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Steuern und Regeln mit dem Computer - am Beispiel NCCAD und KOSY

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Inhaltsverzeichnis

CAD CAM CNC und KOSY

Auszug aus dem Bildungsplan für Realschulen in B.-W.:

"INFORMATION UND KOMMUNIKATION (IUK)

Handlungsperspektive

  • Die Schülerinnen und Schüler können computerunterstützt Produkte entwickeln und herstellen (CAD, CAM) (8);
  • Geräte aus dem Bereich Information und Kommunikation des schulischen oder privaten Alltags in Betrieb nehmen, gebrauchen und bedienen (10);
  • Probleme mit elektrotechnischen und elektronischen Schaltungen lösen (10);
  • Problemstellungen im Bereich Steuern und Regeln mit dem Computer lösen (10)."


Um überhaupt Steuern und Regeln mit dem Computer auf diesem Wege einführen zu können, müssen zunächst Begrifflichkeiten geklärt werden. CAD/ CAM/ CNC und KOSY werden häufig verwendet, haben aber ganz unterschiedliche Bedeutungen und Aufgaben in diesem Zusammenhang. Daher soll die Abbildung zunächst einen groben Überblick über die Begrifflichkeiten geben.

NCCAD und KOSY werden vor allem in der Sekundarstufe I an Realschulen in B.-W., für den Technikunterricht eingesetzt.

Lehrerschnitzer CAD CNC KOSY.JPG

Die Achsen der CNC – Maschine

Die 3 Achsen der Maschine
und
Rechte-Hand-Regel:

Beim Umgang mit der CNC- Fräsmaschine (KOSY) im Unterricht ist es von besonderer Bedeutung, dass die Bediener der Maschine (Schülerinnen und Lehrerinnen) die verschiedenen Achsen (Bewegungsrichtungen) der Maschine kennen. Während die X- und Y- Achse in der Regel schon vom Mathematikunterricht bekannt sind, ist es vor allem wichtig, dass auch die Z-Achse als senkrechte (Auf- und Ab verlaufende) Achse eingeführt wird. Dabei bietet sich gerade für den Anfang die "Rechte-Hand-Regel" an, mit der die verschiedenen Achsen leicht veranschaulicht werden können. Siehe Abbildungen.

CNC Maschine und Achsen.JPGLehrerschnitzer Rechte Hand Regel.jpg

Erste Schritte...

Um mit ersten Fräsübungen beginnen zu können, muss man zuvor noch einige Arbeitsschritte erledigen. D.h. es müssen die Voraussetzungen geschaffen werden, dass die Fräsmaschine die Eingaben einwandfrei verarbeiten kann.

  1. Neue Datei öffnen
  2. Werkstücknullpunkt der neuen Zeichnung festlegen
  3. Ausspannposition des Fräsers bestimmen.
  4. Lineal- Raster- Fang Einstellungen

Lehrerschnitzer 1. Schritt.JPG Lehrerschnitzer 2.u.3. Schritt.JPG Lehrerschnitzer 3. Schritt Nullpunkt.JPG

Lehrerschnitzer 4.Schritt.JPG


Video: Zusammenfassung der oben beschriebenen Schritte 1. bis 4.

CAD Grundlagen

Nach dem Einstellen der Grundeinstellungen, kann nun schon damit begonnen werden einfache Formen, z.B. Namensschilder, Steckspiele (TIC-TAC-TOE/ Mühle...), mittels der grafischen Oberfläche für das Fräsen vorzubereiten.

Auch hier muss man sich natürlich zunächst mal mit dem Programm NCCAD6 und seinen Icons vertraut machen. Anbei eine kurze Auflistung der Icons mit ihrer Funktion. Um mehr über die Funktion der Icons zu erfahren, muss man im Programm mit dem Mauszeiger auf das entsprechende Symbol gehen und anschließend die Taste F1 drücken. Dann erscheint eine ausführliche Hilfe zum entsprechenden Icon.


Lehrerschnitzer Icons.JPG


Merkblatt zum Ausdrucken und selbst Ausfüllen.

WICHTIG: Das Blatt musst/ sollst du nicht aufeinmal ausfüllen, sondern prozessbegleitend, D.h. immer wenn du eine neue Funktion/ Icon verwendest, schreibst du dir auf deinem Blatt parallel dazu auf, welche Funktion das genutzte Symbol hat.

Lehrerschnitzer NCCAD Arbeitsblatt1.pdf

Hilfe des Programms

Wird mit dem Mauszeiger auf ein Icon gefahren, zeigt das Programm eine Kurzinfo an.

Durch Drücken der F1 - Funktionstaste auf der Tastatur wird das Hilfe-Menü zu dem entsprechendem Icon aktiviert und auf dem Bildschirm angezeigt.

Lehrerschnitzer Hilfe.JPG


Beispielseite verschiedener Hilfethemen

Datei:Nccad6_Hilfen.pdf

Die Layer

"Layertechnik ist ein im Bereich des computer-aided design (CAD) verbreiteter Begriff für ein Verfahren zur Strukturierung innerhalb von Zeichnungsdateien. Zeichnungen werden hierbei in mehreren Ebenen (englisch „Layer“ oder „Level“) aufgebaut.

Diese Ebenen enthalten beispielsweise die Kontur von Objekten, Schraffuren oder Bemaßungen.

Durch das einfach zu handhabende Aus- und Einblenden der einzelnen Layer kann die grafische Darstellung auf den Verwendungszweck der Zeichnung zugeschnitten werden. In vielen CAD-Programmen ist die Layertechnik zudem die einzige Möglichkeit, eine Eigenschaft, zum Beispiel eine Farbe, einer vordefinierten Gruppe von Objekten zuzuweisen." aus Wikipedia zitiert (http://de.wikipedia.org/wiki/Layertechnik)

In NCCAD werden die Layer in genau der oben genannten Form verwendet. Jedem Layer kann hier ein bestimmtes Merkmal zugeordnet werden (Frästiefe, Fräsart, Linienart, Linienfarbe usw.).

jeder Layer muss später vom Bearbeiter mit entsprechenden Attributen belegt werden, d.h. bestimmte Eigenschaften können vom Bearbeiter zugeordnet werden.

In NCCAD stehen insgesamt 9 verschiedene Layer zur Verfügung, wobei nur 8 Layer tatsächlich zur späteren Bearbeitung benutzt werden können. Der Schwarze Layer 9 hat eine eigene Stellung im Programm.

Besonderheit: Der Schwarze Layer ist in NCCAD der sog. "Dokumentationslayer", d.h. er ist lediglich zum Beschreiben und als Hilfe bei der Konstruktion vorhanden, er kann später nicht weiterverarbeitet werden. Ihm können keine anderen Attribute als das, der Dokumentation zugeordnet werden!

Layer.pdf

Technologiedaten

Die Technologie-Angaben dienen als Ergänzung zu den gezeichneten geometrischen Figuren, um die Bearbeitung mit der CNC-Maschine zu ermöglichen. Es muss beispielsweise angegeben werden: Wie schnell, wie tief, mit welcher Zustellung und auf welche Weise die gezeichnete Figur bearbeitet werden soll.

Besonders leistungsfähig wird nccad dadurch, dass jedem Zeichnungsteil eine eigene Technologie zugeordnet werden kann, d.h. jedes der gezeichneten Teile kann unterschiedlich bearbeitet werden. Dazu erhält es über eine "Zuordnungslinie" und über die Nummerierung seine spezifischen Technologiedaten. Eine Gleichbehandlung aller Teile ist ebenfalls möglich, indem nur einem der Teile eine Technologie zugeordnet wird, die die Nummer 0 erhält. Sollen einige Zeichnungsteile individuell bearbeitet werden und ein Rest gleichbehandelt werden, so ist auch dies über die Nummernvergabe erreichbar.

Entnommen, aus der Hilfe von NCCAD6


Einfaches Beispiel der Technologiedaten:

Technologiedatenblatt.JPG

Achtung! Der Vorschub muss je nach dem zu bearbeitenden Material unterschiedlich gewählt werden.

Tip: Nachschauen in der Bearbeitungsdatenbank!

Tutorial:

CAD/CAM-Zeichnung: konkretes Beispiel (Herstellung Namensschild)

Konkrete Beispiele gibt es viele. Für den allerersten Versuch bietet sich das Fräsen eines Namensschild sicher an. dafür werden alle hier bisher gezeigten Schritte und Daten benötigt. Einzig fehlt hier noch die Inbetriebnahme der KOSY- Fräsmaschine.

Ein schönes Tutorial hierzu findet sich unter folgendem Link:

http://www.portfolio.vigeliusschule.de/Wink%20Files/Tutorial2.htm (Schriftzug Auto)

Schon etwas mehr als nur ein Namensschild, aber im Prinzip ähnlich.

http://www.portfolio.vigeliusschule.de/Wink%20Files/Tutorial%20Stiftschale.htm (Stiftschale)

Fräsen mit NCCAD und KOSY

1. Einstellung an KOSY

Fraeseinstellunge 1 - Kopie.JPG

2. Einstellung an KOSY

Fraesen 2.JPG

Einführung in die CNC-Programmierung

Innerhalb der CNC-Programmierung muss jeder einzelne Schritt Zeile für Zeile programmiert werden!

Start CNC- Programmierung

CNC-Programmierung.pdf

Das Programm bietet hier eine gute Hilfe zur CNC-Programmierung – inklusive einer Übersicht der einzelnen Befehle und der notwendigen Syntax.


Befehlstypen

Prinzipiell gibt es:

Geh-Befehle oder Weg-Befehle zum Verfahren der Maschine

  • G – Befehle (Eilgang oder Arbeitsvorschub, etc)

und

Maschinen–Befehle

  • M–Befehle (z.B. Spindel ein/aus etc.)


Wenn also die Maschine im Eilgang auf eine bestimmte x- und y- Koordinate fahren soll:

G00 X10 Y10

Für ein Verfahren im Arbeitsvorschub gilt:

G01 X5 Y5 F150

Wobei G01 für den Arbeitsvorschub gilt und F150 gibt den Vorschubswert an. Dieser Vorschubswert ist solange aktiv, bis er durch einen anderen ersetzt wird!

M10 ist der Maschinenbefehl für die Relais, …z.B. Relais 6 Spindel ein/aus:

M10 O6.1 ; Spindel ein M10 O6.0 ; Spindel aus

Kommentare sind ebenfalls möglich, diese sind mit einem StrichPunkt ( ; ) einzuleiten, Leerzeichen nach dem Befehlssatz! Dezimaltrenner ist ein Punkt.

CNC Programm: konkretes Beispiel

In eine Holzplatte, Stärke 6 mm, sollen 3 Bohrungen a 3mm gebohrt werden. Sowie ein Langloch mit einer Breite von 3,0 mm. Somit kann alles mit einem 3mm Fräser bearbeitet werden. Die Platte ist schon mit den Außenmaßen 45mm x 35mm vorhanden.

Beispiel.JPG

Versuche das Programm zum oben genannten Problem zu erstellen! Nutze die Hilfe des Programms.

Zum Vergleichen...

Quellenangaben

  • Ministerium für Kultus, Jugend und Sport Baden-Württemberg in Zusammenarbeit mit dem Landesinstitut für Erziehung und Unterricht Stuttgart (Hrsg.): Bildungsplan 2004 - Realschule. Stuttgart, 2004. (Bereich Technik u. ITG)
  • Programmhilfe NCCAD7 (MAXComputer GmbH)
  • Eigene zusammengestellte Unterrichtsmaterialien
  • www.freiform.org › Software › Download Demo nccad7‎