In vier Schritten zum CNC-Programm

Die Dokumentation der WOP-Software gibt meist nur Auskunft über den Import der so genannten DXF-Datei. Wie müssen die Daten jedoch im CAD-System aufbereitet werden damit sie von der WOP-Software verstanden werden?

Im Folgenden will ich am Beispiel der weit verbreiteten CAD-Software AutoCAD zeigen, wie Sie Funktionen, die für die Aufbereitung zur CNC-Bearbeitung nützlich sind, effizient einsetzen können. Zunächst jedoch ein wenig Allgemeines zur Thematik „CAD/CAM“.

Je nach CAD-System bzw. Softwareausstattung können unterschiedliche Automatisierungsgrade der CAD/CAM-Technik vorliegen. Im Wesentlichen haben sich jedoch zwei Möglichkeiten herausgebildet:

Wir arbeiten hierbei nach letzterer Möglichkeit, da diese nicht zuletzt der Transparenz wegen zwischen den einzelnen Schritten, im Handwerk verbreiteter, und kostengünstiger ist. Ich nenne diese Arbeitsweise den „4-Schritte-Weg“: CAD-DXF-WOP-CNC. Am Ende haben Sie hierbei die vier folgenden Dateien erzeugt: CAD-Datei, DXF-Datei, WOP-Datei und eine CNC-Datei die mit G-Code gefüllt ist.

Wie die CAD-Daten erfolgreich in ein WOP-System gebracht werden, zeige ich am Beispiel eines Vesperbretts das ausgefräst werden soll und bereits als CAD-Datei in AutoCAD vorliegt. Am Bildschirm sieht das Vesperbrett so aus wie in Bild 2.

Alle Geometrien, die Außenkontur, die Einfräsungen auf der Oberfläche und das Rechteck wurden mit „einfachen Elementen“ wie Linen und Kreisbogen gezeichnet. Eigentlich müsste man sagen „konstruiert“. Das D aus CAD steht nämlich für Design, also Konstruktion im Deutschen.

Viele WOP-Systeme akzeptieren jedoch keine einzelnen Linien und Kreisbögen als Fräsbahnen. Sie müssen deshalb in so genannte Polylinien umgewandelt werden. Auch die vier Linien des Rechtecks müssen zu einer geschlossenen Polylinie konvertiert werden. Im Gegensatz zu Linien und Kreisbögen die jeweils durch ihren Start und Endpunkt gekennzeichnet sind, sind Polylinien zusammenhängende Konturzüge die sowohl aus Linien und aus Kreisbögen bestehen können. Die einzelnen Linen und Kreisbögen sind mit so genannten „Kontrollpunkten“ miteinander verbunden. Weiter unten können Sie einen Blick in die interne Struktur der erstellten Polylinie werfen, und die Kontrollpunkte sehen. Genau diese Struktur einer Polylinie eignet sich deshalb ideal als Grundlage für Fräsbahnen.

Polylinien können Sie in AutoCAD mit dem Befehl PLINE konstruieren. Dies empfiehlt sich immer dann, wenn Sie im Vorfeld schon wissen, das daraus später eine Fräsbahn werden soll.

Wurde wie in unserem Beispiel die „Fräsbahn“ jedoch schon zuvor mit einzelnen Linien (Befehl: LINIE) und Kreisbögen (Befehl: BOGEN) konstruiert, besteht immer noch die Möglichkeit diese Elemente in eine Polylinie umzuwandeln. Der AutoCAD-Befehl PEDIT ist hier eine sehr nützliche Hilfe. Mit diesem Befehl können sowohl existierende Polylinien editiert (PolylinieEDITieren), als auch andere Elemente in Polylinien umgewandelt werden.

Beide Befehle, PLINE und PEDIT sind sehr mächtig Befehle und bieten viele Befehls-Optionen.

Nun aber wieder zurück zu unserem eigentlichen Beispiel, dem Vesperbrett.

Im ersten Schritt soll die Außenkontur in eine Polylinie umgewandelt werden. Ich verwende hierzu den Befehl PEDIT und klicke ein erstes Element an (siehe Bild 3).

AutoCAD hat erkannt dass es sich bei diesem Objekt nicht um eine Polylinie handelt und fragt: „Soll es in eine Polylinie verwandelt werden?“ Ja wir wollen es in eine Polylinie verwandeln. Da diese Antwort auch von AutoCAD in der Befehlszeile vorgeschlagen wurde („<J>“) genügt ein Druck auf die Enter-Taste. Als nächstens können nun alle restlichen Geometrieelemente der Außenkontur mit der Befehls-Option VERBINDEN hinzugefügt werden bevor der Befehl PEDIT beendet wird.

Um sicher zu gehen, dass die Umwandlung erfolgreich war, klicke ich die neue Polylinie kurz an – die blauen AutoCAD-Griffe beweisen es dann: alle Einzelelemente wurden in eine zusammenhängende Polylinie umgewandelt (Bild 4).

Mit dem Befehl LISTE zeige ich Ihnen jetzt auch einen Ausschnitt der internen Struktur dieser Polylinie. Der AutoCAD-Befehl LISTE eignet sich übrigens hervorragend um schnell an detaillierte Daten eines AutoCAD-Elements zu kommen. Interessant aus Sicht der CNC-Technik: sämtliche Start-, End-, Mittelpunkte und Radien werden hier aufgelistet (Bild 5).

Mit dem Befehl PEDIT müssen nun auch die Gravurfräsungen sowie das Rechteck umgewandelt werden. Nicht immer wird hierbei die Pedit-Option Verbinden gebraucht.

Um Geometrien in ein WOP-System einlesen zu können, muss meist noch eine zweite Voraussetzung erfüllt sein. Die Elemente müssen auf einem entsprechenden „Layer“ (engl. Ebene) platziert sein. Die Layer-Technik erlaubt es Daten im CAD-System zu strukturiert. Man hat sich die unterschiedlichen Layer wie durchsichtige Folien vorzustellen, die man für die Tageslichtprojektoren gerne benutzt. Auf jeder Folie können nun Geometrieobjekte gezeichnet werden. Aber Aufgepasst: Die Layer-Namen schreibt Ihnen Ihr WOP-System vor (Ein Blick in die Dokumentation Ihrer WOP-Software sollte Ihnen hier weiter helfen). An die richtige Schreibweise müssen Sie sich hierbei sehr genau halten. Viele WOP-Systeme akzeptieren die optionale Angabe eines Z-Wertes nach dem Layer-Namen. Somit können z.B. Fräs- und Bohrtiefen rationell mitgeteilt werden. Die nötigen Layer können in AutoCAD mit dem Layer-Manager erstellt werden. Hierzu muss der Befehl LAYER aufrufen werden.

Für den Import dieser CAD-Daten in das WOP-System WoodWOP wird der Layer »FK«, für sämtliche Fräsbahnen, und »S_«, für das Rohwerkstück, benötigt. Dem Werkstück-Layer übergebe ich zusätzlich noch die Werkstückdicke mit dem Anhängen der Zahl 12. Also: „S_12“.

Hier noch ein Tipp: Ich ordne den erzeugten Layern gleich eine eigene Farbe zu (Bild 6). Somit kann ich im CAD-System sofort anhand der Objektfarbe erkennen ob die unterschiedlichen CAD-Elemente schon dem entsprechenden Layer zugewiesen wurden.

Nachdem die entsprechenden Layer nun existieren, müssen die Polylinien auf die erzeugten Layer gelegt werden. Man erreicht dies, indem die Eigenschaften der Polylinien geändert werden. Ich klicke hierzu die entsprechenden Polylinien an und aktiviere den AutoCAD-Befehl EIGENSCHAFTEN. Dort kann dann die Layer-Zuordnung geändert werden (Bild 7).

Nun können die geometrischen Daten dem WOP-System zur Verfügung gestellt werden. Bis heute gibt es leider keine standardisierte Schnittstelle zum Austausch von CAD-Daten für die CNC-Holzbearbeitung. Also bedienen wir uns der weit verbreiteten DXF-Schnittstelle, die mittlerweile von jedem CAD-System auf dem Markt unterstützt wird. Sie wurde zwar nicht zu diesem Zwecke kreiert, hat sich aber aufgrund ihrer enormen Verbreitung etabliert. Aber Achtung: Die wenigsten WOP-Systeme besitzen in der Standardausstattung eine Schnittstelle zum Import von DXF-Dateien. Oft ist dies eine kostenpflichtige Option!

Zuerst jedoch einiges Wissenswertes zur DXF-Schnittstelle: Die Abkürzung DXF steht für »Data Exchange Format« (engl. = Daten Austausch Format). Die DXF Zeichnungsdaten-Schnittstelle wurde von der Firma Autodesk® entwickelt. Ursprünglich ging es darum, Zeichnungsdaten der unterschiedlichen AutoCAD-Versionen problemlos untereinander austauschen zu können. DXF-Dateien können mit jedem gewöhnlichem Text-Editor, z.B. mit dem Notepad oder Wordpad von MS-Windows, gelesen werden. Alle Zeichnungsinformationen und sämtliche Geometrieobjekte sind darin, als mehr oder weniger verständliche, Buchstaben-Zahlen-Kombinationen abgelegt.

In AutoCAD können DXF-Dateien unter anderem mit dem AutoCAD-Befehl DXFOUT erstellt werden.

Hier noch ein Tipp: Gerade ältere WOP-Systeme können manchmal DXF-Versionen eines neueren AutoCAD-Releases nicht verarbeiten. Verwenden Sie dann zum Erstellen einer DXF-Datei ein älteres Protokoll. Sie erreichen dies im Auswahlfeld „Dateityp“ Bild 8).

Die soeben erzeugte DXF-Datei muss nun ins WOP-System eingelesen werden. Ich verwende hierzu beispielhaft das von Homag entwickelte WOP-System „WoodWOP“. Dort erreicht man die Importfunktion in der Menüleiste unter: Datei, Import, DXF. (Bild 9 )

Nachdem die entsprechende DXF-Datei ausgewählt und die Daten importiert wurden zeigt WoodWOP in einem Fenster die Konvertierungsergebnisse an. Sollen die importierten Daten in eine bestehende WoodWOP-Datei integriert werden, so müssen Sie das Häkchen unter »Datei hinzufügen« setzten. Andernfalls wird eine neue WoodWOP-Datei erzeugt. WoodWOP generiert die Werkstückdaten dann selbst.

Die Geometriedaten konnten von der DXF-Datei importiert werden. Was die Fräsbahnen betrifft, müssen nun noch die Technologiedaten (Werkzeugnummer, Vorschub, …) und die Z-Werte ergänzt werden. Die Z-Werte hätten eigentlich auch den Layer-Namen „mitgegeben“ werden können (z.B.: FK-5). Ich verwende für Fräsbahnen die für WoodWOP bestimmt sind gerne den puren Layer-Namen, ohne Z-Wert-Ergänzung. Aus gutem Grund: Gibt man dem Layer-Namen einen Z-Wert mit, wird dieser allen einzelnen Geometrieelementen der Konturzüge übergeben. Ich bevorzuge den Wert später in der abgebildeten WoodWOP-Eingabemaske für die Konturfräsung einzugeben. Dieser Wert ist dann für die gesamte Kontur gültig und kann schnell eingegeben oder verändert werden (Bild 10).

Werfen wir nun noch einen Blick in die Werkstückdaten in Bild 11: Wie Sie sehen wurde auch die Erweiterung hinter dem Werkstück-Layer-Namen erfolgreich importiert und als Werkstückdicke eingesetzt.

Weitere Praxisbeispiele werden im nächsten Beitrag (BM 4/03) gezeigt.

Wenn Sie diese Übung selbst nachvollziehen wollen, können Sie die notwendige CAD-Datei mit dem Vesperbrett beim Autor unter folgender E-Mail-Adresse anfordern: roland.fischer@tesionmail.de