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Nut auf Zylindermantel fräsen, Wie fräse ich eine Steuerkurve

Beitrag 11.11.2008, 10:03 Uhr
Andreas1964
Andreas1964
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Beiträge: 296

Tach auch, ich hätte gerne mal eine 2te Meinung. :-)

Ich möchte mit Surfcam eine Nut auf dem Umfang eines Zylinders fräsen, die sinusförmig schwingt. Klingt kompliziert, ist es auch, daher ein Bild anbei damit man sich das vorstellen kann.

Da hatte ich die Idee mir Konturen zu erstellen, die die Abwicklung der Nut darstellen.

Die Mittelpunktsbahn wäre also meine Sinuskurve und je eine parallele Sinuskurve nach oben und unten wären die Nutkanten.

BTW, das ich dabei die Nutkanten je nach Steigung der Nut korrigieren muss, weil die Sehne (=Nutbreite) in der Steigung ja kürzer ist als der enstprechende Weg auf dem Umfang des Zylinders ist, habe ich mitbedacht.

Wenn ich jetzt eine 25er Nut mit einem 16er Fräser fräsen will, dann muss der Fräser ja außerhalb der Zylinderachse wandern, sonst bekomme ich eine keilförmige Nut, d.h. der Nutgrund wäre zu schmal.

Meine Sinuskontur liegt nun in X-Richtung (=abgewickelter Zylinder) und wandert in Y-Richtung aus, Z ist 0. Rotationsachse meines Zylinders ist Y.

Diese Kontur fräse ich mit "Kontur oben" und stelle 5mm zu, d.h. mein Fräser fährt auf Z-5.

Die entstandene Bearbeitung habe ich mit der Transformation "Zylindrische Abwicklung" im Bearbeitungsmanager so transformiert:

Abzuwickelnde Achse: X-Achse
Richtung der Abwicklung: Im Uhrzeigersinn
Ausichtung nach:
- Z-Koordinate =0
- Abwickl. Koord. =0
- nach Radius =75 (der Durchmesser meines Teils ist 150)
- nach Winkel = 90
Zylindrische Tasche:
- 1/2 Spaltweite = 12.5 (meine Nut soll ja 25 werden)
- Linke Seite (ich fräse im Gleichlauf)

Wenn ich das nun poste, dann macht mein PP (MPost ähnlich dem Standard-PP File "MAH-G18.M4" sowas:

Part der rechten unteren Nutkante:

N30 G1 X2.503 Y1.901 Z69.955 B20.572 R70
N31 G1 X2.645 Y3.055 Z69.95 B21.545 R70
N32 G1 X2.799 Y5.003 Z69.944 B23.084 R69.9
N33 G1 X2.955 Y7.098 Z69.938 B24.573 R69.9
N34 G1 X3.084 Y9.36 Z69.932 B26.064 R69.9
N35 G1 X3.191 Y11.777 Z69.927 B27.557 R69.9
N36 G1 X3.28 Y14.329 Z69.923 B29.043 R69.9
N37 G1 X3.364 Y17.974 Z69.919 B31.055 R69.9
N38 G1 X3.441 Y21.811 Z69.915 B33.043 R69.9
N39 G1 X3.506 Y26.883 Z69.912 B35.545 R69.9
N40 G1 X3.563 Y33.268 Z69.909 B38.542 R69.9
N41 G1 X3.607 Y42.13 Z69.907 B42.543 R69.9
N42 G1 X3.623 Y57.718 Z69.906 B49.512 R69.9
N43 G1 X3.59 Y65.169 Z69.908 B52.997 R69.9
N44 G1 X3.542 Y70.225 Z69.91 B55.498 R69.9
N45 G1 X3.482 Y74.945 Z69.913 B57.98 R69.9
N46 G1 X3.408 Y78.472 Z69.917 B59.981 R69.9
N47 G1 X3.322 Y81.716 Z69.921 B61.969 R69.9
N48 G1 X3.212 Y84.659 Z69.926 B63.953 R69.9
N49 G1 X3.07 Y87.249 Z69.933 B65.916 R69.9
N50 G1 X2.914 Y89.001 Z69.939 B67.433 R69.9

Part der linken oberen Nutkante:

N72 G1 X-2.503 Y98.1 Z69.955 B69.428 R70
N73 G1 X-2.645 Y96.945 Z69.95 B68.455 R70
N74 G1 X-2.799 Y94.997 Z69.944 B66.916 R69.9
N75 G1 X-2.955 Y92.902 Z69.938 B65.427 R69.9
N76 G1 X-3.084 Y90.641 Z69.932 B63.936 R69.9
N77 G1 X-3.191 Y88.223 Z69.927 B62.443 R69.9
N78 G1 X-3.28 Y85.672 Z69.923 B60.957 R69.9
N79 G1 X-3.364 Y82.026 Z69.919 B58.945 R69.9
N80 G1 X-3.441 Y78.189 Z69.915 B56.957 R69.9
N81 G1 X-3.506 Y73.117 Z69.912 B54.455 R69.9
N82 G1 X-3.563 Y66.732 Z69.909 B51.458 R69.9
N83 G1 X-3.607 Y57.87 Z69.907 B47.457 R69.9
N84 G1 X-3.623 Y42.282 Z69.906 B40.488 R69.9
N85 G1 X-3.59 Y34.831 Z69.908 B37.003 R69.9
N86 G1 X-3.542 Y29.775 Z69.91 B34.502 R69.9
N87 G1 X-3.482 Y25.055 Z69.913 B32.02 R69.9
N88 G1 X-3.408 Y21.528 Z69.917 B30.019 R69.9
N89 G1 X-3.322 Y18.284 Z69.921 B28.031 R69.9
N90 G1 X-3.212 Y15.341 Z69.926 B26.047 R69.9
N91 G1 X-3.07 Y12.751 Z69.933 B24.084 R69.9
N92 G1 X-2.914 Y10.999 Z69.939 B22.567 R69.9

Irgendwie kommt mir das spanisch vor.

Die Auswanderung ist in der richtigen Richtung, aber kann das denn passen?

Habe ich alles richtig gemacht, oder ist meine Vorgehensweise falsch?

Mit freundlichem Gruß,
Andreas Killer, Arbeitsvorbereitung und NC-Programmierung
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Beitrag 11.11.2008, 10:32 Uhr
Andreas1964
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Verdammt, es passt nicht!

Wenn ich mit einem 16er Fräser die Nutwandung fräse und dann mit einem 25er Fräser die Mittelpunktsbahn fräse, dann dürfte im Verify der 25er Fräser die Wand nur tuschieren, oder?

Macht er aber nicht, auf dem Bild vom Verify ist rot der Schruppfräser, gelb der 16er Schlichtfräser und grün der 25er Fräser.

Wie man sieht fräset er noch deutlich etwas von dem gelben weg (auf der anderen Nutseite ist das auch zu sehen).

Wie kriege ich mit einem 16er Fräser eine 25er Nut gefräst?

Ich bin für jede Idee dankbar.

Mit freundlichem Gruß,
Andreas Killer, Arbeitsvorbereitung und NC-Programmierung
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Beitrag 12.11.2008, 11:35 Uhr
Andreas1964
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Ich machs nochmal einfacher:

Wenn ich eine 25er Nut unter 45° auf einem Durchmesser 150 fräsen will, wie kriege ich das mit einem 16er Fräser hin?

Anbei das Surfcam-File das die Bearbeitung enthält. Schaut Euch mal die Simulation des Abschnitts "Bearbeitung" an.

Der 16er Fräser müsste eigentlich die Nut schon fertigfräsen, macht er aber nicht, denn der 25er Fräser dürfte ja nichts mehr von der Nut wegnehmen.

Wie geht's?

Mit freundlichem Gruß,
Andreas Killer, Arbeitsvorbereitung und NC-Programmierung
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Beitrag 08.12.2008, 23:02 Uhr
DerFräser
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Das geht so nicht !!

Wir haben selber im Hause Steuer- bzw. Nutkurven mit TRACYL(1) gefräst mit und ohne FRK(1) und die Kurven waren immer konisch etwas in der Breite verzerrt.

Ich kenne nur 2 Wege um die Nuten besser hinzubekommen:

* Fräser mit Durchmesser der fertigen Nutbreite einsetzen. Das heißt Fräser arbeitet nur mit der Mittelpunktsbahn; bzw. exakt der Bahn der Steuerkurve. Dabei werden alle möglichen Hinterscheidungen im Kurvenverlauf korrekt erfasst.


* Bei einer Sinumerik 840D mit TRACYL und zusätzlicher Nutwandkorrektur ist es möglich, eine annährende Bahn zu Fertigen.
Man verwendet auch hier die exakte Mittelpunkts-Bahn und arbeitet mit TRACYL(DM,1); G41/G42 in Verbindung mit OFFN= und kann so die Nuten Parallel erstellen. Die Genauigkeit der Nuten ist aber von der Einstellung der Maschinenkinematik/Achsnachführung abhänig.

Zum Fräsen: Mann fährt die eine Seite/Stecke der Kurve ab.

Die Nutbreite wird die Fräserbreite plus den Wert von OFFN= . Beachte aus G41 wird G42. Bei der 2'ten Seite die gleiche Kontur nur von hinten nach vorne abgearbeitet!

Ich kann nur sagen, schau mal unter DOConWEB bei TRAYL( , ) und Nutwandkorrektur nach; in der Programmieranleitung Arbeitsvorbereitung. Die Beschreibung ist leider ziehmlich knapp gehalten und wie alle Texte bei Siemens... wacko.gif
Ich muss alles dreimal lesen, bevor ich versteh hat was dort geschrieben steht.

Leider habe ich keine Ahnung wie das anderen CNC-Steuerungen zu Programmieren ist.



m8.gif




(1) ZylinderbahnTransformatin bei der SINUMERK840D TRAFO_TYPE_n=513
(2) FRK heißt Fräserradiuskompensation


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Beitrag 09.12.2008, 08:17 Uhr
Andreas1964
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Aber es geht anders!

Ich hab's mittlerweile hinbekommen, allerdings mit dieser Transformation geht's nicht. Ich weiß nicht so recht wozu das "Taschenfeature" überhaupt gut sein soll...

Theoretisch müsste man damit ein eckiges Loch mit paralleler Wand in einen Zylinder fräsen können, für umlaufende Nuten taugt's nicht. Also z.B. für's Fräsen auf 'ner Drehmaschine mit Y-Achse deren Weg nicht für das Loch reicht. Könnte evt. gehen...

BTW, ich vermute mal das Deine TRAFO in etwa gleich rechnet.

Ich erzähl mal in Kurzform wie ich's gemacht habe:

1. Punkt: Der Fräser muss auf die Nutwand zufahren.

Sagen wir mal der Fräser ist in Richtung der Z-Achse (horizontal) und unsere Drehaches B rotiert um Y. Wenn die Nut parallel zur X-Achse verläuft ist die Auswanderung X0, d.h. die Fräsermitte zeigt auf die Rotationsachse.

Wenn nun die Nut parallel zu Y verlaufen würde, dann müsste mein 16er Fräser um (Nutbreite-16)/2 in X auswandern. +/- je nach Nutwandung. Ist logisch? Ja!

2. Punkt: SRK (FRK) funzt nicht!

Bei einer steigenden (sinusförmigen) Steuerkurve in wandert der Fräser von X0 über Xmaximum auf Steigungsmitte wieder auf X0 zurück, während Y vom unterem Totpunkt kontinuierlich auf oberen Totpunkt fährt. Quasi einen Kreisbogen.

Um eine korrekte SRK hinzubekommen müsste die Steuerung sich die Konturkante selbst mit Hilfe der B-Achse errechnen, die bei dem ganzen ja rotiert. Ich kenne keine Steuerung die das kann. Weiß da jemand etwas definitives?

Theoretisch läßt sich die SRK selbst mit einem parameterischem Programm programmieren, indem man die Koordinaten + Konstante * Radius programmiert. D.h. das Programm mittels selbstgestricktem Generator erzeugen, ala

N 13 G1 X=6.9649+.0051588*E5 Y=-63.8665+.9999867*E5 B=155.5 R=51.5
N 14 G1 X=6.9577+.0058291*E5 Y=-63.864+.999983*E5 B=155.0
N 15 G1 X=6.9502+.0065217*E5 Y=-63.8612+.9999787*E5 B=154.5
N 16 G1 X=6.9423+.0072364*E5 Y=-63.858+.9999738*E5 B=154.0

3. Punkt: Wir brauchen eine 3D-Spline, mit der Abwicklung geht's nicht.

Wenn ich eine Abwicklung einer Nutkante auf einen Zylinder aufwickel, dann gibt es Verzerrungen. Stell Dir einen Zylinder vor und säge ihn unter +45° ab. Die Schnittfläche ist eine Ellipse.

Wenn die Nut nun unter -45° durch diesen Schnittverlaufen würde, dann ist die Nutbreite kleiner als gewollt, denn beim Aufwickeln "ziehe" ich quasi die Nutbreite auf den Zylinder. Kuck mal im Tabellenbuch bei Kreisabschnitt und vergleiche Bogenlänge und Sehnenlänge.

4. Punkt: Die 3D-Spline muss die Auswanderung beinhalten und wir brauchen eine Menge Vektoren!

Da ich keine 4-Achsen-Option habe, kann ich nur mittels "Interpolation" an einer Spline langfahren. Surfcam berechnet hierbei netterweise den Versatz (SRK) des Fräsers.

Surfcam-Bug: Nach dem Start von SurfCAM muss man einmal im 4-Achsen Menü die Achsen setzen! Auch vor dem Regenerieren einer fertigen Bahn! Vergisst man das gibt es Ausschuß!

Damit die Interpolation aber auch eine parallele Nut erzeugt muss die 3D-Spline quasi den Fräser außer der X-Mitte ziehen, die Vektoren auf der Spline zeigen dabei an der Nutkante entlang.

5. Punkt:
QUOTE
Fräser mit Durchmesser der fertigen Nutbreite einsetzen. Das heißt Fräser arbeitet nur mit der Mittelpunktsbahn; bzw. exakt der Bahn der Steuerkurve. Dabei  werden alle möglichen Hinterscheidungen im Kurvenverlauf korrekt erfasst.

Das ist richtig! Und es ist meine einzigste Möglichkeit um zu prüfen ob die Bahn korrekt ist. Es ist mir bisher nicht gelungen ein korrektes 3D-Modell von meiner Kurve zu erzeugen, weder mit Solid Edge noch Solidworks. In der Simulation kann man an der Flächenverfährbung das sehr schön sehen.

Also die Mittelpunktsbahn als Abwicklung mit Fräsermitte auf der Kontur zu fräsen und dann die Fräserbahn aufwickeln geht!

Bringt mich zum

6. Punkt: Parallele 3D-Spline für die Nutkanten berechnen

Damit meine Nut auch über den ganzen Verlauf parallel ist, muss ich eine parallele Bahn zu der eben erwähnten Mittelpunktsbahn berechnen.

Dazu stelle ich mir die Abwicklung der Mittelpunktsbahn vor, berechne die parallele Bahn und wickel diese dann auf den Zylinder auf, lasse dabei aber die X-Auswanderung intakt!

Auf die Abwicklung stelle ich meine Vektoren und rotiere diese ebenfalls während der Abwicklung nach dem gleichen Schema.

Dabei ist zu beachten das die Nut bei größeren Steigungen ja selber auch noch aus der Mitte wandern kann, sonst klemmt nachher die Steuerrolle.

Da weder SurfCAM noch Solidworks noch Solid Edge in unserem Sinne wickeln kann müssen wir das selber machen und dann das ganze in ein DXF abspeichern und in Surfcam einlesen.

Wenn man an diesem Punkt ist, ist das Fräsen dann ganz einfach. biggrin.gif

Aber bis dahin ist es echt die Hölle.

Ich häng mal ein fertiges Beispiel dran, musste ich etwas reduzieren, wegen der 1Mb Beschränkung dieses Forums.

Mit freundlichem Gruß,
Andreas Killer, Arbeitsvorbereitung und NC-Programmierung
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Beitrag 18.12.2008, 03:57 Uhr
DerFräser
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Hallo und so...

QUOTE
Das ist richtig! Und es ist meine einzigste Möglichkeit um zu prüfen ob die Bahn korrekt ist. Es ist mir bisher nicht gelungen ein korrektes 3D-Modell von meiner Kurve zu erzeugen, weder mit Solid Edge noch Solidworks.


Ich glaube man kann mit Solidworks durch vielfache Subtraktion einen brauchbare Kurve erzeugen. Bei SW hat man die Möglichkeit mit Hilfe von Visualbasic den Daten der mittleren Kurvenbahn durch Subtraktion eines Zylinders (Werkzeug) von einem Zylinder (Werkstück) den gewünschten Solid zu erzeugen. Man Positioniert einen Zylinder an den Startpunkt der Kurve und versetzt diesen immer weiter bis die Bahnvollständig ist, dann subtrahiert man diese vom Werkstück und so entsteht der Solid mit der Steuerkurve.

Zu der Vorgehensweise kann man im Forum bei WWW.'#dx.|е mal anfragen.

Viel Erfolg m8.gif


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