| Gesamtübersicht Lernsituationen 1 – 7
10
Gesamtübersicht Lernsituationen 1 – 7 Notizen
Gesamtprojekt Schonhammer
C-HDS-83292-1010 Video Aufbau des Schonhammers Zusammenbau Zeichnung
Zusammenstellungszeichnung mit Stückliste 2
1
3
4
5
6
7
8
A
A
B
5
6
2
7
B
1 C
C
D
D
E
3
8
1
Stck. Senkschraube
ISO 10642 M6x16
7
1
Stck. Zylinderschraube
ISO 4762 M8x25
6
1
Stck. Schlagstück
NWS 200-00-05/2
5
1
Stck. Schlagstück
NWS 200-00-05/1
4
1
Stck. Scheibe
NWS 200-00-04
11SMnPb30
1
Stck. Griffhülse
NWS 200-00-03
PVC-Rohr
2
1
Stck. Hammerkopf
NWS 200-00-02
11SMnPb30
NWS 200-00-01
11SMnPb30
1
1
Stck. Hammerstiel
Menge Einheit
V erantw ortl. A bt.
Benennung
Sachnummer/Norm-Kurzbezeichnung
T echnische R eferenz
V DW-NWS
F
8
M 1:1 (1:2)
E rstellt durch V DW-NWS D okum entenart F ertigungszeichnung
2
3
4
5
6
7
E
Werkstoff
G enehm igt von D okum entenstatus freigegeben
T itel, zusätzlicher T itel
Schonhammer 1
PA
3
Pos.
4
PA
F
NWS 200-00-00 Ä nd.A usgabedatum
S pr.
A
de
A3
B latt 1
Notizen
Übersicht Lernsituationen 1 – 7
6
2 5
1 3 5
4 7
Pos-Nr.
Menge
Benennung
Lernsituation
1
1
Hammerstiel
1+2+5
2
1
Hammerkopf
7
3
1
Griffhülse
4
4
1
Scheibe
3
5
1
Schlagstück
6
6
2
Zylinderschraube ISO 4762 - M8 x 25
-
7
2
Sechskanschraube ISO 10 642 -M6 x 16
-
Alle Fertigungszeichnungen und Arbeitsblätter können aus der Knowlege Base der VDW-Nachwuchsstiftung (www.vdw-nws-online.de) in Gebrauchsgröße heruntergeladen werden.
Gesamtszenario
H
anzufertigen, die CNC-Programme zu erstelIn Ihrem Betrieb soll die Baugruppe len und zu simulieren sowie die Vorfertigung „Schonhammer“ in größerer Stückzahl durchzuführen. Die Drehteile werden gefertigt werden. Sie haben den auf einer Drehmaschine mit der Auftrag, alle notwendigen s g r HEIDENHAIN Steuerung DataPilot a n Fertigungsvorbereitungen zu trefh me d lu n 4290 nach Vorgaben gefertigt. an fen, alle benötigten Unterlagen H a n dl u ngs
1. Problemanalyse
Handlu
Vorgehensweise
sa
Informationsmaterial bereitstellen Arbeitsorganisation festlegen (Sozialform, Arbeitsregeln, Arbeitszeit, Verantwortlichkeiten) Gesamtablauf der Lernsituation planen 3. Lösung ausarbeiten und vorstellen Informationsbeschaffung • Welche Spannmöglichkeiten gibt es? • Welche Werkzeuge werden benötigt? • Wie ist ein CNC-Programm aufgebaut? • Welche CNC-Befehle für die Programmierung mit dem HEIDENHAIN DataPilot werden benötigt? Entscheidung für eine Spannmöglichkeit Auswahl der Werkzeuge und Bestimmung der Technologie Erstellung des Arbeitsplans Beschreibung des Arbeitsablaufs an der Maschine Erstellen der CNC-Programme Vorbereiten der Fertigung und Dokumentation auf einem Einrichteblatt Fertigung der Einzelteile an der Maschine Präsentation der Gesamtlösung 4. Lösungen bewerten Bewertung der Arbeitsergebnisse Bewertung der Fertigungsstrategie Bewertung der Vorgehensweise Verbalisieren des Problems und des Lösungsweges
5. Vorgehen reflektieren Beurteilung des fachlichen Lernfortschrittes Beurteilung des methodischen Vorgehens
s
2. Planung der Lösung
er
ng
Zusammenbauzeichnung bl lesen au f Funktion der Baugruppe verstehen und beschreiben Problem und Lösungsweg verbalisieren Ziele festlegen
bni
Notizen
| Gesamtübersicht Lernsituationen 1 – 7
ge
12
Fertigungsablauf Arbeit am PC CNC-Programm für das jeweilige Teil Simulation am PC Simulation an der Maschine
Bei vorhandener Maschine Fertigung an der Maschine Qualitätskontrolle Montage der Baugruppe
1
Lernsituation Fertigen des Hammerstiels in 1. Aufspannung
| Fertigen des Hammerstiels in 1. Aufspannung
14
Lernsituation 1
Fertigen des Hammerstiels in 1. Aufspannung Notizen
C-HDS-83292-1020 Video 1. Bearbeitung Hammerstiel Zeichnung Hammerstiel 1. Aufspannung
Der Ansatz des Hammerstiels soll in der ersten Aufspannung vorbearbeitet werden. Die Fertigungszeichnung liegt vor. Das Rohteil des Hammerstiels wurde bereits auf Fertigteillänge gedreht und die Zentrierungen auf beiden Seiten eingebracht.
Lernsituation 1
Notizen 3
5
4
6
7
A
B
B
21 27
30
A
C
C
95 115 215
D
D
E
E
-0,1 F
Verantwortl. Abt.Technische Referenz VDW- NWS
+0,1
Rz 10
Erstellt durch VDW- NWS Dokumentenart Fertigungszeichnung
Genehmigt von Dokumentenstatus freigegeben
Titel, zusätzlicher Titel
1
2
3
4
Einführung Systematisches Vorgehen 1. Analysieren Sie die Aufgabenstellung und die Fertigungszeichnung. 2. Leiten Sie daraus Ihre Problemstellung und das konkret zu erreichende Ziel ab. 3. Planen Sie eine sinnvolle Vorgehensweise zur Durchführung der gesamten Lernsituation. 4. Erstellen Sie alle Fertigungsunterlagen (Zeichnungen, Technologiedaten, Arbeitspläne, Programme und Einrichteblätter) in elektronischer Form. 5. Speichern Sie Ihre Arbeit elektronisch und als Ausdruck für Ihre persönlichen Unterlagen.
5
6
F
NWS 200-00-01
Hammerstiel 1 Aufspannung
7
Änd. Ausgabedatum Spr. de A
A3
L1 15
8
Blatt 1
| Fertigen des Hammerstiels in 1. Aufspannung
2
1
16
1 | Grundlagen der CNC-Programmierung
Kapitel 1
Grundlagen der CNC-Programmierung Notizen
Grundlagentraining Informieren Sie sich über die Grundlagen der CNC-Technik wie z.B. Koordinatensysteme, Positionsangaben, usw. Erarbeiten Sie sich dann das systematische Vorgehen beim Programmieren: Werkstücknullpunkt setzen, Koordinaten bestimmen, Programm schreiben, Programm testen usw. Trainieren Sie die Handhabung des DataPiloten: • • • • •
Maschine anlegen Werkzeugeingabe Programmeingabe Simulation Ausdrucken des Programms
Übungen Alle Schritte zur Lösung der Aufgabe sind in diesem Heft erläutert und an Beispielen erklärt. Die Lösung für den Schonhammer müssen Sie sich jedoch selbst erarbeiten.
Lernsituation 1
Notizen
1.1 Absolutbemaßung / Inkrementalbemaßung
1 Grundlagen der CNC-Programmierung
17
Bei der Bemaßung von technischen Zeichnungen, haben Sie grundsätzlich zwei verschiedene Möglichkeiten: Die Angabe im Absolutmaß oder in inkrementalen Maßen. Entnehmen Sie die Maße für den Hammerstiel der Fertigungszeichnung.
Absolutbemaßung Bei der Absolutbemaßung geben Sie die Maße des Zielpunktes von einem festen Punkt im Raum ein.
60
X 40
20
C-HDS-83292-1030
5
10
15
Großansicht Absolut,Inkrementalbemaßung
Z
Inkrementalbemaßung
X 20
5
20
5
20
5
Bei der Inkrementalbemaßung geben Sie die Maße der Punkte als Abstand vom letzten Maß an.
Z
1 | Grundlagen der CNC-Programmierung
18
Notizen
1.2 Koordinatenangabe Die Form eines Werkstücks wird durch die Angabe von Koordinaten bestimmt. Hierzu haben Sie zwei Möglichkeiten: Angaben in kartesischen und in Polarkoordinaten.
+X Kartesische Koordinaten
60 50
Die Lage der Punkte (P1-P6) ist eindeutig bestimmt durch ihren Abstand vom Nullpunkt • in X-Richtung und • in Z-Richtung.
Großansicht kartesiche- und Polarkoordinaten
Im nebenstehenden Beispiel werden die Punkte in kartesischen Koordinaten angegeben.
40
P4
20
P2 P1
10
60 50 40 30 20 10 0
80 70
-Z
Punkt
X-Achse
Z-Achse
1
10
0
2
10
-30
3
20
-30
4
20
-50
5
35
-50
6
35
-80
Polarkoordinaten
60
P2
Den Nullpunkt des Koordinatensystems bildet der Pol als Ausgangspunkt für die Abstandsvektoren. Die Lage der Punkte (P1-P4) ist eindeutig bestimmt:
°
60°
P1
30°
°
P3
50
P4 23,5
R6 5 0 3,5
8
• durch den Abstand vom Pol, • den Winkel zur positiven X-Achse (positiver Drehsinn = gegen den Uhrzeigersinn). Im nebenstehenden Beispiel werden die Punkte in Polarkoordinaten angegeben.
30
P3
9
C-HDS-83292-1040
P5
P6
Auf den Achsen des kartesischen Koordinatensystems befinden sich Maßstäbe. Der Nullpunkt liegt im Schnittpunkt der Achsen.
15
Punkt
Abstand
Winkel
1
63,5
30°
2
63,5
90°
3
25
50°
4
25
110°
Lernsituation 1
Notizen
1.3 Koordinatensystem an CNC-Maschinen
1 Grundlagen der CNC-Programmierung
19
Erarbeiten Sie sich die nachfolgenden Informationen zum kartesischen Koordinatensystem an CNC-Drehmaschinen. Prägen Sie sich auch die Drehrichtungen um die Achsen ein.
Maschine CNC-gesteuerte Maschinen bearbeiten Werkstücke automatisch, wenn das dazu notwendige Programm in ihre Steuerung eingegeben wurde. Die Punkte, die das Werkzeug während der Bearbeitung anfahren soll, müssen im Programm angegeben sein. Um die Lage dieser Punkte zu beschreiben, wird ein kartesisches Koordinatensystem verwendet, das im Arbeitsraum der Maschine liegt. Mit Hilfe dieses Koordinatensystems ist es möglich, die Lage der Punkte im Raum oder auf einem Werkstück einfach und schnell anzugeben. Achsen
C-HDS-83292-1050 Video Maschinenkoordinatensystem
Kartesisches Koordinatensystem
Ein kartesisches Koordinatensystem besteht aus 3 Achsen, die sich in einem Punkt schneiden. • Der Schnittpunkt der Achsen wird Nullpunkt des Koordinatensystems genannt. • In einem rechtwinkligen (kartesischen) Koordinatensystem stehen die Achsen senkrecht aufeinander (= rechter Winkel, siehe Bild) und werden mit den Buchstaben X, Y und Z bezeichnet. • Der Pfeil gibt die positive (+) Achsenrichtung an.
Rechte Winkel C-HDS-83292-1060 Abb. kartesisches Koordinatensystem
Für Standard-CNC-Drehoperationen nutzt man ein kartesisches Koordinatensystem, welches aus den Achsen X und Z besteht.
1 | Grundlagen der CNC-Programmierung
20
Notizen
• Die Drehachsen A, B und C werden den Koordinatenachsen X, Y und Z zugewiesen. Ebenen
Y
Jeweils zwei Achsen dieses Koordinatensystems spannen eine Ebene auf. Z.B. bilden die X- und die Z-Achse die sogenannte X-Z-Ebene.
e
en
-Eb X-Y
X
YY-Z -Z-
-EEbb
Es gibt in einem solchen Koordinatensystem also 3 Hauptebenen:
en
e
X-Z -
Eb
C-HDS-83292-1070 Großansicht Ebenen und Blickrichtungen
Ebene
G-Code
X-Y-Ebene
G17
X-Z-Ebene
G18
Y-Z-Ebene
G19
en
Z
Jede weitere Ebene, die parallel z. B. zur X-Y-Ebene liegt, wird ebenfalls als X-Y-Ebene bezeichnet; ebenso bei der X-Z- und Y-Z-Ebene.
Blickrichtung Die Blickrichtung ist erforderlich für die Festlegung des Drehsinns von Kreisbögen. Im Uhrzeigersinn CW, gegen den Uhrzeigensinn CCW. Die Blickrichtung liegt in der Achse, die nicht bei der Angabe der Ebene genannt wird: • für die X-Y-Ebene gegen die Richtung der Z-Achse • für die X-Z-Ebene gegen die Richtung der Y-Achse • für die Y-Z-Ebene gegen die Richtung der X-Achse.
Y
Blickrichtungen e
en
-Eb X-Y
Y-Z -
Eb
en
e
X X-Z -
Eb
en
Z
e
e
Lernsituation 1
Kapitel 2
Vorgehensweise beim Programmieren 2.1 Grundsätzliche Vorgehensweise
Notizen
2
Erstellen Sie ein CNC-Programm zur Fertigung des Hammerstiels in erster Aufspannung. Nutzen Sie hierfür die nachfolgend beschriebenen sieben Schritte der grundsätzlichen Vorgehensweise beim Programmieren.
Werkstücknullpunkt wählen und festlegen
2. Schritt:
Koordinaten bestimmen bzw. der Zeichnung entnehmen.
3. Schritt:
Arbeitsablaufplan erstellen • Verfahrwege festlegen • Werkzeuge bestimmen • Spindeldrehzahl bestimmen • Vorschübe bestimmen
4. Schritt:
Programm schreiben, d. h. Übersetzung der Arbeitsschritte in die Programmiersprache Programmeingabe in den PC bzw. in die Steuerung an der Maschine
5. Schritt:
Programm testen bzw. kontrollieren • Grafische Simulation • Fehlerüberprüfung • Optimierung
6. Schritt:
Abarbeiten des Programms an der Werkzeugmaschine ggf. Programmübertragung • Einrichten (nach Einrichteblatt) • Werkzeuge bereitstellen und verrechnen • Nullpunkt setzen • Teil fertigen • Programmoptimierung
7. Schritt:
Dokumentation des Programms und aller Fertigungsunterlagen Archivierung auf Datenträger
Vorgehensweise beim Programmieren
1. Schritt:
21
C-HDS-83292-1080 Vorgehensweise beim Programmieren
22
3 | Werkstücknullpunkt wählen
Kapitel 3
Werkstücknullpunkt wählen Notizen
1. Schritt: Werkstücknullpunkt festlegen
Aus dem vorangegangenen Kapitel kennen Sie bereits die Achsdefinitionen in den unterschiedlichen Koordinatensystemen. Lernen Sie in diesem Kapitel zusätzlich das Arbeiten mit der Rechten-Hand-Regel und erarbeiten Sie sich die Informationen zu den Drehungen um die einzelnen Achsen.
Prägen Sie sich die folgenden Definitionen ein. • Der Werkstücknullpunkt ist der Ursprung des Werkstückkoordinatensystems und wird vom Programmierer nach der Bemaßung auf der Fertigungszeichnung und unter fertigungstechnischen Gesichtspunkten festgelegt. • Das Symbol zur Darstellung des Werkstücknullpunktes besteht aus zwei konzentrischen Kreisen mit Mittellinien, bei dem das innere, untere rechte Viertel geschwärzt ist. • Bei rotationssymmetrischen Werkstücken liegt der Nullpunkt üblicherweise in der Rotationsachse und an der Planfläche.
Lernsituation 1
3.1 Rechte-Hand-Regel
Notizen
Üben Sie mit Ihrer rechten Hand nach der folgenden Definition.
Nach DIN 66217 ist ein rechtwinkliges Koordinatensystem folgendermaßen beschrieben: • Die Koordinatenachsen X, Y und Z stehen senkrecht aufeinander. Eine Zuordnung kann durch Daumen, Zeigefinger und Mittelfinger der rechten Hand dargestellt werden (Rechte-HandRegel). Dabei zeigen die Finger in die positive Richtung der jeweiligen Achsen.
3 23 Werkstücknullpunkt wählen
• Grundlage für das Arbeiten an CNC-Werkzeugmaschinen ist ein rechtwinkliges Koordinatensystem. In einem rechtwinkligen Koordinatensystem können Sie Punkte im Raum durch die Angabe der Achskoordinaten eindeutig bestimmen.
24
Notizen
3 | Werkstücknullpunkt wählen
3.2 Punkte im Arbeitsraum Der Maschinennullpunkt M ist der Ursprung des maschinenbezogenen Koordinatensystems. Seine Lage ist unveränderlich und wird durch den Maschinenhersteller festgelegt. In der Regel liegt der Maschinennullpunkt bei CNC-Drehmaschinen am Spindelflasch. Der Werkstück-Nullpunkt (W) ist der Ursprung des Werkstückkoordinatensystems. Er kann vom Programmierer frei gewählt werden. Beim Drehen liegt er auf der Drehachse Z und meist an der rechten Planfläche des Werkstücks. Der Referenzpunkt (R) wird zum initialisieren des Wegmesssystems angefahren, das heißt, das Wegmesssystem wird an diesem Punkt in allen Achsen auf die Abstandswerte zum Maschinennullpunkt gesetzt. (Abhängig vom verwendeten Messsystem). Der Maschinennullpunkt kann i.d.R. nicht angefahren werden. Der Werkzeugbezugspunkt (E) ist von großer Bedeutung für das Einrichten voreingestellter Werkzeuge.