Eine virtuelle Werkzeugmaschine

Eureka - Virtual Machining
(PresseBox) (Langenfeld, ) Mit der Simulation von ISO-Programmen auf einem Computerbildschirm lassen sich unangenehme Überraschungen in der Produktion vermeiden, denn hier werden Kollisionen erkannt, bevor die Maschine anläuft. Im Gegensatz zum Realfall führt eine virtuelle Kollision nicht zu Schäden und die vielen anderen Funktionen der Simulation liefern umfassende Informationen für jeden Bearbeitungsschritt.

Simulation des Bearbeitungsvorgangs

Stetige Weiterentwicklung und wahre Leidenschaft für Hydraulik: Durch diese Leitsätze hat sich Casappa mit Sitz in Collecchio, Parma, Italien, von einem einfachen Pumpenhersteller zu einem führenden Hersteller von Pumpen und Hydraulikmotoren mit 1300 Mitarbeitern und 227 Millionen Euro Jahresumsatz entwickelt. Das Unternehmen offeriert ein großes Angebot an Pumpen und Motoren für eine Vielzahl von Anwendungen. Dabei nutzt Casappa in besonderem Maße hoch spezialisierte und innovative Software-Technologien.

So wird neben den traditionellen Anwendungen wie dem klassischen CAD/CAM Pro/E zur NC-Programmierung die Software Eureka eingesetzt. Dieses Programm wurde von Roboris entwickelt, einem kleinen, aber dynamischen Unternehmen mit Sitz nahe Pisa.

Die Realität auf dem Bildschirm

Eureka kann jedes NC-Programm im Rahmen einer vollständigen dreidimensionalen Maschinensimulation prüfen. Die einfache und intuitive Oberfläche des Programms ist für alle Nutzer leicht zugänglich, für den Maschinenbediener wie auch für die Forschungs- und Entwicklungsabteilung. Durch die Prüfungen vor dem Aufspielen des Programms auf die Maschine werden Schäden an wertvollen Werkstücken vermieden. Auch Werkzeugbruch und sogar Maschinenschäden aufgrund von Programmierfehlern werden durch die Simulation verhindert.

Andrea Basili, technischer Leiter bei Casappa SpA, erzählt die Geschichte der Roboris-Software: „Alles begann mit der Entwicklung eines Postprozessors für Pro/E. Normalerweise platzieren wir mehrere Werkstücke auf den Werkstückträger, aber hier musste der komplette Werkzeugweg für jedes Werkstück einzeln abgefahren werden. Roboris entwickelte daraufhin einen Postprozessor. Nach dem ersten Treffen mit der Firma Tuscany erkannten wir schnell, dass Eureka uns bei der Simulation des Verhaltens von Bearbeitungswerkzeugen sehr nützlich sein könnte. Wir verwenden bereits seit vielen Jahren parametrische Programme, die manuell geschrieben werden, sich einer eher unüblichen ISO-Sprache bedienen und stark von den heutigen Fanuc- oder Siemens-Entwicklungen abweichen. Diese Programme sind oft sehr groß und enthalten eine Menge Sprungmarken und Unterprogramme. Daher sind sie sehr schwer zu verstehen und abzuändern.“ Der Katalog von Casappa ist in Teilefamilien gegliedert, innerhalb derer es viele, manchmal Hunderte von Varianten gibt: Jedes Bauteil ist unterschiedlich und die ISO-Programme werden ad hoc geschrieben.

Neben dem klaren Vorteil der Simulation schätzt Casappa die Eureka Software insbesondere bei der Schulung von weniger gut ausgebildeten Arbeitskräften, die auch mit 20 Jahre alten CNC-Maschinen zurechtkommen müssen. Basili führt weiter aus: “Die Software ermöglicht es uns, auf dem Bildschirm alle Bewegungen der Maschine zu verfolgen, denn der gesamte Bearbeitungsvorgang wird perfekt simuliert. Auch Teile mit geringen Toleranzen können ohne Formveränderungen in einer Serie von Arbeitsschritten hergestellt werden: Spanabheben, Bohren, Taschenfräsen und Gewindeschneiden können in allen möglichen Kombinationen genutzt werden. Mit anderen Worten: Die ISO-Programme können auch manuell geschrieben werden. Daher ist ein Tool, mit dem das Programm vor dem Aufspielen geprüft wird und das uns mit Sicherheit das ausgibt, was wir auf dem Bildschirm sehen, ein großer Vorteil für uns.

Nützliche Funktionen

Ein weiterer Grund für Casappa, Eureka zu verwenden, ist die Möglichkeit, die Software auf verschiedenen Stufen zu nutzen, beginnend bei der kompletten Simulation der Maschine mit dreidimensionaler Darstellung der Werkstücke, Werkzeuge, Spindeln, Spannvorrichtungen, einschließlich Materialabtrag. Dabei muss ein Bediener, der seit Jahren mit der Maschine arbeitet und alle Arbeitsschritte bestens kennt, nicht zwangsläufig eine vollständige Simulation ablaufen lassen. Er könnte sich auch einfach das Schaubild des Werkzeugs, zum Beispiel eines einfachen Zylinders, anzeigen lassen. Eureka kann jede Art von Werkzeug hinzufügen, aus der Simulation löschen oder bearbeiten. Die Werkzeuge werden durch Zahlenwerte definiert, die entweder in passender Form eingegeben oder als Grafik von einer Datei importiert werden. Jedes Werkzeug des Unternehmens kann in der Datenbank hinterlegt und bei Bedarf geladen werden.

Basili bestätigte, dass es innerhalb der Eureka-Software äußerst einfach wäre, den ISO-Code zu verändern: „Makros, Zyklen, Unterprogramme: Der Simulator führt die G-Codes aus und verhält sich dabei wie die echte Maschine. In einem Statusfenster können Achsenpositionen, Variablenstatus, Versatz und weitere Simulationsparameter überwacht werden.

Es ist ein hervorragendes Werkzeug zur Fehlerbeseitigung. Außerdem können wir dank der präzisen Simulation die Zykluszeit abschätzen. Unser technisches Büro kann dann prüfen, ob die Zeit dem Sollwert entspricht, ob die Maschinenbewegungen noch optimiert werden können und so weiter.“

Sogar der Roboter wird virtuell
Mirko Sgarbi, Geschäftsführer von Roboris, betont die einfache Bedienung, die Qualität des G-Code-Interpretierprogramms und die Flexibilität der Software: “Eureka kann auf jeder Ebene einfach individuell angepasst werden, und das schon nach kurzer Einarbeitung. Außer einigen 3D-Datenimportschnittstellen (CATIA, Pro/E, Parasolid, Inventor, Iges, Step) wird die Software vollständig von Roboris entwickelt, sodass wir die volle Kontrolle haben.“

Zusätzlich zur NC-Prüfung verfügt Eureka über weitere Module, mit denen die Software sowohl als visueller Postprozessor für CNC-Maschinen als auch für Roboter fungieren kann. Für diese Nutzung werden maschinenunabhängige APT-Dateien eingegeben, die von der Software als Maschinenprogramm in Steuerungs-Sprache ausgegeben werden. Roboris hat bereits seine eigene Technologie (Robot Milling) entwickelt, die die Verwendung eines Roboterarms als CNC-Maschine ermöglicht. Aber die Software ist mehr als nur ein Postprozessor. Eureka verarbeitet APT, indem die besten Positionen für den Roboterarm berechnet und die CAM-Anforderungen erfüllt werden. In der Zwischenzeit prüft die Software auf Grenzwertüberschreitungen, Singularitäten, Materialabtrag im Eilgang und Kollisionen. Bei Fehlern unterstützen leistungsstarke, interaktive und leicht zu bedienende Tools den User bei der Problembeseitigung. Dasselbe gilt für externe Achsen, auch für den Rückwärtslauf mit auf dem Roboterarm befestigtem Werkstück. Selbst beim dynamischen Führen mit einer Klinge kann der Roboterarm das Werkstück aus allen Winkeln bearbeiten. Nach Abschluss aller Prüfvorgänge erzeugt Eureka das Roboterprogramm (ABB, Kuka, Fanuc, Motoman, Staubli, Kawasaki, Comau) und teilt große Werkzeugwege in kleinere Programme auf, wenn die Steuerungsspeicherkapazität dies erfordert.

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