Lernfeld 11 · Prüfung Teil 2

CAD-CAM-Kette

CAD-CAM-Kette für Zerspaner: Datenformate, Frässtrategien, Simulation mit Maschinenmodell, Postprozessor und sicheres Einfahren des ersten Teils.

12 Aufgaben dazu übenKostenlos, ohne Anmeldung, mit Lösungsweg

Darum geht es

In der rechnergestützten Fertigung laufen die Daten ohne Bruch von der Konstruktion bis zur Maschine. Das CAD-System liefert ein 3D-Modell, am besten als exaktes Volumenmodell im herstellerneutralen Format STEP. Netzformate wie STL beschreiben die Oberfläche nur mit Dreiecken; Bohrungen und Radien lassen sich daraus nicht sauber erkennen. Im CAM-System legen Sie Rohteil, Spannlage und Werkstücknullpunkt fest, wählen Werkzeuge aus der Bibliothek und bauen die Bearbeitung aus Strategien auf: adaptiv schruppen, Restmaterial nacharbeiten, steile Wände Z-konstant und flache Bereiche parallel schlichten.

Für Freiformflächen berechnet das CAM-System viele kurze Bahnstücke. Die Bahntoleranz legt fest, wie genau sie der Sollfläche folgen, der Zeilenabstand beim Kugelfräser bestimmt die Kammhöhe zwischen den Bahnen. Kleinere Werte ergeben bessere Flächen, aber längere Programme und Laufzeiten. Auf Fünfachsmaschinen unterscheidet man die angestellte 3+2-Bearbeitung, bei der die Drehachsen nur positionieren, und das simultane Fräsen, bei dem alle Achsen gleichzeitig verfahren.

Vor der Ausgabe wird simuliert, möglichst mit Maschinenmodell, Spannmitteln und Werkzeughaltern. Der Postprozessor übersetzt die neutralen Werkzeugwege in die Sprache der konkreten Steuerung. Über DNC gelangt das Programm an die Maschine. Weil das Modell nie ganz der Wirklichkeit entspricht, wird das erste Teil trotzdem vorsichtig eingefahren: Einzelsatz, reduzierter Eilgang und ein Blick auf den Restweg.

Das solltest du dir merken

Für die Zerspanung STEP statt STL verwenden, wenn ein exaktes Modell gebraucht wird.
Die Simulation ist nur so gut wie Maschinen-, Spannmittel- und Werkzeugmodell.
Erst der Postprozessor macht das Programm passend für die konkrete Steuerung.
Kleinere Kammhöhe heißt kleinerer Zeilenabstand und längere Laufzeit.
Das erste Teil immer im Einzelsatz mit reduziertem Override einfahren.

Formeln

Kammhöhe beim Kugelfräser: $h = r - r^{2} - (\frac{a _{e}}{2})^{2}$; $r$ Radius des Kugelfräsers, $a_{e}$ Zeilenabstand, $h$ Kammhöhe, alle in mm
Zeilenabstand aus der Kammhöhe: $a_{e} = 2 \cdot h \cdot (d - h)$; $d$ Durchmesser des Kugelfräsers, $h$ zulässige Kammhöhe in mm
Bearbeitungszeit aus dem Werkzeugweg: $t = \frac{L}{v _{f}}$; $L$ Weglänge im Vorschub in mm, $v_{f}$ Vorschubgeschwindigkeit in mm/min

Typische Fehler in der Prüfung

Kammhöhe in Mikrometern eingesetzt, aber mit dem Durchmesser in Millimetern gerechnet.
Werkzeughalter und Auskraglänge im CAM nicht so angelegt wie an der Maschine.
Programm nach erfolgreicher Simulation ohne Einzelsatz direkt im Automatik gestartet.
3+2-Bearbeitung mit simultanem Fünfachsfräsen verwechselt.

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Eigene Zahlen bei jedem Klick, nach deiner Antwort der komplette Lösungsweg.

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Zufallszahlen

Im CAM-System soll eine Formfläche mit einem Kugelfräser $d = 4 mm$ zeilenweise geschlichtet werden. Die zulässige Kammhöhe beträgt $h = 2 µm$ . Berechnen Sie den größten Zeilenabstand $a_{e}$ für eine ebene Fläche. Runden Sie auf drei Nachkommastellen.

Tipps aus der Werkstatt

Trau der Simulation nur so weit, wie ihr Modell reicht: Halter, Auskraglänge und Spannbacken müssen im CAM genauso aussehen wie an der Maschine. Das erste Teil fährst du trotzdem im Einzelsatz mit Eilgang auf 10 Prozent und vergleichst vor dem ersten Schnitt den Restweg mit dem echten Abstand.

Sitzt das Thema? Teste dich mit echten Prüfungsfragen.

12 Aufgaben zu „CAD-CAM-Kette“, falsche Antworten kommen in der Runde noch einmal.

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Grundlage: KMK-Rahmenlehrplan Zerspanungsmechaniker/-in, Lernfeld 11 (Planen und Organisieren rechnergestützter Fertigung). Eigene Erklärung, keine Originalaufgaben der Prüfungsausschüsse.