Grundlagen Drehbank

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TODO: unfertig!
Diese Einweisung ist veraltet und besteht noch zu Zwecken der Migration. Die neue Einweisung ist unter
https://github.com/fau-fablab/drehbank-einweisung zu finden. Der Build-Prozess wird sp¨atestens
nach Fertigstellung der neuen Einweisung auf das neue Dokument umgestellt. Bitte aus dieser Einweisung
nur noch migriertes entfernen, nichts neues hinzuf¨
ugen.
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Grundlagen Drehbank
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Inhaltsverzeichnis
1 Grundlagen
1.1 Aufr¨aumen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2
2
2 CNC-Drehen
2.1 LinuxCNC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.1.1 Setzen der Parameter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.2 Referenzfahrt . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3
3
3
3
3 CNC-Drehen alt
3.1 Manuelles Verfahren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.2 Referenzieren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.3 Steuerung per Tastatur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.4 Datenerstellung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.5 Grundlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.5.1 Zeichnung anlegen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.5.2 Alternative: Zeichnung in Vektorgrafikprogramm erstellen
3.5.3 Technologie festlegen . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.5.4 Gewinde . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.5.5 Ausspannpunkt setzen . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.5.6 NC-Code erstellen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.6 Jobs abarbeiten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.7 Referenzfahrt . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.7.1 Werkzeugwechsel im CNC-Handbetrieb . . . . . . . . .
3.8 Nullpunkte setzen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.8.1 Z-Achse nullen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.8.2 X-Achse nullen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.9 Job starten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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und als dxf importieren
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1 Grundlagen
1.1 Aufr¨
aumen
Nach dem Drehen:
• Sp¨ane wegr¨aumen (aufsammeln/aufkehren), soweit man vern¨
unftig hinkommt. Auf jeden Fall frei
sein muss der vordere Bereich rund um die Handr¨ader sowie der Bereich neben den Endschaltern.
• Rest wegsaugen, wenn kein K¨
uhlschmiersiff ist. Der Staubsauger mag keinen Siff (gammelt) und
keine langen Sp¨ane (verstopfen den Saugschlauch).
• Drehmeißel außerhalb der Bank ausblasen, Spitzen der Platten auf Besch¨adigung oder Verf¨arbung
kontrollieren
• Drehmeißel wegr¨aumen, keinen im Schnellwechsler gespannt stehen lassen, entspannt ist ok.
• Alle Teile haben in der Schublade unter der Drehbank ihren Platz, wo sie auch wieder hingeh¨
oren!
Der Futterschl¨
ussel geh¨
ort an den Magneten ganz links in der Schutzhaube.
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Alu- und POM-Sp¨ane nicht mischen. Wir k¨onnen nur rein-Alu-Sp¨ane bei der MEW abgeben! Alles andere ist Mischm¨
ull. (Außer teure Metalle aka. Messing/Silber/Blei/Inconel90, diese extra und sortenrein
aufbewahren)
2 CNC-Drehen
2.1 LinuxCNC
Auf dem Rechner an der Drehbank ist die LinuxCNC-Software installiert, die die Drehbank mittels gcode
Befehlen steuern kann.
2.1.1 Setzen der Parameter
• Die einzelnen Fahrparameter k¨
onnen in config/basic.ini festgelegt werden.
2.2 Referenzfahrt
Damit die Maschine weiß, wo ihre Grenzen sind, muss immer zu Beginn der Arbeit eine Referenzfahrt
durchgef¨
uhrt werden.
• Endschalter frei von Sp¨anen?
• Werkzeug herausnehmen! Je nach Lage des Endschalters kollidieren sonst Werkzeug und Futter.
• Referenzfahrt bet¨atigen.
Nach Durchf¨
uhrung der Referenzfahrt Handr¨
ader nicht mehr verstellen, sonst muss eine neue Referenzfahrt durchgef¨
uhrt werden!
3 CNC-Drehen alt
3.1 Manuelles Verfahren
TODO: ... N¨
utzlich zum Runddrehen und Einrichten von Werkst¨
ucken.
3.2 Referenzieren
Muss vorher gemacht werden. Siehe Abschnitt 3.7.
3.3 Steuerung per Tastatur
Men¨
upunkt klicken, Tastatur verwenden.
Fahr-Modus: Bewegung in 3 Geschwindigkeitsstufen (Taste nochmal dr¨
ucken erh¨oht die Geschwindigkeit).
Schritt-Modus: Schritte einstellbarer L¨ange m¨oglich.
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Achtung, das Verfahren per Tastatur ist i.d.R. zu langsam. Besonders bei Alu wird bei zu geringem (!)
Vorschub die VHM-Platte besch¨adigt. Wo es geht, zum seitlichen Verfahren den Modus f¨
ur 1cm Schritte
verwenden, denn dieser ist schneller. Oder, wenn du genug Ahnung hast, G-Code von Hand eintippen
(Achtung: Immer G1 verwenden, nicht G0, denn G0 ist Eilgang).
3.4 Datenerstellung
3.5 Grundlagen
Wichtig: Angaben mindestens abdrehen auf ...“ in dieser Anleitung bedeuten, dass das Teil kleiner
”
werden soll als die angegebene L¨ange. Ob Durchmesser oder Radius gemeint ist, h¨angt vom Kontext ab.
• Koordinateneingabe per Mausklick (Raster l¨asst sich u
¨ber den Button Lineal-Raster-Fang“ in der
”
unteren Statusleiste einstellen) oder per Tastatur (K 1-2 mal dr¨
ucken, dann schaltet es zwischen
absoluten und relativen Koordinaten um)
• Die X-Koordinate in der Zeichnung entspricht dem Radius, die in der Steuerung dem Durchmesser.
3.5.1 Zeichnung anlegen
• Datei →neue CAD-Zeichnung
• Außendurchmesser nicht zu klein, Innendurchmesser nicht zu groß angeben (in der Regel: 0)
• L¨ange (ab Spannfutter gemessen) nicht zu groß
• Werkstoff: Aluminium (die konkreten Schnittwerte werden sp¨ater eingestellt)
• Zeichnungsansicht mit Spannfutter und Werkst¨
ucknullpunkt (rechts mitte) erscheint
• Zeichnen: CAD Standard →Polygon, Punkte von rechts nach links, Ende mit Doppelklick
• Die Zeichnung darf nicht bis zum Spannfutter gehen – Sicherheitsabstand!
• Zeichnungen sind erstmal nur Dekoration, wenn keine Technologie eingestellt ist (je nach Ebene wird
automatisch etwas voreingestellt).
3.5.2 Alternative: Zeichnung in Vektorgrafikprogramm erstellen und als dxf importieren
• F¨
ur komplexere Drehteile zu empfehlen
• Der obere“ Teil der Umrisskontur muss als Vektorgrafik vorliegen
”
• Abh¨angig vom gew¨ahlten Drehmeißel d¨
urfen in der Umrisskontur keiner gr¨oßeren Winkel als 27◦
vorkommen. Im Einzelfall nachfragen! TODO: F¨
ur jeden Meißel konkrete Werte eintragen
– Die Datei muss als dxf der Version R13/R95 exportiert werden.
– jeder Teil der Kontur f¨
ur den spezifische Einstellungen ben¨otigt werden muss ein eigener geschlossener Pfad sein
– An das rechte Ende des Pfades einen 2 mm breiten waagrechten Pfad anf¨
ugen, der d/2 + 1 mm
des Rohteils als H¨
ohe besitzt
– Das rechte untere Ende des Drehteils muss an dem linken oberen Rand des Koordinatensystems
liegen
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3.5.3 Technologie festlegen
• Technologie (CAM-Anweisung) wird in den Einstellungen des Zeichnungsobjekts oder f¨
ur eine gesamte Gruppe (rechts im Zeichnungsbaum) eingestellt.
– neuere nccad-Version:
∗ Bei BAE im Technologiemen¨
u Spindel Steuerspannung ausw¨ahlen und anschließend die
Drehzahl eintragen
∗ Typ des plan zu drehenden rechten Teils: Drehkontur plan
∗ Typ des anderen Teils: Drehkontur außen
– ¨altere nccad-Version:
∗ Drehzahl wird im Reiter Steuerung als Spannung“ eingestellt, von 5 (ca 150rpm) bis 25
”
(ca 5000 rpm) TODO: genaue Werte?
∗ Damit die Spindel an ist, Relais 6 vorher/nachher aktivieren
∗ Typ: Drehkontur außen
– Bahn: keine Bahnkorrektur, Werkzeugbreite 0
Werkzeugbreite und Bahnkorrektur bezieht sich auf die Werkzeugspitze - die Werkzeugform
wird nicht ber¨
ucksichtigt! Nur bei einem Stechmeißel (vorne nicht spitz, sondern flach) soll die
Breite eingegeben und die Bahnkorrektur auf Automatik gestellt werden. Ansonsten auf 0 und
Keine stellen.
– L¨angs-Vorschub Fz gem¨aß Werkzeug, Material und Drehzahl w¨ahlen (→ siehe Kapitel ??).
Achtung: Die Vorschubangabe hier ist in 1/10 mm!
– Quer-Vorschub Fx kleiner als Fz w¨ahlen (halb?); wenn es h¨assliche Ger¨ausche beim Einstechen
macht, den Wert weiter absenken.
– Beim Plandrehen Fx und Fz halbieren
– Teilzustellung und Schlichth¨
ohe einstellen
– Die Reihenfolge richtet sich nach der Reihenfolge im Zeichnungsbaum (unten im Baum gibt es
Kn¨opfe zum Umsortieren).
– TODO: Werkzeugwechsel geht zur Zeit nicht!
• zum Wiederbearbeiten der Technologie: Objekt im Zeichnungsbaum anklicken
3.5.4 Gewinde
• Dort, wo das Gewinde hinsoll, eine Gerade von rechts nach links zeichnen.
• Technologie Gewindedrehen festlegen, Gewinde aus Liste ausw¨ahlen. STOP aktivieren wegen Werkzeugwechsel.
• Die Drehzahl soll ziemlich gering sein, laut Hersteller maximal 300 U/min TODO: testen was
passiert wenn schneller
→ siehe vorheriger Abschnitt
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• Als Drehmeißel verwendet man entweder einen speziellen Gewindedrehmeißel oder einen spitzen Meißel mit dem passenden Flankenwinkel (60◦ f¨
ur normale metrische Gewinde). Bisher haben wir keinen
◦
solchen Drehmeißel, aber mit dem 55 spitzen Meißel (Nr. 2) geht es auch, wenn man ihn in passendem Winkel (Mittellinie der Schneidplatte senkrecht zur Drehachse) einspannt.
• Um dem Gewinde etwas Spiel zu geben, kann man einen Versatz von bis zu 0,1 mm einstellen.
• Die Zustellung wird entsprechend vorgeschlagen.
• in den weiteren Erkl¨arungen werden folgende Werte verwendet. Diese stehen teils in Wikipedia unter
Metrisches ISO-Gewinde“ und teils auch im Technologie-Dialog. Beispielwerte M5:
”
– Nenndurchmesser D = dnenn = 5
– (Schrauben-Kerndurchmesser dkern = 4, 02)
– Einstichtiefe h = (dnenn − dkern )/2 = 0, 49
– Steigung S = 0, 8 mm pro Umdrehung
• vorher (weiter oben im Baum!) muss die Stelle (und ggf. etwas daneben) ausreichend abgedreht sein:
TODO: Zeichnung
– Gewindel¨ange auf Nenndurchmesser
– Auslauf/Einlauf: auf einer Breite von etwa 1*Steigung, links und rechts vom Gewinde, sinnvollerweise auf Kerndurchmesser abdrehen. Wenn anders gew¨
unscht, mindestens auf Nenndurchmesser, damit keine Kollisionen auftreten!
– Gewindemeißel darf nicht kollidieren: Die Form darf am Rand nicht zu weit steil ansteigen
(Anstiegswinkel flacher als 60◦ zur Waagerechten w¨ahlen) TODO: Zeichnung
– (damit man eine Mutter draufschrauben kann, darf auf der Draufschraub-Seite nichts gr¨oßer als
der Kerndurchmesser sein)
– Hinweis: in der 3D-Simulation wird das Gewinde nicht als Helix, sondern als mehrere Kreise
angezeigt (als w¨aren es mehrere Stellen mit Steigung 0). Der Verlauf an der Seite, an der der
Drehmeißel ansetzt, sollte aber stimmen.TODO: wie ist das bei NCCAD8
3.5.5 Ausspannpunkt setzen
Man kann mit dem Button ZEZE“ einen Ausspannpunkt setzen, der angefahren wird, wenn die Technologie
”
abgeschlossen ist. Ansonsten stoppt die Bearbeitung direkt auf dem Werkst¨
uck an der letzten Stelle des
Programms, was unsch¨
one Marken hinterlassen kann.
3.5.6 NC-Code erstellen
TODO: unfertig
• Nccad 8 neu: Nichts weiter zu tun. Alle ben¨otigten NC-Befehle werden automatisiert erstellt.
• Nccad 8 alt: Workaround: Es fehlen einige Befehle. Daher muss man nach dem Erzeugen des NCCodes (Knopf im NC-Code-Reiter) von Hand noch folgendes am Anfang einf¨
ugen:
M10 O6.1 (Umrichter-Relais, steht ggf. schon drin)
M25 U17.8 (Spindel auf Drehzahl: Spannung je nach Drehzahl, hier 17.8)
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M30 P54 (Wartezeit 3 Sekunden f¨
urs Hochdrehen)
ACHTUNG NCCAD8 BUG: Werkzeugwechsel funktioniert nicht (es ist kein Stopp f¨
ur Handbetrieb
m¨
oglich), außerdem kann man keine Wartezeit zwischen Bl¨
ocken mit verschiedener Drehzahl
einstellen
3.6 Jobs abarbeiten
3.7 Referenzfahrt
Damit die Maschine weiß, wo ihre Grenzen sind, muss immer zu Beginn der Arbeit eine Referenzfahrt
durchgef¨
uhrt werden.
• Endschalter frei von Sp¨anen?
• Werkzeug herausnehmen! Je nach Lage des Endschalters kollidieren sonst Werkzeug und Futter.
TODO: oder Endschalter passend verschieben??
• Referenzfahrt bet¨atigen.
Nach Durchf¨
uhrung der Referenzfahrt Handr¨
ader nicht mehr verstellen, sonst muss eine neue Referenzfahrt durchgef¨
uhrt werden!
3.7.1 Werkzeugwechsel im CNC-Handbetrieb
In der Handsteuerung auf das aktuelle Werkzeug wechseln: Durch Eingabe M6 Tn auf Werkzeug
Nummer n.
3.8 Nullpunkte setzen
Nullpunkte lassen sich durch dr¨
ucken von STRG und dem jeweiligen Buchstaben der Achse setzen.
3.8.1 Z-Achse nullen
Hierzu f¨ahrt man einfach an den rechten Rand des Werkst¨
uckes. Achte dabei auf Kollisionsfreiheit. An
dieser Stelle wird genullt. Blicke am Besten genau von oben auf das Werkzeug, um keinen Parallaxenfehler
zu machen.
3.8.2 X-Achse nullen
Um die X-Achse zu nullen gibt es verschiedene Verfahren. Eine M¨oglichkeit soll hier beschrieben werden.
Zun¨achst dreht man ein St¨
uck des Werkst¨
ucks ein kleines bisschen ab und nullt die X-Achse in genau dieser
Position.
(Hierzu f¨ahrt man die X-Achse weit genug in den positiven Bereich und steuert mit F10 und G1 Z0 den
Z-Nullpunkt an. Jetzt aktiviert man die Hauptspindel und f¨ahrt vorsichtig in negative X-Richtung, bis erste
Sp¨ane entstehen. Hier stoppt man und f¨ahrt etwa 1cm in negative Z-Richtung. Bevor man jetzt die XPosition wieder verl¨asst nullt man die X-Achse und parkt dann das Werkzeug ausreichend weit entfernt,
um das Werkst¨
uck vermessen zu k¨
onnen.)
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Anschließend f¨ahrt man das Werkzeug beiseite. Nun bestimmt man mit einem Messschieber den exakten
Außendurchmesser der bearbeiteten Stelle. Gehen wir im folgenden von einem bestimmten Durchmesser von
13,37mm aus. In diesem Fall verschiebt man das Koordinatensystem um 13,37mm durch den Befehl G54
X-13.37 auf die korrekte Position. Zum Testen kann man nun ausreichend weit in die positive Z-Richtung
fahren und dann F10 und G1 X0 eingeben. Die Maschine sollte jetzt den Mittelpunkt des Werkst¨
uckes
anfahren.
3.9 Job starten
Jetzt kann mit einem Druck auf den Knopf der Job gestartet werden. Die Software fragt Mit X-Achse?.
Experten sind sich uneins empfehlen jedoch das Dr¨
ucken von Ja. Jetzt beginnt die Maschine mit der Arbeit
und kann durch einen Tastendruck abgebrochen werden.
Nach der Ausf¨
uhrung kann die Bearbeitung mit einem angezeigten Dialog direkt wiederholt werden. Dieser
¨
Modus wurde von uns getestet. Das ist zum Beispiel n¨
utzlich, wenn man Stabmaterial durch die Offnung
im Futter nachschiebt.
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