DIN 4003-210-2015 Concept for the design of 3D models based on properties according to DIN 4000 - Part 210 Cutting machine tools《根据DIN 4000基于性能的三维模型设计概念 第210部分 切削机床》.pdf

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1、August 2015DEUTSCHE NORM DIN-Normenausschuss Werkzeuge und Spannzeuge (FWS)Preisgruppe 14DIN Deutsches Institut fr Normung e. V. Jede Art der Vervielfltigung, auch auszugsweise, nur mit Genehmigung des DIN Deutsches Institut fr Normung e. V., Berlin, gestattet.ICS 21.020; 25.100.01!%CwD“2328433www.d

2、in.deDDIN 4003-210Aufbau und Austausch von 3D-Werkzeugmaschinenmodellen aufGrundlage von Merkmalen nach DIN 4000 Teil 210: Spanende WerkzeugmaschinenConcept for the design of 3D models based on properties according to DIN 4000 Part 210: Cutting machine toolsConcept pour la construction de modles 3D

3、selon la base technique DIN 4000 Partie 210: Machines-outils dusinageAlleinverkauf der Normen durch Beuth Verlag GmbH, 10772 Berlin www.beuth.deGesamtumfang 29 SeitenDIN 4003-210:2015-08 2 Inhalt Seite Vorwort 4 1 Anwendungsbereich .5 2 Normative Verweisungen 5 3 Begriffe .5 4 Unterbaugruppen .5 5 S

4、tartelemente, Koordinatensysteme, Ebenen 5 5.1 Allgemeines 5 5.2 Referenzsystem .5 5.3 Koordinatensysteme (Ausrichtung, Benennung) .7 5.3.1 Allgemeines 7 5.3.2 Koordinatensystem Baugruppen .7 5.3.3 Koordinatensystem Revolver/Werkzeugaufnahmen8 5.4 Peripheriebaugruppen 9 6 Erstellen des Modells der W

5、erkzeugmaschine .9 6.1 Festlegung des Beschreibungsumfangs CAD-Modellstruktur 9 6.2 Modellaufbau einer Werkzeugmaschine 10 6.2.1 Benennung der Maschinenunterbaugruppen 10 6.2.2 Detaillierung der Maschinenunterbaugruppen 11 6.2.3 Farbgebung im Modell . 13 6.3 Definition von Referenzpunkten 13 6.4 Zus

6、ammenbauvorschrift 13 7 3D-Modell einer Werkzeugmaschine Beispielmaschine DIN 4000-210:2015-08, Bild 104 14 7.1 Allgemeines . 14 7.2 Notwendige Merkmale 14 7.3 Achsfestlegung . 15 7.4 Zusammenbau/Einbaukoordinatensystem 16 8 CAD-Struktur der Maschinenbaugruppe 19 8.1 Neutrale CAD-Struktur . 19 8.2 N

7、eutrale CAD-Struktur mit integrierten Peripheriebaugruppen 21 9 Datenaustausch 23 Anhang A (informativ) Beispiel kartesisches Koordinatensystem in Anlehnung an ISO 841 25 Anhang B (informativ) Beispiele eines Strukturbaums aus CAD-Systemen 26 Anhang C (informativ) Farbgebung 28 Literaturhinweise . 2

8、9 DIN 4003-210:2015-08 3 Bilder Bild 1 Referenzsystem . 6 Bild 2 Lage PCS Koordinatensystem . 6 Bild 3 CAD-Modell einer Beispielmaschine. 7 Bild 4 Werkzeugrevolver mit Einbaukoordinatensystemen auf mehreren Ebenen 9 Bild 5 Voll ausmodelliertes Modell (l.), vereinfachtes 3D-Modell zur Simulation (r.)

9、 12 Bild 6 Detailliertes Modell (l.), vereinfachtes Modell (r.) 12 Bild 7 2D-Grafik nach DIN 4000-210 (Bildkennung 104) . 14 Bild 8 Achsbezeichnungen nach DIN 4000-210 (Bildkennung 104) 15 Bild 9 3D-Modell mit Achsbezeichnung . 15 Bild 10 Einbaukoordinatensystem Maschinenbasis 16 Bild 11 Referenzpun

10、kte-Maschine . 17 Bild 12 Montagekoordinatensysteme von drei Maschinenunterbaugruppen . 17 Bild 13 Vollstndiger Zusammenbau der Unterbaugruppen . 18 Bild 14 Strukturbaum . 19 Bild 15 Auszug aus dem Strukturbaum . 20 Bild 16 Maschinenmodell mit auf der X-Achse gefhrten MSA14 und MSA15 . 21 Bild 17 St

11、ruktur mit verschmolzenen Maschinenunterbaugruppen . 22 Bild 18 Explosionsdarstellung des Datenaustauschmodells 23 Bild 19 CAD-Datenaustauschstruktur 24 Bild A.1 Rechte-Hand-Regel fr kartesische Koordinatensysteme nach ISO 841 25 Bild B.1 CAD-Strukturbaum 1 . 26 Bild B.2 CAD-Strukturbaum 2 . 27 Bild

12、 C.1 Farbgebung 28 Tabellen Tabelle 1 Bezeichnung der Koordinatensysteme der Beispielmaschine 8 Tabelle 2 Codierung der Revolversteckpltze 8 Tabelle 3 RGB-Werte . 13 Tabelle 4 Notwendige Merkmale 14 DIN 4003-210:2015-08 4 Vorwort Dieses Dokument wurde vom Arbeitsausschuss NA 121-07-02 AA Aufbau von

13、3D-Modellen nach DIN 4000“ im DIN-Normenausschuss Werkzeuge und Spannzeuge“ (FWS) erarbeitet. Es wird auf die Mglichkeit hingewiesen, dass einige Elemente dieses Dokuments Patentrechte berhren knnen. Das DIN und/oder die DKE sind nicht dafr verantwortlich, einige oder alle diesbezglichen Patentrecht

14、e zu identifizieren. DIN 4003-210:2015-08 5 1 Anwendungsbereich Dieses Dokument gilt in Verbindung mit DIN 4003-1 und DIN 4000-210 und legt die 3D-Modellierung von stationren Werkzeugmaschinen mit oder ohne NC/CNC Steuerung, die zur Bearbeitung von Werkstcken mit Werkzeugen mit definierten und nicht

15、 definierten Schneiden dienen, fest. Die Ausrichtung der Koordinatensysteme erfolgt nach DIN 4000-210. Beschrieben werden Maschinen nach DIN 4000-210. Das Datenaustauschmodell beinhaltet die mastblichen und fr Kollisionsbetrachtungen mageblichen geometrischen Elemente sowie die Einbaukoordinatensyst

16、eme. Die Modellierung der einzelnen Maschinenbaugruppen dient deren Anwendung in der CNC-Programmierung und 3D-Simulation und beschrnkt sich daher auf Elemente und Baugruppen, die sich im Arbeitsbereich befinden. ANMERKUNG Bei den aus DIN 4000-210 entnommenen Bildern, werden bei den Kennbuchstaben e

17、in Unterstrich nach DIN 4003-1 eingefgt und das Bevorzugte Symbol“ nach den Regeln der Dokumentenreihe ISO 13399 ergnzt. 2 Normative Verweisungen Die folgenden Dokumente, die in diesem Dokument teilweise oder als Ganzes zitiert werden, sind fr die Anwendung dieses Dokuments erforderlich. Bei datiert

18、en Verweisungen gilt nur die in Bezug genommene Ausgabe. Bei undatierten Verweisungen gilt die letzte Ausgabe des in Bezug genommenen Dokuments (einschlielich aller nderungen). DIN 4000-210, Sachmerkmal-Listen Teil 210: Spanende Werkzeugmaschinen DIN 4003-1, Konzept fr den Aufbau von 3D-Modellen auf

19、 Grundlage von Merkmalen nach DIN 4000 Teil 1: bersicht und Grundlagen 3 Begriffe Fr die Anwendung dieses Dokuments gelten die Begriffe nach DIN 4000-210. 4 Unterbaugruppen Fr die Anwendung dieser Norm gelten die Beschreibungen der Unterbaugruppen fr Werkzeugmaschinen nach DIN 4000-210. 5 Starteleme

20、nte, Koordinatensysteme, Ebenen 5.1 Allgemeines Die Modellierung der 3D-Modelle erfolgt nach Nennma. 5.2 Referenzsystem Das Ausgangsmodell im 3D-Raum besteht aus folgenden Standardelementen (siehe Bild 1): Standardkoordinatensystem PCS (en: primary coordinate system); 3 orthogonalen Ebenen ber dem S

21、tandardkoordinatensystem mit den Benennungen XYP, XZP und YZP; 3 orthogonalen Achsen aus Schnittgeraden der 3 Ebenen mit den Bezeichnungen XA, YA und ZA. DIN 4003-210:2015-08 6 Die kartesische Orientierung des Primrkoordinatensystems PCS wird wie folgt ermittelt: Grundflche der Maschine liegt parall

22、el zur XYP im ersten Quadranten; Normale der Grundflche ist parallel zur positiven Z-Achse (siehe Bild 1); Extremen der Werkzeugmaschine sind deckungsgleich/tangential zur XZP bzw. YZP. Bild 1 Referenzsystem Die Lage der Maschine zum PCS Koordinatensystem wird wie folgt ermittelt (siehe Bild 2): Gru

23、ndflche der Maschine liegt parallel zur XYP im ersten Quadranten; Normale der Grundflche ist parallel zur positiven Z-Achse; Extremen der Werkzeugmaschine sind deckungsgleich/tangential zur XZ- bzw. YZ-Ebene. Bild 2 Lage PCS Koordinatensystem DIN 4003-210:2015-08 7 5.3 Koordinatensysteme (Ausrichtun

24、g, Benennung) 5.3.1 Allgemeines Jede Baugruppe (abgesehen von der Maschinenbasis) verfgt fr den Zusammenbau ber zwei Koordinatensysteme: CSW: Coordinate System Workpieceside (zur untergeordneten Baugruppe); MCS: Mounting Coordinate System (zur bergeordneten Baugruppe). In der obersten Baugruppeneben

25、e und der Maschinenbasis MSA1 (en: Machine Sub Assemblies, MSA) werden die Koordinatensysteme CSW und MCS mit CSW_0 bzw. MCS_0 bezeichnet. 5.3.2 Koordinatensystem Baugruppen Die Benennungen der Koordinatensysteme zum Zusammenbau der Baugruppen des Maschinenmodells orientieren sich an den Bezeichnung

26、en der Sachmerkmallisten, die nach DIN 4000-210 festgelegt sind. So wird dem entsprechenden MCS- bzw. CSW-Koordinatensystem die Benennung der Baugruppe mit der sie verbunden wird, mit einem Unterstrich angefgt. Anhand der Beispielmaschine in Bild 3 wird die Systematik zur Bezeichnung der Koordinaten

27、systeme in Tabelle 1 dargestellt. ANMERKUNG MSA16 ist auf Achse BW und E-Achse ist auf MSA1 verbaut (siehe Anhang C). Bild 3 CAD-Modell einer Beispielmaschine DIN 4003-210:2015-08 8 Tabelle 1 Bezeichnung der Koordinatensysteme der Beispielmaschine Baugruppe Untergeordnete Baugruppe bergeordnete Baug

28、ruppe Benennung des Koordinatensystems zur Aufnahme der untergeordneten Baugruppe Benennung des Koordinatensystems zum Einbau in die bergeordnete Baugruppe MSA1 Maschinenbasis X-Achse CSW_X ZW-Achse CSW_ZW E-Achse CSW_E X-Achse Y-Achse MSA1 CSW_Y MCS_X Y-Achse C-Achse X-Achse CSW_C MCS_Y C-Achse Y-A

29、chse MCS_C ZW-Achse BW-Achse MSA1 CSW_BW MCS_ZW BW-Achse ZW-Achse MSA16 CSW_MSA16 MCS_BW MSA 16 BW-Achse MCS_MSA16 E-Achse MSA1 MCS_E 5.3.3 Koordinatensystem Revolver/Werkzeugaufnahmen Fr die Aufnahme von Werkzeugen bzw. Werkstcken werden ebenfalls CSW- bzw. MCS-Koordinatensysteme bentigt. Wird an e

30、iner Achse nur ein Werkzeug bzw. ein Werkzeugrevolver angebracht, so wird das abschlieende Koordinatensystem als CSW-Koordinatensystem bezeichnet (ohne Zusatz der Baugruppe). Fr die Anbringung von Werkzeugen an dem Werkzeugrevolver wird ein hnliches System verwendet. Die Bezeichnung der Koordinatens

31、ysteme setzt sich aus der Achsbezeichnung, der Steckplatznummer und der Ebene am Revolver zusammen (siehe Tabelle 2). Die Nummerierung des Steckplatzes erfolgt ausgehend von der ersten Ebene des Revolvers (grter Abstand vom CSW-Koordinatensystem der aufnehmenden Achse). Die Positionsnummer wird begi

32、nnend am kleinsten Durchmesser bei drei Uhr in mathematisch positiver Richtung (entgegen dem Uhrzeigersinn) gezhlt (siehe Bild 4). Die Bezeichnung der Koordinatensysteme in Bild 4 ist beispielhaft fr Werkzeugrevolver auf einer D-Achse ausgefhrt. Die Logik zur Benennung der jeweiligen Einbaukoordinat

33、ensysteme je Steckplatz des Revolvers ist in Tabelle 2 beschrieben. Tabelle 2 Codierung der Revolversteckpltze Steckplatznummer der D-Achse eines Revolvers CSW-Bezeichnung D-Achse 1 auf Ebene 1 CSW_ D_1_1 2 auf Ebene 1 CSW_ D_1_2 m auf Ebene n CSW_ D_n_m DIN 4003-210:2015-08 9 Bild 4 Werkzeugrevolve

34、r mit Einbaukoordinatensystemen auf mehreren Ebenen 5.4 Peripheriebaugruppen Als Peripheriebaugruppen werden alle Unterbaugruppen der Maschine bezeichnet, die auerhalb des Arbeitsbereiches liegen. Zum Anbau der Peripheriebaugruppen werden separate CSW-Koordinatensysteme an der Maschinenbasis bentigt

35、. Deren Bezeichnung entspricht dem in 5.3.2 beschriebenen Aufbau. So wird z. B. ein Koordinatensystem zum Anbringen einer Spneentsorgung (MSA9) an die Maschinenbasis als CSW_MSA9 bezeichnet. 6 Erstellen des Modells der Werkzeugmaschine 6.1 Festlegung des Beschreibungsumfangs CAD-Modellstruktur Die S

36、trukturierung der ersten Baugruppenebene des 3D-CAD-Maschinenmodells erfolgt anhand von Unterbaugruppen (en: Machine Sub Assemblies, MSA). Die Bezeichnung der MSA entspricht der Bezeichnung der jeweiligen Sachmerkmalliste nach DIN 4000-210. In der CNC-Simulation werden nur Teilbereiche der Gesamtmas

37、chine bentigt, hier speziell der Arbeitsraum mit den kollisionsrelevanten Bauteilen, wie z. B. Leuchten oder Messeinrichtungen. DIN 4003-210:2015-08 10 6.2 Modellaufbau einer Werkzeugmaschine 6.2.1 Benennung der Maschinenunterbaugruppen Die erste Maschinenbaugruppe entspricht nach DIN 4000-210 der S

38、ML1 (bergeordnete Sachmerkmalliste fr spanende Werkzeugmaschinen) und wird als MSA1 bezeichnet. Dazu gehren die Maschinenbasis und das Maschinenbett (siehe Bild 10). Die Maschinenunterbaugruppen der Achsen sind nach ihren kinematischen Zusammenhngen aufzubauen und werden nach DIN 4000-210 (Merkmal B

39、11: Achsbezeichnung, Norm) bezeichnet. Somit gibt es keine Achsbezeichnung als MSA2. Im Folgenden werden die MSA den jeweiligen Sachmerkmallisten zugeordnet: MSA1: Maschinenbasis; MSA2: Achsen; MSA3: Steuerung MSA4: Maschinenhydraulik; MSA5: Maschinenpneumatik; MSA6: Maschinenschmierung; MSA7: Masch

40、inenkhlung; MSA8: Khlschmierstoffversorgung; MSA9: Spneentsorgung; MSA10: Schaltschrank; MSA11: Maschinenverkleidung; MSA12: Sicherheitseinrichtung; MSA13: Maschinenabsaugung; MSA14: Werkzeugwechsler; MSA15: Werkzeugmagazin; MSA16: Palettierstation; MSA17: Integrierte Messeinrichtung; MSA18: Drucksp

41、eicheranlage; MSA19: Arbeitsplatz. Zur Detaillierung der 3D-Objekte im Arbeitsbereich sind mindestens folgende Maschinenunterbaugruppen erforderlich: MSA1: Maschinenbasis; MSA2: Achsen. DIN 4003-210:2015-08 11 Nachfolgende Maschinenunterbaugruppen sind darzustellen, falls diese vorhanden und kollisi

42、onsrelevant sind: MSA11: Maschinenverkleidung; MSA14: Werkzeugwechsler; MSA15: Werkzeugmagazin; MSA16: Palettierstation; MSA17: Integrierte Messeinrichtung. 6.2.2 Detaillierung der Maschinenunterbaugruppen Grundstzlich gilt das Datenvolumen der auszutauschenden Maschinenunterbaugruppen zu minimieren

43、, den Schutz des geistigen Eigentums des Maschinenherstellers durch Modellvereinfachung sicherzustellen und die Strvolumina bestmglich abzubilden. ANMERKUNG So einfach wie mglich, so komplex wie ntig.“ Beispielhaft sind folgende Vereinfachungen der Maschinenunterbaugruppen im Arbeitsraum zulssig (si

44、ehe Bild 5 und Bild 6): Dsen werden als Vollzylinder dargestellt; kinematisch zusammengehrende Komponenten knnen zu einem Krper zusammengefasst werden; nicht kinematisierte Baugruppen werden verschmolzen, z. B. Leuchten auf Achsen; entfernen von Normteilen, die keine Strkontur darstellen, wie z. B.

45、Schrauben (und deren Bohrungen), die im CAD-Modell verbaut sind; das Innenleben einzelner Komponenten ist irrelevant. DIN 4003-210:2015-08 12 Bild 5 Voll ausmodelliertes Modell (l.), vereinfachtes 3D-Modell zur Simulation (r.) Bild 6 Detailliertes Modell (l.), vereinfachtes Modell (r.) DIN 4003-210:

46、2015-08 13 6.2.3 Farbgebung im Modell Fr die Farbgebung werden Farbeinstellungen nach Tabelle 3 festgelegt. Tabelle 3 RGB-Werte Baugruppe Weianteil Zulssige RGB-Werte RGB-Werte Z-Achse 20 % 48 bis 52 51/51/51 A-Achse W-Achse D-Achse Y-Achse 30 % 74 bis 78 76/76/76 C-Achse V-Achse F-Achse X-Achse 40

47、% 99 bis 103 102/102/102 B-Achse U-Achse E-Achse MSA 1 (Maschinenbasis) 60 % 151 bis 155 153/153/153 Weitere MSAs 70 % 176 bis 180 178/178/178 ANMERKUNG Werkstcktragende Achsen (z.B. ZW-Achse) werden analog der Werkzeugachsen eingefrbt. Die RGB-Werte werden von 0 (Null) bis 255 (maximaler Wert im RG

48、B-Editor) gezhlt. Es handelt sich somit um 256 RGB-Werte. 6.3 Definition von Referenzpunkten Die Definition und Lagebeschreibung von Referenzpunkten ist in der DIN 4000-210 beschrieben. 6.4 Zusammenbauvorschrift Der Zusammenbau des Maschinenmodells erfolgt anhand der in 5.3 beschriebenen Koordinaten

49、systeme. So wird ausgehend von der Maschinenbasis, die alle CSW_x Koordinatensysteme zum Anbau der weiteren MSAs trgt, das Maschinenmodell zusammengebaut. Der Zusammenbau erfolgt stets ber gleichnamige MCS- und CSW-Koordinatensysteme (z. B. CSW_Y1 auf MCS_Y1). Die genaue Lage und Orientierung der Koordinate