Fräsen und Bohren von Laminaten und Thermoplasten mit dem Roboter
Konturen mit dem Schaftfräser besäumen und Bohrungen in Laminaten, Verbundwerkstoffen und Thermoplasten: Rezept, Zahnvorschub, Tiefenzustellung und Bohrungen aus dem CAD.
Was ein Roboter leisten kann
Unter Last federt ein Roboterarm: die Genauigkeit liegt bei etwa 0,1–0,5 mm. Für Laminate, Verbundwerkstoffe (GFK, CFK), Thermoplaste (PP, PE, ABS, PMMA, PC) und Schäume reicht das. Für Metallteile mit engen Toleranzen nicht.Konturfräsen (Besäumen)
Das Rezept des Prozesses „Fräsen (Kontur)“ im Reiter „WPS & Vorrichtungen“:- Drehzahl (spindle_rpm), Vorschub (travel_speed_mm_s), Fräserdurchmesser (tool_diameter_mm);
- Tiefe (depth_mm) — Blechdicke plus Austritt des Fräsers unter dem Blech;
- Eintauchgeschwindigkeit (plunge_speed_mm_s);
- optional: Zustellung (step_down_mm), Schneidenzahl (flutes), Grenzen des Zahnvorschubs (chip_load_min_mm, chip_load_max_mm), Fräsrichtung (milling_direction: climb = Gleichlauf, conventional = Gegenlauf).
Was das System mit der CAD-Linie (der fertigen Kante) macht:
- der Fräser fährt um seinen Radius neben der Kante auf der Abfallseite, die Spitze auf der eingestellten Tiefe;
- er taucht senkrecht im Abfall ein, einen Durchmesser entfernt, und fährt in die Kontur;
- ein dickes Blech wird in mehreren Durchgängen geschnitten: zuerst die flachen, der letzte auf volle Tiefe. Die Erreichbarkeitsprüfung läuft auf dem tiefsten Durchgang, die anderen sind dieselbe Bahn höher, und jeder Durchgang fährt über dieselbe geprüfte Armkonfiguration ein;
- Richtung: bei rechtsdrehender Spindel ist Gleichlauf, wenn das Material rechts der Fahrtrichtung liegt. Ist die Linie andersherum gezeichnet, fährt das System sie rückwärts.
Die Abfallseite kommt aus „Kopforientierung aus 3D“ (oder cut_side im Rezept).
Zahnvorschub
Zahnvorschub = Vorschub ÷ (Drehzahl/60 × Schneidenzahl). Das Programm zeigt ihn dem Bediener. Setzt das Rezept Grenzen:- unter dem Minimum reibt der Fräser statt zu schneiden: ein Thermoplast schmilzt und klebt. Die Erzeugung bricht ab — Vorschub erhöhen oder Drehzahl senken;
- über dem Maximum delaminiert ein Laminat, die Kante franst aus, der Fräser kann brechen. Auch dann bricht die Erzeugung ab.
Die Grenzen aus dem Katalog des Fräserherstellers für den eigenen Werkstoff übernehmen — das System erfindet sie nicht.
Bohren
Eine Bohrung ist im System eine Bahn entlang ihrer Achse vom Eintritt bis zum Grund.In Robotics Studio sucht „Bohrungen finden“ runde Bohrungen von 1–50 mm im CAD: zwei koaxiale Kreise gleichen Durchmessers, die Wand dazwischen zeigt zur Achse (Wellen und Zapfen werden übergangen). Jede Bohrung erhält eine Bohrungsbahn (H-1, H-2…), Durchmesser und Tiefe stehen in der Notiz. Der Eintritt ist das höhere Ende. Bohrungen mit vorhandener Bahn werden nicht doppelt angelegt.
Das Rezept „Bohren“:
- Drehzahl, Vorschub entlang der Achse (travel_speed_mm_s), Bohrerdurchmesser (tool_diameter_mm);
- optional: Spanbrechtiefe (peck_mm), Verweilzeit am Grund (dwell_ms), Durchbruch über den Grund hinaus (breakthrough_mm).
Mit Spanbrechen bohrt der Bohrer eine Stufe tief, fährt zum Eintritt zurück (Späne räumen), kehrt schnell bis knapp über die erreichte Tiefe zurück und bohrt weiter. Am Grund — Verweilzeit, dann heraus.
Bahn aus dem CAM
Zum Fräsen von Flächen, Taschen und 3D-Formen erstellt Ihr CAM (Fusion, FreeCAD, Kiri:Moto usw.) die Bahn, der Roboter fährt sie. In Robotics Studio — „CAM-Bahn importieren (G-Code / APT)“:- G-Code — 3 Achsen (G0, G1, Kreisbögen G2/G3, Zoll oder mm, absolut oder inkrementell). Die Werkzeugachse zeigt entlang −Z des Programms;
- APT CL — für 5-Achs-Bahnen: die Werkzeugachse an jedem Punkt kommt aus der Datei und hängt nicht von der Maschine ab, für die das CAM ausgegeben hat.
Das System fragt, wo der Programmnullpunkt des CAM am Teil liegt (Versatz X, Y, Z und Drehung um Z). Hat das CAM am selben Teilemodell gearbeitet, 0, 0, 0, 0 lassen. Jeder Schnitt zwischen Eilgängen wird eine eigene Bahn „TP-1“, „TP-2“… in der Reihenfolge der Datei; die Eilgänge fährt der Roboter selbst, der Planer umfährt Hindernisse.
Den Bahnen das Rezept „Fräsen (CAM-Bahn)“ zuweisen: Drehzahl, Vorschub, Fräserdurchmesser. Radiuskorrektur und Tiefen hat das CAM schon erledigt — das System folgt der Datei genau und verschiebt nichts.
Nicht gelesen und mit Begründung abgelehnt: Drehachsen A / B / C im G-Code (sie hängen von der Maschine ab — APT CL exportieren), Bohrzyklen G81–G89 (als Bohrungen bohren), CIRCLE-Bögen in APT (Ausgabe als Punkte einstellen).
Spindel und Staub
Die Spindel läuft hoch, bevor das Werkzeug an das Teil fährt: das Programm wartet auf das Signal „Drehzahl erreicht“ (spindle_at_speed) oder die Hochlaufzeit aus dem Rezept (spinup_ms).Laminat- und Verbundstaub ist schädlich, Kohlenstoffstaub zudem elektrisch leitend. Das Signal dust_extraction_ok: ist es zugeordnet, wartet das Programm vor dem Start auf die Absaugung.