Konisches Schneiden von Formen aus Styrodur

 

Es soll zum Laminieren der Kern eines stark gepfeilten Flügels(Spannweite 365mm) mit dem symmetrischen Profil HAT-14 (Wurzelprofiltiefe 210mm, Spitzenprofiltiefe 96mm) aus blauem Styrodur(36g/dm³) hergestellt werden. Der Flügel könnte z.B. ein Leitwerk eines F5J-Modells sein. Das angegebene Beispiel kann mit den im Verzeichnis stehenden Dateien pathR1k12.cnc sowie pathR2k22.cnc selbst nachvollzogen werden.

Fig. 1 Path of the hot wire(red) connecting root chord(green) and tip chord(blue)

 

Fig. 2 Top view for planning of the cutting

 

Fig. 3 Side view together with the building block to be cut

 

Die Bahn des Heißdrahtes muss nun ermittelt werden. Dabei ist seine Abbrand-Bahn mit der Spur eines Fräsers vergleichbar, also bestimmt man den Schneideweg mit einem virtuellen Fräser mit entsprechendem Durchmesser: Für den blauen Weg(am Wurzelprofil R1 mit der schnellen Drahtbewegung) arbeitet man mit einem Abbrand-Durchmesser k=1.2mm, für den grünen Weg(am Außenprofil R2 erfolgt eine langsame Bewegung) mit k=2.2mm. Woher stammen diese Werte? Natürlich gibt es Erfahrungswerte, die aber vom Material des verwendeten Schneidedrahtes, von der der vorgesehenen Schneidegeschwindigkeit w[in mm/sec] sowie sehr stark von der Art des verwendeten Styrodurs ab. Letztendlich helfen hier nur teilweise ausgedehnte Schneideversuche. Hat man die Parameter jedoch gefunden, lassen sich beeindruckende Resultate erzielen.

Die Erzeugung der Fräskontur kann sehr einfach mit einem der Programme BOcnc, CarelDraw, NC-12 oder mit irgendeinem anderen Programm erfolgen. Die Ergebnisse liegen danach in der Regel als Dateien in einem *.nc , *.cnc oder *.ngc Format vor, mit denen ICE umgehen kann(Fig. 4 zeigt einen Screenshot in NC-12).

Fig. 4 Cutting path generated by a virtual milling of diameter 1.2mm for the root chord(here inside NC-12)

 

Diese Dateien werden nun in ICE importiert. Durch eine Abspeicherung werden sie automatisch in das ICE-Format *.how konvertiert(Fig.5 zeigt den Weg an der Wurzelrippe, Fig.6 den an der Spitze). An dieser Stelle sollte man die Wege überprüfen und gegebenenfalls nacharbeiten wie in Tips Foam Cutting beschrieben.

Fig. 5 Root chord path

Fig. 6 Tip chord path

 

Jetzt muss man sich über die Synchronisation der beiden Datensätze Gedanken machen. Zum besseren Verständnis liest man noch einmal Synchronisation von Daten zum konischen Schneiden. Das, was ICE nicht wissen kann, müssen wir ihm mitteilen. Wir müssen die Bereiche markieren, die einander entsprechen(weil sie z.B. zu einem Strak gehören). Die Anfangs- und Endpunkte dieser Bereiche werden als Datentyp sy* gekennzeichnet und dienen als Synchronisationspunkte(Fig. 7).

Fig. 7 The data points in the root and tip chord path corresponding to each other must be marked by sy*

 

Das Markieren erfolgt am einfachsten mit dem ICE-Punkteditor(Fig. 8). Erster und letzter Punkt eines Datensatzes sind immer Synchronisationspunkte, also brauchen nicht markiert zu werden. Diese Arbeit kann man selbstverständlich auch mit dem View à Dataset Editor von ICE erledigen. Beide Datensätze müssen gleich viele Synchronisationspunkte enthalten!!

Fig. 8 This can be done with the dataset editor tool inside ICE

 

 

Die beiden Datensätze, nämlich Wurzel- und Außenrippenschneideweg müssen nun vereinigt werden. An dieser Stelle braucht ICE die Synchronisationspunkte, ansonsten kann ICE die Zuordnung der Datenpunkte nicht vornehmen. Wir erinnern uns, dies war durch die Abspeicherung der Daten im CAD-Programm verloren gegangenes Konstrukteurswissen! Der Vorgang läuft in ICE wie folgt:

Laden des ersten Weges

Laden des zweiten Weges über View à Compare Dataset(Fig. 9)

Fig. 9 Load the second path using the function View à Compare Dataset

Zusammenfügen der beiden Wege über View à Merge Dataset(Fig. 10)

Fig. 10 Merge both paths using the function View à Merge Dataset

 

Jetzt kommt der entscheidende Schritt: Alle Datenbereiche werden durch die Funktion synchronize all im ICE-Gruppeneditor synchronisiert(Fig. 12). Anschließend fügt man mit der Funktion add start-end im Point-Editor noch Start- und Endpunkt hinzu(Fig. 13).

Fig. 11 Complete sychronization using the function synchronize all

Fig. 12 Add start and end point

 

Lässt man die Simulation ablaufen, erkennt man anhand der blauen Kreise die genaue Lage der Synchronisationspunkte.

Fig. 13 The simulation shows the synchronization points

 

Jetzt überlegt man, wie man den Styro-Block auf dem eigenen Schneidetisch positionieren will. Mit diesen Angaben und den eigenen Maschinenparametern werden die Daten mittels Funktion Tapered cutting auf die jeweiligen Aufhängungspunkte des Bügels transformiert. Erst jetzt kann es mit dem Schneiden losgehen. Für erfolgreiches Schneiden muss man folglich die Reihenfolge der auszuführenden Schritte beachten.

Die Handlungsreihenfolge ist also: Erst synchronisieren dann positionieren und erst dann Tapered cutting.

Speichert man nach Tapered cutting, hat man diesen Zustand als neuen Datensatz gesichert (gespeichert wird immer das, was man im Diagramm gerade sieht) und man kann dann später sofort mit dem Schneiden anfangen. Dies hat aber den Nachteil, dass man sich Blockgröße und Position merken muss! Es ist also sehr nützlich, sich in das beim Speichern angebotene Informationsfeld alle Informationen einzutragen(mehr ist hier deutlich besser!).

 

Author: H. Iwe

Written: December 2019