| 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.