Methodik und moderne Lösungen
In der täglichen Werkstattpraxis ist die Fertigung einer Passfedernut oder eines Keilwellenprofils oft mit der Notwendigkeit verbunden, das Bauteil auf eine Fräsmaschine oder eine dedizierte Stoßmaschine zu transferieren. Dies führt zu zusätzlicher Bearbeitungszeit, erfordert ein erneutes Einrichten des Werkstücks und birgt das Risiko von Rundlauffehlern. Daher stellt sich häufig die Frage: Kann man ein Bauteil direkt auf einer CNC-Drehmaschine effizient nutstoßen? Die Antwort lautet: Ja. Bei der richtigen technologischen Herangehensweise kann dieser Prozess enorme Zeiteinsparungen mit sich bringen.
Grundlagen: Die Kinematik des Nutstoßens auf der Drehmaschine
Im Wesentlichen besteht der Prozess des Nutstoßens auf einer numerisch gesteuerten Drehmaschine darin, die Maschine auf eine unkonventionelle Weise zu nutzen. Die Spindel wird in einer genau definierten Winkelposition verriegelt, und die (längsgerichtete) Schnittbewegung wird ausschließlich über die Z-Achse der Maschine realisiert. Die X-Achse hingegen ist für die radiale Zustellung der nachfolgenden Materialschichten (Schnitttiefe) sowie für die Rückzugbewegung des Werkzeugs nach jedem Durchgang verantwortlich.
Die größten technologischen Herausforderungen bei diesem Prozess liegen darin, Kollisionen beim Zurückziehen des Werkzeugs (insbesondere in engen Bohrungen) zu vermeiden und das Aufmaß optimal in Schrupp- und Schlichtdurchgänge aufzuteilen.
Die moderne Alternative: EvoSpline NC Generator – Slotting Module
Um Programmierfehler zu eliminieren und komplexe Berechnungen zu automatisieren, habe ich das Slotting-Modul im Rahmen der Software EvoSpline NC Generator entwickelt. Es ist ein Werkzeug zur Generierung von optimiertem Code im EIA/ISO-Format für CNC-Drehmaschinen der Marke Mazak, das den Ansatz beim Schreiben von Programmen für das Nutstoßen vollständig verändert.
Die Software wurde so konzipiert, dass sie den Technologen in Echtzeit unterstützt. Das Programm erkennt den Operationstyp automatisch – basierend na den eingegebenen Durchmessern für den Zahnkopf (Tip Diameter) und den Zahnfuß (Root Diameter) entscheidet es selbstständig, ob es sich um ein Innen- oder Außen-Nutstoßen handelt, und passt sowohl den generierten NC-Code als auch die in Echtzeit angezeigten technischen Hilfszeichnungen entsprechend an.
Hauptvorteile und Möglichkeiten des Slotting-Moduls:
- Sicherheit beim Innen-Nutstoßen (Chordal Clearance): Beim Stoßen in Bohrungen tritt das Phänomen einer Kollision zwischen den Kanten der Wendeplatte und dem Radius der Bohrung auf. Das Programm berechnet automatisch einen zusätzlichen Sicherheitsabstand unter Berücksichtigung der Werkzeugbreite und der Sehne der Bohrung, wodurch eine kollisionsfreie Rückzugbewegung des Meißels garantiert wird.
- Flexibilität bei der Spindelpositionierung: Die Software unterstützt sowohl moderne Drehmaschinen, die mit einer vollwertigen C-Achse ausgestattet sind, als auch ältere Maschinen, indem sie die Generierung des Winkelpositionierungscodes über die M19-Funktion ermöglicht.
- Fortschrittliche Zustellungsstrategie: Der Benutzer hat die vollständige Kontrolle über die Schnitttiefe – er kann einen unterschiedlichen Anfangs- und Endwert für die Zustellung festlegen. Das Programm berechnet die erforderliche Anzahl der Schruppdurchgänge automatisch. Zusätzlich besteht die Möglichkeit, bis zu 8 präzise Schlichtdurchgänge mit einem definierten Aufmaß zu programmieren.
- Volle Kontrolle über die Dynamik (G1/G0): Abhängig vom Material und der Steifigkeit der Maschine kann der Technologe unabhängig entscheiden, ob die Arbeitsbewegungen für die Schrupp- und Schlichtbearbeitung mit Arbeitsvorschub (G1) oder im Eilgang (G0) ausgeführt werden sollen.
- Keilwellenprofile und Winkelteilungen: Das Programm ermöglicht die Generierung einer einzelnen Nut, die gleichmäßige Aufteilung einer beliebigen Anzahl von Nuten am Umfang des Bauteils oder die Ausführung des Nutstoßens unter einem exakt vorgegebenen, untypischen Winkel.
Zusammenfassung
Das Nutstoßen direkt auf einer CNC-Drehmaschine macht ein Umrüsten der Maschine überflüssig, was unter dem Aspekt der Produktionsoptimierung von entscheidender Bedeutung ist. Durch den Einsatz der Software EvoSpline NC Generator gewinnt der Bediener oder Technologe die Gewissheit, dass der generierte Code alle geometrischen Fallstricke (wie den Sehnen-Effekt bei der Innenbearbeitung) berücksichtigt und bereit zur Implementierung in der Mazak-Steuerung ist, was eine schnelle und sichere Durchführung der Aufgabe ermöglicht.
