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Graphische Kontrolle von Fertigungsabläufen:


06.07.1979 - 

Simulation deckt falsche NC-Steuerdaten auf

Für sichere und wirtschaftliche Bearbeitung eines Werkstückes auf der NC-Maschine ist es erforderlich, daß fehlerfreie Steuerprogramme vorliegen. Das derzeit gebräuchlichste Verfahren zur Kontrolle der NC-Steuerdaten ist der Test auf der Werkzeugmaschine. Dabei betragen die Kosten für den Test häufig ein Vielfaches der Bearbeitungskosten. Im vorliegenden Bericht wird ein System zur graphischen Kontrolle von NC-Steuerdaten vorgestellt, das in Verbindung mit dem NC-Programmiersystem "Exapt" eingesetzt werden kann.

In der Bundesrepublik werden heute zirka 8000 numerisch gesteuerte Werkzeugmaschinen eingesetzt. Ihr Einsatzgebiet reicht von der automatischen Fertigung einfacher Teile bis hin zu komplizierten Werkstücken in Einzel- und Serienfertigung. Der heute allgemein erkennbare Trend zu kleineren Losgrößen und/oder Serien infolge differenzierterer Marktanforderungen zwingt die Fertigungsbetriebe zu größerer Flexibilität und Lieferbereitschaft sowie höherer Produktivität bei wachsenden Qualitätsanforderungen. Die Industrie wird daher künftig verstärkt NC-Maschinen einsetzen müssen.

Voraussetzung für die automatische Fertigung auf der NC-Maschine sind fehlerfreie Steuerdaten für die Maschine. Insbesondere bei der Fertigung komplizierter, teurer Werkstücke auf kapital-intensiven NC-Maschinen, wie Bearbeitungszentren, muß Vorsorge getroffen werden, um das Risiko von Ausschuß teurer Werkstücke und Störungen im Fertigungsfluß infolge fehlerhafter Steuerdaten zu vermeiden. Durch den Einsatz rechnergestützter Programmierverfahren, wie des Exapt-Systems, werden Programmierfehler infolge fehlerhafter geometrischer Berechnungen, Kodierungen etc. vermieden, es bleibe auch Risiken, wie etwa falsche eingabe in das Programmiersystem.

Ausgehend von dieser Situation wurde von "Exapt" (Aachen) das System "Zeiex" zur graphischen Kontrolle der Steuerdaten für NC-Maschinen durch die Simulation des Fertigungsablaufes auf graphischen Ausgabegeräten entwickelt.

Modalar und portabel

Zeiex arbeitet in enger Kommunikation mit dem NC-Programmiersystem Exapt. Der Einsatzbereich umfaßt alle NC-Fertigungsverfahren bis zu 2.5 D, wie Drehen, Bohren, Fräsen, Nibbeln und Brennschneiden. Folgende Darstellungsmöglichkeiten sind enthalten:

- Verfahrwege des Werkzeuges (Vorschub, Eilgang),

- Lage und Abmessungen der Spannvorrichtung,

- Querschnitte von Roh- und Fertigteil,

- Zwischenzustände von NC-Bearbeitungen,

- Umrisse des eingesetzten Werkzeuges in der aktuellen Bearbeitungslage.

Der modulare Aufbau des Systems sowie der hohe Grad an Portabilität ermöglicht den Einsatz von Zeiex auf Klein- und Großrechenanlagen sowie die Anwendung unterschiedlicher graphischer Ausgabegeräte (Plotter, graphischer Bildschirm, Mikrofilm). Zur Zeit liegen Implementierungen unter anderem für die Rechenanlagen Univac 1110, IBM 360/370 (DOS, OS, VS),PDP 11/34, GA SPC 16, GA 440, HP 1000 vor.

Der Anwender von Zeiex kann mit Hilfe einer problemorientierten Sprache zum Beispiel diese Darstellungsmodifikationen beschreiben: Maßstabsvorgabe, Ausschnittsvergrößerungen, Papierformat, verwendete Strichstärken, Bildvorschub, etc.

In Bild 1 sind Werkzeugverfahrwege, Querschnitte von Roh- und Fertigteil, maximale Abmessungen des Spannmittels etc. dargestellt für die NC-Fertigung eines Drehwerkstückes. Die untere Bildhäfte zeigt eine Ausschnittsvergrößerung des mit A1 gekennzeichneten Rechteckes inklusiv der symbolischen Darstellung des eingesetzten Werkzeuges. Die Anwendung des Systems Zeiex für das NC-Brennschneiden wird aus Bild 2 deutlich. Die Darstellung enthält unter anderem Verfahrwege des Schneidbrenners (durchgezogene Linien), Eilgangbewegungen (gestrichelt) und Körnpunkte (quadratische Symbole).

Die Anwendung des Systems Zeiex bietet eine Fülle technischer, wirtschaftlicher und organisatorischer Vorteile. Aus dem praktischen Einsatz des Systems lassen sich besonders folgende Vorteile erkennen:

- Exakte Darstellung der programmierten Bearbeitung

- Maßstäbliche Ausgabe zum direkten Vergleich mit der Werkstattzeichnung

- Detailvergrößerung zur genauen Beurteilung kompliziertet Bearbeitungsvorgänge

- Ausgabe der echten Roh- und Fertigteilquerschnitte für Drehteile

- Optische Kontrolle auf Vermaßungsfehler

- Wesentliche Verringerung der Testzeiten auf den NC-Maschinen infolge vorab geprüfter geometrischer Richtigkeit der NC-Streifen. Daraus resultieren im einzelnen verbesserte Maschinenbelegung und Materialfluß sowie geringere Ausschußgefahr.

Bei einem Systemanwender konnten durch den Einsatz des Systems bei Drehwerkstücken Kosteneinsparungen von durchschnittlich zirka 30 Prozent für die fehlerfreie Erstellung von NC-Steuerprogrammen erzielt werden. Gleichermaßen konnte die Ausschußquote erheblich gesenkt werden. Nähere Systeminformationen erteilt die Exapt-NC-Systemtechnik GmbH, Aachen.

Georg Ernst und Dirk Gerlach, Exapt, Verein zur Förderung des Exapt-Programmiersystems e. V., Aachen