So werden die 2D- und 3D-Welten der Zerspanung verheiratet

Seit Anfang der 1980er-Jahre erstmals eine Drehmaschine mit einem Fräskopf und einer vollwertigen B-Achse ausgestattet wurde, kam ein breites Angebot an Maschinen auf den Markt, die eine Komplettbearbeitung ermöglichen. Neben den Dreh-Fräsmaschinen mit einer oder zwei Spindeln findet man auch 5-Achs-Fräszentren mit Drehoption. Dadurch stehen zerspanenden Betrieben bei Bauteilen mit radialen Geometrien vor der Wahl, entweder die Dreh- und Fräsbearbeitungsschritte auf verschiedenen Maschinen durchzuführen oder eine Multitaskingmaschine für die Komplettbearbeitung zu nutzen.

Die Erstellung des NC-Codes für die 5-Achs-Simultanbearbeitung ohne CAM-Unterstützung ist kaum vorstellbar. Nicht anders verhält es sich, wenn beim Fräsdrehen zu komplexen Fräsaufgaben noch die radiale Komponente hinzukommt. Moderne CAM-Systeme sollten daher 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. Das Ziel ist immer, einen durchgängigen Prozess ohne Fehlerquellen anzubieten und dies wurde auch für die Integration von Haupt-, Gegenspindel- und B-Achs-Steuerung erreicht: ein Postprozessor, ein Maschinenmodell und ein NC-Programm.

Die hyperMill Turning Solutions bieten zahlreiche Strategien, um typische Aufgaben schnell und effizient zu bewältigen, darunter 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 lassen sich deutliche Zeiteinsparungen beim Schruppen erzielen und 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‘ ist beispielsweise 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.

Fräs-Drehmaschinen werden häufig genutzt, um große komplexe Teile zu fertigen bei denen die zusätzliche Option des Drehens den Gesamtaufwand der Bearbeitung entscheidend verringern kann. 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. Diese virtuelle Bearbeitung wird von Open Mind derzeit auch für die Drehbearbeitung realisiert. Für Fräs-Drehmaschinen mit Siemens-Steuerung ist das Virtual Machining bereits verfügbar. Schon in der Simulation der Fräs- und Drehprozesse sieht der Anwender eins zu eins, was auf der Maschine passieren wird. Dieses Höchstmaß an Sicherheit ist gerade bei sehr großen Teilen auch von wirtschaftlicher Bedeutung, denn ein so geprüftes Programm lässt sich zuverlässig auch mannlos ausführen.

Wer für seine komplexen Aufgaben ein mächtiges CAD/CAM-System angeschafft 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. Die Entwicklung schreitet weiter voran und eines der nächsten Projekte ist die. Durch einen digitalen Zwilling des Revolvers und der gerüsteten Werkzeuge kann dann zuverlässig sichergestellt werden, dass ein aktuell nicht verwendetes Werkzeug keine Kollisionsgefahr darstellt.