Know-how-Transfer Open Mind: Eine CAM-Software für Fräs- und Drehaufgaben

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Wer für seine komplexen Aufgaben in ein mächtiges CAD/CAM-System investiert hat, möchte für einfache Drehaufgaben nicht mit einem anderen System arbeiten. Open Mind will daher seine CAD/CAM-Software Hypermill auch im Drehen weiter etablieren. Ziel ist ein durchgängiger Prozess ohne Fehlerquellen. 

Nachdem Anfang der 1980er Jahre erstmals eine Drehmaschine mit einem Fräskopf und einer vollwertigen B-Achse ausgestattet wurde, folgte ein breites Angebot an Maschinen für die Komplettbearbeitung. So findet man neben Dreh-Fräsmaschinen mit einer oder zwei Spindeln heute auch 5-Achs-Fräszentren mit Drehoption. Dadurch stehen zerspanende Betriebe bei Bauteilen mit radialen Geometrien vor der Wahl, entweder die Dreh- und Fräsbearbeitungsschritte auf verschiedenen Maschinen durchzuführen oder eine Multitasking-Maschine für die Komplettbearbeitung zu nutzen.

Durchgängiger Prozess ohne Fehlerquellen

Bei der 5-Achs-Simultanbearbeitung ist die Erstellung des NC-Codes ohne CAM-Unterstützung kaum vorstellbar. Ähnlich verhält es sich, wenn beim Fräsdrehen zu komplexen Fräsaufgaben die radiale Komponente hinzukommt. Moderne CAM-Systeme sollten also in der Lage sein, NC-Codes für Multitasking-Maschinen und komplexe Werkstücke zu generieren, bei denen sich Dreh- und Fräsbearbeitung abwechseln. Open Mind ist nicht nur als Pionier im Bereich der 5-Achs-Technologie, sondern auch für seine eigene Postprozessor-Entwicklung bekannt. Ziel ist es, einen durchgängigen Prozess ohne Fehlerquellen anzubieten. Das wurde auch für die Integration von Haupt-, Gegenspindel- und B-Achs-Steuerung erreicht: ein Postprozessor, ein Maschinenmodell und ein NC-Programm. 

Strategien der Drehbearbeitung

Um typische Aufgaben schnell und effizient zu bewältigen, bieten die Hypermill Turning Solutions zahlreiche Strategien an: Schruppen, Schlichten, konturparalleles Schruppen, Stechdrehen, Einstichschlichten, Planstechdrehen, Gewindedrehen, diverse Bohroperationen, HPC-Drehen sowie 3-Achs-simultanes Schruppen und Schlichten. Beim simultanen High-Performance-Drehen werden die Synergieeffekte deutlich, wenn erfahrene CAM-Entwickler Technologien aus dem High-Performance-Fräsen auf das Drehen übertragen: Das Hochleistungsdrehprogramm von Hypermill kombiniert das 3-Achs-Simultan-Drehen mit trochoidalen Werkzeugbewegungen. Damit lässt sich Zeit sparen beim Schruppen. Die runden, gleichmäßigen Bewegungen der B-Achse sind darüber hinaus äußerst werkzeugschonend. 

Nicht alle Strategien, die aus der Fräs-NC-Code-Erzeugung übernommen wurden, sind so spektakulär, dabei aber nicht weniger nützlich. Das „sanfte Überlappen“ beispielsweise ist eine Methode von Open Mind, Übergänge zwischen Bearbeitungsschritten nahtlos zu gestalten. Man kennt das Problem auch im Drehen, wenn an einer Stelle neu angesetzt wird und durch Maschinenfehler, Messfehler oder Verschleiß eine sichtbare Stufe entsteht. Erfahrene Dreher können solche Effekte durch ein langsames Abrücken verhindern. Hypermill macht das automatisch.

Die Zukunft hat begonnen: Virtuelle Maschinen

Bei großen komplexen Teilen kann die zusätzliche Option des Drehens den Gesamtaufwand der Bearbeitung entscheidend verringern. Dann schlägt die Stunde der Fräsdrehmaschinen. Je komplexer der Prozess, desto wichtiger ist eine vorherige Simulation der Bearbeitung zur Kollisionsvermeidung. Bei Fräszentren geht der Trend dabei zu einer bidirektionalen Kommunikation zwischen CAM-System und Steuerung. Das bedeutet, dass nicht nur der NC-Code an die Maschine übermittelt wird, sondern auch das CAM-System Daten von der Maschine erhält. Dadurch werden die Möglichkeiten der Simulation und Prozessoptimierung auf ein neues Level gehoben: Das CAM-System kann die Bearbeitung auf Basis eines digitalen Zwillings der Maschine und der Situation im Maschinenraum sowie mit dem echten NC-Code simulieren. 

Für Fräsdrehmaschinen mit Siemens- oder Heidenhain- Steuerung ist das Virtual Machining bereits verfügbar und wurde zuletzt sogar auf Drehmaschinen mit Revolverbestückung ausgeweitet. Schon in der Simulation der Fräs- und Drehprozesse sieht der Anwender eins zu eins, was auf der Maschine passieren wird. Durch einen digitalen Zwilling des Revolvers und der gerüsteten Werkzeuge kann zuverlässig sichergestellt werden, dass ein aktuell nicht verwendetes Werkzeug keine Kollisionsgefahr darstellt. Dieses hohe Maß an Sicherheit ist gerade bei sehr großen Teilen auch von wirtschaftlicher Bedeutung, denn ein so geprüftes Programm lässt sich zuverlässig auch mannlos ausführen. Bei Drehmaschinen mit einem Revolver, einer Hauptspindel und Siemens-Steuerung ist die Arbeit mit Hypermill jetzt besonders komfortabel. Die Bestückung des Revolvers mit Revolverhaltern und Werkzeugen wird bequem im Bearbeitungsplaner in der virtuellen Maschine durchgeführt. Der Anwender kann mehrere Bestückungen erstellen und über die Jobliste auswählen. Dabei wird ein Revolver-Setup als Standard definiert. Aber auch mehrere Bestückungen können in den globalen Arbeitsbereich exportiert und in anderen Hypermill-Projekten wiederverwendet werden.

So geht es weiter

Wer für seine komplexen Aufgaben in ein mächtiges CAD/CAM-System investiert hat, möchte für einfache Drehaufgaben nicht mit einem anderen System arbeiten. Daher erweitert Open Mind Hypermill nicht nur für Drehmaschinen mit B-Achse und angetriebenen Werkzeugen, sondern auch für herkömmliche Drehmaschinen. Aktuell arbeiten die Entwickler an der Integration von Fanuc-Steuerungen.  Die Simulation von Reitstock (tail stock) und Lünette (steady rest) in virtuellen Drehmaschinen mit Revolver stehen auf der To-Do-Liste, und mittelfristig werden auch Dreh-Fräsmaschinen in der Software berücksichtigt.