Ganzheitliche Prozessplanung steigert Effizienz beim Fräsen

Zur Analyse und Beschreibung möglicher Fehlerquellen und ihrer Auswirkung dient die Prozesskette zur CAM-gestützten Planung fünfachsiger Fräsoperationen. Schwierigkeiten können bereits entstehen, wenn fertigungsspezifische Anforderungen an die Daten während der Produktkonstruktion nicht ausreichend berücksichtigt werden. Auch CAM-Systeme bergen Fehlerquellen. Mangelnde Kompatibilität zwischen zerspanungstechnologischen Anforderungen und CAM-basierter Bahnplanung können bereits während der Prozessplanung zu Fehlern führen. Ebenso kritisch ist bei mehrstufigen Prozessen die Restmaterialsituation. Das Leitbild einer ganzheitlichen modell- und simulationsbasierten Prozessplanung zeichnet der Exzellenzcluster >Integrative Produktionstechnik für Hochlohnländer<, der von der DFG gefördert wird. Im Teilprojekt B 2.2 entwickelt das Fraunhofer IPT, Aachen, (DE), einen Ansatz zur Prozessmodellierung, der unterschiedliche Teilaspekte der Produktionstechnik integriert. Erstmals sollen so innerhalb einer Softwareumgebung (in diesem Fall die Software Siemens PLM NX5 mit den Funktionen Bahnplanung und -optimierung, virtuelle Steuerung, Regelkreissimulation, Maschinensimulation und Prozesssimulation) alle Einflussgrößen modelliert werden, die sich auf die Prozessperformance auswirken. Ein 1. Ansatz besteht beispielsweise darin, die CAM-Bahnen und den daraus resultierenden NC-Code zu optimieren, um die dynamischen Grenzen der Fertigungseinrichtung auszuweiten. Das Fraunhofer IPT entwickelte dafür die Software NC-Profiler, die Überschreitungen von Geschwindigkeits-, Beschleunigungs- und Ruckgrenzwerten jeder Achse des Interpolationsverbundes einzeln im Voraus berechnet. Ein Bild verdeutlicht die Relevanz solch einer Analyse am Beispiel der umlaufenden Schlichtbearbeitung einer Blisk-Schaufel. Der NC-Profiler kennzeichnet ein Überschreiten der Grenzwerte im Bereich der vorderen und hinteren Schaufelkante durch eine andersfarbige Darstellung der Bahn. Ein Auftreten dieser Phänomene führt zu einem korrigierenden Eingreifen der Maschinensteuerung. Wird der Prozess gebremst, verändert dies die Eingriffsbedingungen des Werkzeugs, die ihrerseits die Oberflächenqualität und den Werkzeugverschleiß beeinflussen. Dieser Effekt lässt sich nur vermeiden, wenn der Bearbeitungsprozess kontrolliert, also bereits während der Planung, entsprechend angepasst wird. Das Fraunhofer IPT entwickelt und implementiert dazu gemeinsam mit der Module Works, Aachen, (DE), Simulationsmodule, mit denen der CAM-Planer diese technologischen Randbedingungen schon während der Prozessplanung berücksichtigen kann.