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2013 | Buch

Historische Entwicklung der NC-Fertigung Kapitel lesen Erstes Kapitel lesen

CNC-Handbuch 2013/2014

CNC · DNC · CAD · CAM · FFS · SPS · RPD · LAN CNC-Maschinen · CNC-Roboter · Antriebe · Energieeffizienz Werkzeuge · Simulation · Fachwortverzeichnis

verfasst von: Hans B. Kief, Helmut A. Roschiwal

Verlag: Carl Hanser Verlag GmbH & Co. KG

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Inhaltsverzeichnis

Frontmatter

Einführung in die CNC-Technik

Frontmatter
1. Historische Entwicklung der NC-Fertigung
Zusammenfassung
Ein Rückblick auf die Einführung und Entwicklung der NC-Technik soll zeigen, dass nicht nur technische Gesichtspunkte eine wichtige Rolle spielten. Richtige und falsche Management-Entscheidungen, der Beginn der Globalisierung und insbesondere die japanische Herausforderung waren wesentlich an der Gesamtveränderung des Marktes und der Fertigungslandschaften beteiligt.
Hans B. Kief, Helmut A. Roschiwal
2. Meilensteine der NC-Entwicklung
Zusammenfassung
Die Idee zur Steuerung eines Gerätes durch gespeicherte Befehle, wie heute bei NC‑Maschinen eingesetzt, lässt sich bis ins 14. Jahrhundert zurückverfolgen. Es begann mit Glockenspielen, die man durch Stachelwalzen ansteuerte.
Hans B. Kief, Helmut A. Roschiwal
3. Was ist NC und CNC?
Zusammenfassung
Der Begriff NC wurde aus der amerikanischen Fachsprache übernommen und steht als Abkürzung für „Numerical Control“, auf deutsch „Numerische Steuerung“, d. h. Steuerung durch Eingabe von Zahlen. CNCs sind Numerische Steuerungen auf Computerbasis zur Steuerung und Regelung von Werkzeugmaschinen. Hier werden die wesentlichen Grundbegriffe erklärt.
Hans B. Kief, Helmut A. Roschiwal

Funktionen der CNC-Werkzeugmaschine

Frontmatter
4. Weginformationen
Zusammenfassung
Das grundsätzlich Neue bei der numerischen Steuerung von Maschinenbewegungen ist die Programmierung der Weginformationen. Bei Werkzeugmaschinen sind dies die direkten Positionswerte für jede NC-Achse mit einer Auflösung von beispielsweise 1/1000 mm. Die für Bahnsteuerungen erforderliche kontinuierliche Steuerung der Relativbewegung zwischen Werkzeug und Werkstück wird simultan für jede NCAchse in der CNC fortlaufend berechnet und geregelt.
Hans B. Kief, Helmut A. Roschiwal
5. Schaltfunktionen
Zusammenfassung
Für einen vollautomatischen Ablauf der Bearbeitung auf CNC-Maschinen sind zusätzlich zu den Weginformationen die Schaltfunktionen M und die technologischen Daten T, S und F zu programmieren. Durch die unterschiedlichen Arten und Bauformen der Maschinen ist die Vielfalt zu schaltender Funktionen immer größer geworden. Deshalb sollen hier beispielhaft nur die vier wichtigsten Funktionen für Zerspanungsmaschinen erklärt werden.
Hans B. Kief, Helmut A. Roschiwal
6. Funktionen der numerischen Steuerung
Zusammenfassung
Numerische Steuerungen wurden durch die Integration der Rechnertechnik immer kleiner, schneller, leistungsfähiger und bedienungsfreundlicher. Seit der Entwicklung der ersten CNCs ab 1975 kamen ständig neue Funktionen und Aufgaben hinzu, insbesondere mit dem Ziel, den Automatisierungsgrad und die Zuverlässigkeit der CNCMaschinen zu verbessern. Steuerungen auf Rechnerbasis machen die Maschinen, die sie steuern und die Menschen, die sie nutzen durch umfangreiche Funktionen produktiver.
Hans B. Kief, Helmut A. Roschiwal
7. SPS – Speicher programmierbare Steuerungen
Zusammenfassung
Die Bedeutung Speicherprogrammierbarer Steuerungen hat stetig zugenommen. Sie ersetzen nicht nur die früher verwendeten Relaissteuerungen, sondern übernehmen auch viele zusätzliche Steuerungsfunktionen und Diagnoseaufgaben. Von besonderer Bedeutung ist die heutige CNC-integrierte Soft-SPS mit Datenschnittstellen.
Hans B. Kief, Helmut A. Roschiwal
8. Einfluss der CNC auf Baugruppen der Maschine
Zusammenfassung
Die CNC hat die Entwicklung von wesentlichen Baugruppen der Werkzeugmaschinen nachhaltig verändert und führt auch zu neuen Maschinenkonfigurationen und Automatisierungseinrichtungen.
Hans B. Kief, Helmut A. Roschiwal

Die Arten von numerisch gesteuerten Maschinen

Frontmatter
9. CNC-Werkzeugmaschinen
Zusammenfassung
Der Einfluss numerischer Steuerungen auf den Werkzeugmaschinenbau führte im Verlauf der Entwicklung zu teilweise völlig neuen Maschinen und zusätzlichen mechanischen Automatisierungseinrichtungen. Heute ist die CNC-Maschine der Grundbaustein moderner Fertigungseinrichtungen.
Hans B. Kief, Helmut A. Roschiwal
10. Prozessadaptierte Auslegung von Werkzeugmaschinenantrieben
Zusammenfassung
Innovative Antriebstechnik muss die aktuellen Anforderungen und die spezifischen Anwenderwünsche mit den verfügbaren technologischen Möglichkeiten in hocheffiziente Lösungen umsetzen. Dazu müssen Elektronik, Software und Mechanik von der Berechnung bis zur Ausführung passgenau integriert und optimiert sein, um auch die heutigen ökonomischen und ökologischen Ansprüche an moderne Antriebe zu erfüllen.
Paul Helmut Nebeling
11. Energieeffizienz von CNC-Maschinen
Zusammenfassung
Neben den technischen Funktionen wird zunehmend auch bei CNC-Maschinen die Energieeffizienz zum wichtigen Kriterium sowohl bei der Kaufentscheidung als auch beim täglichen Einsatz. Schnelligkeit und Leistungsfähigkeit in der Fertigung konkurrieren dabei mit dem Energieverbrauch. Um die Energieeffizienz der Maschinen besser vergleichen zu können, wird nach dem Vorbild der VDI/NCG-Richtlinien ein standardisierter Prüfzyklus vorgestellt. Der Anwender hat damit die Möglichkeit, Maschinen unabhängig vom jeweiligen werkstückbezogenen Bearbeitungszyklus bei definierten Bewegungen unter Nutzungen aller Aggregate zu vergleichen
Michael Kaufeld, Hochschule Ulm
12. Generative Fertigungsverfahren
Zusammenfassung
Generative Fertigungsverfahren beruhen auf dem Grundgedanken des schichtweisen Aufbaus von Bauteilen, d. h. das Bauteil wird durch die Erzeugung einzelner Schichten additiv aufgebaut. Die Fertigung der Geometrien erfolgt aus formlosen (Flüssigkeiten, Pulver) oder formneutralen Materialien (Band, Draht, Papier, Folie) mittels chemischer und/oder physikalischer Prozesse über eine CAD-CAM Kopplung direkt aus den digital erzeugten CAD-Datenmodellen.
Hans B. Kief, Michael Ott, Johannes Schilp, Michael F. Zäh
13. Flexible Fertigungssysteme
Zusammenfassung
Flexible Fertigungssysteme sind so unterschiedlich wie die Fertigungsaufgaben, die sie lösen sollen. Den Kombinationsmöglichkeiten von Maschinen, Werkstücktransport- und Steuerungssystem sind keine Grenzen gesetzt.
Hans B. Kief, Helmut A. Roschiwal
14. Industrieroboter und Handhabung
Zusammenfassung
Industrieroboter haben ähnliche Kennzeichen und Merkmale wie CNC-Maschinen, jedoch sehr unterschiedliche Kinematiken und spezielle, flexible Steuerungen. Die Aufgabenbereiche, die besonderen Anforderungen und die Programmierung sind ebenfalls sehr unterschiedlich. In weniger als vierzig Jahren haben sie die industrielle Landschaft deutlich verändert.
Alexander Bay, Christian Schmid

Werkzeuge in der CNC-Fertigung

Frontmatter
15. Aufbau der Werkzeuge
Zusammenfassung
Bei der manuellen Bearbeitung kann man sofort auf Unregelmäßigkeiten oder Probleme reagieren. Bei der Bearbeitung in der CNC Maschine muss im Voraus an jedes mögliche Problem gedacht werden. Deshalb ist es wichtig, die Möglichkeiten und Besonderheiten der Werkzeuge gut zu kennen und diese präzise formulieren zu können.
Walter Götschi
16. Werkzeugverwaltung (Tool Management)
Zusammenfassung
Bevor auf einer CNC-Maschine ein Fertigteil erstellt werden kann, sind eine Reihe von Vorbereitungen zu treffen. Dabei spielen die Werkzeuge in Zusammenhang mit der NC-Programmierung, dem Einkauf, dem Rüsten, dem Ausmessen und der Überwachung eine wichtige Rolle. Seit einigen Jahren wird deshalb bei den meisten Firmen über eine strukturierte Werkzeugverwaltung gesprochen oder eine solche bereits eingesetzt.
Hans B. Kief, Helmut A. Roschiwal
17. Elektronische Werkzeug-Identifikation
Zusammenfassung
Voraussetzung für eine durchgängige, lückenlose Werkzeugdatenverwaltung ist ein geschlossener Datenkreislauf. Dazu werden alle Werkzeugdaten automatisch erfasst, fortlaufend aktualisiert, im Werkzeugrechner gespeichert und bei Bedarf an die CNCMaschine übertragen. Hierzu werden heute vorzugsweise RFID-Systeme eingesetzt. Die Überwachung der Werkzeuge im Arbeitsraum der Maschine übernehmen spezielle Laser-Systeme.
Hans B. Kief, Helmut A. Roschiwal
18. Prozessnahe Fertigungsmesstechnik
Zusammenfassung
Prozessnahe Messtechnik, Werkzeugmessungen und mechatronische Werkzeuge sind neue Verfahren zur „Präventiven Qualitätssicherung“ während des Fertigungsprozesses.
Alexander Blum, Jacek Kruszynski

NC-Programm und Programmierung

Frontmatter
19. NC-Programm
Zusammenfassung
Kenntnisse über den Aufbau und die Struktur von NC-Programmen sind zum besseren Verständnis der numerischen Steuerung vorteilhaft. Für manuelle Programm-Korrekturen an der CNC-Maschine sind sie unerlässlich.
Hans B. Kief, Helmut A. Roschiwal
20. Programmierung von CNC-Maschinen
Zusammenfassung
Die Wirtschaftlichkeit von CNC-Maschinen ist weitgehend von der Programmiermethode und der Leistungsfähigkeit des verwendeten Programmiersystems abhängig. Je schneller fehlerfreie Programme an der Maschine zur Verfügung stehen, desto effektiver und flexibler ist die NC-Fertigung.
Hans B. Kief, Helmut A. Roschiwal
21. NC-Programmiersysteme
Zusammenfassung
Multifunktionsmaschinen und komplexe Werkstücke erfordern eine leistungsfähige NC-Programmierung. Je nach Art der Fertigung sind dabei die Prioritäten unterschiedlich. Oft kommen die Daten der zu fertigenden Werkstücke aus verschiedenen Quellen. Vor der Festlegung auf ein bestimmtes Programmiersystem sollte deshalb der Anwender die Kriterien genau kennen.
Ralf Weissinger, Roland Aukschlat, Franz Imhof
22. Fertigungs-Simulation
Zusammenfassung
Die Simulation technischer Systeme und Prozesse gilt als eine der Schlüsseltechnologien für die computerunterstützte Produktentwicklung und Produktionstechnik. Ziel der Fertigungs-Simulation sind fehlerfreie Fertigungsabläufe, Optimierung der Bearbeitungszeiten und insgesamt eine verbesserte Sicherheit und Wirtschaftlichkeit der gesamten Fertigung.
Karl-Josef Amthor, Franz Imhof, Karsten Kreusch, Stefan Großmann

Einbindung der CNC-Technik in die betriebliche Informationsverarbeitung

Frontmatter
23. DNC – Direct Numerical Control oder Distributed Numerical Control
Zusammenfassung
Die Vernetzung von Computern zählt heute zum allgemeinen Standard. Die gleiche Vernetzungstechnik ist auch für NC-Maschinen nutzbar und bietet so viele Vorteile, dass kein Fertigungsbetrieb darauf verzichten sollte.
Edgardo Mantovani
24. LAN – Local Area Networks
Zusammenfassung
Informationen im Betrieb werden immer wichtiger und gelten als wesentlicher Produktionsfaktor. Dafür ist es notwendig, dass alle erforderlichen Informationen auch zum richtigen Zeitpunkt bei den angeschlossenen Benutzern zur Verfügung stehen. Diese Aufgabe übernimmt das innerbetriebliche Datennetz.
Hans B. Kief, Helmut A. Roschiwal
25. Digitale Produktentwicklung und Fertigung: Von CAD und CAM zu PLM
Zusammenfassung
Erläutert wird, was heute in der Produktentwicklung und Fertigung mittels C-Techniken möglich ist und in Teilbereichen der Großindustrie und ihrer Zulieferer bereits erfolgreich durchgeführt wird. Die Automobilindustrie übernimmt aufgrund der hohen Produktionsstückzahlen dabei eine Vorreiterrolle. In der Praxis ist der wichtigste Informationsträger zwischen Entwicklung und Fertigung allerdings nach wie vor die technische Zeichnung, die meist von 3D-Modellen in 3D-CAD-Systemen abgeleitet wird.
Niels Göttsch, Thomas Tosse
Backmatter
Metadaten
Titel
CNC-Handbuch 2013/2014
verfasst von
Hans B. Kief
Helmut A. Roschiwal
Copyright-Jahr
2013
Verlag
Carl Hanser Verlag GmbH & Co. KG
Electronic ISBN
978-3-446-43718-0
DOI
https://doi.org/10.1007/978-3-446-43718-0

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