CAD/CAM Allgemein

In diesem Kapitel zeigen wir euch mehrere Programme, die euch bei der Erstellung der nötigen 3D Datensätze sowie des Maschinencodes unterstützen. Dabei stellen wir euch Inventable´s Easel, Carveco´s MAKER und FreeCAD vor. Die ersten Beiden bieten auch direkt eine Unterstützung für die Sain Smart Genmitsu 3018 PRO CNC an. FreeCAD hingegen ist ein kostenloses CAD Programm, indem wir allerdings nicht nur komplexe 3D Modelle erstellen können, sondern auch den nötigen Maschinencode erstellen (CAM) sowie vieles mehr. Mittlerweile haben wir für das weit verbreitete Vectric VCarve bzw. Aspire einen gesonderten Artikel geschrieben, den ihr hier findet.

Generell kann eine CNC Fräse mit einem fertigen 3D Modell noch nichts anfangen – sie versteht die darin enthaltenen Funktionen nicht. Deshalb muss im nächsten Schritt erst einen NC-Code geschrieben werden, den die Maschine versteht. Darin sind Zeile für Zeile die einzelnen Bewegungen und Vorgänge, die die Fräse umsetzten soll, aufgeführt.

Hier ein Beispiel:

;Exported by FreeCAD
;Post Processor: centroid_post
;CAM file:
;Output Time: 2021-09-16 18:41:24.135947
G90 G80 G40 G49
;T1=_mm_Endmill001
;begin preamble
G53 G00 G17
G21
;begin operation
G54
;end operation: Fixture
;begin operation
;3mm_Endmill001
M6 T1
M3 S2000
;end operation: 3mm_Endmill001
;begin operation
;Profile
;Compensated Tool Path. Diameter: 3.0
G0 Z17.0000
G0 X16.2466 Y31.6181
G0 Z15.0000
G1 X16.2466 Y31.6181 Z11.0000 F60.0
G2 X16.5004 Y31.2607 Z11.0000 I-8.3643 J-6.2084 F180.0
G2 X18.9894 Y25.6240 Z11.0000 I-18.7658 J-11.6541 F180.0
G2 X21.6762 Y12.0687 Z11.0000 I-69.0330 J-20.7272 F180.0
G2 X21.7279 Y10.2685 Z11.0000 I-11.5527 J-1.2327 F180.0

Im Kopf ist es bereits aufgeführt – dies ist ein Code generiert per FreeCAD und dessen Postprozessor centroid_post. Diese Postprozessoren sorgen dafür, dass wir auch den richtigen Code für unsere Maschine erhalten. Denn wie es so oft üblich ist, gibt es verschiedenste Maschinensteuerungen, verschiedenster Hersteller, die auch andere Postprozessoren benötigen. Glücklicherweise betrifft dies nur den professionellen Einsatz solcher CNC Geräte, die sich dann auch in einem ganz anderen Preissegment bewegen.

In unserem Fall gestaltet es sich deutlich simpler und auf einfacherer Basis. Ein Basis Postprozessor, wie der bei FreeCAD standardmäßig ausgewählte führt bereits zum gewünschten Ergebnis. (Dazu im Kapitel FreeCAD näheres) Für anfängliche Tests lässt sich der Code sogar per Hand schreiben, da ein kompletter Fertigungscode aber schnell mehrere tausend Zeilen Code enthält, lassen wir das später vom Programm erledigen. Das hardwarepoint Logo, welches wir bei allen hier gezeigten Programmen als Beispiel nehmen werden, sind schon fast 2000 Zeilen – das schreibt man nicht mehr selber. Zumal so auch gewisse Fertigungsoptimierungen vorgenommen werden können. Die Software bekommt einmalig beigebracht, welche Werkzeuge wir zur Verfügung haben und kann so optimale Verfahrwege erstellen.

Allerdings sollte man schon ein paar der Schlüsselcodes kennen – wie z.B.:

G0  X…. Y…. Z….  Eilgang zu den Koordinaten X, Y, Z

G1   X…. Y…. Z…. F….  Gerade Bewegung zu den Koordinaten X, Y, Z mit Vorschub F mm/min

G2  X…. Y…. Z…. I…. J….  Kreisbewegung im Uhrzeigersinn zu den Koordinaten X, Y, Z mit I Abstand von Startkoordinate zum Kreismittelpunkt in X, J wie I nur in Y

G4 P….  Verweilzeit in P Sekunden

G21  Eingabesystem metrisch in mm

G54  Nullpunktverschiebung

G90  Absolute Koordinaten

G91  Inkrementelle Koordinaten (Referenz von vorherigen Koordinaten aus)

M0  Programmierter Halt

M3  Spindeldrehung – Rechtslauf

M5  Spindel Halt

M6  Werkzeugwechsel

Der NC-Code, manchmal auch G-Code genannt, kann somit auch deutlich schlanker aussehen:

G21
G90
G1 Z3.810 F228.6
G0 X19.141 Y6.391
G1 Z-0.700 F228.6
G1 X18.886 Y6.601 F762.0
G1 X18.759 Y6.905 F762.0
G1 X18.783 Y7.269 F762.0
G1 X18.964 Y7.596 F762.0
G1 X19.286 Y7.755 F762.0
G1 X20.055 Y7.727 F762.0

Dies war nur eine Auswahl der Grundbefehle. In der DIN 66025/ISO 6983 wurden diese Befehle vereinheitlicht und festgehalten, falls sich also jemand genauer einlesen möchte. Im Idealfall übernimmt diese Aufgabe aber unser Postprozessor, sodass wir uns mit den einzelnen Befehlen nicht auseinander setzen müssen. Ein generelles Verständnis hilft natürlich, um etwaige Probleme zu erkennen und auch zu lösen.

Inhaltsverzeichnis:

1. Einleitung/Unboxing
2. Aufbau & Test
3. Offline Controller/Windows Vorbereitung/technische Daten
4. CAD/CAM Allgemein
5. Candle
6. Easel
7. Carveco Maker
8. FreeCAD/CAD & Cam Alternativen
9. Schnittwerte/Werkzeuge
10. Zusammenfassung/Fazit