NURBS-basierte Bahngenerierung für Fräsprogramme zur Hochgeschwindigkeitsbearbeitung von Freiformflächen

• Applicant: Professor Dr.-Ing. Eberhard Abele
• Subject Area: Metal-Cutting and Abrasive Manufacturing Engineering
• Term: from 2007 to 2010
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 42901622

Beim Fräsen von Freiformflächen kommen meist Kugelkopf- oder Torusfräser zum Einsatz, die mit kleinen Zeilenabständen die Flächen bearbeiten. Der Einsatz von Hochgeschwindigkeitsbearbeitung (HSC) kann dabei die Bearbeitungszeiten drastisch reduzieren und die Qualität der Werkstückoberfläche verbessern. Üblicherweise werden hierbei NC-Programme verwendet, die einzelne Bahnpunkte beschreiben, die durch Geradenstücke miteinander verbunden werden (Linearinter-polation, DIN 66025). Dabei kommt es bei hohen Bahngeschwindigkeiten zu zwei Problemen:• Liegen die Bahnpunkte zu eng nebeneinander, steht der Steuerung nicht ausreichend Zeit zur Verfügung, um das folgenden Bahnsegment zu berechnen.• Liegen die Bahnpunkte für Freiformflächen zu weit auseinander, sind die Winkeländerungen zwischen den Geradenstücken so groß, dass das Beschleunigungsvermögen der Werkzeugmaschine überschritten wird.Beide Fälle führen zu einer Verlangsamung des Bearbeitungsvorgangs. Abhilfe hierfür kann der Einsatz anderer Bahnbeschreibungsmethoden schaffen. Moderne Maschinensteuerungen sind deshalb in der Lage NURBS-Bahnen zu interpretieren und abzuarbeiten. Die Berechnung der Bahnen im CAM-System ist jedoch auf die Generierung von Geradenstücken durch diskretisierende Berechnungsmethoden optimiert. Deshalb werden von CAM-Systemen zunächst lineare Werkzeugbahnen erzeugt und anschließend durch NURBS-Kurven approximiert. Diese Vorgehensweise liefert häufig nicht optimale Ergebnisse. Deshalb sollen im beantragten Projekt Methoden entwickelt werden, mit denen aus den im CAM-System analytisch vorliegenden Flächenbeschreibungen direkt analytisch beschreibende Werkzeugbahnen in Form von NURBS-Kurven erzeugt werden können.

• DFG Programme: Research Grants