CAM-Software Programmieren von Werkzeugmaschinen: Die Software macht's

Von Stefanie Michel

Möglichst einfach und intuitiv, aber viele Bearbeitungsfunktionen und eine effiziente Fertigung: Das sollen Softwaresysteme für die Maschinenprogrammierung in der leisten. Hier ein (unvollständiger) Überblick aktueller CNC- und CAM-Software.

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Das Optimale aus der Werkzeugmaschine herausholen: das versprechen entsprechende Softwaresysteme für die CNC-Bearbeitung.
Das Optimale aus der Werkzeugmaschine herausholen: das versprechen entsprechende Softwaresysteme für die CNC-Bearbeitung.
(Bild: Mecsoft)

CAM-Software erleichtert und optimiert den Fertigungsprozess und sind inzwischen so gut wie unverzichtbar für die Zerspanungsbranche. Deshalb stellen wir hier einige aktuelle Softwareversionen vor.

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Mastercam: Effizienter mit neuem 5-Achs-Werkzeug und Automatisierungsfunktionen

Die seit Mitte des Jahres erhältliche Version Mastercam 2022 hat modere Technologien, wie das neuen 5-Achs-Werkzeugweg „Hybrid“ sowie viele Automatisierungslösungen, integriert. Das soll beim Anwender weiter die Produktivität und Wettbewerbsfähigkeit steigern

Bei der Weiterentwicklung der CAD/CAM-Software wurde das Augenmerk u.a. auf das Feedback der Mastercam-Anwender und -Betriebe gelegt. Zusätzliche Beratungen mit unseren fachkundigen Partnern aus der Industrie sorgen für eine praxisnahe, werkstattorientierte Ausrichtung der Software, durch die der Erfolg unserer Mastercam-Anwender sichergestellt wird.

Zu den Verbesserungen in Mastercam 2022 gehören unter anderem:

  • Der Werkzeugweg „3D Dynamisches Schruppen" für 2D-Anwender: Der 3D-HSC-Werkzeugweg „3D Dynamisches Schruppen" steht für alle Fräsen- und Router-Produktlevel zur Verfügung. Dies ermöglicht dem 2D-Anwender die Bearbeitung komplexer 3D-Formen als auch prismatischer Bauteile mit nur einem Werkzeugweg. Der Anwender soll von einer Vielzahl an Vorteilen profitieren, wie beispielsweise einem geringeren Programmieraufwand, einer werkzeugschonenden Bearbeitung, sowie kürzerer Fertigungszeiten – bei voller Kollisionskontrolle zwischen Bauteil und Werkzeugbaugruppe.
  • Neuer, flexibler Werkzeugweg im Bereich der 5-Ach-Bearbeitung: Der neue 5-Achs-Werkzeugweg „Hybrid“ wählt anhand der Geometrieauswahl den besten Algorithmus zur Berechnung des Werkzeugwegs aus. Sie erhalten eine Vielzahl an manuellen, sowie auch automatischen Funktionen zum Erzeugen effizienter 5-Achs-Werkzeugwege. Mit diesem Werkzeugweg können Sie die Vorteile Ihres 5-Achs-Bearbeitungszentrums optimal nutzen.
  • Neue Automatisierungsmöglichkeiten: Eine Reihe systemweiter Verbesserungen hilft, Aufgaben zu automatisieren und Ihren Workflow zu beschleunigen. Die Verkettungsfunktion „Automatische Bereiche" verwendet einen intelligenten Ansatz zur automatischen Analyse des zu bearbeitenden Bereichs. Sie unterteilt selbstständig in Bearbeitungs-, Umgehungs- oder auch Luftbereich. Die selbstständige Definition der einzelnen Bereiche entfällt somit komplett. Beim Erzeugen einer Bohrung lässt sich im Solids-Manager ein Bohrungs-Feature auswählen, um dieses Feature im Bereich der Geometrieauswahl des Werkzeugwegs zu nutzen. Zusätzlich zur klassischen Selektion oder der Selektion mit Hilfe von Tastenkürzeln können zu jeder Zeit einzelne Positionen für die Bohrungen entfernt oder hinzugefügt werden.

Bobcad: Leichter CAM-Einstieg mit Bobcam für Solidworks Express

Bobcad-CAM hat im Sommer Bobcam für Solidworks V9 angekündigt. Das neue Release des wirtschaftlichen CAM-Systems legt in der Express-Variante den Fokus auf 2-2,5D-Bearbeitungen und bietet laut Anbieter Mecsoft ein besonders attraktives Preis-Leistungsverhältnis für folgende CAM-Funktionen als Plugin für Solidworks:

  • Bohren: Zentrierbohren, Bohren, Reiben, Durchgangsbohrung, Fasenbohren, Fasenfräsen, Gewinde, Gewindebohren, Senkbohren, Senkfräsen, Bohrlocherkennung
  • 2,5D-Bearbeitung: Planfräsen, Profilfräsen, Taschenfräsen, 2D-Gravieren, Fasen, Eckenrundung, Eintauchfräsen, Schleppmesser, Gewindefräsen
  • 3D-Bearbeitung: 3-Achsen-Drahtmodell, Planar

Bobcam für Solidworks ist modular aufgebaut und kann somit mit den Anforderungen wachsen. Die Version für Solidworks V9 ist erhältlich auf Deutsch, Englisch, Spanisch, Portugisisch, Türkisch, Tschechisch und Japanisch.

Open Mind: Durchgängige Software-Komplettlösung für CNC-Fertigung

Maximale Sicherheit: Bearbeitungen eindeutig simulieren und analysieren.
Maximale Sicherheit: Bearbeitungen eindeutig simulieren und analysieren.
(Bild: Open Mind)

Ein durchgängiges All-in-One-System statt verschiedene Softwarelösungen: Open Mind schließt mit Hypermill Virtual Machining die Lücke zwischen CAM-System und realer Maschinenumgebung. CNC-Fertiger erhalten so die Möglichkeit, eine absolute Prozesskontrolle zu erhalten, indem sich sämtliche Schritte virtuell abbilden lassen. Dazu gehört die Programmierung, NC-Code-Generierung und -Optimierung, Simulation des NC-Codes sowie Vernetzung mit der Maschine.

Die Entwicklung einer sicheren Simulationslösung beginnt bei Open Mind lange vor dem NC-Code. Dabei setzt der CAD/CAM-Entwickler auf hauseigene Lösungen für ein durchgängiges System mit einer engen Verzahnung von NC-Code-Generierung und -Simulation. NC-Codes, die erstellt werden, seien ausgiebig getestet und würden die Maschinenlimitationen berücksichtigen. Alle prozessrelevanten Daten stehen in der NC-Code-Simulation zur Verfügung und sorgen für eine höchste Genauigkeit und Sicherheit, so Open Mind.

Drei Module für Verschmelzung von virtueller und realer Welt

Für die Verschmelzung der virtuellen und realen Welt stehen in Hypermill Virtual Machining drei Modulen bereit:

  • Im Modul Center werden reale Bearbeitungssituationen mit der Maschine und Steuerung virtuell abgebildet und NC-Code-basiert simuliert.
  • Das Modul Connected Machining ermöglicht eine tiefgehende Vernetzung und Synchronisation mit der Maschine. Die Simulationssoftware kann so beispielsweise Abweichungen beim Nullpunkt oder bei den Werkzeugplätzen erkennen.
  • Im Modul Optimizer sorgen Optimierungsalgorithmen für eine effiziente Gestaltung der Mehrachsbearbeitung. Automatisch werde hier die beste Lösung für eine perfekte Bearbeitung identifiziert. Anwender gehen bei der CAM-Programmierung von Portalfräsmaschinen nun genauso vor wie bei einem 5-Achs-Fräszentrum. Die durch Rund- und Linearachsenlimits sowie durch Kollision erforderlichen Rewinds fügt der Optimizer auf Basis des digitalen Zwillings der Maschine automatisch hinzu. Beim Zusammenfassen von Jobs mit dem gleichen Werkzeug („linking“) werden jetzt auch 2D- und 3D-Bearbeitungsschritte zu einer fließenden Bewegung. Auch kann der Optimizer zwischen Schrupp- und Schlichtbearbeitungen unterscheiden.

Intelligente Bauteilausrichtung auf Knopfdruck

Ein weiteres Tool für mehr Effizienz und Wirtschaftlichkeit in der Bearbeitung ist die intelligente Bauteilausrichtung im CAM mit Hypermill Best Fit. Mithilfe einer 3D-Messung wird das unausgerichtete Bauteil auf der Maschine angetastet und die Messpunkte in Form eines Messprotokolls zurück an das CAM-System gesendet. Anschließend passt Hypermill Best Fit den NC-Code exakt an die reale Bauteilposition an. Der angepasste NC-Code wird anschließend in der virtuellen Maschine auf der tatsächlichen Aufspannsituation simuliert und automatisch optimiert.

Um eine sichere und exakte Bearbeitung zu gewährleisten, führt der Maschineneinrichter anschließend eine Verifikationsmessung durch. Danach kann er die Bearbeitung starten, ohne das Bauteil zuvor in der Maschine ausrichten zu müssen. Das spare viel Zeit und führe zu einer sicheren Bearbeitung sowie planbaren Prozessen.

Esprit: Mehrkanal-CNC-Maschinen sicher steuern

Esprit TNG, die aktuellen Version von Esprit CAM, soll die Produktivität bei der Bearbeitung langer Teile durch die Automatisierung der Mehrspindel-Programmerstellung verbessern. Eine neue Technologie bietet Anwendern die nötige Kontrolle und Flexibilität, um Mehrspindel- und Mehrkanal-CNC-Maschinen für die Bearbeitung langer Teile einzusetzen.

Die Bearbeitung langer Teile wie Wellen und Achsen ist eine Herausforderung, da das Werkstück durchgehend unterstützt werden muss. Haupt- und Gegenspindel müssen synchronisiert werden, um sicherzustellen, dass die Bearbeitung durchgeführt werden kann, während beide Spindeln das Werkstück für eine maximale Unterstützung halten. Außerdem werden die Stangen häufig schrittweise neu positioniert. Da diese wiederholte Neupositionierung das Kollisionsrisiko erhöht, verfolgt der NC-Code die Maschinenbewegung.

Die CAM-Software Esprit TNG verfolgt automatisch die Position der Arbeitsversätze unabhängig von der Position des Werkstücks, indem der Programmierer den Versatz und die Versatzverschiebungen oder die Punkte, an denen Versatzänderungen auftreten, definieren kann. Dies ermögliche nicht nur eine präzise Simulation, sondern macht auch individuelle Einstellungen an der Maschine überflüssig und ermögliche die fehlerfreie Programmierung einer größeren Anzahl komplexer Bearbeitungsszenarien.

Produktivität bei der 3-Achs-Bearbeitung steigern

Mit Esprit TNG können Anwender nun auch Planfräsbearbeitungen mit der „Roll-In“-Strategie (Einfahren in den Schnitt) durchführen, die von Sandvik Coromant empfohlen wird, um die Oberflächenqualität zu verbessern, die Zykluszeit zu reduzieren und die Werkzeugstandzeit zu verlängern.

Die neue Version steigere auch die Produktivität bei der 3-Achs-Bearbeitung. Das Erzeugen von Werkzeugwegen sei jetzt 20 Mal schneller, sodass ein Werkzeugweg jetzt in etwa zwei Minuten statt früher in 30 Minuten erzeugt werden könne. Darüber hinaus kann jetzt ein neuer 3-Achsen-Werkzeugweg aus einer bestehenden Bearbeitung erzeugt werden, ohne dass der gesamte Werkzeugweg neu berechnet werden muss. Bereiche mit Kollisionen können aus dem erzeugten Werkzeugweg für die Verwendung mit kurzen Schneidwerkzeugen getrimmt werden, oder es lassen sich Nachbearbeitungen mit einem langen Werkzeug generieren.

NUM: Vereinfachte Nutzung von Fünf-Achsen-Werkzeugmaschinen

Die neueste Version der Flexium-Software von NUM enthält eine verbesserte RTCP-Funktion (Rotation Tool Centre Point) mit Werkzeugvektorprogrammierung, die den Einsatz von 5-Achs-Werkzeugmaschinen erheblich vereinfachen soll.

Als einer der ersten Entwickler der Funktion „Rotation Tool Centre Point“ (RTCP) entwickelt NUM diese Funktion kontinuierlich weiter, um den sich ändernden Bedürfnissen von Maschinenbauern und Endanwendern gerecht zu werden. Die RTCP-Implementierung des Unternehmens umfasst vierundzwanzig vordefinierte kinematische Konfigurationen. Die Flexium+-CNC-Systeme sind in der Lage verschiedene Kinematiken auf derselben Maschine unterzubringen – zum Beispiel, wenn verschiedene Fräsköpfe benötigt werden.

Die RTCP-Basisfunktion von NUM, die über den ISO-Code G151 aufgerufen wird, bietet eine Reihe von benutzerspezifischen Varianten. Die Funktion kann bei einem geneigten Koordinatensystem oder nach einer Positionierbewegung aktiviert werden. In beiden Fällen berechnet das CNC-System automatisch den mechanischen Versatz, um sicherzustellen, dass der Werkzeugmittelpunkt immer mit der definierten Werkstückoberfläche in Berührung ist, während sich die Drehachsen bewegen. Die RTCP-Funktion kann auch über die Ist-Positionen der Rundachsen aktiviert werden.

Teileprogramm wird unabhängig von der Maschinenkinematik

Die Programmierung von 5-Achs-Maschinen wurde bisher oft als mühsam empfunden. Die Rundachsen werden meist direkt mit ihrer Winkelposition programmiert. Das hat den Vorteil, dass man sich die Position des Bearbeitungskopfes beim Betrachten des Teileprogramms vorstellen kann. Der Nachteil ist jedoch, dass das Teileprogramm von der Kinematik der Maschine abhängt und nicht ohne Änderung auf eine andere 5-Achs-Maschine übertragen werden kann.

Die RTCP-Funktion in der Flexium CNC-Software von NUM kann über die Ist-Positionen der Drehachsen aktiviert werden.
Die RTCP-Funktion in der Flexium CNC-Software von NUM kann über die Ist-Positionen der Drehachsen aktiviert werden.
(Bild: NUM)

Mit der Option Werkzeugvektorprogrammierung der RTCP-Funktion von NUM kann die Richtung des Werkzeugs durch die Komponenten der Vektoren entlang der X-, Y- und Z-Achse bestimmt werden, wodurch das Teileprogramm unabhängig von der Maschinenkinematik wird.

Unter bestimmten Umständen ist das physische Ausrichten des zu bearbeitenden Werkstücks auf der Maschine ein komplexes Verfahren. Um die Produktivität zu erhöhen, kann das CNC-System Flexium+ von NUM in diesen Fällen Positionierungsabweichungen (einschließlich Winkel) durch Anwendung entsprechender Korrekturwerte kompensieren. Das Werkstück bleibt falsch ausgerichtet, aber das CNC-System ist sich der Abweichungen bewusst und gleicht sie automatisch aus.

Schruppen und Schlichten mit einstellbaren Glättungsstufen

Die Flexium-Software von NUM, Version 4.1.00.00 oder höher, verfügt nun über ein spezielles HMI (Human-Machine Interface), über das die entsprechenden Korrekturwerte eingegeben werden können. Das aus den Verschiebungen und Drehungen resultierende Koordinatensystem wird als „Balanced Coordinate System“ (oder BCS) bezeichnet und die Kompensationsfunktion als 3DWPC (3D Workpiece Compensation).

Darüber hinaus enthält die Software jetzt eine Funktion, die Maschinenanwendern hilft, die Schruppbearbeitung zu beschleunigen und beim Schlichten optimale Oberflächengüten zu erzielen. Die neue Funktion, die über den ISO-Code G732 aufgerufen wird, vereinfacht die Parameteroptimierung und berechnet automatisch Voreinstellungen für das Schruppen und Schlichten mit einstellbaren Glättungsstufen. Der Maschinenbediener kann eine Reihe von Eigenschaften auswählen und einen optionalen Glättungsalgorithmus aufrufen, um mechanische Schwingungen zu reduzieren und die Werkstückoberfläche zu glätten.

Um den Maschinenbedienern noch mehr zu unterstützen, hat NUM auch einen Algorithmus eingeführt, der im Drehpunkt die Geschwindigkeit konstant hält. Von CAD/CAM-Systemen generierte Teileprogramme bestehen häufig aus einer Vielzahl kleiner G01-Segmente, was zu Geschwindigkeitsschwankungen führt, die die Oberflächenqualität beeinträchtigen. Die neuen Algorithmen halten die Geschwindigkeit an den Drehpunkten während der Bewegung der Drehachsen konstant, sodass die Unstetigkeiten geglättet werden können.

Cambrio: Mit Gibbscam die Produktivität erhöhen

Der CAD/CAM-Spezialist Cambrio stellt die neue Version Gibbscam 2022 vor. Wie Nick Spurrett, Vice President von Gibbscam, erklärt, liegt der Schwerpunkt der neuesten Entwicklungen auf der Produktivität der Anwender.

Gibbscam 2022 enthält eine Reihe von CAD-Verbesserungen für die Volumen- und Flächenmodellierung. So lassen sich unter anderem nun mehrere Körper mit Verjüngung extrudieren, Flächen als verbundene Körper direkt aus einer geschlossenen 2D-Geometrie erzeugen und getrimmte ebene Flächen in der Geometrietiefe anstelle der CS-Ebene erzeugen.

Effiziente Bearbeitung auf der Maschine

Zu den zahlreichen CAM-Ergänzungen in Gibbscam 2022 gehören eine Reihe von Verbesserungen der Benutzerfreundlichkeit, wie z. B. das automatische Vorbohren mehrerer Formen und die erweiterte Steuerung der Start- und Endpunkte von Profilierwerkzeugwegen. Drehmaschinenbediener können jetzt Radiusbewegungen an Außenecken für kritische Durchmesser und reduzierte G-Code-Dateien auslassen.

Auch Volumill wurde verbessert und sei jetzt bis zu 60 Prozent schneller bei der Berechnung von Restfräsbearbeitungen für komplexe Geometrien. Zudem ist es dem Anwender jetzt möglich, den Startpunkt zu steuern, um die Spanabfuhr zu unterstützen und schnelle Bewegungen für tiefere Taschen zu reduzieren.

Zu den Verbesserungen bei der 5-Achs-Bearbeitung gehört eine neue Rotationsbearbeitungsstrategie, die Teile mit zylindrischen oder konischen Böden effizient schneidet. Die Steuerung des Werkzeugs umfasst das außermittige Schruppen sowie das Ansetzen der Werkzeugspitze nach vorne oder hinten mit automatischem Eckenversatz. Beim 5-Achsen-Entgraten ist es jetzt möglich, mehrere Schnitte zu erzeugen, um eine Fase oder Verrundung an einer Kante zu erzeugen, die über den traditionellen Kantenbruch hinausgeht. Auch zylindrische oder konische Werkzeuge zum Fasen können verwendet werden, indem ein bestimmter Kontaktpunkt ausgewählt wird, um einen geraden Werkzeugschnitt zu erhalten. Die Qualität der Werkzeugwege wurde auch für geodätische 5-Achsen-Operationen in Bereichen verbessert, in denen mehrere Flächennormalen-Instanzen den Werkzeugweg steuern.

(Bild: Gibbscam)

Bei der Simulation Zeit sparen

In einer kollisionsgefährdeten Umgebung wie der Fräs-/Drehbearbeitung oder der Tombstone-Bearbeitung ist die Simulation eine Schlüsselkomponente. Deshalb will Gibbscam 2022 eine Reihe von zeitsparenden Verbesserungen bereitstellen. Unter anderem lässt sich das mehrteilige Schneiden (Hide Multipart Cutting) in allen Simulationsmodi ausblenden, um die Verifizierungszeit in Abhängigkeit von der Anzahl der zu bearbeitenden Komponenten zu reduzieren. Die Verwendung von 3D-Material, das nur für die Rohteilgenerierung auf Mehrspindelmaschinen verwendet wird, kann die Simulation von MTM-Konfigurationen um bis zu 25 Mal verbessern, so der Hersteller. Anwender können die Simulation jetzt mitten in einem MTM- oder Swiss-Programm mit mehreren Teilen starten.

Mehrere kinematische Konfigurationen einer CNC-Maschine werden jetzt innerhalb eines einzigen Postprozessor-Pakets unterstützt. Diese erweiterte Flexibilität unterstützt Maschinen, die auf verschiedene Weise konfiguriert werden können, wie z. B. eine 3-Achsen-Maschine mit oder ohne abnehmbaren Drehtisch. Diese Technologie kann auch auf komplexere Langdreh-Konfigurationen erweitert werden, um verschiedene Teile oder Werkzeuganordnungen zu unterstützen - ein Teil, ein Postprozessor, ein Maschinensimulationsmodell.

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