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Einführung in die YG-1 TS3167-Pulvermetallurgie-Gewindebohrer und die DIN-Norm

Einführung in die YG-1 TS3167-Pulvermetallurgie-Gewindebohrer und die DIN-Norm

Die Gewindebohrer der Serie YG-1 TS3167 aus Pulvermetallurgie unterliegen einer strengen Qualitätskontrolle durch YG und verfügen über eine einzigartige Geometrie, die Überfütterung sowie Probleme mit feinen Gewinden verhindert und so kürzere Bearbeitungszeiten sowie eine höhere Produktionseffizienz ermöglicht. Die Gewindebohrer der Serie TS3167 werden aufgrund ihrer hervorragenden Qualität und ihres einzigartigen Designs durchweg gelobt und sind nach wie vor die erste Wahl. Anwendbare Werkstoffe für YG-1 TS3167 Drei Hauptmerkmale der gesamten DIN-Serie von YG-1-Gewindebohrern aus Pulvermetallurgie in China: Europäische Qualität: hohe Qualität Deutsches Design: hoher Standard Asiatische Fertigung: hohes Preis-Leistungs-Verhältnis ● Definition und technische Vorteile der Pulvermetallurgie ● Pulvermetallurgie: Verfahren zur Herstellung von Metallwerkstoffen, Verbundwerkstoffen sowie verschiedensten Produkten, bei dem Metallpulver (oder eine Mischung aus Metall- und Nichtmetallpulvern) als Ausgangsmaterial verwendet wird, das anschließend geformt und gesintert wird.

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MPM – Führender Anbieter von Auswuchtmaschinen

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Produktmatrix von Arrowstone – Teil: Werkzeuge

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Rangliste der 100 besten Automobilzulieferer des Landes – 17. Ausgabe

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Umfassendes Wissen zur Fünfachsenbearbeitung

Umfassendes Wissen zur Fünfachsenbearbeitung

Kennen Sie die 5-Achsen-Bearbeitung wirklich gut? Alles Wissenswerte zur 5-Achsen-Bearbeitung! In den letzten Jahren finden 5-Achsen-Koordinatenbearbeitungszentren in allen Bereichen immer breitere Anwendung. In der Praxis stellt sich bei der effizienten und qualitativ hochwertigen Bearbeitung komplexer, unregelmäßiger Bauteile häufig das Problem, dass herkömmliche Verfahren an ihre Grenzen stoßen – hier ist die 5-Achsen-Technologie zweifellos ein entscheidendes Mittel zur Lösung dieser Aufgaben. Immer mehr Unternehmen setzen daher auf 5-Achsen-Maschinen, um eine hocheffiziente und qualitativ hochwertige Fertigung zu gewährleisten. Doch kennen Sie die 5-Achsen-Bearbeitung wirklich gut? 01 Mechanische Bauformen von 5-Achsen-Maschinen Um die 5-Achsen-Bearbeitung wirklich zu verstehen, müssen wir zunächst klären, was eine 5-Achsen-Maschine ist. Eine 5-Achsen-Maschine (5 Axis Machining) verfügt, wie der Name schon sagt, über drei lineare Achsen X, Y und Z sowie zwei Rotationsachsen. Von den drei Rotationsachsen A, B und C weisen zwei unterschiedliche Bewegungsarten auf, um den technischen Anforderungen verschiedener Produkte gerecht zu werden. Bei der mechanischen Konstruktion von 5-Achsen-Bearbeitungszentren legen die Maschinenhersteller stets großen Wert darauf, neue Bewegungsmodi zu entwickeln, um den vielfältigen Anforderungen gerecht zu werden. Obwohl es auf dem Markt heute zahlreiche verschiedene Bauformen von 5-Achsen-Maschinen gibt, lassen sich diese im Wesentlichen in folgende Typen einteilen: 1. Zwei Drehachsen steuern direkt die Ausrichtung der Werkzeugachse (Doppel-Schwenkkopf-Ausführung). 2. Zwei Achsen befinden sich am Werkzeughaupt, doch die Rotationsachsen stehen nicht senkrecht zu den Linearachsen (Schwenkkopf mit geneigtem Kopf). 3. Zwei Drehachsen steuern direkt die räumliche Rotation (Doppel-Drehbank-Ausführung). 4. Zwei Achsen befinden sich auf dem Arbeitstisch, doch die Rotationsachsen stehen nicht senkrecht zu den Linearachsen (geneigter Arbeitstisch). 5. Zwei Drehachsen wirken jeweils auf das Werkzeug und auf das Werkstück (Schwenk-und-Dreh-Ausführung). *Begriff: Wenn eine Rotationsachse nicht senkrecht zu einer Linearachse steht, wird sie als „geneigte“ Achse bezeichnet. Nachdem wir uns diese verschiedenen Bauformen von 5-Achsen-Maschinen angesehen haben, sollten wir nun besser verstehen, welche Bewegungen eine 5-Achsen-Maschine ausführt und wie sie sich bewegt. Doch welche besonderen Eigenschaften zeigen diese vielfältigen Maschinenkonstruktionen tatsächlich bei der Bearbeitung? Und welche Vorteile bieten sie im Vergleich zu herkömmlichen 3-Achsen-Maschinen? Im Folgenden wollen wir uns daher genauer anschauen, welche Stärken 5-Achsen-Maschinen besitzen. Zahlreiche Vorteile der 5-Achsen-Bearbeitung Wenn wir über die Besonderheiten von 5-Achsen-Maschinen sprechen, sollten wir sie mit herkömmlichen 3-Achsen-Geräten vergleichen. In der Produktion sind 3-Achsen-Bearbeitungsmaschinen weit verbreitet; es gibt vertikale, horizontale und Portalmaschinen. Häufig verwendete Bearbeitungsverfahren sind die Stirnfräsung mit Schaftfräsern, die Seitenfräsung sowie die Profilfräsung mit Kugelkopffräsern. Doch unabhängig von Bauform und Verfahren haben alle diese Maschinen gemeinsam, dass die Werkzeugachse während des gesamten Bearbeitungsprozesses stets in derselben Richtung bleibt und die Maschine lediglich durch Interpolation der drei Linearachsen X, Y und Z die Bewegung des Werkzeugs im kartesischen Koordinatensystem realisiert. Daher treten bei der Bearbeitung solcher Bauteile die Nachteile herkömmlicher 3-Achsen-Maschinen deutlich zutage: geringe Effizienz, schlechte Oberflächenqualität oder sogar Unmöglichkeit der Bearbeitung. Im Vergleich zu 3-Achsen-CNC-Maschinen bietet eine 5-Achsen-CNC-Maschine folgende Vorteile: 1. Beibehaltung des optimalen Schneidzustands und Verbesserung der Schneidebedingungen Wie in der Abbildung links zu sehen ist, verschlechtert sich beim 3-Achsen-Schneiden der Schneidzustand, wenn das Schneidwerkzeug zum Werkzeugrand oder zur Werkstückkante hin bewegt wird. Um auch an diesen Stellen einen optimalen Schneidzustand zu erhalten, müsste der Arbeitstisch gedreht werden. Und wenn wir eine unregelmäßige Fläche vollständig bearbeiten möchten, muss der Tisch mehrmals in verschiedene Richtungen gedreht werden. Man sieht also, dass eine 5-Achsen-Maschine auch vermeiden kann, dass die Mittelpunktsgeschwindigkeit eines Kugelkopffräsers null wird, wodurch eine bessere Oberflächenqualität erzielt wird. 2. Effektive Vermeidung von Werkzeuginterferenzen Wie in der Abbildung gezeigt, können 3-Achsen-Geräte bei Bauteilen wie Laufrädern, Schaufeln und integrierten Blattlagern in der Luft- und Raumfahrt aufgrund von Interferenzen die erforderlichen Prozessanforderungen nicht erfüllen. Eine 5-Achsen-Maschine hingegen kann dies problemlos leisten. Darüber hinaus ermöglicht die 5-Achsen-Maschine die Verwendung kürzerer Werkzeuge, was die Systemsteifigkeit erhöht, die Anzahl der Werkzeuge reduziert und die Notwendigkeit spezieller Sonderwerkzeuge vermeidet. Für Unternehmer bedeutet dies: Bei den Werkzeugkosten spart Ihnen eine 5-Achsen-Maschine Geld! 3. Reduzierung der Spanvorgänge – einmaliges Einspannen für die Bearbeitung aller fünf Seiten Wie in der Abbildung zu sehen ist, kann ein 5-Achsen-Bearbeitungszentrum außerdem die Referenzwechsel reduzieren und die Bearbeitungsgenauigkeit erhöhen. In der Praxis reicht ein einziger Spanvorgang aus, um die Bearbeitungsgenauigkeit leichter zu gewährleisten. Gleichzeitig verringern sich durch die Verkürzung der Prozesskette und den geringeren Maschineneinsatz auch die Anzahl der Spannmittel, die benötigte Hallenfläche sowie die Wartungskosten. Das bedeutet: Mit weniger Spannmitteln, weniger Hallenfläche und geringeren Wartungskosten können Sie eine effizientere und qualitativ hochwertigere Bearbeitung erreichen! Wie in der Abbildung zu sehen ist, kann eine 5-Achsen-Maschine auch mit der Seitenfräsung arbeiten, was die Bearbeitungseffizienz weiter erhöht. 5. Verkürzung der Produktionskette und Vereinfachung des Produktionsmanagements Die vollständige Bearbeitung mit einer 5-Achsen-CNC-Maschine verkürzt die Produktionskette erheblich und erleichtert das Produktionsmanagement sowie die Planung und Disposition. Je komplexer das Werkstück, desto deutlicher zeigen sich die Vorteile gegenüber traditionellen, dezentralisierten Fertigungsverfahren. 6. Verkürzung der Entwicklungszeit neuer Produkte Für Unternehmen in der Luft- und Raumfahrt, der Automobilindustrie und anderen Branchen sind manche neuen Produktdetails und Formwerkzeuge sehr komplex und erfordern hohe Präzision. Ein 5-Achsen-CNC-Bearbeitungszentrum mit hoher Flexibilität, hoher Präzision, hoher Integration und vollständiger Bearbeitungsfähigkeit kann daher die Probleme der präzisen und zeitnahen Bearbeitung komplexer Teile in der Neuproduktentwicklung sehr gut lösen, die Entwicklungszeit erheblich verkürzen und die Erfolgsquote neuer Produkte erhöhen. Zusammenfassend lässt sich sagen: 5-Achsen-Maschinen bieten wirklich zahlreiche Vorteile. Allerdings sind die Steuerung der Werkzeugorientierung, das CNC-System, die CAM-Programmierung und die Nachbearbeitung bei 5-Achsen-Maschinen weitaus komplexer als bei 3-Achsen-Maschinen! Außerdem müssen wir beim Thema 5-Achsen-Maschinen auch das Problem der „echten“ und „unechten“ 5-Achsen-Maschinen ansprechen. Der wichtigste Unterschied zwischen echten und unechten 5-Achsen-Maschinen liegt in der RTCP-Funktion. Doch was genau ist RTCP, wie entsteht es und wie wird es angewendet? Im Folgenden wollen wir RTCP anhand der Maschinenkonstruktion sowie der Programmierung und Nachbearbeitung genauer betrachten und sein wahres Wesen kennenlernen. 03 Über RTCP RTCP – in hochwertigen 5-Achsen-CNC-Systemen – steht für Rotated Tool Center Point, also die sogenannte Spitzennachführung. Bei der 5-Achsen-Bearbeitung wird die Bahn der Werkzeugspitze sowie die Orientierung zwischen Werkzeug und Werkstück verfolgt. Aufgrund der Rotationsbewegungen entsteht dabei eine zusätzliche Bewegung der Werkzeugspitze. Oft stimmt der vom CNC-System gesteuerte Kontrollpunkt nicht mit der Werkzeugspitze überein; daher muss das CNC-System den Kontrollpunkt automatisch korrigieren, damit die Werkzeugspitze gemäß dem vorgegebenen Programm tatsächlich die gewünschte Bahn abfährt. In der Branche werden ähnliche Technologien auch als TCPM, TCPC oder RPCP bezeichnet. Tatsächlich haben all diese Bezeichnungen ähnliche Funktionsdefinitionen wie RTCP; streng genommen kommt RTCP jedoch nur bei Maschinen mit Doppel-Schwenkkopf zum Einsatz und nutzt den Drehmittelpunkt des Schwenkkopfs zur Kompensation. Die RPCP-Funktion hingegen wird vor allem bei Maschinen mit Doppel-Drehbank angewendet und kompensiert die durch die Werkstückrotation verursachten Änderungen der Koordinaten der Linearachsen. Letztlich dienen alle diese Funktionen demselben Ziel: die Position des Werkzeugmittelpunkts und den tatsächlichen Berührungspunkt zwischen Werkzeug und Werkstück konstant zu halten. Um die Beschreibung zu vereinfachen, bezeichnen wir in diesem Artikel alle diese Technologien als RTCP-Technologie. Wie entsteht nun die RTCP-Funktion? Vor vielen Jahren, als 5-Achsen-Maschinen gerade erst auf dem Markt populär wurden, wurde das RTCP-Konzept von den Maschinenherstellern stark beworben. Damals wirkte RTCP eher wie ein bloßes Marketinggimmick, das vor allem auf die Technologie selbst und deren Hype setzte. Tatsächlich ist RTCP jedoch genau das Gegenteil: Es ist nicht nur eine gute Technologie, sondern vor allem eine Technologie, die Kunden echte Vorteile und Mehrwert bringt. Maschinen mit RTCP-Funktion – also die sogenannten „echten“ 5-Achsen-Maschinen – ermöglichen es den Bedienern, das Werkstück nicht mehr exakt auf die Drehachsenachse auszurichten; ein beliebiges Einspannen genügt, denn die Maschine kompensiert die Verschiebung automatisch, was die Nebenzeiten erheblich verkürzt und gleichzeitig die Bearbeitungsgenauigkeit verbessert. Zudem ist die Nachbearbeitung einfach: Es müssen lediglich die Koordinaten und der Vektor der Werkzeugspitze ausgegeben werden. Wie bereits erwähnt, gibt es bei 5-Achsen-CNC-Maschinen vor allem Bauformen wie Doppel-Schwenkkopf, Doppel-Drehbank und Schwenk-und-Dreh. Im Folgenden wollen wir am Beispiel eines hochwertigen 5-Achsen-CNC-Systems mit Doppel-Drehbank die RTCP-Funktion näher erläutern. In 5-Achsen-Maschinen werden die Begriffe „vierte Achse“ und „fünfte Achse“ definiert: Bei einer Maschine mit Doppel-Drehbank beeinflusst die Drehbewegung der vierten Achse die Orientierung der fünften Achse, während die Drehbewegung der fünften Achse die Orientierung der vierten Achse nicht beeinflusst. Die fünfte Achse ist also die Rotationsachse auf der vierten Achse. Nun, nach dieser Definition wollen wir erklären, wie es funktioniert. Wie in der Abbildung oben zu sehen ist, ist die vierte Achse die A-Achse und die fünfte Achse die C-Achse. Das Werkstück wird auf dem Drehtisch der C-Achse platziert. Wenn die A-Achse rotiert, wird aufgrund der Anordnung der C-Achse auf der A-Achse auch die Orientierung der C-Achse beeinflusst. Ebenso gilt: Wenn wir das Werkstück auf dem Drehtisch positionieren und das Werkzeug so programmieren, dass es den Mittelpunkt des Werkzeugs bearbeitet, führt jede Änderung der Rotationskoordinaten zwangsläufig zu einer Verschiebung der Linearachsen X, Y und Z, also zu einer relativen Verschiebung. Um diese Verschiebung zu eliminieren, muss die Maschine sie kompensieren – genau dafür wurde die RTCP-Funktion entwickelt. Wie kompensiert die Maschine nun diese Verschiebung? Im Folgenden analysieren wir, wie diese Verschiebung überhaupt entsteht. Wie bereits erwähnt, führt die Änderung der Rotationskoordinaten zu einer Verschiebung der Linearachsenkoordinaten. Daher ist es besonders wichtig, den Drehmittelpunkt der Rotationsachsen zu analysieren. Bei Maschinen mit Doppel-Drehbank liegt der Kontrollpunkt der fünften Achse, also der C-Achse, in der Regel im Drehmittelpunkt des Arbeitstisches. Die vierte Achse hingegen wählt normalerweise den Mittelpunkt ihrer Achsenlinie als Kontrollpunkt. Das CNC-System muss, um die 5-Achsen-Bearbeitung zu realisieren, die Beziehung zwischen dem Kontrollpunkt der fünften Achse und dem der vierten Achse kennen. Das heißt: Im Ausgangszustand (Maschine bei Nullstellung der A- und C-Achse) ist der Kontrollpunkt der vierten Achse der Ursprungspunkt des Rotationskoordinatensystems der vierten Achse; der Positionsvektor des Kontrollpunkts der fünften Achse lautet [U,V,W]. Zusätzlich muss das System auch den Abstand zwischen den Achsenlinien von A und C kennen. Bei Maschinen mit Doppel-Drehbank gilt folgendes Beispiel: An dieser Stelle wird deutlich: Bei Maschinen mit RTCP-Funktion sorgt das Steuerungssystem dafür, dass der Werkzeugmittelpunkt stets genau an der programmierten Position bleibt. In diesem Fall ist die Programmierung unabhängig von der Maschinenbewegung – sie ist unabhängig von der Maschinenbewegung. Wenn Sie also an der Maschine programmieren, brauchen Sie sich keine Sorgen um die Maschinenbewegung oder die Werkzeuglänge zu machen; Sie müssen lediglich die relative Bewegung zwischen Werkzeug und Werkstück berücksichtigen. Den Rest erledigt das Steuerungssystem für Sie. Ein Beispiel: Wie in der Abbildung oben zu sehen ist, berücksichtigt das Steuerungssystem ohne RTCP-Funktion die Werkzeuglänge nicht.Das Werkzeug dreht sich um die Achse des Rotationszentrums. Die Werkzeugschneide verlagert sich aus ihrer ursprünglichen Position und ist nicht mehr fixiert. Wie in der obigen Abbildung dargestellt, wird bei eingeschalteter RTCP-Funktion vom Steuerungssystem lediglich die Werkzeugrichtung geändert; die Position der Werkzeugschneide bleibt hingegen unverändert. Die erforderlichen Kompensationsbewegungen entlang der X-, Y- und Z-Achsen werden automatisch berechnet. Wie jedoch lösen fünfachsige Bearbeitungszentren und CNC-Steuerungen ohne RTCP das Problem der Koordinatenverschiebung der Linearachsen? Wie wir wissen, handelt es sich bei vielen inländischen fünfachsigen CNC-Maschinen und -Systemen heute um sogenannte „falsche Fünfachsen“. Unter „falschen Fünfachsen“ versteht man Maschinen, die über keine RTCP-Funktion verfügen. Ob es sich um echte oder falsche Fünfachsen handelt, lässt sich weder anhand des äußeren Erscheinungsbilds noch daran erkennen, ob alle fünf Achsen miteinander gekoppelt sind – schließlich können auch falsche Fünfachsen eine fünffach gekoppelte Bewegung ausführen. Der wesentliche Unterschied besteht darin, dass falsche Fünfachsen über keinen echten RTCP-Algorithmus verfügen; dies bedeutet, dass bei der Programmierung von falschen Fünfachsen die Schwenkweite der Spindel sowie die Position des rotierenden Arbeitstisches berücksichtigt werden müssen. Folglich ist es bei der Programmierung mit einem CNC-System und einer Maschine für falsche Fünfachsen unerlässlich, CAM-Programmierung und Nachbearbeitungstechnik einzusetzen, um die Werkzeugbahnen im Vorfeld sorgfältig zu planen. Bei identischem Bauteil muss bei einem Maschinenaustausch oder einem Werkzeugwechsel stets eine neue CAM-Programmierung samt Nachbearbeitung durchgeführt werden. Darüber hinaus erfordert die Spannvorrichtung eines falschen Fünfachsen-Bearbeitungszentrums, dass das Werkstück genau im Rotationszentrum der Arbeitstischplatte positioniert ist – für den Bediener bedeutet dies einen erheblichen Zeitaufwand für Spannen und Justieren, zudem lässt sich die Genauigkeit nicht gewährleisten. Selbst beim Indexierfräsen ist ein falsches Fünfachsen-Bearbeitungszentrum weitaus aufwändiger. Im Gegensatz dazu genügt bei einem echten Fünfachsen-Bearbeitungszentrum lediglich die Festlegung eines Koordinatensystems und ein einziger Werkzeugabgleich, um die gesamte Bearbeitung abzuschließen. Die nachfolgende Abbildung zeigt am Beispiel der Einstellung im NX-Nachbearbeitungseditor die Koordinatentransformation bei falschen Fünfachsen: Wie in der Abbildung dargestellt, kompensiert ein falsches Fünfachsen-Bearbeitungszentrum die Verschiebung der Linearachsenkoordinaten durch die Rotationachsen, indem es mithilfe der Nachbearbeitungstechnik die räumliche Beziehung zwischen dem Mittelpunkt der vierten und der fünften Achse der Maschine berücksichtigt. Das daraus generierte CNC-Programm enthält nicht nur die programmierten Annäherungspunkte für X, Y und Z, sondern beinhaltet auch die notwendigen Kompensationen entlang dieser Achsen. Dies führt nicht nur zu unzureichender Bearbeitungsgenauigkeit und geringer Effizienz, sondern auch zu Programmen, die nicht universell einsetzbar sind und einen hohen personellen Aufwand erfordern. Da zudem die Rotationsparameter jeder einzelnen Maschine unterschiedlich sind, ist für jede Maschine ein entsprechendes Nachbearbeitungsprofil erforderlich, was die Produktion erheblich erschwert. Darüber hinaus lassen sich die von falschen Fünfachsen erzeugten Programme nicht mehr bearbeiten; eine manuelle Programmierung für fünfachsige Bearbeitung ist praktisch unmöglich. Außerdem können aufgrund fehlender RTCP-Funktion zahlreiche fortgeschrittene Funktionen für fünfachsige Bearbeitung nicht genutzt werden, etwa die fünfachsige Werkzeugaufstellungskorrektur. Tatsächlich ist ein fünfachsiges Bearbeitungszentrum lediglich ein Werkzeug zur Erreichung des gewünschten Bearbeitungsergebnisses – ob es sich um ein echtes oder ein falsches handelt, spielt dabei keine Rolle. Entscheidend ist vielmehr, welche Bearbeitungsstrategie unsere Prozessabläufe vorgeben; relativ betrachtet bietet ein echtes Fünfachsen-Bearbeitungszentrum ein besseres Preis-Leistungs-Verhältnis.

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