Auf zum Turbofräsen

RD Machine Inc. in Hutchinson, Minnesota, ist ein Betrieb, der für die Prozesssteuerungsindustrie, die medizinische Industrie und die Luft- und Raumfahrtindustrie tätig ist. In den letzten Jahren hat das Unternehmen mehrere 4- und 5-Achs-CNC-Bearbeitungszentren gekauft, mit dem Ziel, die Produktivität zu erhöhen, indem die Anzahl der zur Herstellung komplexer Teile erforderlichen Aufspannungen reduziert wird.
„Unsere vorhergehende CNC-Programmiersoftware hat bei der 2- und 3-Achs-Bearbeitung gut funktioniert“, erläutert Jeff Laway, Präsident von RD Machine, den Entscheidungsprozess: „Wir haben aber festgestellt, dass sie für 4- und 5-Achs-Bearbeitungszentren und -Drehfräsmaschinen nicht das richtige Werkzeug ist.“ Auf Empfehlung eines Werkzeugmaschinenherstellers hat RD Machine daher auf die Esprit-CAM-Software von DP Technology Corp. umgesattelt.
„Esprit wurde speziell für die heutigen modernen Werkzeugmaschinen entwickelt und bietet eine Vielzahl an Optionen, die den Anwender dabei unterstützen, das Beste aus diesen Maschinen herauszuholen, wobei die Programmieraufgabe vereinfacht wird“, sagt Laway. „Heute können wir die Stärke der neueren Werkzeugmaschinen vollständig nutzen, während die Programmierzeit dabei um etwa 25 Prozent reduziert wurde.“

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Die laufende Simulationsansicht veranschaulicht die Halbfabrikatsbearbeitung.

Zusätzliche Achse
Das Unternehmen hat kürzlich ein vertikales Bearbeitungszentrum PS95 von Makino mit 4-Achs-Simultanbearbeitung plus einer zusätzlichen Positionierungsachse gekauft. Mit der zusätzlichen Achse lässt sich das Werkstück so positionieren, dass es mit dem Werkzeug aus fast jedem Winkel angefahren werden kann. So können den Experten zufolge mehrfach angewinkelte Flächen und schräg im Raum liegende Bohrungen bearbeitet werden und auch hinterschnittige Flächen angefahren werden.
So kann ein Werkstück, das bisher bis zu 15 Aufspannungen und viele kundenspezifische Spannvorrichtungen erfordert hätte, heute mit nur ein oder zwei Aufspannungen und ohne kundenspezifische Spannvorrichtungen bearbeitet werden. Das reduziert die Bearbeitungszeit des Werkstückes deutlich, und das Unternehmen ist in der Lage, wettbewerbsfähigere Preise und schnellere Lieferzeiten anzubieten. Zusätzlich wurde die Qualität verbessert, da durch die reduzierte Anzahl der Aufspannungen die Bearbeitungsbereiche genauer angefahren werden können, mit engeren Toleranzen als es in der Vergangenheit möglich war.
„Die Komplexität der Programmierung ist bei der neueren Maschinengeneration viel höher“, sagte Laway. „Wir haben erkannt, dass wir mit unserer früheren Software nicht in der Lage waren, viele der Möglichkeiten dieser Maschinen zu nutzen. In vielen Fällen mussten wir Programme manuell ­schreiben, um sie vollständig nutzen zu können. Dies bedeutete mehr Zeit für die Programmierung und eine höhere Fehlerquote. In vielen Fällen war es auch problematisch, das Programm, das mit unserer alten Software erzeugt wurde, auf den neuen Maschinen laufen zu lassen.” So stellt die Simulationsfähigkeit von Esprit sicher, dass die Programme bei RD Machine trotz der Komplexitäten der 5-Achs-Bearbeitung direkt beim ersten Versuch funktionieren.

Auf einen Blick

Vorteile Esprit CAM System

  • Programmiermöglichkeiten für jegliche Werkzeugmaschine für
  • Zwei bis fünf Achsen Fräsen und Bohren
  • Zwei bis 22 Achsen Drehen
  • Zwei bis fünf Achsen Drahterodieren
  • Multitasking Mill-Turn Maschinen mit und ohne B-Achse
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In der Simulationsansicht wird die fertiggestellte Bearbeitung angezeigt.

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Das Beispiel einer Schablone für eine Knieersatzoperation verdeutlicht die Funktionen der Software.

Reduzierter  Programmieraufwand
Als Beispiel führt Laway den Fall einer Reihe von Bauteilen für medizinische Geräte an, welche das Unternehmen regelmäßig programmiert. Früher kamen dafür eine große Anzahl manueller Programme zum Einsatz, mit häufigen und zeitaufwendigen Problemen.
Mit Esprit vereinfachte sich der Programmiervorgang erheblich, berichtet er. Die Programmierung begann mit der Übernahme des Volumenmodells des Kunden. Per Featureerkennungsoption erkannte die Software Features wie etwa Bohrungen, Taschen, Fasen oder Verrundungen. Nach entsprechenden Ergänzungen wurden die Bearbeitungsoperationen festgelegt.
Laway verwendete die 5-Achs-Kombinationsfräsfunk­tion von Esprit, um die Bearbeitungsmuster- und Werkzeugausrichtungsstrategien zur optimalen Bearbeitung festzulegen. Diese Funktion umfasst 20 unterschiedliche Bearbeitungsstrategien, so dass jede Geometrie bearbeitet werden kann. Der Experte wählte für jeden Werkzeugweg ein Werkzeug mit Halter aus und legte Geschwindigkeiten und Vorschübe fest. Nachdem der Werkzeugweg erzeugt war, verwendete er die Simulationsfunktion von Esprit, um den Bearbeitungsprozess zu visualisieren.
Die Simulation erkennt dem Hersteller zufolge jede nicht erreichbare Achsenposition oder auch Kollisionen mit allen beweglichen Teilen der Maschine, dem Werkzeug oder dem Werkzeughalter und dem herzustellenden Werkstück. Das Programm lieferte auch eine Darstellung des bearbeiteten Werkstücks, um es dann mit dem originalen CAD-Modell zu vergleichen.
So funktionieren die erstellten Programme Laway zufolge nun auf Anhieb perfekt, auch auf der 5-Achs-Maschine Makino PS95. Sein Fazit: „Esprit liefert mit seinen Strategien, die speziell für 5-Achs-Fräsen entwickelt wurden, und seiner Fähigkeit, die vollständige Funktionalität dieser Maschinen zu unterstützen, zusätzliche Produktivitätvorteile.”