CNC-Handbuch 2015/2016

Vorwort

Inhaltsübersicht

Inhaltsverzeichnis

Tabellenübersicht

Teil 1 - Einführung in

19

1 Historische Entwicklung der NC-Fertigung

1.1 Erste Nachkriegsjahre

1.2 Wiederaufbau der Werkzeugmaschinenindustrie

1.3 Die Werkzeugmaschinenindustrie in Ostdeutschland

1.4 Weltweite Veränderungen

1.5 Neue, typische NC-Maschinen

1.6 Der japanische Einfluss

1.7 Die deutsche Krise

1.8 Ursachen und Auswirkungen

1.9 Flexible Fertigungssysteme

1.10 Weltwirtschaftskrise 2009

1.11 Situation und Ausblick

1.12 Fazit

2 Meilensteine der NC-Entwicklung

3 Was ist NC und CNC?

3.1 Der Weg zu NC

3.2 Hardware

3.3 Software

3.4 Steuerungsarten

3.5 NC-Achsen

3.6 SPS, PLC

3.7 Anpassteil

3.8 Computer und NC

3.9 NC-Programm und Programmierung

3.10 Dateneingabe

3.11 Bedienung

3.12 Zusammenfassung

Teil 2 - Funktionen der CNC-Werkzeugmaschinen

1 Weginformationen

1.1 Einführung

1.2 Achsbezeichnung

1.3 Lageregelkreis

1.4 Positionsmessung

1.5 Kompensationen

2 Schaltfunktionen

2.1 Erläuterungen

2.2 Werkzeugwechsel

2.3 Werkzeugwechsel bei Drehmaschinen

2.4 Werkzeugwechsel bei Fräsmaschinen und Bearbeitungszentren

2.5 Werkzeugidentifikation

2.6 Werkstückwechsel

2.7 Drehzahlwechsel

2.8 Vorschubgeschwindigkeit

2.9 Zusammenfassung

3 Funktionen der numerischen Steuerung

3.1 Definition

3.2 CNC-Grundfunktionen

3.3 CNC-Sonderfunktionen

3.4 Kollisionsvermeidung

3.5 Integrierte Sicherheitskonzepte für CNC-Maschinen

3.6 Anzeigen in CNCs

3.7 CNC-Bedienoberflächen ergänzen

3.8 Offene Steuerungen

3.9 Preisbetrachtung

3.10 Vorteile neuester CNC-Entwicklungen

3.11 Zusammenfassung

4 SPS – Speicher­programmierbare Steuerungen

4.1 Definition

4.2 Entstehungsgeschichte der SPS

4.3 Aufbau und Wirkungsweise von SPS

4.4 Datenbus und Feldbus

4.5 Vorteile von SPS

4.6 Programmierung von SPS und Dokumentation

4.7 Programm

4.8 Programmspeicher

4.9 SPS, CNC und PC im integrierten Betrieb

4.10 SPS-Auswahlkriterien

4.11 Zusammenfassung

4.12 Tabellarischer Vergleich CNC/SPS

5 Einfluss der CNC auf Baugruppen der Maschine

5.1 Maschinenkonfiguration

5.2 Maschinengestelle

5.3 Führungen

5.4 Maschinenverkleidung

5.5 Kühlmittelversorgung

5.6 Späneabfuhr

5.7 Zusammenfassung

Teil 3 - Elektrische Antriebe für CNC-Werkzeugmaschinen

1 Vorschubantriebe für CNC-Werkzeugmaschinen

1.1 Anforderungen an Vorschubantriebe

1.2 Arten von Vorschubantrieben

1.3 Die Arten von Linearmotoren

1.4 Vor-/Nachteile von Linearantrieben

1.5 Anbindung der Antriebe an die CNC

1.6 Messgeber

1.7 Zusammenfassung

2 Hauptspindelantriebe

2.1 Anforderungen an Hauptspindelantriebe

2.2 Arten von Hauptspindelantrieben

2.3 Bauformen von Hauptspindelantrieben

2.4 Ausführungen von Drehstrom-Synchronmotoren

2.5 Vor- und Nachteile von Synchronmotoren

3 Prozessadaptierte Auslegung von Werkzeugmaschinenantrieben

3.1 Grenzen der Betrachtung

3.2 Ausgangspunkt Bearbeitungsprozess

3.3 Energiebilanz

3.4 Aufbau von Werkzeugmaschinen-Antrieben

3.5 Stationäre und dynamische Auslegung von Vorschubantrieben

3.6 Linearantriebe

3.7 Ableitung der Antriebsauslegung aus Prozesskenngrößen

3.8 Universelle/spezifische Auslegung von Maschinen

3.9 Auslegung von Vorschubantrieben spanender Werkzeugmaschinen aus Prozessparametern

3.10 Systembetrachtung einer Werkzeugmaschine

3.11 Zusammenfassung

4 Mechanische Auslegung der Hauptspindel anhand der Prozessparameter

4.1 Motorenauswahl

4.2 Lagerung

4.3 Schmierung

4.4 Bearbeitungsprozesse

Teil 4 - Die Arten von nummerisch gesteuerten Maschinen

1 CNC-Werkzeugmaschinen

1.1 Bearbeitungszentren, Fräsmaschinen

1.2 Drehmaschinen

1.3 Schleifmaschinen (Dr.-Ing. Heinrich Mushardt)

1.4 Verzahnmaschinen (Dr.-Ing. Klaus Felten)

1.5 Bohrmaschinen

1.6 Sägemaschinen (Dipl.-Ing. Armin Stolzer)

1.7 Laserbearbeitungsanlagen

1.8 Stanz- und Nibbelmaschinen

1.9 Rohrbiegemaschinen

1.10 Funkenerosionsmaschinen

1.11 Elektronenstrahl-Maschinen

1.12 Wasserstrahlschneidmaschinen

1.13 Multitasking-Maschinen

1.14 Messen und Prüfen

1.15 Zusammenfassung

2 Generative Fertigungsverfahren

2.1 Einführung

2.2 Definition

2.3 Verfahrenskette

2.2 Einteilung der generativen Fertigungsverfahren

2.5 Vorstellung der wichtigsten Schichtbauverfahren

2.6 Zusammenfassung

3 Flexible Fertigungs­systeme

3.1 Definition

3.2 Flexible Fertigungsinseln

3.3 Flexible Fertigungszellen

3.4 Technische Kennzeichen Flexibler Fertigungssysteme

3.5 FFS-Einsatzkriterien

3.6 Fertigungsprinzipien

3.7 Maschinenauswahl und -anordnung

3.8 Werkstück-Transportsysteme

3.9 FFS-geeignete CNCs

3.10 FFS-Leitrechner

3.11 Wirtschaftliche Vorteile von FFS

3.12 Probleme und Risiken bei der Auslegung von FFS

3.13 Flexibilität und Komplexität

3.14 Simulation von FFS

3.15 Produktionsplanungssysteme (PPS)

3.16 Zusammenfassung

4 Industrieroboter und Handhabung

4.1 Einführung

4.2 Definition: Was ist ein Industrieroboter?

4.3 Aufbau von Industrierobotern

4.4 Mechanik/Kinematik

4.5 Greifer oder Effektor

4.6 Steuerung

4.7 Safe Robot Technologie

4.8 Programmierung

4.9 Sensoren

4.10 Anwendungsbeispiele von Industrierobotern

4.11 Einsatzkriterien für Industrieroboter

4.12 Vergleich Industrieroboter und CNC-Maschine

4.13 Zusammenfassung und Ausblick

5 Energieeffiziente wirtschaftliche Fertigung

5.1 Einführung

5.2 Was ist Energieeffizienz?

5.3 Werkhallen

5.4 Maschinenpark

5.5 Sonderfall Bearbeitungszentren

5.6 Energieeffiziente NC-Programme

5.7 Möglichkeiten der Maschinenhersteller

5.8 Möglichkeiten der Anwender

5.9 Blindstrom-Kompensation

5.10 Zusammenfassung

5.11 Ausblick

Teil 5 - Werkzeuge in der CNC-Fertigung

1 Aufbau der Werkzeuge

1.1 Einführung

1.2 Anforderungen

1.3 Gliederung der Werkzeuge

1.4 Maschinenseitige Aufnahmen

1.5 Modulare Werkzeugsysteme

1.6 Einstellbare Werkzeuge

1.7 Gewindefräsen

1.8 Sonderwerkzeuge

1.9 Werkzeugwahl

2 Werkzeug­verwaltung (Tool Management)

2.1 Motive zur Einführung

2.2 Evaluation einer Werkzeugverwaltung

2.3 Lastenheft

2.4 Beurteilung von Lösungen

2.5 Einführung einer Werkzeugverwaltung

2.6 Gliederung

2.7 Integration

2.8 Werkzeugidentifikation

2.9 Werkzeuge suchen

2.10 Werkzeugklassifikation

2.11 Werkzeugkomponenten

2.12 Komplettwerkzeuge

2.13 Werkzeuglisten

2.14 Arbeitsgänge

2.15 Werkzeugvoreinstellung

2.16 Werkzeuglogistik

2.17 Elektronische Werkzeugidentifikation

2.18 Zusammenfassung

3 Maschinenintegrierte Werkstückmessung und Prozessregelung

3.1 Einführung

3.2 Ansatzpunkte für die Prozessregelung

3.3 Einsatzbereiche von Werkstück- und Werkzeugmesssystemen

3.4 Werkstückmesssysteme für Werkzeugmaschinen

4 Lasergestützte Werkzeugüberwachung

4.1 Einführung

4.2 Bruchüberwachung

4.3 Einzelschneidenkontrolle

4.4 Messung von HSC-Werkzeugen

4.5 Kombinierte Laser-Messsysteme

4.6 Mit Bohrungsmessköpfen nah am Prozess

4.7 Aktorische Werkzeugsysteme

4.8 Mechatronische Werkzeugsysteme

4.9 Geschlossene Prozesskette

4.10 Zusammenfassung

Teil 6 - NC-Programm und Programmierung

1 NC-Programm

1.1 Definition

1.2 Struktur der NC-Programme

1.3 Programmaufbau, Syntax und Semantik

1.4 Schaltbefehle (M-Funktionen)

1.5 Weginformationen

1.6 Wegbedingungen (G-Funktionen)

1.7 Zyklen

1.8 Nullpunkte und Bezugspunkte

1.9 Transformation

1.10 Werkzeugkorrekturen

1.11 DXF-Konverter

1.12 Zusammenfassung

2 Programmierung von CNC-Maschinen

2.1 Definition der NC-Programmierung

2.2 Programmiermethoden

2.3 CAM-basierte CNC-Zerspanungsstrategien

2.4 Arbeitserleichternde Grafik

2.5 Auswahl des geeigneten Programmiersystems

2.6 Zusammenfassung

3 NC-Programmiersysteme

3.1 Einleitung

3.2 Bearbeitungsverfahren im Wandel

3.3 Der Einsatzbereich setzt die Prioritäten

3.4 Eingabedaten aus unterschiedlichen Quellen

3.5 Leistungsumfang eines modernen NC-Programmiersystems (CAM)

3.6 Datenmodelle auf hohem Niveau

3.7 CAM-orientierte Geometrie-Manipulation

3.8 Nur leistungsfähige Bearbeitungsstrategien zählen

3.9 Adaptives Bearbeiten

3.10 3D-Modelle bieten mehr

3.11 3D-Schnittstellen

3.12 Innovativ mit Feature-Technik

3.13 Automatisierung in der NC-Programmierung

3.14 Werkzeuge

3.15 Aufspannplanung und Definition der Reihenfolge

3.16 Die Simulation bringt es auf den Punkt

3.17 Postprozessor

3.18 Erzeugte Daten und Schnittstellen zu den Werkzeugmaschinen

3.19 Zusammenfassung

4 Fertigungssimulation

4.1 Einleitung

4.2 Qualitative Abgrenzung der Systeme

4.3 Komponenten eines Simulationsszenarios

4.4 Ablauf der NC-Simulation

4.5 Integrierte Simulationssysteme

4.6 Einsatzfelder

4.7 Zusammenfassung

Teil 7 - Von der betrieblichen Informationsverarbeitung zu Industrie 4.0

1 DNC – Direct Numerical Control oder Distributed Numerical Control

1.1 Definition

1.2 Aufgaben von DNC

1.3 Einsatzkriterien für DNC-Systeme

1.4 Datenkommunikation mit CNC-Steuerungen

1.5 Technik des Programmanforderns

1.6 Heute angebotene DNC-Systeme

1.7 Netzwerktechnik für DNC

1.8 Vorteile beim Einsatz von Netzwerken

1.9 NC-Programmverwaltung

1.10 Vorteile des DNC-Betriebes

1.11 Kosten und Wirtschaftlichkeit von DNC

1.12 Stand und Tendenzen

1.13 Zusammenfassung

2 LAN – Local Area Networks

2.1 Einleitung

2.2 Local Area Network (LAN)

2.3 Was sind Informationen?

2.4 Kennzeichen und Merkmale von LAN

2.5 Gateway und Bridge

2.6 Auswahlkriterien eines geeigneten LANs

2.7 Schnittstellen

2.8 Zusammenfassung

3 Digitale Produktentwicklung und Fertigung: Von CAD und CAM zu PLM

3.1 Einleitung

3.2 Begriffe und Geschichte

3.3 Digitale Produktentwicklung

3.4 Digitale Fertigung

3.5 Zusammenfassung

4 Industrie.4.0

4.1 Grundlagen

4.2 Kernelemente der Industrie.4.0

4.3 Industrie.4.0 in der Fertigung

4.4 Ein MES als Baustein der Industrie.4.0

4.5 Herausforderungen und Risiken von Industrie.4.0

5 Anwendung der durchgängigen Prozesskette in der Dentalindustrie

5.1 Einleitung

5.2 Einfluss des Medizinproduktgesetzes

5.3 Dentale Fertigung im Wandel

5.4 Anforderungen an den Informationsfluss in der dentalen Fertigung

5.5 Das durchgängige Informationssystem für die Dentalindustrie

Teil 8 - Anhang

Richtlinien, Normen, Empfehlungen

1. VDI-Richtlinien

2. VDI/NCG-Richtlinien

3. DIN – Deutsche Industrie Normen

NC-Fachwortverzeichnis

Stichwortverzeichnis

Empfohlene NC-Literatur

Inserentenverzeichnis