CAM wird von Herstellern eingesetzt, um die Fertigung eines Bauteils auf CNC-Maschinen zu planen. CAM für „Computer-Aided Manufacturing“ (computergestützte Fertigung) und fungiert bei der CNC-Bearbeitung (Computer-Numerical-Control) als Bindeglied zwischen dem digitalen Bauteilmodell und der Werkzeugmaschine.

Ein CAD-Modell (Computer Aided Design) definiert die Form des Bauteils. CAM unterstützt den Programmierer bei der Entscheidung, wie diese Form bearbeitet werden soll: welche Werkzeuge verwendet und welche Bearbeitungsschritte ausgeführt werden sollen, wie schnell sich das Werkzeug bewegen und wo es schneiden soll sowie wie das fertige Programm für eine bestimmte CNC-Maschine ausgegeben werden soll.

Wie Siemens in seiner Definition der computergestützten FertigungSiemens , bezieht sich CAM auf den Einsatz von NC-Software zur Erstellung detaillierter Anweisungen – häufig in Form von G-Code –, die CNC-Werkzeugmaschinen steuern. Autodesk gibt eine ähnliche Erklärung und beschreibt CAM für die CNC-Bearbeitung als Software, die CAD-Konstruktionen in Maschinenbefehle umwandelt.

Damit ist CAM der wichtigsten Bestandteile der modernen Präzisionsfertigung. Es unterstützt Hersteller dabei, Werkzeugwege zu erstellen, die Bearbeitung zu simulieren, Fehler zu reduzieren und den Weg vom Entwurf bis zum fertigen Bauteil mit größerer Konsistenz zu beschreiten.

In diesem Leitfaden wird erläutert, was CAM ist, wie CAM funktioniert und wie neuere AI Tools die Arbeitsweise von CNC-Programmierern vom CAD-Entwurf bis zum ersten Schnitt verändern.

CAM im Detail

Einfach ausgedrückt CAM , dass Software zur Herstellung physischer Teile eingesetzt wird. In der Zerspanung bedeutet dies in der Regel, dass Werkzeugwege und Maschinenbefehle für CNC-Fräsmaschinen, Drehmaschinen, Oberfräsen, Elektroerosionsmaschinen und andere computergesteuerte Anlagen erstellt werden.

Der Satz besteht aus zwei wichtigen Teilen.

„Computergestützt“ bedeutet, dass der Fertigungsprozess durch Software unterstützt wird. Der Programmierer trifft weiterhin die entscheidenden Entscheidungen, doch die Software hilft bei der Berechnung der Werkzeugbewegungen, der Schnittparameter, der Simulation und der Maschinenleistung.

„Fertigung“ bedeutet, dass das Ergebnis zur Herstellung eines physischen Objekts verwendet wird. CAM nicht nur ein Konstruktionswerkzeug. Sein Zweck besteht darin, ein Bauteil von der digitalen Geometrie in die Produktion zu überführen.

Bei der CNC-Bearbeitung wird häufig CAM verwendet, um NC-Code oder G-Code zu erstellen, der die CNC-Maschine steuert. Der Code muss auf die Maschine, die Steuerung, die Werkzeuge, die Werkstückspannung und das Material abgestimmt sein, weshalb CAM sowohl Softwarekenntnisse als auch Erfahrung in der Zerspanung erfordert.

Wozu wird CAM verwendet?

CAM wird verwendet, um einen Entwurf in einen Fertigungsplan umzusetzen.

Ein typischer CAM umfasst:

• Ein CAD-Modell importieren oder öffnen
• Festlegen des Ausgangsmaterials
• Festlegen des Arbeitskoordinatensystems
• Auswahl und Einrichtung der CNC-Maschine
• Auswahl von Schneidwerkzeugen
• Erstellen von Schrupp-, Schlicht-, Bohr- und anderen Bearbeitungsvorgängen
• Werkzeugwege erstellen
• Einstellung von Vorschub, Drehzahl, Absenkung und Versatz
• Simulation des Bearbeitungsprozesses
• Auf Kollisionen oder Kerben prüfen
• Veröffentlichung des Programms für die Maschinensteuerung

Der genaue Arbeitsablauf hängt vom jeweiligen Betrieb, der Art des Werkstücks und CAM ab. Ein einfaches 2,5-Achsen-Werkstück erfordert möglicherweise nur wenige Arbeitsschritte. Ein komplexes Bauteil für die Luft- und Raumfahrt, die Medizin oder die Energiewirtschaft kann hingegen mehrere Rüstvorgänge, eine sorgfältige Werkzeugauswahl, eine 3+2-Achsen-Positionierung oder eine simultane 5-Achsen-Bearbeitung erfordern.

Das Ziel ist in jedem Fall dasselbe: einen sicheren, zuverlässigen und effizienten Bearbeitungsprozess zu schaffen, der das gewünschte Bauteil in der geforderten Qualität liefert.

So funktioniert CAM in der CNC-Bearbeitung

CAM verarbeitet die Geometrie des Werkstücks und unterstützt den Programmierer dabei, eine Abfolge von Bearbeitungsschritten zu erstellen. Bei jedem Schritt wird Material kontrolliert abgetragen, bis das fertige Werkstück der Konstruktion entspricht.

Hier ist ein typischer CAM .

Der Programmierer importiert das CAD-Modell

Der Prozess beginnt in der Regel mit einer CAD-Datei. Dabei kann es sich um ein natives CAD-Modell, eine STEP-Datei, eine IGES-Datei oder ein anderes 3D-Format handeln.

Der CAM prüft das Modell, um die zu bearbeitenden Merkmale zu erfassen, wie beispielsweise Taschen, Bohrungen, Vorsprünge, Nuten, Profile, Freiformflächen und Bereiche mit engen Toleranzen.

Die Konfiguration ist festgelegt

Der Programmierer legt fest, wie das Werkstück in der Maschine positioniert wird. Dazu gehören das Ausgangsmaterial, die Vorrichtung, die Spannmethode, der Bezugspunkt, die Maschinenausrichtung und das Werkstückkoordinatensystem.

Dieser Schritt ist wichtig, da jeder Werkzeugweg von der Beziehung zwischen Modell, Rohteil, Spannvorrichtung und Maschinenachsen abhängt. Eine mangelhafte Einrichtung kann später im Prozess zu Zugangsproblemen, langen Zykluszeiten oder Kollisionsrisiken führen.

Die Bearbeitungsvorgänge werden ausgewählt

Anschließend wählt der Programmierer die für die Fertigung des Werkstücks erforderlichen Bearbeitungsvorgänge aus. Zu CAM gängigen CAM zählen Planfräsen, adaptives Freifräsen, Taschenfräsen, Konturfräsen, Nutenfräsen, Bohren, Gewindeschneiden, Ausbohren, Anfasen und Schlichten.

Jeder Arbeitsschritt hat seinen Zweck. Beim Schruppen wird Material abgetragen. Beim Vorschlichten werden die Oberflächen für die Endbearbeitung vorbereitet. Beim Schlichten werden die endgültige Form, die Toleranz und die Oberflächengüte erreicht.

Die Schneidwerkzeuge und Parameter werden ausgewählt

Der Programmierer wählt Werkzeuge aus der Werkzeugbibliothek des Betriebs aus. Die Werkzeugauswahl hängt vom Material, der Größe des Werkstücks, der Maschinenleistung, der Reichweite, der Steifigkeit, den Anforderungen an die Oberflächenqualität und den Toleranzen ab.

Der Programmierer legt außerdem die Vorschub- und Drehzahlwerte fest. Diese bestimmen, wie schnell sich das Werkzeug dreht und wie schnell es sich durch das Material bewegt. Die richtigen Parameter tragen zum Schutz des Werkzeugs bei, verbessern die Oberflächengüte und halten die Zykluszeit unter Kontrolle.

Werkzeugwege werden generiert und überprüft

Sobald der Arbeitsgang definiert ist, berechnet die CAM den Werkzeugweg. Dies ist die Bahn, der das Schneidwerkzeug folgt, um Material abzutragen.

Anschließend überprüft der Programmierer das Ergebnis. Er kann dabei die Begrenzungen, Einfahrbewegungen, Verbindungsbewegungen, Schnitttiefen, Sicherheitsabstände, den Werkzeugkontakt und die Schlichtdurchgänge anpassen.

Das Programm wird simuliert

Mithilfe der Simulation kann der Programmierer überprüfen, was passieren wird, bevor der Auftrag an die Maschine weitergeleitet wird. So lassen sich Kollisionen, Rillen, Materialreste, Überläufe, ineffizientes Luftschneiden oder Kollisionen mit dem Werkzeughalter erkennen.

Siemens die Simulation und Nachbearbeitung von Werkzeugmaschinen in seine umfassendere Beschreibung computergestützter FertigungsabläufeSiemens , was verdeutlicht, warum CAM in Produktionsumgebungen so wertvoll CAM . Es hilft dabei, Probleme früher zu erkennen, wenn ihre Behebung kostengünstiger und einfacher ist.

Der Code wird an die CNC-Maschine gesendet

Das fertige CAM wird durch einen Postprozessor verarbeitet. Der Postprozessor übersetzt die CAM in den maschinenspezifischen Code, der von einer bestimmten CNC-Steuerung benötigt wird.

Aus diesem Grund können zwei Betriebe zwar dasselbe CAM verwenden, aber unterschiedlichen Maschinencode erzeugen. Die Ausgabe muss auf die Maschine, die Steuerung, die Kinematik und die betriebseigenen Standards abgestimmt sein.

CAM CAD vs. CAE vs. CNC

CAM oft im Zusammenhang mit CAD, CAE und CNC erwähnt. Die Begriffe hängen zwar zusammen, beschreiben jedoch verschiedene Aspekte des digitalen Fertigungsprozesses.

CAD steht für „Computer-Aided Design“ (computergestütztes Design). Mit CAD-Software wird das digitale Modell oder die Zeichnung des Bauteils erstellt.

CAE steht für „Computer-Aided Engineering“. CAE-Software wird zur Analyse und Prüfung von Konstruktionen eingesetzt, beispielsweise durch Simulation, Spannungsanalyse, thermische Analyse oder Strömungsmechanik.

CAM für „Computer-Aided Manufacturing“ (computergestützte Fertigung). CAM wird die Herstellung des Bauteils geplant.

CNC steht für „Computer Numerical Control“ (computergesteuerte numerische Steuerung). Der Begriff CNC bezeichnet das Maschinensteuerungssystem, das anhand programmierter Anweisungen die Achsen bewegt, Werkzeuge dreht, Werkzeuge wechselt und Material zerspan

Man kann sich das ganz einfach so vorstellen: CAD definiert das Bauteil, CAE hilft bei der Prüfung des Bauteils, CAM den Bearbeitungsprozess und CNC-Anlagen fertigen das Bauteil.

Warum CAM wichtig ist

CAM ist wichtig, weil sie Maschinenbauunternehmen dabei hilft, komplexe Teile mit gleichbleibender Qualität herzustellen.

Moderne CNC-Maschinen sind zu äußerst präzisen Bewegungen fähig, benötigen jedoch nach wie vor die richtigen Anweisungen. CAM bietet Programmierern eine strukturierte Methode, um diese Anweisungen zu erstellen, zu testen und an jeden einzelnen Auftrag anzupassen.

Zu den Vorteilen gehören:

• Kürzere Programmierzeit
• Bessere Wiederholgenauigkeit bei ähnlichen Teilen
• Weniger manuelle Kodierungsfehler
• Bessere Kontrolle über die Schnittstrategie
• Frühzeitigere Erkennung von Kollisionen und Kerben
• Bessere Nutzung von Werkzeugbibliotheken und Werkstattstandards
• Zuverlässigere Übergabe vom Entwurf zur Produktion
• Verbesserte Bearbeitbarkeit komplexer 3D-Geometrien

CAM hilft Werkstätten zudem dabei, Wissen zu bewahren. Werkzeugbibliotheken, Vorlagen, bewährte Strategien und Postprozessoren halten Entscheidungen fest, die sonst nur in den Köpfen erfahrener Programmierer gespeichert wären.

Das ist in einem Markt von Bedeutung, in dem qualifizierte CNC-Programmierer schwer zu finden sind und die Lieferzeiten unter Druck stehen.

Die Entwicklung von CAM

CAM im Laufe der Zeit erheblich verändert.

Frühe CNC-Programme wurden oft manuell, Zeile für Zeile, geschrieben. Dies erforderte fundierte Kenntnisse des G-Codes und des Maschinenverhaltens. Die manuelle Programmierung hat nach wie vor ihre Berechtigung, insbesondere bei einfachen Bearbeitungen und für erfahrene Bediener, doch bei vielen komplexen Werkstücken erweist sie sich als unpraktisch.

Grafische CAM erleichterten die Erstellung von Werkzeugwegen auf der Grundlage der Werkstückgeometrie. Programmierer konnten mit dem Modell interagieren, Bearbeitungsschritte visuell definieren und Code schneller generieren.

IntegrierteCAM haben Konstruktion und Fertigung näher zusammengebracht. Ein Programmierer konnte nun mit demselben digitalen Modell arbeiten, das auch das Konstruktionsteam verwendete, wodurch Übersetzungsschritte reduziert wurden und Änderungen einfacher zu handhaben waren.

In jüngster Zeit wurden CAM um verbesserte Simulationsfunktionen, Werkzeugbibliotheken, Cloud-basierte Zusammenarbeit, maschinenorientierte Verifizierung und AI Programmierung erweitert. Diese Fortschritte helfen den Betrieben, sich wiederholende Arbeiten zu reduzieren, die Konsistenz zu verbessern und den Programmierern bessere Ausgangspunkte zu bieten.

Die Richtung ist klar: CAM wird immer vernetzter, intelligenter und ist immer enger mit den tatsächlichen Gegebenheiten in der Werkstatt verknüpft.

Worauf man bei moderner CAM achten sollte

Die Wahl CAM richtigen CAM hängt vom jeweiligen Betrieb, dem Maschinenpark, der Komplexität der Teile und den Kundenanforderungen ab. Es gibt jedoch einige Faktoren, die es zu berücksichtigen gilt.

Maschinenunterstützung: Das CAM sollte Ihre derzeitigen Maschinen und die von Ihnen benötigten Bearbeitungsarten unterstützen, wie z. B. 3-Achsen-, 3+2-Achsen-, 5-Achsen-, Dreh- oder Fräs-Dreh-Bearbeitung.

Postprozessoren: Zuverlässige Postprozessoren sind unverzichtbar. Die Ausgabe muss auf die Maschine und die Steuerung abgestimmt sein.

Verwaltung der Werkzeugbibliothek: Eine gut ausgestattete Werkzeugbibliothek trägt zur Vereinheitlichung der Programmierung bei und reduziert wiederkehrende Rüstarbeiten.

Simulation und Verifizierung: Die Software soll Ihnen dabei helfen, Probleme zu erkennen, bevor sie zu Ausschuss, Werkzeugbruch oder Maschinenstillstand führen.

CAD-Kompatibilität: Eine gute Dateikompatibilität sorgt für reibungslose Abläufe bei der Arbeit mit Kundenmodellen.

Einfache Bearbeitung: Programmierer brauchen Kontrolle. Die Software sollte es ermöglichen, Strategien, Parameter und Werkzeugwege unkompliziert anzupassen.

Support und Schulungen: Da CAM Teil des täglichen Produktionsablaufs wird, kommt der Qualität des Supports eine entscheidende Rolle zu.

AI : AI bei der Strategieentwicklung, der Bewertung der Herstellbarkeit und bei sich wiederholenden Programmierschritten helfen, doch sollte der Programmierer in der Lage sein, die Ergebnisse zu überprüfen, zu bearbeiten und zu genehmigen.

AI in CAM

AI in CAM zunehmend Verbreitung, CAM viele Programmierentscheidungen auf Mustern basieren. Ein Programmierer prüft die Geometrie des Werkstücks, das Material, die Werkzeuge, die Maschinengrenzen und die Werkstückspannung und wählt dann einen Bearbeitungsansatz aus. AI dabei helfen, einen Ausgangspunkt vorzuschlagen, indem sie ähnliche Rahmenbedingungen zügig analysiert.

Dies ist besonders nützlich für sich wiederholende Aufgaben, die Erstellung von Erstentwürfen für Bearbeitungsstrategien und Werkstücke mit bekannten Bearbeitungsmerkmalen. Der Programmierer kann dann den vorgeschlagenen Ansatz überprüfen, Anpassungen vornehmen und sein werkstattspezifisches Urteilsvermögen einbringen.

CAM von CloudNC ist ein Beispiel für diesen Wandel. Er lässt sich in bestehende CAM integrieren und unterstützt Plattformen wie Autodesk Fusion, Mastercam, Siemens , GibbsCAM und SolidCAM. Ziel ist es, Programmierern dabei zu helfen, Bearbeitungsstrategien und Werkzeugwege schneller zu erstellen und gleichzeitig die Kontrolle über das endgültige Programm zu behalten.

In unserer Fallstudie mit MSP Manufacturing nutzte ein Programmierer, der zuvor etwa 1,5 bis 2 Stunden für die Programmierung eines Teils benötigte, CAM , um in 7 Minuten 80 % der Arbeit zu erledigen, und verbrachte anschließend 15 Minuten mit der Feinabstimmung des Ergebnisses. Ein solcher Arbeitsablauf zeigt, wohin CAM AI CAM : schnellere erste Entwürfe, menschliche Überprüfung und mehr Zeit für wichtige Entscheidungen bei der Bearbeitung.

Ist CAM nur für die CNC-Bearbeitung gedacht?

CAM vor allem mit der CNC-Bearbeitung in Verbindung gebracht, kann aber auch bei anderen Fertigungsverfahren zum Einsatz kommen. CAM kann für Fräsen, Drehen, Fräsen, Laserschneiden, Wasserstrahlschneiden, Drahterodieren, additive Fertigung und hybride Fertigungsabläufe verwendet werden.

In jedem Fall hilft die Software dabei, einen digitalen Entwurf in Maschinenbefehle zu übersetzen.

Die Einzelheiten unterscheiden sich jedoch erheblich. Ein CAM für einen 3-Achs-Fräsauftrag unterscheidet sich stark von einem Arbeitsablauf für die 5-Achs-Bearbeitung in der Luft- und Raumfahrt, ein Fräs-Dreh-Bauteil oder ein 3D-gedrucktes Metallteil. Deshalb bleibt spezialisiertes CAM weiterhin wichtig.

Benötigt man CAM , um eine CNC-Maschine zu bedienen?

Eine CNC-Maschine benötigt Befehle, doch diese müssen nicht immer von CAM stammen.

Bei sehr einfachen Aufgaben kann ein Bediener den G-Code von Hand schreiben, die Dialogprogrammierung an der Maschinensteuerung nutzen oder kleine Änderungen direkt am Controller vornehmen.

Bei komplexeren Teilen ist CAM in der Regel die sinnvollste Wahl. Sie ermöglicht es Programmierern, auf der Grundlage von 3D-Geometrie zu arbeiten, anspruchsvolle Werkzeugwege zu erstellen, den Prozess zu simulieren und den Code für die Maschine zu generieren.

Die meisten modernen Maschinenbaubetriebe setzen CAM ein, CAM es dabei hilft, die Komplexität, Geschwindigkeit und Präzision zu bewältigen, die bei der Fertigung erwartet werden.

Der Mitnahmeeffekt

CAM hilft Herstellern dabei, CAD-Modelle in CNC-Bearbeitungsbefehle umzuwandeln. Sie unterstützt den Programmierer bei der Einrichtung, der Werkzeugauswahl, der Erstellung von Werkzeugwegen, der Simulation und der Nachbearbeitung.

Für alle, die sich mit den Grundlagen CAM vertraut machen, ist der Kerngedanke ganz einfach: CAM legt fest, wie ein Werkstück gefertigt wird. Sie verbindet die Konstruktionsabsicht mit dem physikalischen Prozess des Materialzuschnitts.

Da CAM immer intelligenter wird, verändert sich auch die Rolle des Programmierers. Anstatt so viel Zeit mit der Erstellung sich wiederholender Strategien zu verbringen, können erfahrene Programmierer sich stärker auf die Qualität der Einrichtung, die Fertigungsfähigkeit, die Prozessoptimierung und die endgültige Programmfreigabe konzentrieren.

Für Maschinenbauunternehmen, die mit immer kürzeren Lieferfristen und begrenzten Programmierkapazitäten zu kämpfen haben, ist dieser Wandel von großer Bedeutung. Die Zukunft der CAM schneller, vernetzter und praxisorientierter für diejenigen, die dafür sorgen müssen, dass die Spindeln weiterlaufen.

Um zu erfahren, wie CAM AI CAM in einen bestehenden Bearbeitungsworkflow integrieren CAM , entdecken Sie CAM von CloudNC oder vereinbaren Sie eine CAM -Demo.

Literaturhinweise und weiterführende Literatur

Eine neutrale Definition des Begriffs finden Sie im Leitfaden Siemenszur computergestützten Fertigung.

Weitere Informationen zu CAD, CAM, Werkzeugwegen und G-Code finden Sie im Leitfaden von Autodesk zur CAM für die CNC-Bearbeitung.

Informationen zum CloudNC-Produkt finden Sie unter CAM for Autodesk Fusion, Mastercam, Siemens , GibbsCAM und SolidCAM.

Ein Beispiel aus der Praxis für AI CAM finden Sie in der Fallstudie von MSP Manufacturing.