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HEIDENHAIN Forum

Mess- und Steuerungstechnik

Spirale fräsen bzw. Drehfräsen einer Planfläche

Beitrag 09.03.2017, 16:43 Uhr
fuxxx
fuxxx
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Beiträge: 6

Hallo,
ich habe ein etwas spezielles Problem und hoffe, hier vielleicht den ein oder anderen Tipp zu bekommen: ich möchte die im Anhang dargestellte Kinematik auf einer KERN Pyramid Nano mit einer iTNC 530 realisieren. Diese Verfahrensvariante ist so nicht gerade gebräuchlich, deshalb habe ich für diese Konstellation noch keine geeignete Lösung für ein NC-Programm gefunden.
Da ich vom orthogonalen Drehfräsen komme, habe ich für das Verfahren auch "Drehfräsen" als Oberbegriff gewählt. Mit dem Unterschied, dass ich hierbei eine Planfläche bearbeite und nicht wie sonst beim Drehfräsen üblich eine Längsbearbeitung durchführe. Der Prozess ist vergleichbar mit einem Plandrehprozess, bei dem der Drehmeißel durch einen rotierenden Fräser ersetzt wird. Die Anstellung des Fräsers realisiere ich über den Schwenktisch. Die eigentliche Kinematik ist nicht kompliziert, d. h. der Fräser führt eine Vorschubbewegung in X vom Außendurchmesser des Werkstücks zur Werkstückmitte hin aus (ich fahre nicht bis zur Mitte sondern nur etwa bis Durchmesser 15 mm), während sich dieses dreht. Hierbei soll ein Vorschub von z. B. 0,3 mm/Werkstückumdrehung eingestellt werden. Als resultierender Werkzeugweg ergibt sich also eine archimedische Spirale. Es ist wichtig, dass der Zahnvorschub von z. B. 0,1 mm entlang dieser Spirale konstant bleibt. Das wiederum macht es notwendig, dass sich - eben wie beim Plandrehen - die Werkstückdrehzahl der Position des Fräsers in X (bzw. abhängig vom Bearbeitungsdurchmesser) anpasst. In einer Drehmaschine würde ich hier einen Befehl à G96 S… einsetzen (konstante Schnittgeschwindigkeit). Dieser Befehl steht aber meines Wissens nicht zur Verfügung bzw. würde sich bei unserer Maschine dann das S auf die Fräsachse beziehen und nicht auf die Werkstückachse.
So, nun habe ich das ganze als 5-Achs-Konturfräsen mit Esprit programmiert. Das heißt, die Spirale habe ich als 2D-Skizze in Inventor erstellt und im Esprit als Kontur vorgegeben. Das Programm läuft soweit, ABER: man erkennt mit bloßem Auge, dass die C-Achse ständig beschleunigt und abbremst und auch die Vorschubgeschwindigkeit entlang meiner Spirale schwankt sehr stark. Nun meine Frage(n):
1. Kann mir jemand sagen, woher die starken Schwankungen der C-Achsen-Rotationsgeschwindigkeiten kommen könnten oder wie man diese in den Griff bekommt? Eine Erhöhung der Toleranz (CYCL DEF 32.1) hat keine Verbesserung gebracht.
2. Kann mir jemand sagen, ob es möglich ist, das Ganze viel einfacher zu programmieren? Also entweder etwas in Richtung G96... oder halt eine Rotation der C-Achse in Abhängigkeit der Werkzeugposition in X?

Ich hoffe, ich konnte einigermaßen verständlich erklären, worum es geht. Wenn nicht, bitte fragen ;-) ich komme hier nicht weiter!

Hier noch ein Ausschnitt aus dem NC-Programm:

0 BEGIN PGM 170127_Drehfraesen_Kugelkopf
1 ; -------------------------"
2 ; WERKZEUG LISTE"
3 ; WERKZEUG 10 +6.MM "BM 06.0"
4 ; -------------------------"
5 BLK FORM 0.1 Z X+0 Y+0 Z+0
6 BLK FORM 0.2 X+0 Y+0 Z+0
7 CYCL DEF 247 BEZUGSPUNKT SETZEN ~
Q339=+51 ;BEZUGSPUNKT-NUMMER
8 M127
9 M129 ; 5-ACHS AUS
10 ; ZURUECKSETZEN EBENE UND NULLPUNKT
11 CALL LBL 19
12 CALL LBL 20
13 *- "BM 06.0"
14 TOOL CALL 1 S7957
15 CYCL DEF 32.0 TOLERANZ
16 CYCL DEF 32.1 T0,005
17 CYCL DEF 32.2 HSC-MODE:1 TA5
18 *- ----- KONTUR -----
19 ; ZURUECKSETZEN EBENE UND NULLPUNKT
20 CALL LBL 19
21 CALL LBL 20
22 ; --- SIMULTANEOUS JOB ---
23 ; --- Min B = +0. ---
24 ; --- Max B = +0. ---
25 M127
26 LN X-20 Y-20 Z-5 TX+0,0000 TY-0,9660 TZ+0,2588 R0 FMAX M3
27 M128 ; TCPM ON
28 LN X-20 Y-20 Z-5 TX+0,0000 TY-0,9660 TZ+0,2588 R0 FMAX M8
29 LN X-8,075 Y-13,9863 Z+20,0000 TX+0,8365 TY-0,4830 TZ+0,2588 R0 FMAX
30 LN X-8,0487 Y-14,0013 Z+20,0000 TX+0,8374 TY-0,4814 TZ+0,2588 F795,8
37 LN X-8,075 Y-13,9863 Z+20,0000 TX+0,8365 TY-0,4830 TZ+0,2588
38 LN X-8,0487 Y-14,0013 Z+20,0000 TX+0,8374 TY-0,4814 TZ+0,2588
39 LN X-8,0224 Y-14,0163 Z+20,0000 TX+0,8383 TY-0,4798 TZ+0,2588
.
.
Viele Grüße
Roman

Angehängte Datei(en)
Angehängte Datei  Kinematik_Drehfraesen.png ( 40.31KB ) Anzahl der Downloads: 87
 
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Beitrag 09.03.2017, 17:40 Uhr
cgTNC
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ZITAT(fuxxx @ 09.03.2017, 16:43 Uhr) *
27 M128 ; TCPM ON

Hinter dem M128 hast Du eigentlich schon den Befehl im Kommentar stehen, den Du brauchst:
TCPM F TCP ...

Mit F TCP hält die Steuerung die Vorschubgeschwindigkeit am Werkzeugzentrum konstant.
Mit M128 oder F CONT wird dagegen die Achsgeschwindigkeit konstant gehalten.

Gruß
cgTNC
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Beitrag 09.03.2017, 17:58 Uhr
cgTNC
cgTNC
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ZITAT(fuxxx @ 09.03.2017, 16:43 Uhr) *
2. Kann mir jemand sagen, ob es möglich ist, das Ganze viel einfacher zu programmieren? Also entweder etwas in Richtung G96... oder halt eine Rotation der C-Achse in Abhängigkeit der Werkzeugposition in X?

Im prinzip müssen die Kreise (bzw. die Spirale) mit L oder LN in keinen Winkelschritten programmiert werden wobei sich der Radius bei jedem Schritt stetig etwas verringert. Die C-Achse wird entsprechend dem Winkelschritt mitgeführt.
Im Ergebnis dreht sich dann nur der Tisch und das Werkzeug bewegt sich zum Werkstückzentrum.

Gruß
cgTNC

Der Beitrag wurde von cgTNC bearbeitet: 09.03.2017, 18:00 Uhr
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Beitrag 09.03.2017, 18:09 Uhr
cgTNC
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ZITAT(cgTNC @ 09.03.2017, 17:40 Uhr) *
Hinter dem M128 hast Du eigentlich schon den Befehl im Kommentar stehen, den Du brauchst:
TCPM F TCP ...

Mit F TCP hält die Steuerung die Vorschubgeschwindigkeit am Werkzeugzentrum konstant.
Mit M128 oder F CONT wird dagegen die Achsgeschwindigkeit konstant gehalten.

Evtl. muß noch mit TOOL CALL DL+xx die Werkzeuglänge so geändert werden, dass abhänging von Anstellwinkel der TCP direkt über Eingriffstelle der der Werkzeugschneide liegt, damit der programmierte Vorschub auch genau dort wirkt.

Gruß
cgTNC
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Beitrag 09.03.2017, 18:10 Uhr
fuxxx
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Mitglied seit: 09.03.2017
Beiträge: 6

Das ist genau das, was da steht und was ich schon gemacht habe. Nur leider variiert die Vorschubgeschwindigkeit, mit der sich das Werkzeug entlang der Spirale bewegt sehr stark, sprich die Drehzahl der C-Achse schwankt sichtbar. Das ist mir unklar.
Trotzdem danke!
Roman

ZITAT(cgTNC @ 09.03.2017, 17:58 Uhr) *
Im prinzip müssen die Kreise (bzw. die Spirale) mit L oder LN in keinen Winkelschritten programmiert werden wobei sich der Radius bei jedem Schritt stetig etwas verringert. Die C-Achse wird entsprechend dem Winkelschritt mitgeführt.
Im Ergebnis dreht sich dann nur der Tisch und das Werkzeug bewegt sich zum Werkstückzentrum.

Gruß
cgTNC

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Beitrag 09.03.2017, 18:15 Uhr
fuxxx
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Beiträge: 6

Das ist interessant, nur verstehe ich es noch nicht ganz. Welche Achsgeschwindigkeit hält er denn damit konstant? Du meinst, ich sollte das M128 weglassen und nur TCPM F TCP700 (zum Beispiel) schreiben?
Danke!!

ZITAT(cgTNC @ 09.03.2017, 17:40 Uhr) *
Hinter dem M128 hast Du eigentlich schon den Befehl im Kommentar stehen, den Du brauchst:
TCPM F TCP ...

Mit F TCP hält die Steuerung die Vorschubgeschwindigkeit am Werkzeugzentrum konstant.
Mit M128 oder F CONT wird dagegen die Achsgeschwindigkeit konstant gehalten.

Gruß
cgTNC

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Beitrag 09.03.2017, 20:24 Uhr
schwindl
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Beiträge: 1.997

Hallo, mit TCPM F TCP wird der Vorschub für den TCP , heißt F5000 macht der TCP, bei Richtung'sänderung der Rundachsen bleibt der F5000 am TCP gleich, heißt die Rundachsen Können sehr schnell drehen. Mit FCONT wird der programmierte F5000 auf die beteiligten Achsen in jedem Satz aufgeteilt, somit werden Richtungsänderungen der Rundachsen mit einem konstanten Vorschub gefahren.

Dass ist hier denke ich aber nicht das Problem. Aus deinem kurzen Programm ist das schwer ersichtlich, Aber ich denke dass die Schritte in XYZ mit den Schritten der C-Achse nicht zusammenpassen. Versuche mal einen gleichmäßigen Punkteabstand auszugeben. Die Toleranz im Zyklus 32 ist sehr klein??


--------------------
Gruß
Schwindl
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Beitrag 09.03.2017, 22:54 Uhr
cgTNC
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ZITAT(fuxxx @ 09.03.2017, 16:43 Uhr) *
Kann mir jemand sagen, woher die starken Schwankungen der C-Achsen-Rotationsgeschwindigkeiten kommen könnten oder wie man diese in den Griff bekommt? Eine Erhöhung der Toleranz (CYCL DEF 32.1) hat keine Verbesserung gebracht.
...
27 M128 ; TCPM ON
28 LN X-20 Y-20 Z-5 TX+0,0000 TY-0,9660 TZ+0,2588 R0 FMAX M8
29 LN X-8,075 Y-13,9863 Z+20,0000 TX+0,8365 TY-0,4830 TZ+0,2588 R0 FMAX
30 LN X-8,0487 Y-14,0013 Z+20,0000 TX+0,8374 TY-0,4814 TZ+0,2588 F795,8
37 LN X-8,075 Y-13,9863 Z+20,0000 TX+0,8365 TY-0,4830 TZ+0,2588
38 LN X-8,0487 Y-14,0013 Z+20,0000 TX+0,8374 TY-0,4814 TZ+0,2588
39 LN X-8,0224 Y-14,0163 Z+20,0000 TX+0,8383 TY-0,4798 TZ+0,2588

Soweit ich das sehe sind die Sätze 29 und 37 sowie 30 und 38 identisch.
Das ergibt eher ein pendeln als eine Spirale.
So können sich die Achsen nicht konstant bewegen.

Gruß
cgTNC
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Beitrag 10.03.2017, 11:26 Uhr
fuxxx
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Hallo, kurze Erklärung zu meiner Vorgehensweise: die Punkte (X, Y, Z) und die Werkzeugrichtungsvektoren (TX, TY, TZ) habe ich mir mittels Matlab berechnet, da ich mir nicht sicher war, ob der Import der Spirale aus dem Inventor ins Esprit richtig funktioniert hat. Ich bin mir zu 99% sicher, dass die Punkte und Vektoren stimmen. Als Abstand zwischen den Punkten habe ich 3 Hundertstel gewählt. Die Toleranz ist zu klein? Was würdest du denn vorschlagen? Ich habe leider noch Null Erfahrung damit. Danke!

ZITAT(schwindl @ 09.03.2017, 20:24 Uhr) *
Hallo, mit TCPM F TCP wird der Vorschub für den TCP , heißt F5000 macht der TCP, bei Richtung'sänderung der Rundachsen bleibt der F5000 am TCP gleich, heißt die Rundachsen Können sehr schnell drehen. Mit FCONT wird der programmierte F5000 auf die beteiligten Achsen in jedem Satz aufgeteilt, somit werden Richtungsänderungen der Rundachsen mit einem konstanten Vorschub gefahren.

Dass ist hier denke ich aber nicht das Problem. Aus deinem kurzen Programm ist das schwer ersichtlich, Aber ich denke dass die Schritte in XYZ mit den Schritten der C-Achse nicht zusammenpassen. Versuche mal einen gleichmäßigen Punkteabstand auszugeben. Die Toleranz im Zyklus 32 ist sehr klein??

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Beitrag 10.03.2017, 12:32 Uhr
fuxxx
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Hallo, das ist richtig - mein Fehler. Das trifft aber nur auf diese beiden Sätze zu. Ab dann stimmen die Punkte. Ich hatte die Daten des mittels Esprit erzeugten Codes im nachhinein mit den Koordinaten aus Matlab ersetzt, deshalb machen diesen beiden Sätze evt. nicht so viel Sinn. Ab dann läuft das Programm aber wie beschrieben. Nur eben leider nicht 100%ig wie gewünscht.

ZITAT(cgTNC @ 09.03.2017, 22:54 Uhr) *
Soweit ich das sehe sind die Sätze 29 und 37 sowie 30 und 38 identisch.
Das ergibt eher ein pendeln als eine Spirale.
So können sich die Achsen nicht konstant bewegen.

Gruß
cgTNC

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Beitrag 10.03.2017, 13:53 Uhr
schwindl
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OK, 0.03 ist nicht viel, würde mal einen höheren Abstand wählen, 0.2-25 und die T-Vektoren auf 7 Nachkommastellen ausgeben


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Gruß
Schwindl
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Beitrag 10.03.2017, 14:34 Uhr
fuxxx
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Das Problem ist, dass ich entlang der Spirale möglichst genau einen Zahnvorschub von z. B. 0,1 mm einhalten muss. Ich möchte die Oberfläche gezielt strukturieren. Wenn ich den Punktabstand zu groß wähle (z. B. 0,2 mm), dann fährt er die Spirale ja gröber ab. Ich hatte auch schon den Gedanken, die Schrittweite größer zu machen und dann mittels Spline-Interpolation zu fahren, damit es nicht so grobe Geradenstücke sind. Aber da fehlt mir leider die Kompetenz bzw. kenne ich das Wort bislang nur aus dem Studium ;-)

ZITAT(schwindl @ 10.03.2017, 13:53 Uhr) *
OK, 0.03 ist nicht viel, würde mal einen höheren Abstand wählen, 0.2-25 und die T-Vektoren auf 7 Nachkommastellen ausgeben
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