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Woher kommen die Daten?

EDV
Woher kommen die Daten?

Wer CNC-Maschinen einsetzt, muss sich Gedanken über das effiziente Erstellen der Programme machen. Daniel Wagner beleuchtet die verschiedenen Möglichkeiten und zeigt Vor- und Nachteile auf.

Daniel Wagner

Stellen Sie sich vor, es gäbe ein paralleles Universum ähnlich dem unseren. Und auch dort entwickelte sich über Milliarden von Jahren auf einem kleinen blauen Planeten so etwas Ähnliches wie ein Schreiner, also: Ein Schreiner-Alien. Stellen wir uns weiter vor, dieser Schreiner hätte fünf CNC-Maschinen (ja, die heißen dort auch so wie bei uns) von unterschiedlichen Herstellern und ein Zeichenprogramm XY. Unser Schreiner-Alien setzt sich also an sein XY-Programm und zeichnet. Wenn er fertig ist drückt er auf einen roten Knopf. Nachdem er den roten Knopf gedrückt hat läuft er zu einer beliebigen CNC-Maschine, öffnet dort das CNC-Programm und bearbeitet das Teil. Dann läuft er zur nächsten Maschine, öffnet das Programm und bearbeitet das Teil. Er geht zur nächsten Maschine …
Zurück in unsere Dimension. Auch hier drückt der Schreiner auf einen roten Knopf und erzeugt ein CNC-Programm. Er läuft zur ersten Maschine, öffnet das Programm und bearbeitet sein Teil. Geht dann zur zweiten Maschine, öffnet sein CNC-Programm und … sieht nur rote Lämpchen, Fehlermeldungen und Warnhinweise! Sein Programm kann nicht gestartet werden, weil jeder Hersteller ein anderes Programmformat benötigt. Wie gerne wäre unser Schreiner jetzt im Paralleluniversum …
CNC-Programme
So viele verschiedene Programmformate es gibt, so viele Möglichkeiten gibt es auch diese zu erzeugen. Außer mit CAD/CAM-Programmen, kann dass u.a. mit ERP-Systemen und Shop-Lösungen geschehen. Oder auch ganz individuell, z. B. mit Hilfe von Excel, (Vergl. dds-Ausgabe 1/2012: »Von Excel zur CNC«). Jede Vorgehensweise hat ihre Vorteile und ihr bevorzugtes Einsatzgebiet.
CAD/CAM-Software hat den Vorteil, die Konstruktion visuell, meist dreidimensional prüfen zu können. Zudem führen Änderungen in der Konstruktion dazu, dass auch sofort Stücklisten und CNC-Programme mit geändert werden. Außerdem ist auch nach Jahren noch nachvollziehbar, was beim Projekt XY wie gemacht wurde.
In ERP-Systeme kann man Stücklisten oft direkt eingeben oder aber auch Daten aus Fremdsystemen (CAD/CAM, Shop) importieren. Oftmals bieten ERP-Systeme variable Stücklisten an, bei denen Stücklisten und CNC-Programme abhängig von verschiedenen Parametern (z. B. Länge, Breite und Tiefe eines Schrankes) erzeugt werden.
Shop-Systeme findet man in den letzten Jahren immer häufiger im Internet. Nachdem ein Kunde im Internet bestellt hat, müssen die Produktionsdaten wie Stücklisten und CNC-Programme natürlich erst einmal generiert werden. Hierzu benötigt man ein sogenanntes »Backend«. Ein Backend kann sowohl eine CAD/CAM-Software, ein ERP-System oder individuell programmierte Software sein. Diese Programme übernehmen die Bestellungen aus dem Shop und generieren anschließend die Daten für die Produktion.
Das Datenformat
Zuerst muss man vornewegschicken, dass es nicht unbedingt darauf ankommt welche Maschine welchen Herstellers man einsetzt, sondern welches Wop-Programm sich auf der Maschine befindet. In der Regel installieren Hersteller immer das gleiche Wop-System auf ihren Maschinen. Aber keine Regel ohne Ausnahmen: So wird auf Biesse-Maschinen in Deutschland meist NC-Hops mit ausgeliefert, genauso gut kann man dort aber auch das Biesse-eigene Wop-Programm namens BiesseWorks vorfinden. Programme wie NC-Hops oder NC-Studio sind herstellerunabhängig und daher auf Maschinen unterschiedlicher Hersteller einsetzbar (vergl. dds-Ausgabe 7/2010: »Lass woppen, Baby«).
Die Art der Übergabe
Aus CAD/CAM-Programmen werden die Daten entweder direkt in dem Format exportiert, das das jeweilige WopProgramm auf der Maschine lesen kann, oder als DXF-Datei.
Direkte Übergabe. Wird das Wop-Format direkt angesprochen, so entsteht aus der CAD/CAM-Software z. B. für Homag-/Weeke-Maschinen eine MPR-Datei (für das Programm WoodWop), für Ima-Maschinen eine FMC-Datei (ImaWop) oder für Biesse-Maschinen eine Hop-Datei (NC-Hops). Diese CNC-Programme können sie anschließend mit den entsprechenden Wop-Programmen öffnen. Dieses generiert anschließend den NC-Code, den die Maschine auch lesen kann.
Übergabe per DXF. Manche CAD/CAM-Hersteller wählen einen anderen Weg, die CNC-Programme bereitzustellen: die Übergabe mittels DXF-Datei. Bei einer DXF-Datei handelt es sich um ein Zeichnungs-Dateiformat zum CAD-Datenaustausch, das von der Firma Autodesk für AutoCAD entwickelt wurde. Einige CAD/CAM-Hersteller erzeugen dieses Format, das allerdings anschließend noch konvertiert/interpretiert werden muss, damit es von Wop-Programmen gelesen werden kann. Es handelt sich also um ein Zwischenformat, das nach dem Einlesen durch das Wop-Programm nicht mehr benötigt wird.
Da eine DXF-Datei grob gesprochen nur Geometrien definieren kann, müssen Technologiedaten, die jede CNC-Maschine benötigt, auf anderem Weg übermittelt werden. Ein Beispiel: Meist wird das Bauteil über ein Rechteck in der DXF-Datei definiert. Aber wie kann man über ein einfaches Rechteck definieren, wie dick das Bauteil ist? Oder es soll ein rechteckiger Ausschnitt in das Werkstück gefräst werden. Dazu wird im DXF meist ein Rechteck gezeichnet. Aber woher weiß der Interpreter, der später das Wop-Programm aus dem DXF erzeugen soll, mit welchem Werkzeug der Ausschnitt gefräst werden soll? Vielleicht möchte man ja gar keinen Ausschnitt, sondern eine Tasche für eine Griffmuschel fräsen, und diese soll nur 10 mm tief sein.
Daher wird bei der DXF-Übergabe noch eine Möglichkeit benötigt, in der Zeichnung auf irgendeine Art und Weise zusätzliche Informationen zu hinterlegen, die sogenannten Layer. Man kann sich Layer als eine Art Stapel durchsichtiger Folien vorstellen. Jede Folie hat ihren eigenen Namen und eventuell auch ihre eigene Farbe. Das CAD/CAM-Programm legt unterschiedliche Typen von Zeichnungselementen auf unterschiedliche Folien. So bekommt die Folie, auf der das Werkstück gezeichnet wird den Namen »wrkstck_19«. Somit ist dem Konverter klar, dass auf der Folie das Werkstück liegt (»wrkstck«) und das Werkstück 19 mm dick ist (»19«). Die Folie für die Taschenausfräsung könnte dann z. B. »rtasche_10_t132« lauten. Somit ist klar, dass die Zeichnungselemente auf dieser Folie Rechtecktaschen sind (»rtasche«), die Tasche 10 mm tief wird (»10«) und mit dem Werkzeug 132 (»t132«) gefräst werden soll. Wie die einzelnen Folien benannt werden müssen, gibt immer der Wop-Hersteller vor. Das bedeutet, dass z. B. die DXF-Übergabedatei bei WoodWop anders aussehen muss, als die DXF-Datei für NC-Hops.
Nachteile der DXF Übergabe
Nachteil der DXF-Übergabe ist, dass ein Interpreter/Konverter vorhanden sein muss, mit dem man sich zusätzlich zu all der anderen Software ebenfalls auskennen muss, dieser meist nicht kostenlos ist und man eventuell gewisse Einschränkungen gegenüber der direkten Erzeugung der Wop-Programme hat. Denn: Man kann an die DXF-Datei auch nur solche Informationen übergeben, die der Konverter auch im Stande ist zu konvertieren. Es ist also möglich, dass Ihr Wop-Programm an der Maschine deutlich mehr (Einstell-)Möglichkeiten hat, als der Konverter in der Lage ist aus der DXF-Datei zu lesen. Konverter werden so gut wie immer vom Wop-Hersteller auf Anfrage angeboten.
Ich selbst ziehe die direkte Erzeugung der CNC-Programme der DXF-Übergabe stets vor.
Das Wichtige zum Schluss
Natürlich sagt die Art der Übergabe noch nichts über die Qualität der CNC-Programme aus. Und hier scheidet sich oft die Spreu vom Weizen. Denn viele Anforderungen sind zu berücksichtigen, und diese sind so individuell wie die Möbel, die wir Schreiner bauen. Hier nur einige Denkanstöße:
  • Sie möchten Bauteile an unterschiedlichen Anschlägen Ihrer CNC-Maschine fräsen. Ein häufiger Fall sind Korpusseiten, bei denen die linke Seite am rechten Anschlag und die rechte Seite am -linken Anschlag gefräst werden soll. So werden eventuelle Maßdifferenzen der Bauteile in der gleichen Bauteilrichtung berücksichtigt. Oder Ihre CNC-Maschine kann nur in X-Richtung nuten. Hierzu muss das Teil u.U. nach gewissen Regeln gedreht werden können, z. B. »Wenn Seite links, dann das Bauteil in X spiegeln«.
  • Sie möchten aus Ihrer Software auch die Saugerpositionen ausgeben, weil sie an ihrer CNC-Maschine eine automatische Saugerpositionierung haben. Kann das Ihr CAD/CAM?
  • Wichtig ist auch, dass das erzeugte CNC-Programm auch möglichst die Makros verwendet, die ein Wop-Programm zur Verfügung stellt. Beispiel: Die meisten Wop-Programme bieten ein Rechtecktaschen-Makro an. Man gibt in dem Taschenmakro lediglich die Lage in X und Y, Länge, Breite und Tiefe der Tasche an (das sind zunächst die wichtigsten Werte). Der Vorteil bei Verwendung dieses Taschenmakros ist, dass sich das Wop-Programm selbst darum kümmert, dass die Tasche später auch ausgeräumt wird, d. h. es kümmert sich um An- und Abfahrstrategien des Fräsers. Wenn nun ein CAD/CAM-Programm dieses Makro nicht verwenden würde, so müssen stattdessen einzelne Fräsbahnen an das Wop-Programm übergeben werden. Wenn der CNC-Bediener feststellt, dass die Tasche um ein paar Zehntel größer hätte gefräst werden müssen (Praxisfall: Griffmuschel geht zu straff rein), dann hat er an der CNC-Maschine selbst keine Chance das mit einzelnen Fräsbahnen erzeugte Programm direkt zu ändern. Bei Verwendung eines Makros wäre das ein Leichtes. (Ich möchte allerdings nicht verschweigen, dass es auch sinnvoll sein kann einzelne Fräsbahnen zu exportieren, z.B. bei ganz speziellen An-, Abfahr- und Ausräumstrategien).
  • Eventuell soll der Export angepasst werden. Stellen Sie sich vor, Sie wollen nur bestimmte Bearbeitungen an Ihrer CNC-Maschine vornehmen, weil die horizontalen Bohrungen an einer Dübel-Bohr- und Eintreibmaschine vorgenommen werden sollen. Dann müssen die CNC-Programme sozusagen gesplittet werden. Ein Programm mit den horizontalen Bohrbearbeitungen für den Dübelbohrautomaten (falls NC-gesteuert) und ein Programm mit den restlichen Bearbeitungen für das Bearbeitungszentrum. Oder man möchte Nuten auf der Kantenanleimmaschine bearbeiten, den Rest wieder auf dem BAZ.
Damit ist die Liste an Anforderungen an die CNC-Ausgabe natürlich noch lange nicht erschöpft. Um seine eigene Liste zu erstellen ist es notwendig vor der Anschaffung eines CAD/CAM- oder ERP-Systems die derzeitige und zukünftig geplante Fertigungsweise zu prüfen und die Anforderungen zu formulieren.

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