CNC Workflow guide (Entwurf)

Montag 26. August 2024 von Schwiemel

>>> Work in Progress <<< Dieser Guide ist für alle gedacht die ein Fräsprojekt auf der Labor CNC umsetzten wollen. Idee --> Fertiges Teil

Um einen Einstieg in das Thema CNC Fräsen zu machen fehlt es oft an Übersicht und Berührungsängste mit der Komplexität.

Hier ist eine Übersicht des Workflows der sich bewährt hat von der Idee zum fertigen Teil zu gelagen:

Workflow

Es ist zu beachten, das nicht alle Schritte auf einmal in Angriff genommen werden müssen.

Es reicht den Anfang zu machen und für komplexere Schritte auf die Hilfe der Mitlaborant:innen zurück zu greifen.

Visualisierung

Bevor die Idee eines Frästeils in die Realität geholt werden kann, sollte der gesamte Prozess so vollständig wie möglich visualisiert werden.

Das ist keine einfache Aufgabe, aber sie wird deutlich einfacher wenn der Workflow ein paar Mal durchlaufen wurde.

Eine konkrete Vorstellung des Fertigteils sollte vorhanden sein, welche nach dem Visualisierungsschritt angepasst werden sollte.

Eine erste grobe Papierskizze sollte angefertigt werden.

Das erste Projekt sollte nicht zu ambitioniert sein um die Komplexität gering zu halten.

Eine Platte mit einem Lochmuster oder mit einer einfachen Tasche ist gutes erstes Projekt.

Es sollten sich folgende Fragen gestellt werden: (Am besten vor Ort an der Fräse)

• Material: Welches Material soll verwendet werden und in welchen Abmaße ist es vorhanden?
• Aufspannung: Wie soll das Material auf der Fräse aufgespannt werden und in welcher Orientierung?
  • Sind Vorbereitungen notwendig? (z.B. Durchgangsbohrungen für Holzschrauben oder Sägen von Stangenmaterial)
  • Könnte die Spannvorrichtung im Verfahrweg des Fräsers oder der Spindel sein? (Crashgefahr?)
  • Wenn Schraubstock: Wie weit soll das Material heraus ragen?
    • Welche Parallelunterlagen sind vorhanden (könnten diese bei Durchgangsbearbeitung beschädigt werden?)
  • Wird ein Stück des Materials ausgelöst? wenn ja, wohin fliegt es bzw. muss es fixiert werden? Kann es komplett zerspant werden?
• Seiten- und Rückseitenbearbeitung: Sind mehrere Aufspannungen nötig?
  • müssen diese auf der Fräse gemacht werden?
  • Wie kann das Teil einfacher gestaltet werden, so dass möglichst viel in der Ersten Aufspannung erledigt werden kann?
• Fräser: Welche Fräser sollen verwendet werden und welche sind vorhanden?
  • Sind die Features groß genug für den Fräserdurchmesser? (z.B. Nuten und Innenradien)
  • Ist die Schneidenlänge lang genug für die Bearbeitung?
  • Kann er weit genug aus der Spindel ausgespannt werden?
  • Kann das Teil so gestaltet werden das nur ein Fräser verwendet werden muss?

Überlegungen Möglichst deteilliert bis zur Laufbahn die der Fräser fahren soll.

Nach diesen Überlegungen ist es hilfreich eine Papierskizze des Fertigteils zu machen, mit Maßeintragungen für die relevanten Stellen.

Notizen für machen Rohteilmaße (Dicke etc. Positionierung von Holschrauben in der Opferplatte) und Fräsermaße nicht vergessen (Durchmesser und Schneidenlänge)

Es lohnt sich diese Visualisierung besonders gründlich zu machen, dies kann die Arbeit in den nachfolgenden Schritten erheblich erleichtern bzw. einen Abbruch mit anschließender Revision ersparen.

Design und Cad (Computer aided Design)

Hier ist schon die erste größere Hürde für viele Anfänger.

Design -> Code

Es gibt vielseitige Möglichkeiten zum fertigen G-Code Programm zu gelangen.

• Download von fertigem G-Code Hiervon ist absolut ab zu raten! Wie beim 3D Druck ist der G-Code Umstände- und Maschinenspezifisch erstellt.
• Der direkte Weg ist das manuelle Schreiben des Codes. (Für sehr einfache Teile durchaus Sinnvoll) Ist nicht unbedingt für Anfänger zu empfehlen, aber sehr Lehrreich.
• Download eines fertigen Designs 2D/3D mit anschließender CAM Programmierung. (Dies ersetzt nicht den Visualisierungsteil)
• 2D-Design mit anschließender CAM Programmierung
• 3D-Design mit anschließender CAM Programmierung

Ein eigenes 3D-Design hat hier eindeutige Vorteile. Das Teil wird in seiner Gesamtheit beschrieben und der Fräsprozess kann in der anschließenden CAM-Programmierung Simuliert werden. Auf die Gegebenheiten vor Ort kann und sollte im Design Rücksicht genommen werden.

Dateivormat

Welches Format sollte das Design haben?

• DXF / SVG
  • Einfach zu erzeugen durch fast alle CAD Programme oder durch Onlinetools
  • Gut geeignet für einfache 2,5D Bearbeitung von Platten oder Blech
• STL / Gittermodelle
  • Eher schlecht geeignet/besonders umständlich in CAM
• STEP
  • Nicht unbedingt einfach zu erzeugen
  • Gut geeignet für 2,5D und 3D Bearbeitung
  • Gute Simulationsmöglichkeiten in CAM
• CAD-Programm mit integriertem CAM
  • Kein Export von Dateien notwendig
  • Einfache Änderungen des Designs

CAD Programme:

• FreeCAD 2D/3D CAD und CAM
• Fusion360 2D/3d CAD und CAM
• Onlinetools meist für 2D

CAM (Computer aided Machining)

Hier wird die Visualisierung in G-code umgesetzt.

Abgesehen von simpelsten 2D CAM Lösungen gibt es noch keine funktionierende automatische G-Code generierung vergleichbar mit Slicern für 3D Drucker.