CZ2017403A3 - A method of speed and feed control of machine tools and a device for performing this method - Google Patents

A method of speed and feed control of machine tools and a device for performing this method Download PDF

Info

Publication number
CZ2017403A3
CZ2017403A3 CZ2017-403A CZ2017403A CZ2017403A3 CZ 2017403 A3 CZ2017403 A3 CZ 2017403A3 CZ 2017403 A CZ2017403 A CZ 2017403A CZ 2017403 A3 CZ2017403 A3 CZ 2017403A3
Authority
CZ
Czechia
Prior art keywords
speed
tool
feed rate
control
determined
Prior art date
Application number
CZ2017-403A
Other languages
Czech (cs)
Other versions
CZ307463B6 (en
Inventor
Petr Vavruška
Pavel Zeman
Michal Stejskal
Original Assignee
České vysoké učení technické v Praze, Fakulta strojní, Ústav výrobních strojů a zařízení
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by České vysoké učení technické v Praze, Fakulta strojní, Ústav výrobních strojů a zařízení filed Critical České vysoké učení technické v Praze, Fakulta strojní, Ústav výrobních strojů a zařízení
Priority to CZ2017-403A priority Critical patent/CZ2017403A3/en
Publication of CZ307463B6 publication Critical patent/CZ307463B6/en
Publication of CZ2017403A3 publication Critical patent/CZ2017403A3/en

Links

Landscapes

  • Numerical Control (AREA)

Abstract

Vynález se týká způsobu řízení otáček a posuvu u obráběcích strojů s alespoň dvěma lineárními osami a/nebo alespoň jednou rotační osou, přičemž je použit alespoň jeden rotační nástroj s kruhovou řeznou hranou. V každém bloku dráhy nástroje se určuje aktuální řezný průměr nástroje, na kterém dochází ke kontaktu nástroje a obrobku a stanovují se otáčky nástroje pro dodržení požadované řezné rychlosti, přičemž výsledné otáčky se uvedou v příslušném bloku dráhy nástroje určují předepsané otáčky a stanovuje se posuvová rychlost pro dodržení požadovaného posuvu na zub a/nebo posuvu na otáčku. Výsledný posuv se uvede v příslušném bloku NC programu pro řízení CNC obráběcího stroje. Vynález se dále týká zařízení k provádění tohoto způsobu, které obsahuje řídicí systém (6) výrobního stroje, ke kterému je připojen soubor (5) s NC programem, vygenerovaným v postprocesoru (4) spojený se souborem (3) s CL-daty z CAM systému (2), přičemž k jedné části vybrané ze souboru řídicí systém (6) výrobního stroje, soubor (5) s NC programem, postprocesor (4) a CAM systém (2) je připojena alespoň část zařízení (1) pro optimalizaci řízení otáček a posuvové rychlosti.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for controlling the speed and displacement of machine tools having at least two linear axes and / or at least one rotary axis using at least one rotary tool with a circular cutting edge. In each toolpath block, the current cutter diameter of the tool is determined, at which tool and workpiece contact occurs and the tool speed is determined to maintain the desired cutting speed, and the resulting speed is specified in the respective toolpath block to determine the prescribed speed and the feed rate for maintaining the desired feed per tooth and / or feed per revolution. The resulting feed rate is entered in the corresponding NC program block for CNC machine tool control. The invention further relates to an apparatus for carrying out this method comprising a control system (6) of a manufacturing machine to which a file (5) is connected with an NC program generated in the postprocessor (4) coupled to the set (3) of the CL-data of the CAM system (2), wherein at least a part of the speed control device (1) is connected to one part of the machine tool control system (6), the NC program file (5), the post processor (4) and the CAM system (2) and feed rate.

Description

Vynález se týká způsobu řízení otáček a posuvových rychlostí při tvorbě a odbavování NC programů pro ovládání CNC strojů, určených zejména pro obrábění. Úpravou otáček a posuvových rychlostí nástroje je působeno na řídicí a pohonné jednotky stroje tak, aby bylo při obrábění dosaženo konstantního průběhu požadované řezné rychlosti a zároveň, aby bylo dodrženo požadovaného posuvu na zub nástroje. Toto řízení otáček a posuvových rychlostí zaručí jednak dodržení technologických parametrů pro dosažení předpokládaných parametrů jakosti povrchu obráběného dílce a dosažení efektivního a produktivního obráběcího procesu zkrácením výrobního času, oproti současnému stavu.BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a method for controlling revolutions and feed rates when creating and handling NC programs for controlling CNC machines, particularly for machining. By adjusting the speed and feed speed of the tool, the control and drive units of the machine are acted upon to achieve a constant course of the desired cutting speed during machining while maintaining the desired feed rate to the tool tooth. This speed and feed rate control will ensure that the technological parameters are maintained to achieve the expected surface quality parameters of the workpiece and to achieve an efficient and productive machining process by reducing production time compared to the current state.

Dosavadní stav technikyBACKGROUND OF THE INVENTION

V technické praxi existuje několik možností řízení posuvových rychlostí a otáček nástroje při obrábění. Průběžné řízení otáček nástroje je dosud realizováno pouze u soustružnických operací pro zachování konstantní řezné rychlosti při soustružení kontury s měnící se souřadnicí od osy rotace obrobku. Při využití této možnosti je poté dosahováno produktivnějšího soustružení, jelikož je úměrně zvyšování otáček rovněž zvyšován posuv nástroje v řezu tak, aby byl zachován posuv na zub - břit, resp. posuv na jednu otáčku. U frézování se dosud žádného způsobu průběžného řízení otáček pro dosažení konstantní řezné rychlosti nepoužívalo. Dosud se nastavovala řezná rychlost a tedy otáčky nástroje jednorázově úměrně kombinaci řezného nástroje, obráběného materiálu a stroje a rovněž se uvažovalo přizpůsobení otáček vzájemně podle tuhosti soustavy stroj-nástroj-obrobek-přípravek. Řízení posuvové rychlosti při frézování je dosud řešeno dvěma principiálními způsoby. Prvním předpokladem je, že je při řízení využíváno funkce řídicího systému stroje, využívající prostorové transformace souřadnic (funkce Tool Center Point) a řídicí systém tak mezi dvěma po sobě následujícími body dráhy nástroje interpoluje dostatečné množství bodů dráhy tak, aby byla splněna podmínka dosažení lineární dráhy mezi dvěma následujícími body dráhy nástroje. V tomto případě řídicí systém < « «In technical practice, there are several possibilities of controlling feed rates and tool speeds during machining. Continuous tool revolutions have so far been implemented only for turning operations to maintain a constant cutting speed when turning a contour with a changing coordinate from the workpiece rotation axis. With this option, a more productive turning is then achieved, since the feed rate in the cut is also increased in proportion to the speed increase, so as to maintain the feed per tooth or cutting edge. feed per revolution. In milling, no continuous speed control method has been used to achieve a constant cutting speed. So far, the cutting speed and hence the tool speed has been adjusted in a one-time proportion to the combination of the cutting tool, the material being machined and the machine, and adjusting the speed to each other according to the rigidity of the machine-tool-workpiece-jig system. The feed rate control during milling is still solved in two principal ways. The first assumption is that the control uses a machine control function that uses spatial coordinate transformations (Tool Center Point function), and the control system interpolates sufficient path points between two successive toolpath points to meet the linear path condition between two successive toolpath points. In this case, the control system <««

provádí transformaci souřadnic z obrobkového souřadného systému do strojního souřadného systému podle typu konfigurace rotačních os obráběcího stroje. Druhým předpokladem je, že funkce Tool Center Point není, nebo nemůže být, při víceosém obrábění využita. Poté řídicí systém neprovádí transformaci souřadnic, jelikož je transformace souřadnic předpřipravena postprocesorem. Zároveň při použití funkce řídicího systému stroje pro prostorovou transformaci souřadnic většinou dochází ke korekci posuvové rychlosti mezi nástrojem a obrobkem tak, aby byla dodržena technologem předepsaná posuvová rychlost vmiste referenčního bodu nástroje. Bez použití funkce pro transformaci souřadnic však korekci posuvové rychlosti při víceosém obrábění řídicí systém neprovádí a technologem předepsaná posuvová rychlost není dodržena. Pro tyto případy již existuje řešení způsobu korekce dráhy nástroje víceosého počítačem řízeného obráběcího stroje popsané v patentu CZ 306228, které rovněž řeší i řízení posuvové rychlosti v těchto případech. Určitá řešení způsobů řízení posuvových rychlostí jsou i v řídicích systémech obráběcích strojů, nebo v dostupných softwarových řešeních - CAM systémech a jejich nadstavbách, avšak pouze pro řízení posuvové rychlosti tak, aby nedošlo k přetížení nástroje vlivem nárůstu objemu odebíraného materiálu v daném bodu dráhy nástroje. Žádné současné řešení však nenabízí řízení, natož průběžné řízení, otáček nástroje pro dosažení konstantní řezné rychlosti při frézování s nástroji, které disponují kruhovou řeznou hranou, tedy např. kulové, či toroidní frézy a jejich modifikace, a rovněž neexistuje řešení, které by pro toto řízení otáček a pro tyto nástroje řešilo průběžné řízení posuvové rychlosti pro dosažení konstantní hodnoty posuvu na zub - břit, a tedy dosažení efektivního a produktivního obrábění. V současné době je tedy obrábění s těmito nástroji neproduktivní, jelikož v místě kontaktu nástroje a obrobku podél rádiusové části nástroje není dodržena technologem předepsaná řezná rychlost a tím pádem nedochází ani k efektivnímu řízení posuvové rychlosti a tedy nástroj může být během obrábění buďto přetěžován, nebo častěji naopak nevytížen z hlediska nedodržení posuvu na zub - břit.performs the transformation of the coordinates from the workpiece coordinate system to the machine coordinate system according to the type of configuration of the rotary axes of the machine tool. The second assumption is that Tool Center Point is not or cannot be used in multi-axis machining. Thereafter, the control does not perform the coordinate transformation as the coordinate transformation is pre-prepared by the post processor. At the same time, when using the machine control function for spatial coordinate transformation, the feed rate between the tool and the workpiece is usually corrected so that the feed rate specified by the technologist at the tool reference point is maintained. However, without using the coordinate transformation function, the control system does not correct the feed rate during multi-axis machining and the feed rate specified by the technologist is not maintained. For these cases, there is already a solution for a tool path compensation method of a multiaxial computer-controlled machine tool described in patent CZ 306228, which also solves feed rate control in these cases. There are also solutions to control feed rates in machine tool control systems or available software solutions - CAM systems and their superstructures, but only to control feed rates so that the tool does not overload due to the increase in material removal at a given point in the toolpath. However, no current solution offers control, let alone continuous control, of tool speed to achieve a constant cutting speed when milling with tools that have a circular cutting edge, such as spherical or toroidal cutters and their modifications, and there is no solution speed control and for these tools the continuous feed rate control was designed to achieve a constant feed rate per tooth - blade and thus achieve efficient and productive machining. At present, machining with these tools is unproductive, because at the point of contact of the tool and the workpiece along the radius of the tool, the cutting speed prescribed by the technologist is not adhered to, and thus the feed rate is not effectively controlled and the tool can be overloaded or on the contrary, unloaded in terms of failure to adhere to the feed - tooth.

Podstata vynálezuSUMMARY OF THE INVENTION

Výše uvedené nedostatky jsou do značné míry odstraněny průběžným řízením otáček nástroje tak, aby byla dodržena konstantní řezná rychlost. Zároveň je při změně otáček nástroje řízena i posuvová rychlost tak, aby byla dodržena předepsaná a požadovaná hodnota posuvu na zub.The above mentioned drawbacks are largely eliminated by continuously controlling the tool speed to maintain a constant cutting speed. At the same time, when the tool speed is changed, the feed rate is controlled so that the specified feed rate per tooth is maintained.

· • » • * · · « · · · • · · · · « · • · ♦ · · · » · —· 3 -· · * · · · · · ···««·· ·· · · ·♦ ·· · • - 3 3 3 - 3 3 3 - - 3 3 - - 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 ♦ ·

Dodržením předepsané hodnoty posuvu na zub se tak obrábění stává efektivním a produktivním, na rozdíl od současného stavu, kdy tyto parametry řízeny nebyly a posuvová rychlost tak byla zbytečně na nízké hodnotě, čímž docházelo k prodlužování výrobních časů. Aktuální hodnota řezné rychlosti v daném kroku obrábění je vypočítávána z aktuálního poloměru rotace vůči ose vřetena stroje, přičemž aktuální poloměr rotace je určen bodem kontaktu nástroje s obrobkem. Aktuální bod kontaktu nástroje a obrobku se v rámci kruhové řezné části nástroje během obrábění pohybuje a tak se mění zároveň aktuální poloměr rotace, na kterém se nachází vektor řezné rychlosti. Je proto zapotřebí adekvátně řídit otáčky nástroje. Bod dotyku nástroje s obrobkem je vypočítáván z informací o poloze a orientace nástroje vůči obrobku, přičemž je pro výpočet uvažován skutečný profil nástroje. Díky zjištěnému bodu dotyku nástroje s obrobkem je vypočten aktuální poloměr rotace, na kterém se nachází vektor řezné rychlosti - vzdálenost od osy rotace k místu, kde je odřezáván materiál - bod dotyku nástroje a obrobku. Pro zachování konstantní řezné rychlosti v daném místě dráhy nástroje je nutno podle vypočteného poloměru rotace vektoru řezné rychlosti vypočítat potřebné otáčky nástroje, jelikož řezná rychlost je součinem otáček, dvojnásobku poloměru rotace a Ludolfova čísla. Pro určení rychlosti pohybu nástroje se používá zejména programování posuvové rychlosti v jednotkách, definované jako přírůstek dráhy za jednotku času. Technologicky je však zapotřebí dodržet posuv na zub - břit, který je definován jako přírůstek dráhy na jednu otáčku nástroje dělený počtem zubů - břitů nástroje. Posuv na zub - břit je určen ze znalosti řezného a obráběného materiálu, geometrie břitu nástroje a axiální a radiální hloubky řezu. Posuvová rychlost se poté vypočte jako součin hodnoty otáček a posuvu na břit a počtu břitů nástroje. Z tohoto výpočtového vztahu vyplývá, že pro zachování technologicky žádaného posuvu na zub je při změně otáček nástroje, podle výše uvedeného principu řízení otáček pro zachování konstantní řezné rychlosti, nutné vypočítat aktuální hodnotu potřebné posuvové rychlosti v daném místě dráhy nástroje. Tímto postupem řízení otáček a posuvové rychlosti jsou pro tvarové nástroje, zejména kulové, toroidní, kuželové s kulovým koncem řezné části, či ostatní speciální nástroje s rádiusem, zachovány základní technologické podmínky a to řezná rychlost a posuv na zub.By adhering to the prescribed feed per tooth value, machining thus becomes efficient and productive, unlike the current state where these parameters were not controlled and the feed rate was thus unnecessarily low, thereby increasing production times. The current value of the cutting speed in a given machining step is calculated from the current radius of rotation with respect to the machine spindle axis, the actual radius of rotation being determined by the tool's contact point with the workpiece. The current point of contact of the tool and the workpiece within the circular cutting portion of the tool moves during machining, thus changing the current rotation radius at which the cutting speed vector is located. It is therefore necessary to adequately control the speed of the tool. The point of contact of the tool with the workpiece is calculated from the position and orientation information of the tool relative to the workpiece, taking into account the actual tool profile for the calculation. Thanks to the detected tool-to-workpiece contact point, the current rotation radius at which the cutting speed vector - the distance from the axis of rotation to the material being cut - the tool-workpiece contact point is located - is calculated. To maintain a constant cutting speed at a given point in the toolpath, it is necessary to calculate the required tool speed according to the calculated rotation radius of the cutting speed vector, since the cutting speed is the product of the speed, twice the rotation radius and the Ludolf number. In particular, feed rate programming in units, defined as path increment per unit of time, is used to determine the tool movement speed. Technologically, however, it is necessary to maintain the feed per tooth - cutting edge, which is defined as the path increment per tool revolution divided by the number of teeth - cutting edges. Feed per tooth - cutting edge is determined from the knowledge of cutting and machined material, tool cutting geometry and axial and radial depth of cut. The feed rate is then calculated as the product of the rotational speed and feed rate and the number of tool edges. It follows from this calculation relationship that in order to maintain the technologically desired feed per tooth, when changing the tool speed, in accordance with the above-mentioned speed control principle to maintain a constant cutting speed, it is necessary to calculate the actual value of the required feed speed at that tool path. This process of speed and feed rate control keeps basic technological conditions for cutting tools, especially spherical, toroidal, conical with spherical end of the cutting part or other special tools with radius, namely cutting speed and feed per tooth.

Díky dodržení těchto uvedených technologických podmínek je zaručeno dosahování předpokládané trvanlivosti břitu nástroje při obrábění, předpokládané jakosti obráběnéhoThanks to adherence to the mentioned technological conditions, the achievement of the expected tool life of the cutting edge during machining, the expected quality of the machined

4 f < ι < t . < ‘1 « « « * J < í t «<4 f <ι <t. <‘1« «« * J <í t «<

« f. * < 4 *<F. * <4 * <

« »««<<« «— Λ t t ! S < <<«» «« << «« - Λ t t! S <<<

«**«44» i l itlil povrchu a samozřejmě je velkou měrou uspořen výrobní čas oproti původnímu stavu, kdy tyto technologické parametry nejsou průběžně řízeny. U kulových nástrojů může při aplikaci tohoto výpočtu řezných podmínek v místě, kde protíná osa nástroje kulovou plochu, docházet k nadměrnému nárůstu hodnoty otáček nástroje z důvodu nulového poloměru rotace vektoru řezné rychlosti. Proto musí být postup výpočtu vzhledem k těmto možným situacím, které mohou v oblasti blízké místu průniku osy rotace nástroje s kulovou plochou nastat, specificky upraven tak, aby nedocházelo ke generování takových hodnot otáček, které by překračovaly limitní hodnoty disponibilních otáček vřetena daného stroje. Proto je postup výpočtů upraven tak, aby bylo zároveň kontrolováno dosahování limitních hodnot otáček vřetena a v případě, že by mělo být v průběžném řízení otáček těchto hodnot překročeno, tak jsou generovány takové hodnoty otáček, aby docházelo k plynulému nárůstu otáček jen do limitní hodnoty otáček vřetena stroje nebo nástrojové sestavy.“**« 44 »lil itilil surface and of course the production time is greatly saved compared to the original state, when these technological parameters are not continuously controlled. For spherical tools, when this calculation of the cutting conditions is applied at the point where the tool axis intersects the spherical surface, the value of the tool speed may increase excessively due to the zero rotation speed of the cutting speed vector. Therefore, the calculation procedure must be specifically adjusted to avoid generating speed values that exceed the available machine spindle speed limits, given these possible situations that may occur in the region close to the point of intersection of the tool axis rotation axis. Therefore, the calculation procedure is adjusted so that the spindle speed limit values are reached at the same time, and if they should be exceeded in the continuous speed control, the speed values are generated so that the speed increases only up to the speed limit. machine spindles or tool assemblies.

Tento postup průběžného řízení technologických parametrů je možné aplikovat u jakýchkoli typů frézovacích operací, kde jsou využity kulové, kuželové, toroidní, či další speciální nástroje s rádiusem, tedy např. u tříosých operací, víceosých souvisle řízených operací, či víceosých operací, kde dochází jen k napolohování rotačních os, apod. Principiálně je možné zakomponovat tento postup průběžného řízení technologických parametrů buďto přímo do funkce v CAM systému, nebo do funkce v postprocesoru, nebo lze tento postup implementovat přímo do řídicího systému stroje, případně využitím kombinace výše uvedeného. Technické řešení zahrnuje rovněž i možnost výpočtu aktuálního poloměru rotace s uvažování přídavku na obráběné ploše, přičemž je tedy uvažována oblast styku nástroje a materiálu a vzhledem k těmto zjištěným podmínkám jsou řízeny otáčky tak, aby byla dodržena žádaná řezná rychlost, a následně dochází k řízení posuvové rychlosti tak, aby opět došlo k dodržení posuvu na zub.This process of continuous control of technological parameters can be applied to any type of milling operations where spherical, tapered, toroidal or other special tools with radius are used, eg for three-axis operations, multi-axis continuously controlled operations, or multi-axis operations where only In principle, it is possible to incorporate this process of continuous control of technological parameters either directly into the function in the CAM system or into the function in the postprocessor, or it can be implemented directly into the control system of the machine, possibly using a combination of the above. The technical solution also includes the possibility of calculating the actual rotation radius considering the allowance on the machined surface, whereby the area of contact of the tool and the material is considered and due to these detected conditions the speed is controlled so as to maintain the desired cutting speed. speed so that the feed to the tooth is again maintained.

Vzhledem ktomu, že během obráběcích operací se na povrchu obrobku nachází ještě zbývající materiál po předchozí obráběcí operaci - přídavek, tak výše uvedený postup je uplatněn rovněž při výpočtu aktuálního poloměru rotace nejen pro bodový styk nástroje s obrobkem, ale i v případě křivkového styku. Křivkový styk v tomto případě vzniká průnikem břitu nástroje a materiálem obrobku v hloubce dané zbývajícím materiálem po předchozí obráběcí operaci. Výpočet aktuálního poloměru rotace proběhne na základě znalosti této křivky a následného • 4Due to the fact that during machining operations there is still material remaining on the workpiece surface after the previous machining operation - allowance, the above procedure is also applied when calculating the current radius of rotation not only for the point contact of the tool with the workpiece, but also in the case of curve contact. In this case, the curve contact results from the cutting edge of the tool and the workpiece material at a depth given by the remaining material after the previous machining operation. The calculation of the current rotation radius is based on the knowledge of this curve and the subsequent • 4

4 • «4 • «

C · 4 *C · 4 *

<<

t < i dalšího pohybu nástroje. Technologické parametry, tj. otáčky a posuvová rychlost, se tedy < <t <i of the next tool movement. The technological parameters, ie speed and feed speed, are thus <<

««

IAND

4» 4 «4 4

* · « vypočítají, stejně jak je uvedeno výše v textu.* · «Calculate as above.

Λ/GΛ / G

Objasnění obrázků na výkresechClarification of the figures in the drawings

Vynález bude podrobněji popsán na příkladném provedení s pomocí přiložených výkresů, kde na Obr. 1 je znázorněn obráběný materiál a tři varianty využití nástrojů. Na Obr. 2 až Obr. 9 jsou znázorněna bloková schémata znázorněny možnosti provedení technického řešení.The invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings, in which: FIG. 1 shows the material to be machined and three variants of the use of tools. In FIG. 2 to FIG. 9, block diagrams showing the possibilities for carrying out the technical solution are shown.

Příklad uskutečnění vynálezuDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

Princip vynálezu je blíže naznačen na Obr. 1. Černou čarou a šrafováním je naznačen obráběný materiál 13, přičemž jsou zde naznačeny tři z možných variant využití nástrojů. Jedná se o kulové frézy 11, přičemž levá fréza 11 je naznačena v obecné nakloněné poloze vůči materiálu 13 a toroidní frézu 12. Aktuální kontaktní bod 14 nástroje s obráběným materiálem 13. Aktuální poloměr rotace pro výpočet otáček je označen kótou číslo W. Dále je znázorněna tečna 15 k povrchu obráběného materiálu 13 v místě kontaktu s nástrojem a normálový vektor 16 naznačený v tomto bodě. Dále jsou označeny rádius 17 kulových fréz 11, průměr 19 toroidní frézy 12 a rohový rádius 18, tj. poloměr zaoblení špičky břitu, toroidní frézy 12· Díky znalosti aktuálního poloměru rotace 10 je možné vypočítávat aktuální potřebné otáčky pro dodržení řezné rychlosti a posuvové rychlosti pro dodržení posuvu na zub.The principle of the invention is illustrated in greater detail in FIG. 1. The material to be machined 13 is indicated by a black line and hatching, and three of the possible variants of tooling are indicated. These are spherical cutters 11, the left cutter 11 being indicated in a general inclined position relative to the material 13 and a toroidal cutter 12. The current contact point 14 of the tool with the material to be machined 13. The current rotation radius for the speed calculation is indicated by dimension W. a tangent 15 to the surface of the machined material 13 at the point of contact with the tool and the normal vector 16 indicated at this point. The radius 17 of the ball end mills 11, the diameter 19 of the toroidal milling cutter 12 and the corner radius 18, i.e. the radius of the tip of the cutting edge, the toroidal milling cutter 12 are further indicated. keeping the feed on the tooth.

Na Obr. 2 až 6 jsou uvedeny základní možnosti provedení vynálezu, neboli zařazení výše uvedených optimalizačních funkcí pro řízení otáček a.posuvové rychlosti do procesu zpracování dat pro řízení výrobního stroje. Na uvedených jEJŠ^/sou uvedeny následující součásti: zařízení 1 pro optimalizaci řízení otáček a posuvové rychlosti, CAM systém 2, soubor 3 s CL-daty, tj. daty z CAM systému, postprocesor 4, soubor 5 s NC programem, řídicí systém 6 výrobního stroje a zařízení 7 s podpůrným optimalizačním softwarem. Na Obr. 1 je zachyceno řešení, kdy předmětné funkce pro řízení otáček a posuvové rychlosti jsou začleněny do CAM systému 2. Obr. 3 je zachyceno řešení, kd^předmětné funkce pro řízení otáček a posuvové rychlosti jsou začleněny do postprocesoru 4. Obr. 4 je zachyceno řešení, kdy předmětné funkce pro řízení « » * · • · • · · · « « • « · · · • · · · « · · ·« c · ·· • c « · « ·· otáček a posuvové rychlosti jsou začleněny do řídicího systému 6. Obr. 5 je zachyceno řešení, kdy; předmětné funkce pro řízení otáček a posuvové rychlosti jsou začleněny do zařízení 7 s podpůrným optimalizačním softwarem, který spolupracuje s postprocesorem 4. Obr. 6 je zachyceno řešení, kd^předmětné funkce pro řízení otáček a posuvové rychlosti jsou začleněny do samostatného zařízení 7 s podpůrným optimalizačním softwarem, který upravuje soubor 5 s NC programem. Samozřejmě je možné technické řešení realizovat i tak, že předmětné funkce pro řízení otáček a posuvové rychlosti budou rozděleny mezi dílčí části procesu, např. do čísla CAM systému 2, postprocesoru 4, řídicího systému 6 nebo zařízení 7. Další možná řešení jsou zobrazena na Obr. 8 a Obr. 9. V blokovém schéma je znázorněn i soubor s CL-daty 3, což jsou data vytvořená v CAM systému.In FIG. Figures 2 to 6 show the basic embodiments of the invention, or the inclusion of the aforementioned optimization functions for controlling the speed and feed rate in the data processing process for controlling a production machine. The following components are shown: speed control and feed rate optimization device 1, CAM system 2, CL data file 3, i.e. CAM system data, postprocessor 4, NC program file 5, control system 6 of a manufacturing machine and apparatus 7 with supporting optimization software. In FIG. 1, a solution is disclosed wherein the speed and feed rate control functions are incorporated into CAM system 2. FIG. 3, there is shown a solution where the speed and feed rate control functions are incorporated into the post processor 4. FIG. Fig. 4 shows a solution where the functions for controlling the speed and feedrate are described. the speeds are incorporated into the control system 6. FIG. 5 shows a solution where; the present speed and feed rate control functions are incorporated into a device 7 with support optimization software that cooperates with the post processor 4. FIG. 6, a solution is shown where the speed and feed rate control functions are incorporated into a separate device 7 with support optimization software that modifies the NC program file 5. Of course, it is also possible to realize the technical solution by dividing the speed and feed rate control functions between the parts of the process, eg in the CAM number 2, post processor 4, control system 6 or device 7. Other possible solutions are shown in Fig. . 8 and FIG. 9. The block diagram also shows the CL data file 3, which is data created in the CAM system.

Příkladem řešení je implementace zařízení 1 pro optimalizaci řízení otáček a posuvové rychlosti do postprocesoru 4 pro stroj MCFV 5050 LN s řídicím systémem 6 Sinumerik 840D. V tomto postprocesoru 4 bylo implementováno řešení, kdy v generovaných NC programech 5 je generováno řízení otáček a posuvové rychlosti při použití kulových fréz 11 a toroidních fréz 12 tak, aby docházelo k dodržení konstantní řezné rychlosti a posuvu na zub, tedy předepsaných technologických podmínek mezi nástrojem a obrobkem 13. Tím dochází ke zproduktivnění výroby např. u tzv. řádkovacích operací, které se na stroji realizují, což bude demonstrovat následující příklad.An example of the solution is the implementation of the speed and feed rate optimization device 1 in the postprocessor 4 for the MCFV 5050 LN machine with the Sinumerik 840D control system 6. In this postprocessor 4, a solution has been implemented where, in the generated NC programs 5, speed and feed rate control are generated using ball cutters 11 and toroidal cutters 12 so as to maintain a constant cutting speed and feed per tooth, ie prescribed technological conditions between the tool and workpiece 13. This makes production more productive, for example, in the so-called swathing operations that are carried out on the machine, which will be demonstrated by the following example.

U obrobku 13 o průměru 63 mm byla pro řádkovací operaci zvolena kulová fréza 11 o průměru 10 mm - rádius 5 mm se čtyřmi zuby - břity. Materiálem obrobku 13 byla slitina hliníku EN AW 7075. Obráběn byl plášť válcové plochy o výseči 180° o šířce 15 mm. Hloubka řezu byla stanovena na 0,5 mm, posuv na zub byl ve výši 0,04 mm a scallop, výška výstupků po řádkování, byla zadána na hodnotě 0,002 mm. Na uvedeném stroji je pro technologii obrábění hliníkových slitin limitující vřeteno, které má maximální otáčky 15 000 ot/min, proto byly pro základní test, který demonstruje standardní řízení technologických parametrů konstantními otáčkami nedodržení předepsané řezné rychlosti, zvoleny otáčky 6500 ot/min a posuvová rychlost byla 1040 mm/min a poté byl naměřený čas obrábění 373 s. Při aplikaci řízení otáček a posuvové rychlosti v postprocesoru 4, kdy v průběhu dráhy docházelo k řízení otáček mezi hodnotami 6500 ot/min až 13 000 ot/min a posuvová rychlost byla řízena mezi hodnotami 1040 mm/minIn the case of a workpiece 13 with a diameter of 63 mm, a spherical cutter 11 with a diameter of 10 mm - a radius of 5 mm with four teeth - blades was selected for the spacing operation. The material of the workpiece 13 was an aluminum alloy EN AW 7075. A cylindrical surface of a 180 ° sector with a width of 15 mm was machined. The depth of cut was set to 0.5 mm, the feed per tooth was 0.04 mm and the scallop, the height of the projections after the spacing was set to 0.002 mm. This machine has a spindle limiting spindle which has a maximum speed of 15,000 rpm for the aluminum alloy machining technology, therefore 6500 rpm and feed speed were selected for a basic test that demonstrates standard constant speed control of non-specified cutting speed. was 1040 mm / min and then the measured machining time was 373 s. When speed and feed rate control was applied in postprocessor 4, the speed was controlled between 6500 rpm and 13,000 rpm during travel and the feed rate was controlled between 1040 mm / min

4 « « t < t <4 «« t <t <

-7 až 2080 mm/min byl čas obrábění 266 s. Je evidentní, že aplikací funkcí pro řízení otáček a posuvové rychlosti došlo k časové úspoře o 40 %. Testem obrábění byly časové úspory potvrzeny ve vztahu k požadované jakosti povrchu.-7 to 2080 mm / min, the machining time was 266 s. It is evident that the application of speed and feed rate control functions has saved time by 40%. The machining test confirmed the time savings in relation to the required surface quality.

< < <<<<

• * <• * <

•« I •t <• «I • t <

«44 t ·<«44 t · <

< · t<<· T <

(44<(44 <

Průmyslová využitelnostIndustrial applicability

Tento způsob řízení otáček a posuvu je využitelný na všech typech obráběcích strojů, které mají alespoň dvě lineární osy a/nebo minimálně jednu rotační osu. Řezným nástrojem musí být buď rotační nástroj - fréza s čelními půlkruhovými břity - fréza s kulovým koncem řezné části, fréza se zaoblením špičky - toroidní fréza, kuželová fréza s kruhovou řeznou hranou, fréza s vyměnitelnými břitovými destičkami kruhového nebo toroidního tvaru, případně gravírovací nástroj, atd., tedy libovolný rotační nástroj s kruhovou řeznou hranou. Při aplikaci uvedeného řízení otáček a posuvu lze zajistit dodržení předepsaných řezných podmínek - řezná rychlost a posuv na zub. Dodržení těchto podmínek, doporučených pro danou kombinaci řezného nástroje a obrobku, je důležité pro optimální průběh obráběcí operace, správnou funkci řezného nástroje a výslednou jakost obrobeného povrchu. Zmiňovaným řízením je možné současně docílit vyšší produktivity a hospodárnosti procesu. Řízení je využitelné pro jakýkoliv případ obrábění svýše uvedenými stroji a nástroji, při kterém dochází ke změně polohy kontaktního bodu nástroje, třísky a obrobku na břitu. Využití principu je vhodné zejména pro zapracování do postprocesorů pro generování NC programů pro řízení CNC obráběcích strojů, nebo může být princip využit v daném kroku přípravy NC programu.This method of speed and feed control is applicable to all types of machine tools having at least two linear axes and / or at least one rotary axis. The cutting tool must be either a rotary tool - a milling cutter with semicircular end cutters - a milling cutter with a round end of the cutting part, a milling cutter with a rounding tip - toroidal cutter, tapered cutter with a circular etc., ie any rotary tool with a circular cutting edge. When applying the mentioned speed and feed control, it is possible to ensure that the specified cutting conditions - cutting speed and feed per tooth - are maintained. Adherence to these recommended conditions for a given cutting tool / workpiece combination is important for optimum machining operation, proper operation of the cutting tool and resulting surface finish. By means of this control it is possible at the same time to achieve higher productivity and process economy. The control is applicable to any machining operation with the above-mentioned machines and tools, in which the position of the contact point of the tool, the chip and the workpiece on the cutting edge is changed. The use of the principle is especially suitable for incorporation into postprocessors for generating NC programs for control of CNC machine tools, or the principle can be used in a given step of NC program preparation.

• * «• * «

- 8*««99- 8 * «« 99

Claims (5)

1. Způsob řízení otáček a posuvu u obráběcích strojů s alespoň dvěma lineárními osami a/nebo alespoň jednou rotační osou, přičemž je použit alespoň jeden rotační nástroj s kruhovou řeznou hranou, vyznačující se tím, že v každém bloku dráhy nástroje se určuje aktuální řezný průměr nástroje, na kterém dochází ke kontaktu nástroje a obrobku a stanovují se otáčky nástroje pro dodržení požadované řezné rychlosti, přičemž výsledné otáčky se uvedou v příslušném bloku NC programu pro řízení CNC obráběcího stroje a/nebo se v každém bloku dráhy nástroje určují předepsané otáčky a stanovuje se posuvová rychlost pro dodržení požadovaného posuvu na zub a/nebo posuvu na otáčku, přičemž výsledný posuv se uvede v příslušném bloku NC programu pro řízení CNC obráběcího stroje.A method of speed and feed control in machine tools with at least two linear axes and / or at least one rotary axis, wherein at least one rotary tool with a circular cutting edge is used, characterized in that the current cutting diameter is determined in each tool path block tool where the tool and workpiece come into contact and the tool speed is determined to maintain the desired cutting speed, the resulting speed is specified in the appropriate NC block of the CNC machine tool and / or the specified speed is determined in each tool path block and determined The feed rate is specified in the corresponding block of the NC program for controlling the CNC machine tool. 2. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že se respektuje přídavek po předchozí operaci a k tomuto vypočtenému průměru se stanoví potřebné otáčky pro dodržení konstantní řezné rychlosti a stanoví se potřebná posuvová rychlost pro dodržení posuvu na zub.Method according to claim 1, characterized in that the allowance after the previous operation is respected and the required rotational speed to maintain a constant cutting speed is determined to this calculated diameter and the necessary feed rate to maintain the feed per tooth is determined. 3. Zařízení k provádění způsobu podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že obsahuje řídicí systém (6) výrobního stroje, ke kterému je připojen soubor (5) s NC programem, vygenerovaným v postprocesoru (4) spojený se souborem (3) s CL-daty z CAM systému (2), přičemž k jedné části vybrané ze souboru řídicí systém (6) výrobního stroje, soubor (5) s NC programem, postprocesor (4) a CAM systém (2) je připojena alespoň část zařízení (1) pro optimalizaci řízení otáček a posuvové rychlosti.Device for carrying out the method according to claim 1 or 2, characterized in that it comprises a control system (6) of the production machine to which is connected the file (5) with the NC program generated in the postprocessor (4) connected to the file (3) with CL data from the CAM system (2), wherein at least a portion of the device (1) is selected from one of the manufacturing machine control system (6), the NC program file (5), the post processor (4) and the CAM system (2). 1) to optimize speed and feed rate control. 4. Zařízení podle nároku 3, vyznačující se tím, že k jedné části vybrané mezi souborem (5) s NC programem a postprocesorem (4) je připojeno zařízení (7) s podpůrným optimalizačním softwarem.Device according to claim 3, characterized in that a device (7) with supporting optimization software is connected to one part selected between the NC program file (5) and the post processor (4). 5. Zařízení podle nároku 3 nebo 4, vyznačující se tím, že jedna část zařízení (lb) pro optimalizaci řízení otáček a posuvové rychlosti je připojena k řídicímu systému (6) výrobního stroje a druhá část zařízení (la) je připojena k jedné části vybrané ze souboru CAM systém (2), postprocesor (4) a zařízení (7) s podpůrným optimalizačním softwarem.Device according to claim 3 or 4, characterized in that one part of the speed control and feed rate optimization device (1b) is connected to the control system (6) of the production machine and the other part of the device (1a) is connected to one part of the selected a CAM system (2), a postprocessor (4), and a device (7) with supporting optimization software.
CZ2017-403A 2017-07-12 2017-07-12 A method of speed and feed control of machine tools and a device for performing this method CZ2017403A3 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ2017-403A CZ2017403A3 (en) 2017-07-12 2017-07-12 A method of speed and feed control of machine tools and a device for performing this method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ2017-403A CZ2017403A3 (en) 2017-07-12 2017-07-12 A method of speed and feed control of machine tools and a device for performing this method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CZ307463B6 CZ307463B6 (en) 2018-09-19
CZ2017403A3 true CZ2017403A3 (en) 2018-09-19

Family

ID=63518992

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CZ2017-403A CZ2017403A3 (en) 2017-07-12 2017-07-12 A method of speed and feed control of machine tools and a device for performing this method

Country Status (1)

Country Link
CZ (1) CZ2017403A3 (en)

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19708894C2 (en) * 1997-03-05 2003-04-30 Pfauter Hermann Gmbh Co Method for position and / or speed control of axes on a machine tool and device for carrying out such a method
US5923132A (en) * 1998-04-23 1999-07-13 Allen-Bradley Company, Llc Method and apparatus for synchrononous multi-axis servo path planning
JP4351281B2 (en) * 2007-12-13 2009-10-28 ファナック株式会社 Numerical control device for controlling a 5-axis machine
JP4975872B1 (en) * 2011-02-25 2012-07-11 ファナック株式会社 Numerical control device with speed control function for multi-axis machines
CZ25228U1 (en) * 2012-11-20 2013-04-15 Ceské vysoké ucení technické v Praze, Fakulta strojní, Device for wireless measuring feed velocity
CZ2015534A3 (en) * 2015-07-31 2016-10-12 České vysoké učení technické v Praze, Fakulta strojní, Ústav výrobních strojů a zařízení Correction method of tool path of multiaxial computer controlled machine tool
JP6321605B2 (en) * 2015-10-30 2018-05-09 ファナック株式会社 Numerical control device for speed control by curvature and curvature variation

Also Published As

Publication number Publication date
CZ307463B6 (en) 2018-09-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8234958B2 (en) Toolholder
JP6763917B2 (en) Machine tool control device
US20180314227A1 (en) Method and control apparatus for optimized control of a machine tool
US7518329B2 (en) Method and device for cutting freeform surfaces by milling
US11402822B2 (en) Numerical controller
CA2037106A1 (en) Lens edging system with programmable feed and speed control
JPH07121502B2 (en) How to cylindrically grind a workpiece
Petrakov et al. IMachining technology analysis for contour milling
CZ31068U1 (en) A device for controlling revolutions and shift of machine tools
CZ2017403A3 (en) A method of speed and feed control of machine tools and a device for performing this method
US11415964B2 (en) Numerical control system with distributed look-ahead processing of multiple numerical controllers
US11003161B2 (en) Numerical controller
CN108027605B (en) Control method and control device for tool movement
JP2772450B2 (en) Non-circular workpiece machining method
JP2997270B2 (en) Interpolation method
WO2023012990A1 (en) Numerical control device
CN109884982B (en) Numerical controller
CZ2015534A3 (en) Correction method of tool path of multiaxial computer controlled machine tool
JPH0542477A (en) Feed quantity control device of grinding wheel for composite working machine
KR101538795B1 (en) A workpiece cutting method of tool axis rotation
JPH0482602A (en) Cutting of plastic lens and cutting device therefor
JPH03234443A (en) Numerical control cutting device
JPH06226587A (en) Output torque control method for cutting machine
JPH0683431A (en) Speed control method for nc controller
CN117961130A (en) Method for machining hole by Archimedes spiral milling of modularized macro program