Mihir Raj RathoreMaschinenbauingenieur · M.Eng.
Bereich B → Masterprojekt · TH Rosenheim · 03/2024 bis 08/2024

Virtuelle CNC-Bearbeitung eines additiv gefertigten Ventilgehäuses

Studium · EinzelprojektNur virtuellSchematische Grafiken

Die Bearbeitung eines additiv gefertigten Hydraulik-Ventilgehäuses aus SS316L planen und den Plan virtuell in Siemens NX CAM prüfen.

Projekt „Additive Manufacturing of LBM Parts“. Operationen Bodenplanfräsen, Flächenfräsen und Gewindefräsen mit Werkzeugwegen, Simulation und Kollisionsprüfungen in Siemens NX CAM. Es wurde nicht physisch bearbeitet.

VIRTUELL A · ADDITIVER ROHLING allgemeine Schichtlinien des Aufbaus B · AUFSPANNUNG vorhandene Vorrichtungen, gestellt (nicht von mir konstruiert) SCHEMATISCH · ILLUSTRATIV · NICHT MASSSTÄBLICH

SchematischEigene Zeichnung. Allgemeine Geometrie, nicht das reale Bauteil und kein Screenshot. Links: allgemeine Schichtlinien des Aufbaus. Rechts: vorhandene Vorrichtungen, gestellt (nicht von mir konstruiert).

Ich habe den virtuellen CNC-Bearbeitungsprozess und die Simulation in Siemens NX CAM entwickelt.

Physische Bearbeitungsversuche wurden nicht durchgeführt.

Simuliert / virtuellIn Siemens NX CAM gemacht: Prozessplanung, Werkzeugwege, Simulation, Kollisionsprüfungen.
Physische BearbeitungNicht durchgeführt. Schraffierte Elemente auf dieser Seite zeigen, was nicht gemacht wurde.
1 · Was ich aufgebaut habe

Ein virtueller Bearbeitungsprozess, vom additiven Bauteil bis zum simulierten Ergebnis

Ich habe den virtuellen CNC-Bearbeitungsprozess und die Simulation in Siemens NX CAM entwickelt. Alles in der folgenden Kette geschah am Bildschirm.

  1. 01Additives BauteilVentilgehäuse aus SS316L, Laserstrahlschmelzen (LBM)
  2. 02 · VIRTUELLVirtuelle BearbeitungsstrategiePlanfräsen, Flächenfräsen, Gewindefräsen; Werkzeugauswahl
  3. 03 · VIRTUELLSimulierte WerkzeugwegeIn NX CAM erzeugte Werkzeugwege
  4. 04 · VIRTUELLKollisionsprüfungIn NX CAM durchgeführte Prüfungen
  5. 05 · VIRTUELLVirtuelle AuswertungNur Simulation; kein Messergebnis
Projekt
„Additive Manufacturing of LBM Parts“, TH Rosenheim
Zeitraum
03/2024 bis 08/2024
Form
Einzelnes Masterprojekt
NX CAM
Im Projekt gelernt
2 · Prozess im Überblick

Sieben Stufen des virtuellen Prozesses

Gehen Sie die Abfolge Schritt für Schritt durch. Die Zeichnung ist ein eigenes Schema mit allgemeiner Geometrie. Sie zeigt, wie die Stufen zusammenhängen, und ist weder das reale Bauteil noch eine NX-Ansicht.

    VIRTUELL virtueller Maschinentisch vorhandeneVorrichtung Additiver Rohling (allgemein) Schichtlinien des Aufbaus allgemeiner Block, nicht die reale Geometrie XZWKS virtuelle Aufspannung in NX CAM Vorrichtungen gestellt,nicht von mir konstruiert 1 · Bodenplanfräsen allgemeine ebene Fläche, illustrativer Weg 2 · Flächenfräsen abstrakter Zickzackweg, illustrativ 3 · Gewindefräsen abstrakter Schraubenweg, illustrativ Kollisionsprüfung Hüllraum gegen Vorrichtung und Bauteil illustrativ, kein Messwert SIMULIERT / VIRTUELL Prozess am Bildschirm geprüft PHYSISCHE BEARBEITUNG NICHT DURCHGEFÜHRT SCHEMA · ILLUSTRATIV · NICHT MASSSTÄBLICH · KEIN ECHTES TEIL
    Stufe 1 / 7
    Stufe 1 / 7 · Bauteil

    Das additive Bauteil

    Ausgangspunkt ist ein additiv gefertigtes Hydraulik-Ventilgehäuse aus SS316L, aufgebaut durch Laserstrahlschmelzen (LBM).

    Die Zeichnung ist ein allgemeiner Block mit Schichtlinien. Sie zeigt die Idee eines additiven Rohlings, nicht die reale Geometrie.

    Schematisch
    Stufe 2 / 7 · Aufspannung

    Bearbeitungsaufspannung

    Das Bauteil wird in NX CAM in eine virtuelle Bearbeitungsaufspannung gesetzt. Vorhandene Vorrichtungen wurden in die Aufspannung eingebunden und auf Spannung, Zugänglichkeit und Kollisionen geprüft.

    Die Vorrichtungen wurden in die Aufspannung eingebunden; ich habe sie nicht konstruiert.

    VirtuellVorrichtungen gestellt · nicht meine Konstruktion
    Stufe 3 / 7 · Operation 1

    Bodenplanfräsen

    Die erste Operation ist das Bodenplanfräsen. NX CAM erzeugt dafür den Werkzeugweg mit dem für die Operation gewählten Werkzeug.

    • Fräser Ø 8 mm
    • Vc 80 m/min
    • ≈ 3180 U/min
    • fz 0,02 mm
    • Vorschub 255 mm/min
    • Zustellung seitlich 60 %
    Geplante ParameterNicht durch Zerspanung überprüft
    Stufe 4 / 7 · Operation 2

    Flächenfräsen

    Die zweite Operation ist das Flächenfräsen, ebenfalls in NX CAM geplant und simuliert.

    • Vc 30 m/min
    • ≈ 1190 U/min

    Nur diese beiden Werte werden gezeigt. Weitere Werte zu dieser Operation sind hier nicht veröffentlicht.

    Geplante ParameterNicht durch Zerspanung überprüft
    Stufe 5 / 7 · Operation 3

    Gewindefräsen

    Die dritte Operation ist das Gewindefräsen mit einem Gewindefräser, G1/4. Der Fräserdurchmesser beträgt etwa 9,9 mm, abgeleitet aus den Schnittdaten des Berichts (kein Katalogwert).

    • Vc 60 m/min
    • 1930 U/min
    • fz 0,01 mm
    • Konturvorschub 77,2 mm/min
    Geplante ParameterNicht durch Zerspanung überprüft
    Stufe 6 / 7 · Prüfung

    Kollisionsprüfung

    Kollisionsprüfungen wurden in NX CAM als Teil des virtuellen Prozesses durchgeführt, einschließlich der Vorrichtungen in der Aufspannung.

    Die Zeichnung zeigt die Idee eines Freiraum-Hüllraums um Werkzeug und Halter. Sie zeigt keinen gemessenen Abstand. Abschnitt 4 enthält eine interaktive Version.

    VirtuellIllustrativ
    Stufe 7 / 7 · Ergebnis

    Simulation

    Jede Operation wurde in NX CAM simuliert. Das Ergebnis ist ein virtueller Prozess. Es wurde kein Bauteil bearbeitet, deshalb gibt es kein physisches Ergebnis zum Vergleich.

    Echte NX-Ausgaben aus dem Bericht stehen in Abschnitt 4.

    Simuliert / virtuellPhysische Bearbeitung: nicht durchgeführt
    Geplante ParameterNicht durch Zerspanung überprüft

    Geplante Schnittparameter als Eingaben für die Simulation

    Geplante Schnittparameter als Eingaben für die Simulation; nicht durch Zerspanung überprüft.
    OperationFräser ØVcSpindelfzVorschub
    Bodenplanfräsen8 mm80 m/min3180 U/min0,02 mm255 mm/min, seitliche Zustellung 60 %
    Flächenfräsennicht gezeigt30 m/min≈ 1190 U/minnicht gezeigtnicht gezeigt
    Gewindefräsen (G1/4)≈ 9,9 mm ¹60 m/min1930 U/min0,01 mm77,2 mm/min Konturvorschub

    „Nicht gezeigt“ bedeutet, dass der Wert auf dieser Seite nicht veröffentlicht ist. Für keine Operation wird eine Schnitttiefe gezeigt.

    ¹ Abgeleitet, kein Katalogwert: 60 m/min bei 1930 U/min ergeben etwa 9,9 mm, und das Verhältnis von Mittelpunktsvorschub (19,1) zu Konturvorschub (77,2) im Bericht ergibt für ein G1/4-Gewinde denselben Durchmesser.

    3 · Aufspannung und Vorrichtungen

    Vorhandene Vorrichtungen wurden eingebunden; ich habe sie nicht konstruiert

    Die Aufspannung bringt Bauteil, gestellte Vorrichtungen und Werkzeug in eine virtuelle Szene, damit Spannung, Zugänglichkeit und Kollisionen geprüft werden können.

    VIRTUELL virtueller Maschinentisch VORHANDENE VORRICHTUNGgestellt,nicht meine Konstruktion ① Spannung ② Zugänglichkeit (Werkzeugzugang) ③ Kollisionen SCHEMATISCH · ILLUSTRATIV · NICHT MASSSTÄBLICH

    SchematischEigene Zeichnung mit allgemeiner Geometrie. Die Beschriftungen nennen die Prüfungen; sie zeigen kein Ergebnis.

    Was ich gemacht habe

    Die Vorrichtungen wurden in die Aufspannung eingebunden; ich habe sie nicht konstruiert.

    • Vorhandene Vorrichtungen eingebunden und geprüft (Spannung, Zugänglichkeit, Kollisionen).
    • Um diese Aufspannung herum den virtuellen Bearbeitungsprozess und die Simulation in NX CAM entwickelt.
    Was ich nicht gemacht habe
    • Die Vorrichtungen konstruieren oder modellieren. Sie wurden gestellt.
    • Ein reales Bauteil auf einer realen Maschine spannen.
    4 · Werkzeugwege und Simulation

    Werkzeugwege, Simulation und Kollisionsprüfungen

    Zuerst zwei eigene erklärende Zeichnungen, dann die echten NX-Ausgaben aus meinem Projektbericht. Die Zeichnungen erklären, wie die Dinge funktionieren; die Abbildungen des Berichts sind der dokumentarische Nachweis.

    ILLUSTRATIV ABSTRAKTES MUSTER (DRAUFSICHT) illustratives Muster, kein NX-Werkzeugweg es wird kein Zerspanungsergebnis gezeigt ILLUSTRATIV · NICHT MASSSTÄBLICH · KEIN ZERSPANUNGSERGEBNIS

    IllustrativEigenes abstraktes Rastermuster. Die Werkzeugmarkierung zeigt, wie ein Werkzeugweg fortschreitet; es wird nichts abgetragen.

    ILLUSTRATIV vorhandeneVorrichtung Bauteil (allgemein) LOGIK DER KOLLISIONSPRÜFUNG gestrichelter Kasten = Freiraum-Hüllraum(kein Wert gezeigt) ILLUSTRATIV · NICHT MASSSTÄBLICH · KEIN GEMESSENER ABSTAND
    Illustrativer Zustand: frei. Kein Hindernis im Freiraum-Hüllraum.

    IllustrativDies zeigt, wie eine Kollisionsprüfung funktioniert. Es ist kein Ergebnis aus dem Projekt und zeigt keinen gemessenen Abstand.

    Dokumentation · Abbildungen aus dem Bericht

    NX-Ausgaben aus meinem Projektbericht zum Masterprojekt (Abb. 12 bis 17)

    Von links nach rechts: Werkzeugweg, dann Simulation, für jede Operation. Echte NX-Ausgabe am realen Bauteil, unverändert veröffentlicht. Nur Simulation; es wurde kein Bauteil bearbeitet.

    Siemens-NX-Ansicht des erzeugten Werkzeugwegs für das Bodenplanfräsen, als farbige Linien über einem zylindrischen Ansatz am Ventilgehäuse
    NX-Ausgabe · virtuellWerkzeugweg des Bodenplanfräsens in Siemens NX (Bericht, Abb. 12).
    Siemens-NX-Ansicht des erzeugten Werkzeugwegs für das Flächenfräsen, eine spiralförmige Linie in einer Bohrung
    NX-Ausgabe · virtuellWerkzeugweg des Flächenfräsens in Siemens NX (Bericht, Abb. 14).
    Siemens-NX-Ansicht des erzeugten Werkzeugwegs für die Gewindebearbeitung, eine gekrümmte Linie am Grund einer Bohrung
    NX-Ausgabe · virtuellWerkzeugweg der Gewindebearbeitung in Siemens NX (Bericht, Abb. 16).
    Siemens-NX-Simulation des Bodenplanfräsens: ein gelbes Werkzeug über dem Ansatz, abgetragenes Material in Blau
    NX-Ausgabe · virtuellSimulation des Bodenplanfräsens in Siemens NX (Bericht, Abb. 13). Nur Simulation; es wurde kein Bauteil bearbeitet.
    Siemens-NX-Simulation des Flächenfräsens: ein gelbes zylindrisches Werkzeug in der Bohrung
    NX-Ausgabe · virtuellSimulation des Flächenfräsens in Siemens NX (Bericht, Abb. 15). Nur Simulation; es wurde kein Bauteil bearbeitet.
    Siemens-NX-Simulation der Gewindebearbeitung: ein gelbes zylindrisches Werkzeug an der Öffnung der Bohrung
    NX-Ausgabe · virtuellSimulation der Gewindebearbeitung in Siemens NX (Bericht, Abb. 17). Nur Simulation; es wurde kein Bauteil bearbeitet.
    5 · Was ausgewertet wurde

    Virtuell ausgewertet, nicht physisch validiert

    Die Auswertung fand am Bildschirm statt: Werkzeugwege, Simulation und Kollisionsprüfungen in NX CAM. Nichts davon wurde mit einem bearbeiteten Bauteil verglichen, weil es keines gibt.

    Simuliert / virtuell · gemacht
    Physisch · nicht gemacht
    Werkzeugwege
    In NX CAM erzeugt für Bodenplanfräsen, Flächenfräsen und Gewindefräsen.
    Kein Werkzeugweg wurde auf einer Maschine gefahren.
    Materialabtrag
    Jede Operation in NX CAM simuliert.
    Es wurde kein Bauteil bearbeitet. Es wurde nichts zerspant oder gemessen.
    Kollisionen
    Kollisionsprüfungen in NX CAM, einschließlich der eingebundenen Vorrichtungen.
    Keine physische Prüfung von Vorrichtung oder Maschine.
    Schnittparameter
    Geplante Werte als Eingaben für die Simulation.
    Nicht durch Zerspanung überprüft.
    Schwingung
    Nur in der Literatur betrachtet.
    Keine Schwingungssimulation und keine Messung.
    Oberflächenqualität, Maßhaltigkeit
    In der Simulation auf dieser Seite nicht bewertet.
    Keine experimentelle Validierung.
    6 · Was nicht gemacht wurde

    Was nicht gemacht wurde

    Physische Bearbeitungsversuche wurden nicht durchgeführt. Es wurde kein Bauteil bearbeitet.

    • Keine physische BearbeitungEs wurde auf keiner Maschine ein Bauteil bearbeitet, daher gibt es kein gemessenes Ergebnis.
    • Keine Schwingungssimulation oder MessungBearbeitungsbedingte Schwingungen wurden nur in der Literatur betrachtet.
    • Keine experimentelle Validierung der OberflächenqualitätEs wurde keine Oberfläche erzeugt oder gemessen.
    • Keine Validierung der MaßhaltigkeitAn keinem bearbeiteten Bauteil wurde ein Maß gemessen.
    • Keine experimentell validierten ParameterDie Schnittparameter waren geplante Eingaben für die Simulation und wurden nicht durch Zerspanung überprüft.
    • Keine Aussage zu G-Code oder PostprozessorDiese Seite trifft keine Aussage zu G-Code, Postprozessor oder zum Betrieb einer Maschine.

    Gezeigt wird virtuelle CNC/CAM-Prozessplanung. Es ist keine Zerspanungserfahrung an einer Maschine.

    7 · Technische Zusammenfassung

    Technische Zusammenfassung

    Bauteil
    Additiv gefertigtes Hydraulik-Ventilgehäuse (Laserstrahlschmelzen)
    Werkstoff
    SS316L
    CAD / CAM
    Siemens NX CAM
    Operationen
    Bodenplanfräsen · Flächenfräsen · Gewindebearbeitung (Gewindefräsen)
    Prozessart
    Virtueller CNC-Bearbeitungsprozess und Simulation: Werkzeugwege, Simulation, Kollisionsprüfungen
    Umfang der Validierung
    Nur virtuell. Physische Bearbeitungsversuche wurden nicht durchgeführt; keine experimentelle Validierung.
    Projekt
    „Additive Manufacturing of LBM Parts“, TH Rosenheim, 03/2024 bis 08/2024, einzelnes Masterprojekt
    Bereich B · CNC & CAMStudium · nur virtuell

    E-Mail

    rathore.mihirraj@gmail.com

    LinkedIn: mihir-raj-rathore

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