27

Drehstrommotoren bieten auch höhere Leistungen und einen höheren Drehzahlbe-

reich. Drehstrommotoren bieten eine hohe Zuverlässigkeit und sind als besonders

robust und wartungsarm bekannt.

Einen immer höheren Stellenwert in der Technik erhalten die Linearantriebe. Li-

nearantriebe folgen demselben Funktionsprinzip wie ein Drehstrommotor, wobei

die ursprünglich kreisförmig angeordneten elektrischen Erregerwicklungen (Sta-

tor) auf einer ebenen Strecke angeordnet sind. Der „Läufer”, der im Drehstrom-

motor rotiert, wird beim Linearmotor von dem längs bewegten Magnetfeld über

die Fahrstrecke gezogen. Eine Möglichkeit, sich das Konstruktionsprinzip eines

Linearmotors bildhaft zu veranschaulichen, ist die „Abwicklung” eines rotierenden

Drehstrommotors auf eine Ebene.

Ein wesentlicher Vorteil eines Linearantriebes ist, dass um ein vielfaches höhere

Verfahrgeschwindigkeiten realisiert werden können als bei herkömmlichen Antrie-

ben. Auch sind Achsbeschleunigungen von derzeit mehr als 3 g nicht selten. Line-

arantriebe gelten als praktisch ausfallsicher und wartungsfrei. Linearantriebe sind

auch bei extremen Achsgeschwindigkeiten genauer. Linearantriebe bieten eine ca.

10fach höhere Genauigkeit. Ein weiterer zu berücksichtigender Vorteil eines Linear-

antriebes ist die Tatsache, dass weniger Bauteile in der Baugruppe montiert sind.

Bei Experten bleibt die Technik der Linearantriebe aber weiterhin umstritten. Der

wesentliche Nachteil von Linearantrieben ist die wesentlich kostenintensivere An-

schaffung. Linearantriebe sind nur sinnvoll bei großen Arbeitsräumen und Verfahr-

bewegungen. Beim Einsatz dieser Antriebsart besteht ein höherer Energiebedarf.

Die herkömmliche Technik mit Kugelgewindetrieben ist ausgereifter und wesent-

lich günstiger. Die großen Magnetfelder sind ebenfalls ein Nachteil. Es werden z. B.

Späne angezogen. Dies lässt sich nur durch einen hohen Kostenaufwand beseiti-

gen, z. B. durch Abdeckungen.

Daraus lässt sich erkennen, dass von Fall zu Fall entschieden werden muss, wel-

che Technik in einer Werkzeugmaschine unter Berücksichtigung von Kosten und

Nutzen sinnvoll eingesetzt wird.

3.4 Kugelgewindetrieb

Die Verbindung zwischen den Vorschubmotoren und den Maschinenschlitten in

Werkzeugmaschinen stellen Kugelgewindetriebe her (außer bei Linearantrieben).

Der Kugelgewindetrieb hat bis heute einen der höchsten Stellenwerte in der Achs-

positionierung. Mit dieser nahezu spielfreien und reibungsarmen Antriebseinheit

CNC-Technik • Lehrbrief 1 • Konstruktiver Aufbau von CNC-Maschinen

Abb. 3.5

Linearantrieb (eingesetzt

in Werkzeugmaschinen;

Siemens)

28

kann sehr schnell und äußerst genau positioniert werden. Minimalste Vorschübe

sowie Eilganggeschwindigkeiten bis zu 80 m/min und mehr kennzeichnen diese

Antriebe.

Ein Motor treibt die Kugelgewindespindel entweder direkt oder über Getriebe und

Riementriebe an. Zwischen Kugelgewindespindel und Kugelgewindemutter bewe-

gen (abwälzen/abrollen) sich in Laufrillen Kugeln, die beim Drehen der Spindel

axial wandern. Der Rückführkanal in der Kugelgewindemutter befördert die Kugeln

wieder zurück und schließt damit den Kreislauf, in dem die Kugeln zirkulieren.

CNC-Technik • Lehrbrief 1 • Konstruktiver Aufbau von CNC-Maschinen

Abb. 3.7

Kugelgewindetrieb (eingesetzt

in Werkzeugmaschinen der Fa.

Optimum)

EPE"Mqorcmv" " 45"

" " " """"

" " " " """

"H¯jtwpigp"

H¯jtwpigp"cp"Ygtm¦gwiocuejkpgp"fkgpgp"¦wt"gzcmvgp"Dgitgp¦wpi"fgt"Dgygiwpigp"cwh"gkpgp"qfgt"ogjtgtg"Htgkjgkvuitcfg0""

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Abb. 3.6

Schematischer Aufbau Kugel-

gewindetrieb

3.5 Führungen

Führungen an Werkzeugmaschinen dienen zur exakten Begrenzung der Bewe-

gungen auf einen oder mehrere Freiheitsgrade.

An Führungen werden folgende Anforderungen gestellt:

• Hohe Führungsgenauigkeit durch geringes Spiel und hohe Steifigkeit

• Nachstellmöglichkeit des Führungsspiels

• Geringe Reibung

29

• Geringer Verschleiß

• Gute Dämpfungseigenschaften

• Einfache Wartungs- und Schmiermöglichkeiten

• Schutz gegen Schmutz und Späne

Es gibt verschieden Arten von Führungen. Ursprünglich wurden überwiegend hydrodynamische Gleitführungen eingesetzt. Wegen ihrer dynamischen Eigen-schaften, z. B. des Stick-Slip-Effekts (Ruckgleiten = Riss des Ölfilms zwischen Führungsbahn und Schlitten), hohe Bewegungsgeschwindigkeiten usw., setzen sich in letzter Zeit immer mehr die Wälzführungen bzw. Linearführungen durch.

Auf der mitgelieferten Lehrgangs-CD-ROM befindet sich im Ordner Präsen-tationen_LB1 die Präsentation „Kap3_Kugelgewindetrieb_Linearführung“. Öffnen Sie den Ordner und starten Sie die Präsentation mit dem Start-But-ton.

Nachdem wir nun exemplarisch eine komplette Vorschubeinheit mit Kugelgewin-detrieb durchgearbeitet haben, skizzieren wir nun zum besseren Verständnis die einzelnen Elemente in ihrem Funktionszusammenhang auf:

3.6 Genereller Aufbau einer CNC-Drehmaschine

CNC-Technik • Lehrbrief 1 • Konstruktiver Aufbau von CNC-Maschinen

Abb. 3.8

Schematischer AufbauVorschubeinheit

Abb. 3.9

CNC-Drehmaschine der Firma Optimum mit gekapseltem Arbeitsraum

EPE"Mqorcmv" " 46"

"""""""""Igpgtgnngt"Cwhdcw"gkpgt"EPE/Ftgjocuejkpg"

"

Bewegunsrichtung

Führungen

Schlitten bzw. Maschinentisch

Antriebsmotor

Kugelgewindetrieb

Kraftübertragung zwischen Antriebsmotor und Kugelgewindetrieb

Wegmesssystem

75

5.1 Zusammenfassung:

In dieser Lektion haben Sie gelernt, wie SinuTrain gestartet wird. Weiterhin haben Sie die Bedienbereiche und die Menuestruktur der Siemens840D-Steuerung, die die gleiche ist wie bei SinuTrain, kennen gelernt. Sie können nun Werkzeuge, einen Werkstückordner und ein dazugehöriges Hauptprogramm anlegen und löschen. Ein Programm aufrufen und simulieren dürfte für Sie auch kein Problem mehr darstel-len. Jetzt ist es an der Zeit, dass wir dies anhand unseres bereits programmierten Übungsbeispieles praktisch vertiefen.

5.2 Übungen

Bearbeiten Sie zur Vertiefung des Gelernten nun folgende Wiederholungsauf-gaben.

1. Legen Sie folgende Werkzeuge im Werkzeugspeicher (Abb. 5.1) an:

2. Legen Sie in SinuTrain einen Werkstückordner für Übung_7 an.

3. Generieren Sie das Hauptprogramm Übung_7 im Werkstückordner Übung_7.

4. Geben Sie das CNC-Programm von Übung_7, das wir gemeinsam erarbeitet haben, im Editor ein.

5. Wenn Sie das CNC-Programm Übung_7 eingegeben haben starten Sie bitte die Simulation und geben unter „Rohteil“ folgende Punkte ein:

Abb. 5.2

Werkzeugspeicher Übung_7

CNC-Technik • Lehrbrief 2 • Programmieren mit Siemens 840D

76

Ich hoffe das Programm, dass wir gemeinsam erstellt haben, läuft bei Ihnen optimal.

Im nächsten Lehrbrief werden wir uns an die Programmoptimierung heranarbeiten und Drehteile mit komplexeren Aufgabenstellungen, wie Innenkonturen oder Frei-stiche, programmieren. Weiterhin werden wir uns mit Zyklen beschäftigen die uns das Programmieren erleichtern.

Abb. 5.3

Rohteilangabe Übung_7

Abb. 5.4

Simulationsbild Übung_7

CNC-Technik • Lehrbrief 2 • Programmieren mit Siemens 840Dn

15

CNC-Technik • Lehrbrief 3 • Abspanzyklus mit Unterprogrammtechnik

2 Abspanzyklus mit Unterprogrammtechnik

Um unser CNC-Programm weiter zu optimieren und einfacher programmieren zu können, stellen wir nun noch eine weitere Betrachtung an. Dazu nehmen wir noch einmal unser Programm Übung_7 zur Hand. Wir stellen fest, dass die Sätze N140 bis N240 die Schruppbearbeitung darstellen.

N10; Übung_7

N20; 040909 Christiani Team

N30 WWP

N40 G54 G90 G26S3000

N50; Plandrehen auf Länge 60 und Kontur vorschruppen

N60 T="A_SCHRUPP_80_0.8"

N70 M6

N80 G96 S250 F0.2 M4 M8

N90 G0 X62 Z0

N100 G1 X-1.6

N110 G1 Z1

N120 G0 X52

N130 G0 F0.4 S230

N140 G1 Z-29.5

N150 G1 X60

N160 G0 Z1

N170 G0 X44

N180 G1 Z-29.5

N190 G1 X52

N200 G0 Z1

N210 G0 X36.4

N220 G1 Z-29.5

N230 G1 X44

N240 G0 X62 Z2

N250 WWP

N260 T="A_SCHLICHT_55_0.8"

N270 M6

N280; Kontur schlichten

N290 G96 F0.1 S260 M4

N300 G42

N310 G0 X32 Z1

N320 G1 X36 Z-1

N330 G1 Z-30

Schruppbearbeitung

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CNC-Technik • Lehrbrief 3 • Abspanzyklus mit Unterprogrammtechnik

N340 G1 X 58

N350 G1 X62 Z-32

N360 G40

N370 WWP

N380 M30

Pro Schruppschnitt ist folgender Bewegungsablauf notwendig:

• Anstellen

• Längsdrehen

• Schulter plandrehen

• Ausgangsposition in Z anfahren

Das bedeutet, dass je Schruppschnitt 4 Sätze notwendig sind. In Übung_7 sind das 3 Schnitte, und so sind 12 Sätze zu überlegen für diesen immer wiederkehrenden Bewegungsablauf. Für solche Abläufe stellen die CNC-Steuerungen so genannte Arbeitszyklen oder auch Herstellerzyklen zur Verfügung. Mit häufig nur einem Programmsatz kann hier eine Vielzahl von Bewegungen ausgelöst werden. Der Programmieraufwand ist minimal. Die Zyklen sind nicht genormt. Jeder Steu-erungshersteller schafft hier eigene Zyklen. Diese werden häufig über Wegbedin-gungen aufgerufen. Im Programmiercode DIN 66025 sind dafür die Befehle von G80 bis G89 freigehalten. Vielfach sind aber auch 3-stellige Wegbedingungen (z. B. G818) dafür geschaffen worden, oder es werden Kurzbezeichnungen aus der englischen Sprache (z. B. CYCLE952) eingesetzt. Diese Form der Kurzbezeichnungen ist Grundlage für die Siemens Sinumerik Steuerung. Wir werden uns nun mit dem Abspanzyklus beschäftigen. Dieser Zyklus erlaubt es uns, dass die zu drehende Fertigkontur über diesen Abspanzyklus mit den entsprechenden Aufmaßen in X und Z-Achse vorgeschruppt wird. Dies geschieht in nur wenigen Programmsätzen. Aber wie wird dieser Abspanzyklus aufgerufen und editiert?

Auf der mitgelieferten Lehrgangs- CD-ROM befindet sich im Ordner Präsen-tationen_LB3 die Präsentation „Kap2_Konturaufruf und Abspanzyklus“. Öffnen Sie den Ordner und starten Sie die Präsentation mit dem Start-Button.

Optimieren wir nun unser Programm Übung_7 mit diesen gelernten Inhalten:

1. Legen Sie ein Unterprogramm mit dem Namen Fertigkontur im Werkstückordner Übung_7 an. Gehen Sie wie folgt vor:

Starten Sie SinuTrain, wie wir es in der Präsentation „Kap_5_Einleitung_ SinuTrain“ gelernt haben. Wenn das System komplett hoch gelaufen ist, wech-seln Sie mit der Taste „Menu select“ in das „Grundmenu“. Betätigen Sie nun den Softkey „Programmmanager“. Anschließend öffnen Sie Ordner „Werkstücke“ durch doppelklicken. Nun legen Sie im Werkstückordner „UEBUNG_7“ ein neues Programm an. Der Name für dieses Programm soll Fertigkontur lauten. Achten Sie darauf, dass das neu angelegte Programm die Endung SPF (Sub Program File) für ein Unterprogramm aufweist.

2. Ist für das Unterprogramm Fertigkontur der Editor geöffnet, geben Sie die Sätze, die die Fertigkontur beschreiben in dieses Unterprogramm ein. Wichtig ist hier, dass auch die Positionierung mit ins Unterprogramm programmiert wird. Das sind die Sätze N310 bis N350. Achten Sie darauf, dass das Unterprogramm mit dem Satz M17 beendet wird.

17

CNC-Technik • Lehrbrief 3 • Abspanzyklus mit Unterprogrammtechnik

3. Öffnen Sie im Programmmanager das vorhanden Hauptprogramm UEBUNG_7. Ändern Sie im Editor nun Satz 140 so um, dass hier der Konturaufruf über ein Unterprogramm für den Abspanzyklus programmiert wird.

Die Vorgehensweise ist in der Präsentation „Kap2_Absapnnzyklus“ausführlich be-schrieben.

4. Programmieren Sie bei N150 den Abspanzyklus. Hier zur Wiederholung nochmals die Vorgehensweise:

• Betätigen Sie im Programmeditor auf der horizontalen Softkeyleiste den Softkey „Kontur drehen“

• Anschließend betätigen Sie auf der vertikalen Softkeyleiste den Softkey „Abspanen“

• In der nun geöffneten Maske für den Abspanzyklus geben Sie nun die Daten aus folgender Abbildung ein und bestätigen diese mit dem Softkey „Über-nehmen“:

Abb. 2.1

Konturaufruf für Abspanzyklus

Abb. 2.2

ProgrammierungAbspanzyklus