrales Produktdaten-Management (PDM) einzubinden, wodurch unter anderem stets aktuelle Daten garantiert sind. Beim Einsatz von NX CAM Express kann dies durch das PDM-System Teamcenter Express realisiert werden.MM

Niels Göttsch ist Manager Marketing Communications bei Siemens PLM Software in 62225 Langen

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