005-CAD/CAM-Prozesskette
Die Episode
Transkript
Es ist mal wieder Zeit für ein wenig Fertigungstechnik.
Mein Name ist David Stachg und ich bin so wie Benjamin wissenschaftlicher Mitarbeiter am IPT.
Meine Themengebiete umfassen u.a. die Zerspanung und die Thematik CAD/CAM.
Studierende haben gefragt, wie aus 3D-CAD-Daten passende Fertigungsprogramme für CNC-Maschinen generiert werden können.
Das Stichwort lautet hier: CAD/CAM-Prozesskette.
Innerhalb dieser Prozesskette werden weitere Informationen benötigt, um aus den CAD-Daten ein Fertigungsprogramm generieren zu können.
Das sind z.B. verwendete Werkzeuge und Technologiewerte. Ohne diesen Input gibt es keine Übersetzung in ein Fertigungsprogramm.
Dazu später mehr. Erst einmal ein wenig Begriffsklärung.
Grundlegend ist zu sagen, dass CAD/CAM im Feld des CAx angesiedelt ist. CAx steht für Computer Aided x.
Das sind computerunterstützte Vorgänge in Naturwissenschaft und Technik.
C A D oder CAD steht für Computer Aided Design, im Deutschen würde man von computerunterstützter Konstruktion sprechen.
C A M oder CAM bedeutet Computer Aided Manufacturing, übersetzt also computerunterstützte Fertigung.
Wichtig zu merken: Diese Dinge sind grundlegend computerunterstützt - nicht vollautomatisiert!
Wie sieht nun so ein Ablauf innerhalb der CAD/CAM-Prozesskette prinzipiell aus?
In der Konstruktion wird ein Bauteil entwickelt. Dieses Bauteil erfüllt in der Regel einen gewissen Zweck.
Zumindest wäre das ganz gut für die Wirtschaftlichkeit des produzierenden Unternehmens.
Umgesetzt wird diese Anforderung u.a. durch die Geometrie und den Werkstoff des Bauteils.
Das Werkstück soll später an einer CNC-Maschine seine Form erhalten.
Solche Maschinen sind computergesteuert. Die Werkzeugbewegungen werden anhand numerischer Koordinaten umgesetzt.
Damit gefertigt werden kann, werden die Bauteilinformationen benötigt.
Das ist sowohl im konventionellen als auch im CAD/CAM-Prozess der Fall.
Der Unterschied besteht im Format der Informationen.
Im konventionellen Prozess erhält die Fertigung eine Zeichnung, im CAD/CAM-Prozess eine CAD-Datei.
Anhand dieser Informationen wird dann die Maschine für die Bearbeitung festgelegt.
Dafür wird geprüft, welche Fertigungstechnologien Anwendung finden.
Das heißt es wird geprüft, ob das Bauteil zum Beispiel gedreht oder gefräst werden muss.
Es folgt die Festlegung der Fertigungsschritte.
Das schließt auch die Festlegung der Werkzeuge sowie der Technologiewerte ein.
Technologiewerte sind zum Beispiel Vorschub und Schnitttiefe.
Im konventionellen Ablauf geschieht die Programmierung der Werkzeugwege "von Hand" in einem textbasierten user interface.
Hier wird also der Fertigungscode manuell in einem Textrahmen geschrieben. Zeile für Zeile.
Innerhalb des CAD/CAM-Prozesses geschieht die Programmierung der Werkzeugwege grafisch-interaktiv im CAM-System.
Die Werkzeugwege werden hier nicht Zeile für Zeile, sondern über Aktionen im Grafikfenster eingepflegt.
Man kann sich ein CAM-System im Grunde wie ein CAD-System vorstellen, zumindest optisch.
Nur, dass andere Funktionalitäten vorhanden sind.
Ich weiß, nicht sehr aussagekräftig.
Grundlage für die Arbeit im CAM-System ist die CAD-Datei.
Die wird sowohl vom Roh- als auch vom Fertigteil benötigt.
Ohne die entsprechenden Geometrien können die notwendigen Werkzeugbahnen nicht generiert werden.
Auch die zugehörigen Technologiewerte werden dafür benötigt.
Denn Dinge wie z.B. die Schnitttiefe haben einen Einfluss auf die Werkzeugbahnen.
Diese Technologiewerte erfolgen in der Regel als manueller Input.
Weiterführend gibt es auch die Möglichkeit, Bauteil-Features im CAM-System erkennen zu lassen.
So kann die Software die Fertigung für eben diese Features selbstständig umsetzen.
Das Wort "Features" bezeichnet in diesem Zusammenhang Bauteil-Eigenschaften.
Das können Bohrungen oder Taschen, aber auch eine Stirnfläche mit gewissen Anforderungen an die Oberfläche sein.
Voraussetzung für diesen Schritt in Richtung Automatisierung ist, dass besagte Features bzw. ihre Fertigung schon einmal Programmiert worden sind.
Die Software muss nun einmal wissen, wonach Sie zu suchen hat.
Im Extremfall besteht das Werkstück nur aus bereits bekannten Features.
Dann könnte die Software das Fertigungsprogramm komplett automatisch erstellen.
So viel also zu meinem Merksatz von eben.
Das Fertigungsprogramm wird innerhalb des CAM-Systems im CLDATA-Format angelegt.
CLDATA steht für "Cutter Location-Data".
Lose übersetzt trifft hier der Begriff der Werkzeug-Position zu.
Dieses Format ist genormt und wird innerhalb von CAM-Systemen genutzt.
Damit das Programm für die Fertigung verwendet werden kann, muss es erst noch in die Sprache der Maschinensteuerung übersetzt werden.
Die Übersetzung erfolgt im sogenannten Post-Prozessor.
Dabei ist nicht nur die Steuerungs-Sprache entscheidend.
Wichtig ist auch, welche Maschine gesteuert wird.
Das bedeutet, dass der Post-Prozessor von Maschine A nicht auch für Maschine B verwendet werden kann, nur weil sie dieselbe Steuerung besitzen.
Je nach Setup kann der Post-Prozessor entweder in das CAM-System integriert oder system-extern sein.
Wurde das Fertigungsprogramm übersetzt und auf die Maschine gespielt, kann das Teil eingefahren und hoffentlich bald gefertigt werden.
Also, noch einmal zusammengefasst:
- Das Bauteil wird mit Hintergrundinformationen im CAD-System modelliert
- Das entstehende CAD-File wird an die Fertigung übermittelt
- Die Fertigungsstrategie wird grafisch-interaktiv im CAM-System umgesetzt
- So entsteht ein Fertigungsprogramm, das noch nicht an der Maschine verwendet werden kann
- Damit sich das ändert, muss das Programm via Post-Prozessor so übersetzt werden, dass die Maschinensteuerung es versteht
- Anschließend wird das Programm dann an die Maschine übermittelt
Noch ein Hinweis zum Abschluss:
Man kann die Fertigung im CAM-System simulieren.
Basiert diese Simulation aber nur auf den Werkzeugwegen, also den CLDATA, sollte das Programm vor der Fertigung unbedingt noch einmal an der Maschine simuliert werden.
So können eventuelle Übersetzungsfehler des Post-Prozessors erkannt werden. Der Teufel steckt ja bekanntlich im Detail.
geschrieben von David Stachg
eingesprochen von David Stachg
