Erstellung einer CAD-Zeichnung für Metallbearbeitung auf der STEP-FOUR

 

Schon bei der Erstellung einer CAD-Zeichnung, muß auf die Besonderheiten der Metallbearbeitung mittels Hartmetall-Fräser (mit Durchmessern von 0.8 - 3 mm) Bedacht genommen werden.

Wird z.B. aus einer Metallplatte eine Fläche ausgeschnitten, kann es durchaus sein, dass beim letzten Umlauf des Fräsers, das Teil aus der Platte gelöst wird, dabei den Fräser berührt, und der dann prompt abgebrochen wird ! – auf die Dauer ein „teures“ Vergnügen  !

 

Ich beschäftige mich nunmehr seit geraumer Zeit mit der Metallbearbeitung und möchte Ihnen meine Erfahrungen – zu Ihrem Schutz – weitergeben !

 

Alle CAD-Programme bieten die Möglichkeit auf verschiedenen EBENEN zu zeichnen d.h. Sie können die LAYER auswählen und auch – für jeden Layer – unterschiedliche Farben verwenden. Diesen Umstand machen wir uns hier zu Nutze !

 

Bedienungsanleitungen sind meist für DEN geschrieben, der sie nicht braucht bzw. findet ein Anfänger keine Antworten auf seine (berechtigten) Fragen. Dem soll hiermit abgeholfen werden !

Ich will also versuchen Sie -  vom Start weg – in die Lage zu versetzen, maschinengerechte Zeichnungen zu erstellen – die Sie vor Fräserbrüchen und Enttäuschungen bewahren !

 

Einstellungen im CAD-Programm: (die Angaben beziehen sich auf das CAD-Programm

 

AUTOSKETCH-2)

 

Der Einfachheit halber erstellen Sie Ihre Zeichnungen immer im Maßstab 1:1 !

Bevor Sie zu zeichnen beginnen, legen Sie die Größe des Arbeitsblattes fest. Bei kleineren Bauteilen kommen Sie wahrscheinlich mit A4 – Querformat aus – größere Teile werden A3 – A2 verlangen. Wichtig ist, dass Sie dafür immer auch den Maßstab 1:1 vorgeben ! verfügt Ihr Drucker nur über A4-Format, sehen Sie auf dem Bildschirm graue Linien im Hintergrund, welche die Aufteilung auf A4-Blätter zeigen, wenn Sie als Arbeitsblatt z.B. A3 eingestellt haben ! Ihr Drucker würde die Zeichnung auf mehreren Blättern ausdrucken !

Für die Ausgabe als *.dxf Datei hat das aber keinen Einfluss !

 

Nehmen wir an, Sie wollen ein Rechteck von 150 x 200 mm fräsen und aus diesem Rechteck soll ein Kreis von 50 mm Durchmesser  herausgeschnitten werden. Außerdem ein Quadrat von 25 x 25 mm.

Material: Messingblech 1 mm

 

Sie wählen den Layer1 und die Schrift-,(Strich) Farbe schwarz.

Beginnen Sie bei (Punkt eingeben) 1.Punkt: 10,10 2.Punkt: 10,160

Sie haben jetzt einen 150mm langen Strich gezogen, 10 mm vom unteren Rand entfernt.

Nun ziehen wir die Striche hinauf:

1.Punkt 10,10 – 2.Punkt 10,210

1.Punkt 160,10 -  2.Punkt 160,210

 

fehlt noch die obere Verbindung:  1.Punkt 10,210 – 2.Punkt 160,210

 

wir haben jetzt ein geschlossenes Rechteck 150x200 mm !

versuchen Sie nicht „freihändig“ zu zeichnen – nur exakte Punkteingaben ergeben eine exakte Zeichnung, welche auch vom Fräsprogramm – fehlerfrei – verarbeitet werden kann ! 

 

Es ist nicht notwendig die Zeichnung mit Maßlinien zu versehen, im Gegenteil Sie finden die Linien im Fräsprogramm wieder auf dem Bildschirm und müssen sie dort herauslöschen !

 

Nun können (auf gleiche Weise) der Kreis und das Quadrat eingezeichnet werden !

 

Wählen Sie jetzt die Funktion – ÄNDERN – BRECHEN aus !

 

Klicken Sie z.B. die obere Linie an (zeigt sich jetzt strichliert) und geben Sie wieder 2 Punkte ein – z.B. 1.Punkt: 100, 210 2.Punkt 103,210 – nach Betätigung der ENTER-Taste ist der Strich wieder voll und es zeigt sich ein Spalt von 3 mm Länge !

Verfahren Sie auf gleiche Weise mit den anderen 3 Außenlinien ! – es ist eine gute Idee sich die Koordinaten auf einem Block zu notieren.

 

Sind alle Linien auf diese Weise UNTERBROCHEN – wechseln wir auf LAYER2 und ändern die Farbe auf z.B. ROT.

 

Jetzt verbinden wir die unterbrochenen Linien wieder – allerdings mit (beidseitig) 1 mm Überstand d.h. Sie zeichnen die Linie von 99,210 bis 104,210 (siehe oben !)

 

Verfahren Sie mit den restlichen Linien in gleicher Weise !

 

Bei Kreisen haben sich bei mir „Hilfslinien“ bewährt – ich zeichne 2 parallele Linien (2 senkrecht, 2 waagrecht) und BRECHE die äußere Kreislinie jeweils zwischen den Strichen. Anschließend wird auf LAYER2 der Kreis in ROT komplett neu (darüber) gezeichnet und jetzt so gebrochen, dass auch wieder ca. 1 mm links und rechts der beiden Linien mehr stehen bleibt !

 

Legen Sie eine leere 3.5“ Diskette ein und exportieren Sie die Zeichnung als *.DXF Datei auf die Diskette !

 

IMPORT der Zeichnung in das STEP- FOUR – Fräsprogramm:

 

Starten Sie das Fräsprogramm und gehen Sie zu IMPORT – es öffnet sich ein Auswahlmenue  - klicken Sie DXF-Import  an

 

Ein weiteres Menue wird geöffnet, wo Sie verschiedene Einstellungen vornehmen bzw.

kontrollieren sollen:

 

Skallierung X-Achse     soll 100 % sein

Skallierung Y-Achse     soll 100 % sein

 

1 Einheit =                       1.000 mm

 

Abfrage „soll Zeichnung auf den 0-Punkt gelegt werden ?“  kreuzen Sie an – wird die Zeichnung in jedem Fall auf 0,0 geladen und angezeigt !

 

Kreuzen Sie nicht an – wird (wie in unserem Fall) die Zeichnung auf die Koordinaten

10,10 geladen !

 

Nach kurzer Zeit sehen Sie Ihre Zeichnung auf dem Bildschirm !

Ganz außen rechts sind 2 Farben aktiv – jede für einen Layer !  - wahrscheinlich decken sich die Farben NICHT  mit unseren Zeichenfarben (schwarz,rot)

 

EINSTELLUNG DER FRÄSPARAMETER:

 

Jetzt legen wir die Einstellungen bzw. die Reihenfolge der Fräsvorgänge fest !  Einige Parameter sagt uns der kluge Menschenverstand ! Wenn wir aus der Fläche einen Kreis und ein Quadrat herausschneiden wollen, muß das geschehen BEVOR die Fläche 150 x 200 mm aus der Blechplatte geschnitten wird !  - ebenso „sagen“ wir dem Programm welches Material mit welcher Stärke bearbeitet wird und welchen Fräser wir dafür einsetzen wollen !

 

Wir haben also jetzt die ganze Zeichnung auf dem Bildschirm – eingerahmt von kleinen, grauen Quadraten.

 

Klicken Sie jetzt am Bildschirm links oben das Quadrat mit den 4 grünen Eckpunkten an ! – anschließend auf GEOMETRIEBEARBEITUNG – dort sehen Sie eine Fläche mit 3 verschiedenen geometrischen Figuren ! – gleichzeitig zeigt sich links unten „Gruppierung aufheben“ – Sie haben das richtige Feld gefunden – klicken Sie es an !

 

Die grauen Quadrate rund um die Zeichnung sind jetzt verschwunden !

 

Am rechten Bildschirmrand sehen Sie Quadrate mit Zahlen – jetzt sind 2 Nummern aktiv (Fläche eingedrückt) und auch 2 Farben sind sichtbar – die beiden Farben decken sich mit den 2 Farben unserer Zeichnung ! die beiden Zahlen und Farben stehen wieder für unsere 2 Layer !

 

Wir müssen jetzt die beiden inneren Figuren auf eigene Layer legen, damit wir sie als erstes fräsen können ! – klicken Sie mit der linken Maustaste den Kreis an  bzw. ziehen Sie (bei gedrückter Taste) ein „Gummiband“ um den Kreis – wieder erscheinen die grauen Quadrate rund um das Objekt ! d.h. es wurde ausgewählt ! bei gedrückt gehaltener STRG – Taste betätigen Sie nun die F1-Taste ! – mit jedem drücken legen Sie den Kreis um eine Ebene nach „hinten“ – es ändert sich dabei die Farbe des Kreises – entsprechend der Nummer und der Farbe am rechten Bildschirmrand (siehe oben) verfahren Sie in gleicher Weise auch mit unserem Quadrat und legen Sie es auf den gleichen LAYER !

 

Status:

1 Layer = Kreis + Quadrat

1 Layer = Umriß der Fläche 150 x 200 mm

1 Layer = die kurzen Striche (Verbindungen) der „gebrochenen“ Linien !

 

nächster Schritt:

 

unter FRÄSEINSTELLUNGEN wählen wir das Material – in unserem Fall Messingblech 1 mm – (sollte es bei Ihnen noch nicht vorhanden sein, unter NEU – neu anlegen und mit o.k. übernehmen !)

 

nächster Schritt:

 

festlegen der Fräsreihenfolge – wir beginnen mit dem Kreis und dem Quadrat – Materialstärke 1.25 – 1.50 mm, Frästiefe 1.25-1.50 mm, Zustellung 0.25 mm, Vorschub 125 mm

 

dann kommt die Fläche 150 x 250 mm – mit gleichen Werten !

 

zum Schluß kommen die „kurzen“ Striche ! hier gehen wir auf Materialstärke 0.60 mm, Frästiefe 0.60 mm !

 

DER EFFEKT: alle Teile werden voll durchgefräst – es bleiben nur die kurzen Stege mit 0.40 mm Stärke stehen ! nach beendetem Fräsvorgang können die Teile mit einem kleinen Seitenschneider oder kleiner Trennscheibe aus der Platte entnommen werden ! 

 

Einen Punkt habe ich übersprungen - DIE FESTLEGUNG DER KONTUREN - Sie haben die Möglichkeit - für jede Linie getrennt - die Fräskontur festzulegen ! d.h. - das Programm ist so klug, daß es nach der Festlegung des gewählten Fräsers durch Sie - den "ABSTAND" zur Linie selbst berechnet ! d.h. - bei AUSSENKONTUR - wird der Fräser soweit außen fahren, daß unser Bauteil exakt 150 x 200 mm groß sein wird ! - sinngemäß verwenden wir beim Ausschneiden des Kreises und des Quadrates INNENKONTUR ! Die BOHRUNG von Löchern ist ebenfalls möglich ! (bedenken Sie aber, daß ein 1.20 mm Fräser KEIN 3 mm Loch BOHREN kann ! - wohl aber kann er es - mit INNENKONTUR fräsen !)

Gewöhnen Sie sich an - im Simulationsmodus - die Konturen zu kontrollieren ! - bei engem Objektabstand kann es sein, daß einzelne Linien die falsche Kontur zeigen ! Abhilfe: diese Linien nochmals anklicken und die Kontur von INNEN auf AUSSEN oder umgekehrt ändern ! tun Sie das nicht, bekommen Sie eine STUFE in Ihr Bauteil !

 

ACHTUNG ! – Metalle können nur bei entsprechender Kühlung des Fräsers bearbeitet werden ! 

 

Wie heißt es in der IKEA-Werbung ?     "Entdecken Sie die Möglichkeiten "   - zu diesem Zweck können Sie sich 1 Datei herunterladen und eigene Versuche starten. Wenn Sie eine STEP-FOUR besitzen, sende ich Ihnen (per E-Mail) auch gerne eine *.smf - Datei ! - der DOWNLOAD funktioniert leider nicht !

 

Begriffserklärung:

 

Der Referenzpunkt: - ist der Punkt von dem aus alle Positionen (Fräser, Material) berechnet werden.  Haben Sie Ihre Maschine mit Referenzschaltern gekauft (können auch nachgerüstet werden) fährt der Fräskopf auf die Positionen: X = 0, Y = 320, Z = 70 - die Endpunkte werden durch Micro-Schalter abgefragt und an die Steuer-Elektronik gemeldet ! (Soll-Ist Vergleich) Dieser Vorgang dient zugleich der "mechanischen" Kontrolle der Referenzpunkte. Sollten Sie mit dem Fräskopf - während der Arbeit - ein Hindernis angefahren haben (z.B. eine Spannschiene) und der Fräser konnte seinen Weg nicht ordnungsgemäß fortsetzen, verliert die Steuerung "Schritte" und Ihr Bauteil wird eine "unerwartete Form" bekommen ! (Sie können auch die Meldung: "Ihr Fräskopf hat die Y-Achse (X-Achse) überfahren" erhalten ! - in solchen Fällen ESC-Taste drücken, damit Arbeit abbrechen und Referenzpunkt neu einstellen (lassen) - danach Fräsvorgang wieder fortsetzen - jetzt wird Ihr Bauteil wieder in der gewünschten Form fertiggestellt !

 

Haben Sie keine Referenzschalter: Um die volle Kapazität der Maschine nützen zu können, wird man diesen Punkt auf "0,0" legen ! d.h. der Fräskopf fährt auf der X-ACHSE (Längsachse) auf seinen (mechanischen) linken Anschlagpunkt.

Das gilt auch für die Y-ACHSE (Querachse) linker, unterer Anschlagpunkt. (X = 0, Y = 0). max. mögliche Wege: X = 0 - 540, Y 0 - 320

Auf Wunsch können diese Punkte auch selbst geändert werden ! z.B auf 10,10 oder 20,20. Alle Koordinaten-Berechnungen gehen dann von den gewählten Punkten aus und beim Kommando "Fahre Referenzpunkt" wird der Fräskopf auf 0,0 - 10,10 oder 20,20 fahren ! - diese Vorgaben müssen bei der Maschinen-Grundeinstellung (eigenes Menue) eingegeben und gespeichert werden ! Beim Laden einer *.DXF-Datei kommt die Abfrage "in Nullpunkt legen ?" - wird das Feld angekreuzt erfolgt - je nach Einstellung - das Laden der Zeichnung auf 0,0 - 10,10 oder 20,20 ! 

 

Die 3. Achse der Maschine ist die Z-Achse. Das ist auch die "teuerste" Achse, weil hier jeder (Gedanken-) fehler unweigerlich einen Fräser kostet !

Bei vorhandenen Referenzschaltern können Sie diese Erklärung überspringen ! - andernfalls: entfernen Sie den Fräser aus Ihrer Antriebsspindel ! 

fahren Sie (mit REFERENZPUNKT SETZEN) auf X=0(10,20), Y=0(10,20). Dann bewegen Sie die Z-Achse auf den "unteren mechanischen Anschlag". 

Sind alle Positionen richtig angezeigt - die Felder ankreuzen ! die Zahlen springen auf die aktuellen Zahlen und werden gespeichert !

 

Der Nullpunkt:  Der Nullpunkt ist die Berechnungsgrundlage der Elektronik für alle 3 Achsen - VOR Beginn der Fräsarbeit ! WICHTIGSTER PUNKT: Die Maschine erhält von Ihnen die Information über die Material-Position und die Material-Oberfläche (Höhe). Haben Sie z.B. eine 4 mm Sperrholzplatte zu bearbeiten und Diese zwischen den Spannschienen befestigt (so, daß auf 0,0 mit dem Fräsen begonnen werden kann !) - ist eigentlich nur die Z-Achse einzustellen ! also: Z-Achse in oberste Position fahren (Z=70) - gewünschten Fräser einspannen und auf die MATERIAL-OBERFLÄCHE (langsam) positionieren ! am Bildschirm - oben rechts - können Sie die jeweilige Position (Höhe) des Fräsers kontrollieren ! bevor der Fräser die Materialoberfläche berührt - legen Sie ein Stück dünnes Papier auf das Material ! senken Sie den Fräser so lange, bis das Papier gerade noch herausgezogen werden kann !

jetzt haben Sie den Z-Nullpunkt erreicht ! - mit o.k. speichern !  Die Elektronik "merkt" sich diese Höhenposition für die Bearbeitung Ihres Werkstücks !

 

Sollte Ihnen bei der Arbeit ein Fräser brechen und Sie müssen ihn tauschen, ist die Einstellung des Null-Punktes der Z-Achse erneut notwendig !

 

Wie Sie an anderer Stelle meiner HP sehen können, bearbeite ich hauptsächlich Metall - auf meinem Alu-Aufspanntisch ist die Material-Position meist vorgegeben ! wie erreiche ich, daß die Maschine "weiß" wo mein Material eingespannt ist ? - hier kommt die GEOMETRIE-Funktion VERSCHIEBEN zum Einsatz ! grob gesprochen "schiebe"  ich die Zeichnung am Bildschirm auf die Position meines Werkstücks ! mein 10 mm Raster erleichtert mir diese Einstellung - man kann dazu aber auch ein Maßband verwenden, um die "groben" Maße zu finden ! zur Kontrolle fahre ich den Fräskopf auf eine "Eckposition" meiner Zeichnung ! die Feinjustierung geschieht dann wieder durch VERSCHIEBEN DER ZEICHNUNG - so lange bis der Fräser exakt positioniert wird ! - 

 

Ich arbeite mit der PROFI-VERSION der Software + allen lieferbaren Bearbeitungsmoduln - habe daher keinen Vergleich, was evtl. in Ihrer Software-Version fehlen könnte - im Zweifelsfall bitte mit STEP-FOUR  Kontakt aufnehmen !

 

Achtung ! obige Erklärungen beziehen sich ALLE auf die VERSION 3 ! seit Dezember 2002 ist die neue Version 4 der STEP-FOUR Frässoftware lieferbar ! - viele neue Funktionen sind neu integriert, welche die Einstellungsvielfalt weiter erhöhen bzw. bisher noch nicht zur Wahl standen !

 

Herr Schneeberger hat ein STEP-FOUR -  Anwender-Forum eingerichtet, welches als gegenseitige Unterstützung der "USER" fungiert. Sie erreichen es unter diesem LINK ! 

 

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