Von der Konstruktion zum Giessereimodell

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Einsatz auch für grosse Giessereimodelle

Auch Herbert Schild, Geschäftsführer der Duisburger Modellfabrik GmbH, setzt seit über fünf Jahren Work NC ein. Überzeugt hat ihn die Praxisnähe der Software: «Schon bei der ersten Vorführung konnten mir die Programmierspezialisten von Sescoi an meinen eigenen Bauteilen demonstrieren, wie einfach der Umgang mit Work NC ist. Selbst ungelernte Maschinenbediener erreichen damit nach kurzer Einlernphase achtbare Ergebnisse.»

Während sich Kegelmann auf eher kleinere Modelle konzentriert, fertigt die Duisburger Modellfabrik auch grosse Giessereimodelle aus Holz, Ureol oder Schaumstoff. Die dafür jüngste Anschaffung war vor einem Jahr ein fünfachsiges Portalbearbeitungszentrum mit einem Arbeitsraum von 5100 x 3700 x 1300 Millimeter, auf dem in erster Linie Teile für die Maschinenbauindustrie sowie für Windkraftwerke gefräst werden. Typische Bauteile sind Rotornaben oder Maschinenträger, teils als Komponenten, die später zu noch grösseren Elementen zusammengesetzt werden. Herbert Schild erklärt: «Seit einem Jahr haben wir dementsprechend auch das Fünfachsen-Modul von Work NC im Einsatz, mit dem wir sehr zufrieden sind. Es erstellt tadellose Programme, die hundertprozentig kollisionsfrei sind - für uns ein ganz wichtiger Aspekt. Während man bei anderer Software dafür noch zahlreiche Eingaben machen muss, ist der Aufwand bei Work NC gering.»

Mehr Sicherheit durch Simulation

Sescoi hat in der aktuellen Programmversion G3 grossen Wert auf praxisnahe Programmierung und Sicherheit gelegt und die Simulation der Fräsbahnen sowie die Möglichkeiten zur Werkstückanalyse erweitert. Per Mausklick erhält der Anwender situationsbezogene Informationen und Masse (z.B. Krümmungsradien, Entformungsschrägen oder Höhen), anhand derer er eine sinnvolle Bearbeitung festlegen kann. Es lassen sich schnell und direkt Lücken füllen oder zusätzliche Flächen erzeugen, die zur Bearbeitung notwendig sind. Diese werden zunächst im CAD-Modell transparent dargestellt und - nach der Bestätigung durch den Benutzer - dem CAM-Modell zugeführt.

Der Umgang mit den neuen Editierfunktionen für Fräsbahnen ist besonders einfach, worauf Sescoi-Vertriebsleiter Werner Möller hinweist: «Mit unserem Editor kann der Anwender sogar in letzter Minute die Fräsbahn nach seinen Wünschen verändern. Work NC bietet eine neue Funktionalität, die sich automatisch den Wünschen des Anwenders anpasst und entsprechend Zonen, Zeilen, Ebenen oder Polygone aus der Fräsbahn editiert.» Der Editor ist intuitiv anzuwenden und durch Echtzeitkontrollen der Änderungen sehr sicher in der Anwendung.

Neue Strategien steigern Produktivität

Zu den wichtigen Neuheiten in Work NC G3 gehören verbesserte und neue Frässtrategien für die Bearbeitung auf Zwei-, Drei- und Drei-plus-Zwei-Achsen. Die Multifunktionsfräsbahn «Globales Schruppen/Schruppen Restmaterial» ist beispielsweise eine Weiterentwicklung, bei der durch das bevorzugte Fräsen im Gleichlauf rundere und flüssigere Bahnen entstehen. Durch die Verminderung der Rückzüge und das Berücksichtigen von ebenen Flächen lässt sich erheblich Zeit sparen.

Auch für die 2,5-Achsen-Bearbeitung steht in der Version G3 die Option «Trochoidal» zur Verfügung, die weitere erhebliche Zeitersparnisse und höhere Werkzeugstandzeiten verspricht, sobald in vollem Material bearbeitet wird. Die neue Funktion «Schlichten Z-Konstant» kommt vor allem dem Hochgeschwindigkeitsfräsen zugute, denn sie erzeugt sanfte und weitgehend ruckfreie Bahnen. Zusätzliche Strategien zum automatischen Anfahren eliminieren das Risiko von Rattermarken.

Automatische Umwandlung von Drei- auf Fünfachs-Programme

Stephan Kegelmann ist vom fünfachsigen Bearbeiten überzeugt: «Gerade bei tiefen Bauteilen ist das fünfachsige Fräsen dem dreiachsigen deutlich überlegen. Während man bei letzterem sehr lange Werkzeuge einsetzen muss, um eine Kollision mit dem Werkstück zu vermeiden, kann man beim fünfachsigen Fräsen ein kurzes Werkzeug mit einem entsprechenden Halter wählen.»

Das Programmieren der komplexen Fünfachs-Bewegungen ist mit Work NC gewohnt einfach. Auch dafür wurden neue Funktionen und Strategien implementiert. Besondere Vorteile verspricht das Modul Auto 5, das aus existierenden Dreiachs-Programmen automatisch Fünfachs-Fräsbahnen generiert. Bei der automatischen Umwandlung genügt es, die gewünschte Werkzeuglänge und den Halter einzugeben. Dann rechnet die Software die Fräsbahn automatisch so um, dass eine kollisionsfreie fünfachsige Fräsbahn zustande kommt. Hierbei muss natürlich automatisch die Kinematik der Maschine berücksichtigt werden, da alle Maschinen in ihren Dreh- und Schwenkwinkeln begrenzt sind.

Giessereimodell für neuen Maschinenkopf

Ein Highlight in vielfacher Hinsicht gab es bei Kegelmann Technik im letzten Jahr zu vermelden: Der Werkzeugmaschinenhersteller F. Zimmermann präsentierte auf der Messe AMB die Portalfräsmaschine FZ 100 mit einem neu entwickelten Dreiachs-Fräs-kopf M3 ABC, wodurch sich eine sechsachsige Bearbeitung realisieren lässt. Die erste Maschine steht mittlerweile im Unternehmen in Rodgau-Jügesheim, wo sie ihre Stärken ausspielen kann. Stephan Kegelmann ist begeistert: «Das Konzept setzt Massstäbe. In der Volumenzerspanung von Aluminium, Composite- und Modellbauwerkstoffen wie auch in der HSC-Bearbeitung von Stahl und Guss, wo herkömmliche Zweiachs-Gabelköpfe mit A- und C-Achse im Fünfachs-Simultanbetrieb längst an ihre Grenzen stossen, ist die FZ100 am richtigen Platz. Dadurch, dass durch die Dreiachsigkeit das Polstellenproblem eines herkömmlichen Gabelkopfes gelöst ist, kann das Werkzeug auch beim Abwälzen immer im Span stehen, was extrem effizient ist.»

Da das Programmieren der sechsachsigen Maschine so einfach wie möglich sein sollte, begleitete auch Sescoi die Entwicklung der neuen FZ 100 von Zimmermann. So ist Work NC derzeit das einzige CAM/CAD-System, das diese Sechsachstechnologie unterstützt.

Schichtfräsverfahren für komplexe Giessereimodelle

Bei der LMC-Schichtfräsmaschine von F. Zimmermann gehörte Stephan Kegelmann zu den ersten Anwendern. Er half mit, das System weiterzuentwickeln und hält grosse Stücke auf diese Technologie, die das bisherige Schichtfräsen auf den Kopf stellt. F. Zimmermann hat das Prinzip des Schichtfräsens in seinem Layer Milling Center (LMC) so umgesetzt, dass der Fertigungsprozess aus fünf Schritten besteht (siehe Kasten).

Herr Kegelmann kennt die Stärken genau: «Wir setzen das LMC bei hochkomplexen Giessereimodellen ein, vor allem wenn diese tiefe Rippen aufweisen. Für solche Einsatzfälle ist die spezielle Schichtfräsmaschine ideal. Gerade wenn in der Tiefe kleine Eckradien von wenigen Millimetern verlangt werden, ist das aus dem Vollen nicht machbar, da ich mit einem kleinen Fräser nicht so tief reingelange. Also bleibt nur der schichtweise Aufbau. Früher musste ein Mitarbeiter die einzelnen konventionell gefertigten Platten zusammenkleben, mit der Gefahr, dass der Kleber unten rein läuft. Beim LMC besteht diese Gefahr nicht, es geht mannlos und viel schneller.»

Work NC-Modul für Layer Milling Process

Eine grosse Rolle für die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens spielt der Aufwand für die Programmierung der Maschine. Für den Layer Milling Process ist es mit einem herkömmlichen CAM-Modul nicht getan. Die Aufteilung eines Modells in einzelne Schichten würde eine sehr aufwändige Programmierung erfordern, denn für jede Schicht müssten alle notwendigen Fräsbahnen einzeln programmiert und berechnet werden. Strategien für das Fräsen der Bereiche zwischen Geometrie und Stützrand, das Abplanen der Schichten auf Sollhöhe, das Fräsen der Nuten für den Kleberüberschuss, der Kleberauftrag und das Aufrauen der Oberfläche sind in einem konventionellen CAM-System nicht verfügbar.

Zur vollautomatischen, schichtweisen Aufteilung des Modells und allen anderen spezifischen Aufgaben entwickelte Sescoi daher das Zusatzmodul Work NC-LMP. Damit geht die Programmierung des Layer Milling Centers - wie bei Work NC üblich - quasi per Knopfdruck vonstatten. Analog zum herkömmlichen Fräsen aus dem Vollen erstellt der Anwender ausgehend vom 3D-CAD-Modell ein Work NC-Projekt und definiert die zum Fräsen notwendigen Strategien. Dann startet er das Zusatzmodul, welches das aktuelle Projekt lädt und es in einer grafischen Benutzerschnittstelle darstellt. Jetzt gibt der Programmierer alle Parameter für den Schichtfräsprozess ein; also Grösse, Dicke und Anzahl der Platten, Zeit und Kräfteangaben für den Klebeprozess und die Werte für die Absaugung. Die Daten werden in einer Materialdatei für spätere Projekte gespeichert; die erzeugten Fräsbahnen und NC-Daten kann sind visuell überprüfbar.

Durch die Zusammenarbeit zwischen Maschinenhersteller, Softwarehaus und Anwender konnten bei dem LMC wie auch bei der sechsachsigen Zerspanung deutliche Fortschritte erzielt werden, die dem gesamten Modellbau zugute kommt.

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