NC-Fräsen gekrümmter Flächen - Flächenbeschreibung, Programmierung und Fertigung

Die vorliegende Arbeit entstand w!hrend meiner T!tigkeit als wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut fUr Steue rungstechnik der Werkzeugmaschinen und Fertigungseinrich tungen der Universit!t Stuttgart. Herrn Prof. Dr.-Ing. G.Stute, dem Leiter des Instituts, bin ich fUr seine wohlwollende UnterstUtzung zu groaem Dank verpflichtet. Mein Dank gilt auch Herrn Prof. Dr.-Ing. K.Lange fUr die eingehende Durchsicht der Arbeit und die sich daraus er gebenden Hinweise. Ebenfalls m6chte ich allen Mitarbeitern des Instituts, die mir bei der Anfertigung der Arbeit behilflich waren, meinen Dank aussprechen. Dieser Dank gilt besonders den Herren cand.-el. K.-H. B6bel, Dipl.-Ing. H.Henning und Dr.-Ing. A.Storr. Horst Schwegler - 4 - Inhaltsverzeichnis Seite Einleitung 14 1. Programmierung numerisch gesteuerter Fras 18 2. maschinen Programmiersysteme 19 2.1 Das Programmiersystem APT 19 2.2 Einschrankungen der WerkstUckgeometrie und 22 2.2.1 der Werkzeugbewegung bei APT Geometrische Definitionen 23 2.2.1.1 23 2.2.1.2 Fahranweisungen 24 2.3 Sonderprogramme zur Flachenbearbeitung Erfassung und Beschreibung gekrUmmter Flachen 26 3.

Inhaltsverzeichnis:

1. Einleitung.- 2. Programmierung numerisch gesteuerter Fräsmaschinen.- 2.1 Programmiersysteme.- 2.2 Das Programmiersystem APT.- 2.2.1 Einschränkungen der Werkstückgeometrie und der Werkzeugbewegung bei APT.- 2.2.1.1 Geometrische Definitionen.- 2.2.1.2 Fahranweisungen.- 2.3 Sonderprogramme zur Flächenbearbeitung.- 3. Erfassung und Beschreibung gekrümmter Flächen.- 3.1 Mathematische Methoden zur Beschreibung einer Fläche.- 3.1.1 Krummlinige Koordinaten.- 3.1.2 Eindeutigkeit eines Flächenstücks.- 3.2 Näherungsweise Darstellung von Flächen unter Verwendung einer EDVA.- 3.2.1 Die Coonssche Flächendarstellung.- 3.2.1.1 Aufbau einer Masche.- 3.2.1.2 Stetigkeit beim Maschenübergang.- 3.2.1.3 Der Maschenrand.- 3.2.1.4 Berechnung der Maschenkoeffizienten.- 3.3 Grundformen der Flächentheorie.- 3.3.1 Bogenelement einer Flächenkurve.- 3.3.2 Tangentenvektor einer Flächenkurve.- 3.3.3 Die Flächennormale.- 3.3.4 Krümmung von Flächenkurven.- 3.3.5 Hauptkrümmungsradien und Hauptkrümmungsrichtungen.- 3.3.6 Krümmungslinien.- 3.3.7 Klassifizierung der Flächenpunkte.- 4. Oberflächenstruktur gefräster Flächen.- 4.1 Gestaltabweichung technischer Oberflächen.- 4.2 Oberflächencharakter gefräster Flächen.- 4.3 Erfassung der theoretischen Gestaltabweichung gefräster Flächen.- 4.4 Erläuterung der verwendeten Begriffe.- 4.4.1 Geometrisch - ideales Profil.- 4.4.2 Istprofil.- 4.4.3 Bezugsprofil.- 4.4.4 Grundprofil.- 4.4.5 Rauheit.- 4.4.6 Rauheitsbezugsstrecke.- 4.4.7 Profilfehler.- 5. Fräsbearbeitung gekrümmter Flächen.- 5.1 Die Fräsverfahren.- 5.2 Kriterien zur Auswahl und Berechnung der erfor derlichen Fräsbahnen.- 5.2.1 Lage, Form und Abstand der Fräsbahnen.- 5.2.1.1 Schnitt der Fläche ? mit einer Ebene.- 5.2.1.2 Berechnung der Rauheit und des Profilfehlers.- 5.2.1.2.1 Approximation mittels einer Geraden.- 5.2.1.2.2 Approximation mittels eines Kreisbogens.- 5.2.1.2.3 Approximation mittels eines kubischen Polynoms.- 5.2.1.2.4 Vergleich der Approximationsmethoden.- 5.2.1.3 Berechnung des Fräszeilenabstandes.- 5.2.1.3.1 Verfahren der schrittweisen Näherung.- 5.2.1.3.2 Annäherung der Schnittkurve durch einen Kreisbogen.- 5.3 Die Fräszeile.- 5.3.1 Die Interpolationsverfahren.- 5.3.1.1 Linearinterpolation.- 5.3.1.2 Parabelinterpolation.- 5.3.2 Verlauf der Fräszeilen.- 5.3.2.1 Einfluß des Fräswerkzeuges.- 5.3.2.2 Bearbeitungszeit.- 5.3.2.3 Anforderungen der Nachbearbeitung.- 5.3.2.4 Einfluß der Rechenverfahren auf den Fräsbahnverlauf.- 5.3.3 Berechnung der Stützpunkte einer Fräsbahn.- 5.3.3.1 Berechnung der Stützpunkte bei Linearinterpolation.- 5.3.3.2 Berechnung der Stützpunkte bei Parabelinterpolation.- 5.3.3.3 Berechnung des Tangentialpunktes zwischen Fläche und Werkzeug bei vorgegebenen x,y-Werten der Werkzeugachse.- 6. Ergebnis der Untersuchungen.- 6.1 Auswertung der Ergebnisse.- 6.2 Vorschlag verschiedener Methoden zur Fräsbahnberechnung.- 6.3 Konzeption eines Programmsystems.- 7. Programmtechnische Bestätigung der entwickelten Verfahren.- 8. Zusammenfassung.