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Unterschiede Werkstattfertigung – Werkzeugund Formenbau – MassenfertigungPrinzip und Anwendung mit SINUMERIK Operate
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Unterschiede Werkstattfertigung – Werkzeug- undFormenbau – Massenfertigung
3 CNC Basis-Fräsfunktionen
2 CNC-Programmierung
4 2 ½ D – Konturen, planare Operationen
1 Allgemeines zum CNC-Fräsen
5 Freiformflächen
6 CAD / CAM Prozesskette
7 Automatisierung
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• Ein feststehendes Werkstück wird von einem meistmehrzahnigen, rotierenden Werkzeug bearbeitet
• Das Werkzeug führt die Schnittbewegung aus• Kreisförmig, unterbrochene Schnittbewegungà kurze Späne
• Es können nahezu alle Geometrien hergestellt werden
Fräsen
1 CNC-FräsenEinführung
Werkstattfertigung (WSF)
Serienfertigung (SF)(z.B. Automobilfertigung)
In der...
Werkzeug- & Formenbau (WFB)
Werkstattfertigung SerienfertigungWerkzeug-& Formenbau
LosgrößeKomplexität
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Werkstattfertigung Werkzeug- und Formenbau Serienfertigung
Die Fräsbearbeitung mit CNC-Maschinen wird sowohl in der Einzelteilfertigung als auch in der Großserienfertigungeingesetzt – die Technologie ist identisch, aber die Anforderungen an den Prozess unterscheiden sich
1 CNC-FräsenGrundlagen (1)
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Die Komplexität der Fräsbearbeitung unterliegt mit abnehmender Losgröße technologischen Veränderungen. Auf deranderen Seite nimmt aber der Grad der Automatisierung zu. Alle Anwendungen stellen somit Ansprüche an dieLeistungsfähigkeit der jeweiligen Werkzeugmaschine und spezieller Werkzeuge
1 CNC-FräsenGrundlagen (2)
Werkstattfertigung Werkzeug- und Formenbau Serienfertigung
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Basis-Fräsfunktionen
• Einrichtfunktionen• Werkzeugverwal-
tung• Bohr- und
Fräszyklen
CNC-Programmierung
• Graphisch interaktiveProgrammierung
• DIN/ISOProgrammierung
Konturfräsen
• Geometrierechner• Konturbearbeitungs-
zyklus• Restmaterialerken-
nung
Freiformflächen
• Advanced Surface.Top Surface
Transformationen
• 3+2 Achsbearbei-tung
• Dynamische 5-Achs-bearbeitung
• Mantelflächen-bearbeitung
Fräs-Drehen
• BeliebigeOrientierung vonHaupt- undNebenschneide
• Drehzyklen
Automatisierung
• Mehrfachaufspan-nung
• Werkstücktransport-system
• Roboteranbindung
1 CNC-FräsenGrundlagen (3)
Die CNC SINUMERIK bietet für alle Fräsanwendungen einen sehr guten Funktionsumfang
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CNC-ProgrammierungSINUMERIK Programmiermethoden
2
Abhängig von der Losgröße, Firmenorganisation, Art der Fertigung und Ausbildung des Personals kommen in der Praxisalle Programmiermethoden zum Einsatz
Maschinennahe Programmierung ShopMill / programGUIDE
ShopMill programGUIDE
• Durchgängige CAD/CAM/CNC-Prozesskette, vernetzteFertigung inkl. ERP, MES (SAP, Teamcenter, SinumerikIntegrate...)
• Fertigungssimulation, Nutzung digitaler Zwillinge
• Individuell angepasste Postprozessoren
• Keine oder nur minimale Änderungen durch den Operator imTeileprogramm erlaubt bzw. möglich
CAD/CAM, Programmiersysteme,Arbeitsvorbereitung
Herausforderungen
Kleine Losgrößen – permanenter Wechsel derBauteile, erfordern verständliche und intelligente
CNC-Funktionen
Großserienfertigung - kein Wechsel der Bauteile,erfordern schnelle Taktzeiten, minimaleNebenzeiten, wenig CNC-Bedienung
Frei verwendbar © Siemens 202021.01.2021Seite 8 DI MC MTS SV3 / Tobias Leimbach
• Werkzeug messen
• Werkstück messen
• Rohteil vorbereiten
• T,S,M(Tool, Spindel, M Funktionen)
Die leistungsfähige SINUMERIKWerkzeugverwaltung stellt einenhochproduktiven Fertigungsablaufbei gleichzeitig einfacher undintuitiver Bedienung sicher.
• Verwaltung bis zu 1000Werkzeuge
• Werkzeugstandzeitüber-wachung
• Komfortable Be- undEntladung von Werkzeugen
Große Auswahl an graphischenBearbeitungszyklen zum Bohrenund Fräsen von Standard-geometrien.
Einrichtfunktionen Werkzeugverwaltung Bohr- und Fräszyklen
3 Basis-Fräsfunktionen
Theoretisch lassen sich einfache Bauteile in der Fertigung auch mit wenig CNC-Funktionalität oder sogar konventionellerstellen. Aufgrund des steigenden Kostendrucks ist ein umfangreicher Funktionsumfang für das Einrichten und dieBearbeitung auch im Werkstattbereich Voraussetzung
Frei verwendbar © Siemens 202021.01.2021Seite 9 DI MC MTS SV3 / Tobias Leimbach
• Integrierter Konturrechner zurGeometrieeingabe an derCNC-Steuerung
• Programmierung ohneTaschenrechner oder CAD-System dank automatischerBerechnung teilbestimmterGeometrieelemente
• Automatische Generierungvon Bewegungssequenzenzur Bearbeitung von freidefinierten Geometrien ohneCAD-CAM-System
• Bearbeitungsstrategien:Bahnfräsen, Konturtaschen,Konturzapfen
• Ausräumen vonKonturtaschen mit Inseln
• Automatische Erkennung vonRestmaterial bei derBearbeitung von Konturzapfenund Konturtaschen
• dazu passendeBearbeitungsstrategie
Geometrie-/ Konturrechner Konturzyklus, Inselkonturen Restmaterialerkennung
4 2 ½ D Konturen, planare Operationen
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Schnell im Bild:Visualisierung von 2D-CAD-Daten aufKnopfdruck
Für jede Geometrie:Effiziente Umsetzung beliebigerGeometrien in SINUMERIK Konturen
Schnell auf dem Punkt:Effiziente Umsetzung beliebigerPositionen in SINUMERIKPositionsmuster
Vollständig Integriert:Bedienung über SINUMERIKBedientafel mit und ohne Maus
Der SINUMERIK DXF-Viewer/Reader visualisiert 2D-CAD-Daten und unterstütz die Umwandlung in SINUMERIKKonturen und Positionsmuster – schnell, komfortabel, direkt an der Maschine
4 2 ½ D-Konturen, planare OperationenDXF-Viewer/Reader
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5 FreiformflächenWerkzeug- und Formenbau
Zur Erreichung des optimalen Ergebnisses sindfolgende Erfolgsfaktoren im Werkzeug undFormenbau entscheidend:
- die Beherrschung des gesamtenProzesses von der AV bis zur Maschine
- Oberflächengüte- Bewegungsführung- Wahl des richtigen Werkzeugs- Mechanik- CNC-Funktionen
Im Werkzeug- und Formenbau (Mold & Die) werden Vorrichtungen, Werkzeuge, Formen (Spritzguss, Stanzen,Elektroden…) hergestellt, die in der industriellen Fertigung eingesetzt werden
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3-Achsbearbeitung 3+2-Achsbearbeitung Dynamische 5-Achsbearbeitung
• Senkrechte Werkzeugorientierung • Beliebig statisch angestellteWerkzeuge
• Dynamisch angestellte Werkzeuge
• Tool Center Point Programmierung
• Programmierung vonOrientierungsvektoren
Neben der klassischen 3-achsigen Freiformflächenbearbeitung unterstützen SINUMERIK CNCs auch die Bearbeitungmit statisch und dynamisch orientierten Werkzeugen
5 FreiformflächenArten der Freiformflächenbearbeitung
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Fertigungsprozess… Durchführung des Plans
Fertigungstechnik… Definition des Plans
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CAD CAM Postprozessor CNC-SteuerungWerkzeug-maschine
• Reduzierte Durchlaufzeit• Maximale Nutzung von Fertigungsressourcen• Steigerung der Produktivität• Reduktion von Ausschuss
6 CAD / CAM ProzessketteFertigungsprozess vom Rohteil zum Bauteil
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6 CAD / CAM ProzessketteCAMà Postprozessor
Vom Plan… …zur Produktion
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CAD / CAM-Softwarehersteller Unabhängige Softwarehersteller
• bieten Postprozessoren nur für ihre eigenen Systemean.
Vorteile• Die Hersteller kennen ihre eigene CAM-Software am
besten
• bieten reine PP-Entwicklungstools an.
Vorteile• Für verschiedene Systeme ist ein Postprozessor
verwendbar.• z.B. ICAM Canada oder gpost
6 CAD / CAM ProzessketteWer liefert die Postprozessoren?
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Mehrfachaufspannung Werkstücktransportsystem Roboteranbindung
• Mehrere Aufspannungen in einemArbeitsraum
• Nutzung von Wendespannsystemen
• Automatische Zu- und Abführungvon Werkstücken überTransportsystem
• Vorwiegend bei horizontalenBearbeitungszentren
• Rohteilzuführung undFertigteilentnahme überHandlingsroboter
• Vorwiegend fürSpezialanwendungen
Unterschiedliche Automatisierungskonzepte, maßgeschneidert für das jeweilige Fräsmaschinenkonzept, automatisierenden Werkstückfluss und erhöhen somit die Wirtschaftlichkeit der Produktion
FlexiblesFertigungssystem
(FFS)
SINUMERIK
7 AutomatisierungDer vollautomatisierte Werkstückfluss
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Flexible Fertigungssysteme verkettenWerkzeugmaschinen und werden unterschieden in:
• Transferstraßen- Verkettung von zerspanenden und nicht zerspanenden
Prozessen- Auslegung i.d.R. individuell für ein einziges Werkstück
hohe Produktivität, begrenzte Flexibilität
• Flexible Fertigungslinien- Verkettung von ein- oder mehrspindligen flexiblen
Bearbeitungszellen- Portalroboter dienen der Koordination des
Materialflusses
hohe Produktivität, hohe Flexibilität
7 AutomatisierungFlexible Fertigungssysteme in der Serienfertigung
Fertigungsstückzahlen
Flexibilitätsgrad
Konventionelle oderflexible Transferstraßen
FlexibleFertigungssysteme
Flexible Fertigungszellen
Einzelne, unverkettete NC-Maschinen
niedrig hoch
niedrig
hochMDE/BDE, ToolManagement, …
Quelle: CNC-Handbuch
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Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit
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91056 Erlangen
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Wie wir gesehen haben findet die Fräsbearbeitung mit CNC-Maschinensowohl in der Werkstattfertigung, im Werkzeug- und Formenbau alsauch in der Serienfertigung statt.
Die Technologie ist identisch, aber die Anforderungen an den Prozessunterscheiden sich!