DD143508A5 - STEUER-UND REGELEINRICHTUNG FUER KURBELWELLENFRAESM&SCHINEN UND KURBELWELLENSCHLEIFMASCHINEN - Google Patents

Description

~⁴~ -2 1 2 529 Berlin, den 25.9.1979

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Steuer- und Regeleinrichtung für Kurbelwellenfräsmaschinen und Kurbelwellenschleifmaschinen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Steuer-· und Regeleinrichtung für Kurbelwellenfräsmaschinen und Kurbelwellenschleifmaschinen mit einem in einer Ebene rechtwinklig zur Achse der Kurbelwelle beweglichen Fr äs schlitten, bei der die Drehbewegung der Werkstückspindel, d;h· deren Drehzahl und Winkellage, in eine Längsbewegung des Erässchlittens umgesetzt wird, wobei die Werte digital für Geschwindigkeit und Lage herausgegeben werden und der Antrieb des Prässchlittens durch diese Werte mit einer Geschwindigkeitsvorgabe und einer Lagekontrolle über Soll-Ist-Vergleich gesteuert und geregelt wird·

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Bei einer bekannten Einrichtung wird mit einer mechanischen Schablone gearbeitet, die als Meßgerät für die Umsetzung der Drehbewegung des Werkstücks in die Vorschubbewegung des Frässchlittens wirkt··

Der größte Nachteil dieser Vorrichtung besteht darin, daß die Herstellung der Schablone mit höchster Genauigkeit erfolgen muß, wenn die entstehende Kurbelwelle dem Grad der Genauigkeit genügen soll, -der für ein exaktes Arbeiten des Zylinders erforderlich ist· Es wird eine Genauigkeit von hundertstein Millimeter verlangt·

Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß die bekannte Vorrichtung an die Maße und Formen der Schablone gebunden ist.

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Es muß also für jedes Werkstück eine eigene Schablone angefertigt werden» Die Vielfalt der Wangenformen erfordert eine entsprechende Anfertigimg mechanischer Sonderformen, für die wiederum ein hoher Aufwand für die Aufbewahrung und die Registrierung entsteht.

Schließlich ist es notwendig-, daß der mechanische Teil des Fühlers am Schablonenschlitten den Radius des Fräsers und die Breite des maximalen Hubes hat. .

Die Genauigkeit der Bearbeitung des Werkstücks ist weiterhin dadurch gefährdet, daß sich infolge der Ifeterialunterschiede des-Werkstücks und der Abnutzung des Werkzeugs der Fräserradius während der Bearbeitung häufig ändert und das Werkstück sich außerdem vielfach durchbiegt, so daß

eine ständige Korrektur des Zapfendurchmessers an der Maschine erfolgen muß.

In der BRD-Patentanmeldung 24- 12 375·9-14 ist eine Regel- und Steuer-Sinrichtung für eino Kurbelwellenfräsmaschine beschrieben, bei der die Schablone bereits durch einen Rechner ersetzt worden ist. Hierbei handelt es sich jedoch um eine Kurbelwellenfräsmaschine mit stillstehender Kurbelwelle, bei der die aufwendige Antriebsvorrichtung für das y/erkstück und die ebenfalls seiir aufwendige heilvorrichtung eingespart wurden und dadurch die Anzahl der zu berechnenden Arbeitsabläufe- derart verringert werden konnte, daß eine Berechnung der Arbeitsabläufe, also eine nuineri-· sehe Steuerung, für eine Kurbelwellenfräsmaschihe praktisch ermöglicht wurde»

Diese bekannte Maschine muß jedoch mit einem Kreuzschlitten

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arbeiten, wodurch ihre Verwendung auf bestimmte Werkstückgrößen und -formen begrenzt bleibt, da der Schlitten bei bestimmten Werkstücksgrößen an Volumen und Gewicht praktisch zu aufwendig würde, -weil der Fräser wegen der Länge des Werkstücks senkrecht angeordnet werden muß. Da die Maschina nur mit Innenfräser wirtschaftlich arbeiten kann, ergibt sich bei größerem Fräser, z. B. mit einem Durchmesser von 1000 mm, einschließlich des Innenfräser-Antriebs (Außenzahnkranz) ein sehr großer Senkrecht-Schlitten mit entsprechend breitem und hohem Führungsträger (Portal).

In der DE-OS 2 654 949 wird eine Kurbelwellenfräsmaschine beschrieben, die folgende Anordnung hats

Einen Motor zum Drehen des Werkstücks um seine Achse mit einem Impulsgeber zum Erzeugen eines Impulses, der der Drehung dieses Motors entspricht,

drei Zähler in Reihenschaltung zu diesem Impulsgenerator,

einen weiteren Motor zum Verschieben des Fräswerkzeugs senkrecht in Richtung zur Kurbelwellenachse,

einen Servoverstärker zur Aufnahme eines Signals von der Steuerschaltung zum Antreiben des zweiten Motors

einen weiteren Impulsgenerator zur Erzeugung eines Impulses, der der Drehung des zweiten Motors entspricht, •wobei der zweite Impulsgenerator so geschaltet ist, daß er den von ihm gelieferten Impuls an den Servo-Verstärker rückkoppelt.

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Nachteilig bei dieser Einrichtung ist, daß in den Rechner der Maschine gemäß der BE-OS 2 654-94-9 *iur vorabgerechnete Befehle an Vorschub- und Werkstückspindel gegeben werden können, also keine Zeichnungs- oder Konstruktionsdaten, und dieses geschieht ohne gegenseitige Kontrolle. Im Sechner werden diese Befehle zwar mit der Drehbewegung des Werkstücks verbunden, aber dieses geschieht wiederum ohne Kontrolle. Ss wird nicht geprüft, ob die Winkellage richtig ist.

Außerdem werden bei der bekannten Maschine nur Lagen vorgegeben. Eine Geschwindigkeitsregelung ist nicht vorgesehen. Die Geschwindigkeit ergibt sich hier vielmehr völlig unkontrolliert und unkontrollierbar von selbst aus den Lagen. Dieses ist besonders nachteilig beim Nulldurchgang. Bei der bekannten Maschine wird die an sich bekannte Formel des Kurbeltriebs für den Zusammenhang zwischen Werkstückdrehung und Erässchlittenbewegung angewendet. Die Bearbeitung eines Kurbelzapfens entspricht hier im Bewegungsablauf dem Kurbeltrieb, mit der Eigenschaft, daß auch bei gleichbleibender Umlaufgeschwindigkeit an den Umkehrpunktsn O ° und 1SO ° die Vorschubgeschwindigkeit durch Hull geht. Bei einer ovalen Wange ergeben sich sogar vier solche TJmkehrpunkte;

Eine Lageregelung des S'rässchlittens allein kommt aber im Bereich der Richtungsumkehr Ins "Schwimmen", da selbst bei der Bearbeitung eines größeren Kurbelzapfens mit z. B, einem Zapfenradius von 38 in& und einem Hub von 62,5 mm im Bereich von + 0 ° bis 1 ° das einseine Inkrement nur 0,00016 mm und in einem Winkelbereich + 1 ° bis 2 ° nur 0,00C41 min beträgt« Das heißtj der Regelkreis würde bei

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einer üblichen Ist-Wert-Messung mit kleinster Einheit von 0,01 mm erst in dem Bereich von + 1 ° bis 2 ° ansprechen.

Bei der bekannten Maschine erhalten die Weg-Inkremente Δ Y je nach Winkellage daher sehr unterschiedliche Werte, z. B. bei O ° bis 4 ° unter 0,001 mm und bei 80 ° bis 90 ° mehr als 0,04 mm. .

Ziel der Erfindung

Es ist Ziel der Erfindung, eine Steuer- und Regeleinrichtung für Kurbelwellenfräs- und .Kurbelwellenschleifmaschinen .zu finden, mit der Kurbelwellenzapfen und Wangenformen in beliebiger Form und verschiedenen Ausmaßen in hoher Qualität wirtschaftlich hergestellt werden können·

Pariegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Steuer- und Regeleinrichtung für Kurbelwellenfräs- und Kurbelwellenschleifmaschinen zu schaffen, die nicht an Maße und Formen von Schablonen gebunden ist, mit der eine hohe Bearbeitungsgenauigkeit des Werkstücks erzielt und gesichert werden kann und die eine Verkleinerung der Fertigungseinrichtungen ermöglicht.

Dies wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß dem Frässchlitten ein Rechner zugeordnet ist, dem Zeichnungs- oder Konstruktionsdaten von Kurbelzapfen und Wangen beliebiger Bauformen in Verbindung mit, diesem Rechner laufend zufließenden, von der Drehbewegung der Werkstückspindel abhängigen Impulsen eines fest mit der Werkstückspindel ver-

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bundenen Digitalgebers eingegeben werden, womit der Rechner alle für die Bearbeitung der'Kurbelzapfen und -fangen erforderlichen Steuerdaten für die Geschwindigkeit und für die lage selbst errechnet und diese Daten in der für die erwünschte.Genauigkeit der Fertigung erforderlichen Größe und Talcbgsschwindigkeit ausgibt· *

Dabei kann die Eingabe der Zeichnungsdaten in den Rechner sowohl von Hand als auch über Band erfolgen»

Zur Berechnung der Geschwindigkeiten T ist gemäß einer besonderen Ausführungsform der Erfindung der Hechner so ausgelegt, daß er nach Eingabe der Werkstückdaten oder Konstruktionsdaten sämtliche von einem Einheitswinkel abhängigen und zugehörigen Berechnungen durchführt, die Ergebnisse speichert und dann die Startvoraussetzung freigibt, und daß er weiterhin während der Bearbeitung eines Zapfens oder einer Wange in möglichst kurzen Zeitabschnitten die Ergabnisse mit der Zahl der Impulse multipliziert, die während dieses Zeitabschnittes durch die Drehbewegung der Werkzeugspindel von dem dieser zugeordneten Digitalgeber ausgegeben werden, und diese Ergebnisse in eine Führungsspannung verwandelt werden, die zur Antriebssteuerung des Frässchlittens dient·

Dabei ändert sich auch bei konstanter Drehzahl der Werkstückspindel die Vorschubgeschwindigkeit ständig und erreicht zwischen 73 ° und 75 ° Winkellage den höchsten Wert.

Durch den Zeittakt wird die Multiplikation pro Sekunde in so kurzen Zeitabständen wiederholt, daß die Dynamik der Werkstückspindel mit der gewünschten Genauigkeit erfaßt wird.

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Bei der kleinsten Drehzahl der Werkstückspindel werden der Zeittakt "und/oder die Inipulszahl pro Umdrehung so bemessen, daß mindestens ein Impuls pro Zeittakt erfaßt wird.

Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die Schaltung so ausgelegt, daß das Signal ta (der Zeittakt) gemeinsam mit dem nächsten Impuls des Gebers der Werkstückspindel über ein UND-Glied geführt wird, daß dessen Ausgang den übertrag des Zähler-Inhalts an einen Multiplikator veranlaßt sowie anschließend den Zähler auf "Null" stellt·

Es hat sich gezeigt, daß es für eine Genauigkeits-Toleranz von unter 0,01 mm ausreichend ist, die Geschwindigkeit V als Durchschnittsgeschwindigkeit für vorbestimmte, einheitliche Winkelabschnitte der Werkstückspindel C zu berechnen.

Da für die Lage-Kontrolle, die - wie bereits ausgeführt ebenfalls nach Ablauf vorbestimmter Winkel erfolgen soll, bereits der Weg X des Frässchlittens berechnet werden muß, ergibt sich für die Geschwindigkeit folgende einfache Formel:

Formel: ·

Y_x = n_c , 36£ _β x^ _ _x^ _in fi E

dabei ist n_n = Drehzahl der Werkstückspindel C c

(^-φ = gewählter Rechnnschritt

X = Vorschubstrecke entsprechend dem .

Drehwinkel ^_n der Werkstückspindel G.

Diese Vors chub strecken X werden nach der bekannten !Formel

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für Kurbeltriebe umgesetzt auf den Fräsvorgang der vorstehend beschriebenen Kurbelwellerifräsmaschine und berechnet nach der Formel: .

Formel für Außenfräser .

2a X = (R₁J₁ + R₇ + H). - H( i cosVt

H '

für Innenfräser

—— ( ^- — r» )

2b X = (R₁, - R₂ + H) - H( ί ^cos^n + (R₅₁-R₂Γ . sin^ )

dabei ist Rg, = Radius des Fräsers R₂ = Radius des Zapfens H = Hub des Zapfens.

Für die Geschwindigkeit V__ wird in der Formel 1 anstelle

Ja.

der Drehzahl η_Λ die Impulszahl pro Sekunde des Digitaldrehgebers (D3C 4.3) nn der Werkstückspindel G eingesetzt, Daraus ergibt sich in mm pro Sek. die Formel:

Formel:. ·

3 iv = Imp/s . ^*³⁶⁰ . t & X_n ] mm/s. ^x "^G. (Imp_cUm . (h_E ^{n ;}

dabei ist Imp /Um = Impulszahl pro Umdrehung des

Gebers (DGC 4.3)

Der Klammer-Ausdruck, der mit der Ziffer Z 8_n bezeichnet sei, kann für jeden Zapfen und für jede Winkelstellung fr .„ vorausberechnet und gespeichert werden. Die Ziffer

.. # rx^crt ' ' 25.9.1979

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Z 8 kann dann praktisch ohne Zeitverlust dem Speicher entnommen werden, um durch eine einfache Multiplikation mit ImpVs den Wert V^₁. zu erhalten:

Formel:

/s . + Z

Die Zahl der Impulse pro Sekunde hängt von der Drehzahl der Werkstückspindel ab und von der dem Geber eigenen-Impulszahl pro Umdrehung. Die Impulse des Gebers gehen nach Frequenz wie auch als Summe in die verschiedenen Rechnungen für die Fertigung von Kurbelzapfen und Wangen ein. Dabei hängt die Zahl der Impulse pro Umdrehung, also die Auflösung der 36O °, nicht nur von der gewünschten Genauigkeit des Frässchlittenvorschubes ab (möglichst hohe Frequenz bei Nulldurchgang), sondern es ist eine hohe Auflösung auch für das genaue Teilen des Y/erkstücks vor dem Fräsen (nächster Zapfen in waagerechter Lage zur Fräser-Mitte) zweckmäßige

Für Schnellaufende (etwa 2 Umdr./min) kleinere Maschinen für Kurbelzapfen mit Hüben von max 100 mm genügt eine X-Lage-Anpassung, also ein neuer Rechnungswert, nach Formel © etwa de 1 °, also nach i°-2°-3° usw. Bei größeren Maschinen für Kurbelzapfen mit Hüben von 100-250 mm und Umlaufgeschwindigkeiten bis 0,1 Um/min und weniger wird eine X-Anpassung etwa alle 0,5 Grad zweckmäßig sein. Beim Fräsen von Umrandungen der Wangen, mit gröberen Toleranzen (0,1 mm) kann mit größerem Einheits-Winkel φ -^ von 5 ° gerechnet werden.

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Während des Arbeitsvorganges, also während des Präsens des Euroelzapfens, wird für jeden Einheits-Wirikelabschnitt die entsprechende Zahl Z 8 abgerufen. Mit der Frequenzziffer Imp_c/s nach Formel/}.^) (Geber DGG 4.3) multipliziert, ergibt sich die Vorschubgeschviindigkeit in mm/s.

Nun ist die Zeit für einen Umlauf-Winkelabschnitt der Werkstückspindel von einem Grad

bei 0,01 U/inin = 16,66 Sekunden, bei 2 U/min = 0,083 Sekunden.

In diesen Zeiten könnten Frequenzänderungen des Gebers an der Werkstückspindel durch eingegebene Drehzahländerungen, Hochlauf- und Bremsvorgänge sowie durch Belastungsschwankungen auftreten, die die Sollwertvorgabe, wenn sie nur pro Grad erfolgen würde, nicht berücksichtigen könnte, da der Wert Imp /s nur als Augenblickswert in die Rechnung nach Formel (3) eingeht, als Summe der Impulse des bereits zurückgelegten, nicht des nächsten Winkels

Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird deshalb durch einen Zeittakt ta die Rechnung nach der nächststonenden Formel (?) (eine Multiplikation von 2 vierstelligen Zahlen) pro Sekunde in so kurzen Zeitabständen wiederholt, daß die Dynamik der Werkstückspindel erfaßt wird. Dabei geht immer die augenblickliche Frequenz des Digitalgebers (DGG 4.3) in die Rechnung ein. Für Fertigungstoleranzen unter 0,01 mm genügt bereits ein Zeittakt ta = 0,01 Sekunde, Möglich wäre bei dieser einfachen Multiplikation aber auch ein Takt von 0,001 Sekunde.

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Daraus ergibt sich eine Formel für Υ_χ wie folgt: Formel

+ V= Imp* , >3~ . 3 rr . -^ώ=^< . + Λ X in mm/s

—. χ ^-a C ta ΙκΐΌ /um J» ) ·~ τι auhi/ ο,

wobei 1_ 1_ .2§0 = ^Z9 ist.

• lmp_c/üm * ^ _E

Der Klammer-Wert Z9 genannt, ist für alle Zapfen einer Welle gleich, gegebenenfalls bei kleineren Maschinen kann Z9 als fester Maschinenwert gelten.

Aus Z9 . - Ax_n ergibt sich die Ziffer - Z 1O_n ähnlich

Formel /5»y damit:

4.1 + V_VT1 s Iiap„ . + Z 10^/mm/s. Einerseits wird Z 10„ in vorbestimmten Winkel abständen dem ZiX_n angepaßt und kann vorausberechnet und gespeichert werden, andererseits werden durch die Kürze des Zeittaktes ta der Formel (4.y für V alle dynamischen Drehzahlveränderungen beim Umlauf der Werkstückspindel rechtzeitig erfaßt.

Speicher geben mit Ausgabe der Lagewerte zugleich ihre Adresse in Winkelgraden, z. B. 30 °, heraus, prüft diese auf Gleichheit und gibt bei Ungleichheit eine Störmeldung aus.

Es muß sichergestellt werden, daß immer mindestens ein Impuls pro Zeittakt ta in die vorstehend beschriebene Formel (?) eingeht, vor allem auch bei sehr niedrigen Drehzahlen der Werkstückspindel.

Imp bedeutet Impulse pro Zeiteinheit ta (s. Beispiel S.32)

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Deren Drehzahl-er eich liegt "bei Mas chi. ne η für Werkstücke mit Zapfenradius

über 60 mm bei 0,01 - 0,4 U/min . unter 60 mm bei 0,1 -3 U/min

Diesem Drehzahlbereich von 0,1, - 3 U/min würden bei einem Geber an der Werkstückspindel mit 36000 Imp. pro Umdrehung und einem Zeittakt ta von 0,01 see. ein Impuls-Bereich von

0,06 - 18 Imp/ta

entsprechen.

Geht man davon aus, daß pro Zeittakt mindestens ein Impuls einlaufen soll, so ergibt sich aus den vorstehenden Zahlen, daß unterhalb der Drehzahl von 0,2 U/min (Umdrehungen pro Minute) entweder der Digitalgeber eine höhere Imp/U (Impulszahl pro Umdrehung) hat und/oder die Taktzeit ta entsprechend langer werden muß.

An sich hat der vorgesehene listenmäßige Digitalgeber eine JTenn~Impulszahl von 18000 Imp/U, die in bekannter Weise leicht elektronisch auf 36ΟΟΟ Imp/U verdoppelt, aber auch ebenso auf 72000 Imp/U vervierfacht werden könnte. Es gibt auch Digitalgeber, die eine -wesentlich höhere Imp/U haben, z.B. 90000 Imp/ü, die nach Vervierfachung 360 000 Imp/U bringen. Diese Geräte sind jedoch nicht nur ^esentlichfteurer, sondern sie sind auch sehr empfindlich gegen Erschütterungen (Fräsen!). Die Erkennung und Unterdrückung von Fehlsignalen erfordert zudem umfangreiche elektronische Zusatzschaltungen.

Durch die "Und"-Bedingung (Takt ta und Impuls Imp_c) für einen V Rechenvorgang nach Sormel © erhöht sich nach

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einer weiteren Ausführungsform der Erfindung die Taktzeit bei niedrigen Drehzahlen der Werkstückspindel selbsttätig solange, bis ein Imp. eintrifft. Läuft die Spindel z. B. mit 0,01 U/min, so würde bei einem Geber mit 36 000 Imp /U/min ein Impuls erst nach 18x0,01 see = 0,18 see im Rechner RS^ einlaufen, bei 72 000 Imp_c/ü/min nach 0,09 Der Multiplikator Multi dej3 Einheitstaktes ta wird z. B. über einen Zähler erfaßt und dient als Divisor der Formel @. Diese verlängerten Taktzeiten müssen mit den Zeiten der Drehzahl-Änderungen der Werkstückspindel verglichen werden, um ihren Einfluß auf die Genauigkeit der Geschwindigkeits-Regelung zu erkennen

Die Gleichstrom-Sege !motore derartiger Antriebe haben z. B.

einen Drehzahlbereich von 75-3000 Umdrehungen/min. Sie erhalten eine lineare Strom-Regelung, die bei den hohen Leistungen und Trägheitsmomenten eine Hochlauf- und Bremszeit von etwa 2 see für den Drehzahlbereich 1:40 ergibt. Kürzere Zeiten wären an sich möglich, aber uninteressant, da im Umlauf des Werkstückes keine schlagartigen Drehzahländerungen auftreten dürfen.

Aus dem Vorstehenden ist erkennbar, daß auch die längeren Taktzeiten, gemessen einerseits an dem Drehzahl-Verhalten des Werkstückspindel-Antriebes und andererseits an den kleinen Wegen X, die sich bei kleinen Umlauf-Drehzahlen ergeben und in Verbindung mit der Lager-Kontrolle alle 0,5 °

im Drehzahlbereich 0,01-0,2 U/min die Toleranz der Regelung-Steuerung unter 0,01 mm gehalten werden kann.

Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird die aus der Geschwindigkeitsberechnung erzeugte Führungsspannung in eine Frequenz umgewandelt, die mit dem Ist-Wert des Frässchlittens verglichen und für eine Geschwindigkeits

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regelung benutzt wird. Dieses geschieht nach der Formel

<

f _ = V_ mm/s . H₇

4x

21 Xg = Wegmeß-Einheit, z. B. 0,01 mm

Der Multiplikator 4— ist der reziproke Wert der Einheit

des Ist-Wert-Gebers (DGX 12,3) am Frässchlitten· In diesem Falle hat der Geber eine Auflösung von 0,01 mm. Die Soll-Frequenz f„ -wird in bekannter Weise mit der Ist-Frequenz des Gebers am Frässchlitten (DGX 12,3) verglichen. Etwaige Differenzen dienen zur Korrektur der Führungsgröße V. Durch diese Kontrolle kann bereits ein Teil der mechanischen Fehler, wie Steigungsfehler' und Umkehrspanne, korrigiert werden.

Nach einer besonderen Ausführungsform der Erfindung wird die in eine Frequenz verwandelte Führungsspannung einem Sollwert-Zähler zugeführt, während gleichzeitig die Impulse des Frässchlittens an den angeschlossenen Ist-Wert-Zähler gegeben werden. Beide Zählerstände, die über Zeit und Frequenz wieder Strecken X bilden, werden über einen Subtrahierer geführt und die Differenz mit entsprechenden Vorzeichen über Wandler als Korrekturspannung U₀ über ein Integral mit der Führ ungs spannung U^, gemischt. Die errechnete Vorschubgeschwindigkeit ist schon als Soll-Wert nicht absolut genau, da die größe der F-Werte von der Stellensahl der Winkelfunktionen abhängt.

Zudem bringt die Umsetzung der Rechnungswerte in Führungsund Korrekturspannungen weitere Soll-Wert-Fehler, die sich

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über die Zahl der Rechenschritte addieren, so daß auch Soll-Wert-Fehler von nur um 0,001 mm pro Grad herum bereits am Ende des Umlaufs mehrere Zehntel mm ergeben können. Aus diesem Grunde ist noch eine Lagekontrolle mit einer zusätzlichen Lage-Regelung des "Vorschubweges X erforderlich,

Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist der Rechner so ausgelegt, daß er nach Eingabe der ?/erkstückdaten sofort für bestimmte Winkelabschnitte <λ & (Zapfen) die Lage X "des Frässchlittens vorausberechnet und speichert und anschließend nach Abschluß diese Rechnungen als eine weitere Startvoraussetzung freigibt, wobei je-weils der Wert aus der Gruppe X_n während der* Bearbeitung des Werkstücks nach Ablauf des entsprechenden Winkelabschnitts in den Frequenz-Zähler Zä~ (Soll-Wert-Lage V) des Geschwindigkeits-Regelbereiches gesetzt wird.

Während der Bearbeitung des Werkstücks wird nach Ablauf des entsprechenden Winkelabschnitts der Soll-Wert über einen zweiten Kontrollier eis mit dem Ist-Wert des Frässchlittens verglichen, und bei Differenzen wird eine Korrtükturspannung erzeugt, die sich mit einer weiteren Korrekturspannung mischt, wobei der Soll-Frequenazähler des Geschwindigkeitskreises jeweils den Lage-Soll-Wert gesetzt erhält. Der Ist-Wert-Geber besitzt.zur Speisung des zweiten Kontrollkreises einen zweiten, vom ersten mechanisch und elektrisch getrennten Impuls-Aufnehmer. Im Ist-Wert-Meßsystem ist ein zweiter Geber vorgesehen, der mit einem zweiten Ist-Wert-Zähler verbunden ist. Über beide Zähler wird eine Kontrolle des Ist-Wert-Kreises vorgenommen.

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Auf diese-Welse "wird zusätzlich zur Geschwindigkeits- · -Kontrolle eine genaue Lage-Kontrolle durchgeführt und hei Differenzen eine sehr genaue Korrekturspannung erzeugt. Der Fehler einer einzelnen Lage-Rechnung pro Winke !einheit flkjj nach Formel ^) braucht nur unterhalb der zulässigen Toleranz zu liegen (z.B. 0,01 mm), da sich diese Fehler nicht addieren. Die Werte für X können nach Formel (2) vollständig vorberechnet und gespeichert werden, da die Drehzahl η nicht in die Lageberechnung eingeht. Diese Werte stehen also sofort für die V -Geschwindigkeit und X-Lageberechnung zur Verfügung.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung ergab sich daraus, daß

bei einer in Bearbeitung befindlichen Kurbelwelle infolge der Materialunterschiede der Werkstücke und der Abnutzung des Werkzeugs häufig eine Änderung des Fräser-Radius und außerdem auch eine stärkere Durchbiegung des Werkstücks eintritt. Aus diesem Grunde muß eine ständige Korrektur des Zapfendurchmessers an der Maschine durchgeführt -werden. Außerdem kann es vorkommen, daß die ersten und die letzten Zapfen (nahe der Spannstellen) andere Durchmesser-Korrekturen erforderlich machen als etwa die mittleren Zapfen»

Weil bei der Erfindung sämtliche für die numerische Steuerung der Arbeitsabläufe erforderlichen Daten auf Grund der Eingabe von Zeichnungs- oder Konstruktionsdaten vom Rechner selbst errechnet werden, brauchen zur Korrektur der vorbeschriebenen Fehler nur noch der oder die entsprechenden Dekadenschalter neu eingestellt zu werden. Diese Korrektur der oben beschriebenen Fehler ist also bei der Erfindung auf denkbar einfachem Wege durchzuführen.

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Für das Fräsen der Kurbelzapfen sind die nachstehend aufgeführten Daten notwendig, deren Einsatz sich aus den beschriebenen Formeln ergibt.

a) Von Hand über Dekadenschalter oder Band werden folgende Werkstückdaten eingegeben:

H = Hub des Kurbelzapfens Rp = Fräser-Radius

= Zapfen-Radius \ , = 6-hübige Kurbelwelle) wahlweise

b) Einstellung fester und gelegentlich veränderlicher Rechnungsdaten:

-o¹·

ImpATiQ = Impulszahl pro Umdrehung des Digitalgebers

DGG an der Werkstückspindel ^-g = Einheitswinkel als Rechenschritt ta = Zeittakt für die Abfrage der Impulszahl DGC

c) Feste Rechnerdaten (Winkelfunktionen)

cos* ο ° - 90 ° Speicher sin^2ö( 0 ° - 90 ° Speicher

Eine Speicherung der Funktionen kann die Rechnung beschleunigen.

Nach Eingabe der Daten nach a, b und c können der größte Teil der Rechnungsdaten sofort vorberechnet und gespeichert werden.

, : . 25.9*1979

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d) Daten, die laufend die Maschine dem Rechner eingibt:

Imp. = Impulse vom Digitalgeber DGG ΐΕφ_ν = Impulse vom Digitalgeber DGX des Fräs-

Schlittens.

Das mechanische Teilen des Werkstücks für eine vorbestimmte Winkellage des gerade zu bearbeitenden Zapf ens kann gemäß einer v/eiteren Ausführungsform der Erfindung dadurch ersetzt werden, daß die Teil-Winkel, die von einer definierten Lage eines Zapfens des in die Maschine eingelegten Werkstückes aus festgelegt sind, dem Rechner für den Frässchlitten eingegeben werden, wodurch anschließend beim Einstechen der Frässchlitten, zuletzt im Schleichgang, an den Zapfen-Radius herangeführt wird, wobei die Umlaufgeschwindigkeit mit der für diese Winkellage vorprogrammierten Drehzahl beginnt und endet. Dabei werden beim -Einstechen die TorSchubgeschwindigkeiten unmittelbar, beim Umlauf über die Regelung der Drehzahl der Werkstückspindel in Abhängigkeit von der voreinstellbaren Fräserbelastung vom Rechner vorgegeben.

Diese Lösung, die-ein genaues Teilen bei weniger Bauteilen und - bei kleinen Werkstücken - auch eine Zeitersparnis erreichen läßt (kürzere Versetzzeit gegenüber der Zeit beim mechanischen Teilen), setzt allerdings voraus, daß die Belastungsunterschiede, die sich beim rechnerischen Teilen für Einstechen und Umlauf dadurch ergeben, daß einmal zwischen dem kurzen und dem anderen auf langem Weg eingestochen wird, über Drehmoment oder Mot or Stromaufnahme erfaßt Lind reguliert werden»

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Für das Fräsen der Profile von Oval-' oder Rechteck-Wangen gilt grundsätzlich die gleiche Steuerungs-Mothode wie für Kurbelzapfen, also eine Geschwindigkeitsvorgabe V___ für den Frässchlitten in kurzen Zeitabständen und eine Lage-Kontrolle X^ in vorbestimmten Winkelabständen der Werkstückspindel.

Für die Bestimmung der Werte 2L , die neben der Lagekontrolle auch der Berechnung der Geschwindigkeit' V dienen, sind je nach der Bauform (Oval - Hechteck) der Wange unterschiedliche Rechnungsmethoden entwickelt worden. Diese erlauben, die Frässchlittenwege X_ abhängig einerseits von der Drehung der Werkstückspindel und andererseits vom Profil der Y/ange mit Hilfe weniger, dem Steuerungs-Rechner einzugebenden Daten, mit der erforderlichen Genauigkeit zu steuern.

Zur Berechnung der Arbeitsabläufe für das Wangenfräsen mit aus Kreisbögen bestehendem Profil, von der langen Mittelachse und vom Drehpunkt der Wange ausgehend, wird ein Gitter aus konstruierten oder errechneten Form-Radien im jeweiligen Abstand eines SLnheitswinkels oder des errechneten Differenzwinkels zur Profillinie gelegt, wobei der Schnittpunkt der Radien mit der Profillinie des Ovals die Berührungspunkte des Fräserp/rofils ergeben, Aus den dem Berührungsradius benachbarten Radien und einem Winkel wird die dritte Seite eines Hilfsdreiecks errechnet, die zur Tangente im Berührungspunkt parallel verläuft, wodurch der Winkel des Berührungsradius zur Tangente errechnet wird und womit mit Hilfe des zweiten Dreiecks die Lage der Fräsermitte zur Wangenmitte bestimmbar .ist, woraus sich über die Abstandsradien die Teilstrecken ergeben.

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Zur Herstellung von Be eliteck-Wangen wird als maximaler Weg des Frässchlittens der Abstand zwischen einer Mittel Achse und der Diagonalen zwier ein Rechteck bildenden Mittelachsen angenommen, wobei der zugehörige Abstandsv&nkel der Werkstückspindel aus den Formeln

und .

cos |"λ (a_P)(b.)(bp) =

%a -

errechnet "wird. . /

Jeweils nach Ablauf eines Abstands^inkels isird die Zwangsläufigkeit des Frässchlittens mit der Drehung der Werkstückspindel aufgehoben und dadurch der Frässchlitten bis zum Anfang des nächsten AbStandswinkeIs stillgesetzt. Bei Anfang des nächsten AbstandsvJinekels wird die Zwangsläufigkeit wieder hergestellt, wobei sich die Werkstückspindel während der Dauer der Stillsetzung des Frässchlittens mit Eilgeschwindigkeit draht· Bereits mit Ablauf der eigentlichen Wegstrecken, die dem Fräswinkel entsprechen, beginnt der Si!umlauf der Werkstückspindel mit zwangsläufig entsprechendem Eillauf des Frässchlittens zwischen dem Ende des Fräswinkels bis zum Ende eines Abstandswinkels und von Anfang eines weiteren Abstandswinkels bis sum Anfang des Fräswinkels. Zur Bestimmung der Vorschubgeschwindigkeit und zur laufenden Feststellung des Weges des Frässchlittens wird der Mindestabstand in Teilstrecken aufgelöst, indem der Abstandswinkel mit einem Einheitswinkel aufgeteilt wird. Hierbei werden die dem jeweiligen

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Winkel zugehörigen Teilstrecken rechnungsmäßig über einen Teilabstand ΔΊ._Ώ nach der Formel:

_{= Δ} Χ

und über einen Teilabstand A¥„ t \r-w\^. nach der Formel:

1 2

_i2 -bestimmt.

Über ein Wahlschalter kann jeweils einer der verschiedenen Arbeitsabläufe für Zapfen und Wangen eingestellt werden, wobei nur die für den gewählten Arbeitsablauf erforderlichen Zeichnungsdaten bzw. Konstruktionsdaten dem Rechner augeführt werden und geprüft wird, daß jedes der ge\^ählten Daten Einen Wert über Null hat»

Durch den Wegfall der mechanischen Schablone werden die dieser Vorrichtung anhaftenden Nachteile, die vorher beschrieben wurden, beseitigt.

Außerdem können mit der erfindungsgemäßen Einrichtung Kurbelzapfen verschiedener Ausmaße und Wangen-Formen ohne Neuanfertigung von Schablonen hergestellt werden. Es werden lediglich die entsprechenden anderen Zeichnungs- oder Konstruktionsdaten in den Rechner eingegeben, und zwar ohne komplizierte Yorab-Rechnungen.

25.9.1979 ftf. - 22 - . 55 163/13

Während bei der bekannten mit Kreuzschlitten arbeitenden Maschine der in seiner Lage fixierte Zapfen über Gerad- und Kreisinterpolation bearbeitet wird, wird der Frässchlitten bei der Erfindung nur geradlinig bewegt, wobei er dem sich drehenden Werkstück folgen muß. Dabei kann der Fräser ein normaler Messerkopf mit außen angeordneten Messern sein, mit dem Zapfen und Wangen jeder Form bearbeitet werden können·

Ein Teilen des Werkstücks ist bei der erfindungsgemäßen Bauart der Maschine einfach, da der Antrieb der Werkstückspindel über den dieser zugeordneten Digitalgeber unmittelbar in den nächsten Arbeitswinkei gefahren wird·

Im Gegensatz zur bekannten Maschine reagiert der Rechner bei der erfindungsgemäßen Einrichtung ständig selbst auf die Signale der Werkstückspindel (Drehzahl und Winkellage) und errechnet daraus die richtigen Vorschubgrößen und Arbeitsrichtungen des Frässchlittens,

Durch die Geschwindigkeitsvorgabe mit der Geschwindigkeits-Regelung erhält die erfindungsgemäße Maschine auch bei kleinsten Vorschüben noch eine stetige Bewegung. Zum Beispiel ergibt sich bei einer Kurbelwelle mit den Daten

Fräser-Radius Rp = 150 nun. Zapfen-Radius R^ - 38 *nm

Hub H = 62,5mm

ein Weg des Frässchlittens für den Werkstück-Winkel 0 ° von nur 0,013 inm. Das ergibt wiederum bei einer Drehzahl der Werkstückspindel von 1 Umdrehung (TJpm) eine Geschwindig-

25.9.1979 tit 925 -23 - 55 163/13

keit V 1 ° von 4,68 mm/min.

Ferner wird durch die erfindungsgemäße Art der Berechnung der Vorschub-Geschwindigkeit des FräsSchlittens eine Erfassung der Dynamik der Werkstückspindel in sehr kurzen Zeitabständen erreicht.

Außerdem τ/erden bei der erfindungsgemäßen Maschine in bestimmten von der zulässigen Toleranz abhängigen Abständen Kontrollen und Korrekturen der genauen Lage des Prässchlittens durchgeführt, wobei der Rechner, der den Frässchlitten steuert, nach Eingabe der normalen Zeichnungsdaten des Werkstücks und unter Berücksichtigung der Impulse der Werkstückspindel alle erforderlichen Steuerungsbefehle für die Bearbeitung von Kurbelzapfen und -wangen jeder Bauform einer Kurbelwelle errechnet und ausgibt·

Ausführ uiig sb e i s pi e 1

An Hand von Ausführ ungsb ei spielen soll die Erfindung näher erläutert werden.

In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1: eine schematische Darstellung der Antriebe der Werkstückspindel und des Frässchlittens;

Fig. 2a:das Prinzip des Fräsvorgangs mit Außenfräser; Fig. 2b:das Prinzip mit Innenfräser;

Fig. 3a^:schematisch den Rechnungsweg für die Geschwindigkeit V_x;

Fig. 3t>:die Rechnungsvorgänge im Rechner für den Weg X;

25.9.1979 24 - . ' 55 -163/13

Fig. 3c: eine Übersicht über die Maschinengruppen C + X und deren Antriebe, Steuer- und Kegeleinrichtungen;

Fig. 4a: die Lage von Fräsermitte zum Drehpunkt der Wange;

Fig. 4b: die Transformation des Radius H^ in den Form-Radius R₇₃ einer Wange;

Fig. 41)1: den Rechnungswinkel O ° bis 180 °

Fig. 4c: die Transformation des anderen Radius der Wange in den Form-Radius R ;

Fig. 5 : <3i.e Darstellung der erfindungsgemäßen Hilfskonstruktion zweier Dreiecke zur Ermittlung der Lage der Fräsermitte bei der Wange;

Fig. 6a: den Rechner für die Hilfsdreiecke und die zuge hörigen Winkel für das Fräsen einer Wange;

Fig. 6b: den Rechner für Geschwindigkeit, Weg und Takt für das Berechnen einer Wange;

Fig. 7a: die Darstellung einer Rechteckwange mit Nenn-Winkel fa mit Abständen

.Fig. Tb: die Frässchlittenwege entsprechend den Abständen

Fig. 8 : die Drehvjinkel (Abstandswinkel) f_k der Werkstückspindel entsprechend den Abständen AY des Frässchlittens 12;

• 25.9.1979

21 2 $29 -25 - 55 163/13

Pig. 9a: die Mindest-Drehwinkel (Präswinkel jp ^ entsprechend den Kantenlängen der Rechteck-Wange, Berechnung des Teilabstandes ^ Xp ;

Pig. 9bί die Darstellung der Porm-Radien IL-o zur Berechnung der Teilabstände 4Ϊ;

Pig. 10a: den Rechner 5 ^i"fc Eingabe "Hand" mit Aufzählung der Rechenvorgänge j

Pig. 10b: den Programmspeicher Sp^ ¹Di^ Arbeitsablauf für die Bearbeitung einer Rechteckwange;

Pig. 10c: den Rechner Rg für Geschwindigkeits-Vorgabe

In Pip;. 1 ist C die Werkstückspindel mit den Zapfen. Z und den Wangen V/. Die Werkstückspindel 0 wird über Zahnräder vom Antriebsmotor M 16 angetrieben. Der Spindel C ist ein Drehgeber DGO 4.3 zugeordnet. Der Präser P, der vom Motor M 33 angetrieben wird, ist auf dem Prässchlitten 12 angeordnet. Der Prässchlitten 12 wird über die Spindel 12,1 (Achse X) vom Vorschubmotor M 12.2 bewegt. Dem Prässchlitten ist ein Geber DGX 12.33 zugeordnet mit Geber (Abnehmer) 1 und 2.

In Pig;. 2a ist das Prinzip des Präsvorganges mit Außenfräser dargestellt. Die Ausgangsstellung der Präsermitte P liegt am Ende des Einstechens über den kurzen Weg des Präser-Umfangs am Kreis des Zapfens Z, in der Linie P - M , wobei M der Drehpunkt der Werkstückspindel C ist, In dieser Lage ergibt sich die Strecke L aus der

25.9.1979 - 26 - . 55 163/13

Formel ( Ή~ + R₇ ) +Ξ, d.h.

aus dem Radius des Fräsers aus dem Radius des Zapfens und dem Hub des Zapfens H

Rechnungsmäßig teilt sich diese Strecke L in

a = H . cos⁰*· und

b = (R-C + Rr-) · cos ß.

Daraus ergibt sich die Formel (2) .

Zu beachten ist, daß der Wert a) von 0 ° - 90 ° bzw. 271 - 360 °

zu b) addiert und von 91 ° - 180 ° - 270 ° von b) subtrahiert wird.

Beim Einstechen über den "langen Weg" durch die Wangen würde der Rechner bei 180 ° beginnen.

In Fig. 2b ist ein Innenfräser vorgesehen. Dadurch ergibt sich die Strecke L zu (Rp - R^) +H. Auch in der Formel (2) muß in der Wurzel für Rp + R₂ dann (Rp - R₂) gesetzt werden.

In Fig. 3a ist der Rechnungsweg für die Geschwindigkeit V„ für das Zapfenfräsen schematisch dargestellt. Er-' ganzend zu den bereits gemachten Ausführungen sei noch darauf hingewiesen, daß die Impulse Imp_c des Gebers DGG 4·.3

25.9.1979 - 27 - 55 163/13

einmal über den Zähler Zä,, und den einstellbaren Komparator Comp,, den Takt T,, bilden, in Abhängigkeit vom Einheitswirikel οίη, , ζ. B. 1 ° = 100 Impulse.

Im eigenen Takt Tp holt sich der Rechner RE,, vom Re<±iner EB₂ die im Speicher Sp₆ (Hg. 3b) abgelegten X_n~Werte zur Bildung der Inkremente ΔΊ- _n·

Die Voreinstellung DS eines Zeitgliedes d. (Taktgeber) wird in den Rechner RS,, geleitet. Er bildet daraus den reziproken Wert 1 , der mit den Werten 360 ° Imp_/Um-

ta ^c.

drehung und qL ^ die Ziffer Z9 ergibt. Nach der Multiplikation mit + ^X_n nach Formel &»y ergibt sich der Z 10^-Wert, der in den Speicher Sp^ nach Adresse und Vorzeichen abgelegt wird.

Mt den Impulsen Imp_c und dem Zeitgeber d^ wird der Zähler Zäp in der Weise betrieben, daß während des Intervalles von einem Zeittakt ta_n zum nächsten ta_n+>}, also z. B. während 0,01 Sek, die eingehenden Impulse gezählt werden. Trifft der Zeittakt ta _+<- ein, so wird das Ergebnis zum Multiplizierer Multi,, über ein "Und"-Glied mit Eintreffen des nächsten Impulses gegeben und der Zähler Zäp auf Null gestellt usw. Summe Zäp . + Z 10 ergibt + V„„ nach Formel Ä«i) . Dieser Wert wird im Takt ta ausgegeben und nach Fig. 3c geführt.

Fig. 3b zeigt den Rechnungsweg für die Lage-Werte. Der Rechner REp erhält für die Strecken χ die Werkstückeingaben H, Bp und R^. Er entnimmt den Festwertspeichern Sp^, und Sp₁- die erforderlichen Winkelfunktionswerte und rechnet die Z-Werte im eigenen Takt IW), wobei der Rechner RE,, etwas langsamer sein muß (T^) als der Rechner

25.9.1979 _ 28 - 55 163/13

und gibt einmal den Weg Z 11 als festen Werkstückwert sowie das Ergebnis Z 18_n (0 ° - 180 °) an den Subtrahierer Subtr.p. Die daraus errechneten Lagewerte X werden im Speicher Sp^ sinngemäß nach Adresse und Winkelgraden abgelegt.

Beim Lauf der Maschine wird der Takt für Speicher Sp,- von !Up auf QL gelegt, dementsprechend werden die X^-Werte taktmäßig zur Lage-Kontrolle und Lageregelung nach Fig. 3c geleitet.

Die Sicherheit der richtigen Reihenfolge der Ausgabe der Daten aus den Speichern Sp~ und Sp₆ ist besonders wichtig.

Nach einer besonderen Ausführungsform der Erfindung geben die Speicher Sp-, und Sp^ mit Ausgabe der Z 10 - bzw. der X -Werte - zugleich ihre Adresse in Winkel-Zahlen heraus,

XX _

z. B. je 30 . Diese Winkel-Grade müssen bei beiden Speichern jeweils gleich sein· Sie werden über einen Komparator geführt, bei Ungleichheit wird die Störung gemeldet (nicht gezeichnet)«

2£ gibt eine Übersicht der beteiligten Maschinen-

gruppen und der Steuer- und Regeleinrichtungen,

Das Werkstück, die Kurbelwelle, wird über die Werkstückspindel C und Motor M 16 angetrieben. Dessen Drehzahl wird über eine Anzahl Potentiometer, z. B. Pm^...Pm₂J. und dem Thyristor TIC bestimmt. Der durch die Werkstückspindel G angetriebene Digitalgeber DGG 4-.3, welcher z. B. 36 000 Imp, pro Umdrehung abgibt, speist einen Zähler Z_Qi der jeweils über einen Komparator Gomp_c bei einer bestimmten, voreinstellbaren Impulszahl, z. B. 3OOO = 30 °, ein Signal (Takt) herausgibt und damit das nächste Potentiometer aktiviert.

25.9.1979 2t 2 92t) -29- 55 163/13

Durch diese Anordnung kann die Drehzahl während eines Umlaufes des 7/erkstücks ständig den Arbeitsbedingungen angepaßt werden.

Der Geber DGC 4.3 taktet (Takt T^) auch die Speicher Sp-(Fig. 3a) und Speicher Sp₆ (Fig. 3b)·

Die Geschwindigkeitsgröße V„ (Fig. 3a) wird über D/A,,-Wandler als Führungsspannung U^ bzw. U dem Thyristor TIX für einen Gleichstrom-Motorantrieb M 12.2 oder einem entsprechenden Ansteuergerät für einen Schrittmotor zugeführt«

Wie bereits erwähnt, ist die Geschwindigkeitsvorgabe nicht genau genug, ferner können mechanische Fehler, wie z. B, Umkehrspanne oder Steigungsfehler der Antriebsspindel des Frässchlittens 12 auftreten.

Nach einer besonderen Ausführungsform der Erfindung wird deshalb die Führungsspannung XL· über einen zusätzlichen Analog-Frequenz-Waniler A/F in eine Frequenz gewandelt und einem Zähler Zä~ zugeführt (Sollwert). "Von dem Maschinen-Schlitten 12 gibt ein Digitalgeber gleichzeitig seine Impulse an den Zähler Za^ (Ist-Wert). Die beiden Zähler-Stände, die über Zeit . Frequenz wieder Strecken χ bilden, werden über einen Subtrahierer geführt und die Differenz mit entsprechenden Vorzeichen über einen weiteren D/A- · Wandler D/Ap als Korrekturspannung Uo über ein Integral mit der Führungsspannung U^ gemischt.

Das Wesentliche an dieser Korrektur ist, daß durch den kurzen Zeitintervall ta, in dem die Impulse des Gebers DGC 4»3 abgefragt und im Multiplikator Multi,, verwertet werden, eine stetige Überviachung gewährleistet ist.

25.9.1979 -30 - , 55 163/13

Der Weg X_n (Pig. 3b), der genau berechnet ist, wird in Fig. 3c unmittelbar dem Zähler Zä,- als Soll-Wert zugeführt. Aus Sicherheitsgründen (Redundanz; wird, der Ist-Y/ert des Prässchlittens einem aweiten Zähler ZaV zugeführt. Die beiden Zählerstände werden in üblicher Weise über einen Subtrahierer Subtr.^ geführt· Die Differenz erscheint nach dem D/A-?/andler D/iU als 'Korrekturspannung U-, die ebenfalls im Integral mit TJ^ und "U^, gemischt wird. Durch eine Toleranzvorgabe kann in üblicher Weise erkannt -werden, ob der Pe hler zu groß geworden ist, so daß die Maschine stillgesetzt oder der Prässchlitten zurückgefahren -wird.

Da nun zwei Sollwert-Vorgaben vorhanden sind, nämlich: erstens die stetige über die Frequenz, die jedoch als Summe von Zeit + Frequenz nicht genau genug ist, und zweitens die in bestimmten Winkel-Abschnitten genaue X = Lage, ist es notwendig, daß in dem Augenblick, in dem durch den Takt ¹IL die Lage-Kontrolle vorgenommen wird, im selben Takt der Soll-Wert-Zähler Za^ auf den gleichen X -Wert gesetzt wird, wie der Soll-Wert des Zählers Za^.

Ferner wird sur Erhöhung der Sicherheit der Ist-Wert-Erfassung noch ein zweiter Abnehmer im Sollwert-Meßsystem (z. B. ein zweiter Kopf auf dem Maßstab 12.3 in Fig. 3c) vorgesehen. Der Vergleich der beiden Ist-Wert-Zähler Za^ und Zäg gibt eine stetige Kontrolle und gegebenenfalls eine Störungsmeldung der Istwert-Kreise,

Bei Groß-Werkstücken ist die doppelte Anzahl der Geräte für die Soll-Ist-Kontrolle aus Sicherheitsgründen zu vertreten.: Bei kleineren Kurbelwellen könnte die X_n~Lage-Kontrolle, wie bereits beschrieben, allein durch das Setzen

25.9.1979 1 2- §29 - 31 - 55 163/13

der X -Werte in dem Zähler Zä~ erreicht werden. Die größere Anzahl der Geräte erleichtert andererseits die Fehlerdiagnose.

Die Fift. 4a, 4b, 4bl und 4c zeigen das Prinzip des Wangenfr äse ns. Das Fräsen von Wangen in Abhängigkeit von der ' Werkstückdrehung erfordert gegenüber der Herstellung von Kurbel-Zapfen 'eine größere Anzahl von Y/erkstück-Daten für die Errechnung des Frässchlitten-Vorschubes.

-¹O

Bei der Konstruktion der Wange können die Radien R^, die die Form der Wange bestimmen, vom Drehmittelpunkt M aus in vorbestimmten Einheits-Winkelschritten ^V eingezeichnet und vermessen werden (Fig. 4a).

Bei oval- und birnenförmigen Wangen, die aus Kreisbögen mit verschiedenen Radien R^, P^ (R^) ''und- Teilwinkeln

» &2 ^P bestehen, können die benötigten Radien S durch Transformation der Radien zum Drehmittelpunkt M in bekannter Weise erreclinet werden (Fig. 4b und 4c).

Die erfinderische Aufgabe besteht nun darin, aus den Formradien R^, die konstruktiv oder im Rechner ermittelt werden, die zugehörigen Steuerdaten für den Vorschub X des Frässchlittens in Verbindung mit der Werkstückdrehung zu konstruieren oder zu errechnen.

Die konstruktiv hergestellten Form-Radien R₁ (Fig. 4a) im Umkreis des Drehroittelpunktes M mit einem angenommenen EinheitsVi/inkel-Abstand von ^v, = 5 dienen als Grundlage zur Auffindung der Radien R^₃ die sich aus der tangentialen Berührung des Fräserprofils am Wangen-Profil und dem Schnitt-

25.9.1979 - 32 - * 55 163/13

Punkt des Fräserprofils mit dem verlängerten Radius E-(in Richtung Fräser-Mittelpunkt F) ergeben, also:

% 10 = 93 mm (E^ = 89)

F₀ M₀- R_F = E_1n, z.B. E_T 15 = 90 mm (E^ = 84)

E_T 20 =88 mm (R^ = 76)

Die Werte Hm_n werden zeichnerisch vermessen und einem Speicher Spg (Fig. 6b) des Maschinen-Rechners mit dem dazugehörigen Umlauf-Winkel, z. B. ^p. 15 °» eingegeben als erster Schritt für die Errechnung des Vorschubweges X. Die Berührungspunkte des Fräsers selbst am Profil der Wange haben hierau unbekannte Winkel,

Gilt als Ausgangslage, daß die lange Achse der Wange waagerecht zur Fräsermitte liegt (Fig. 4a), so ist E^ 0 °

Em 0 °, dann vergrößert sich Em gegenüber IL. bis z. B. bei 120 ° die Wangenform z. B. in eine Kreisform übergeht, wobei dann IL = Rm wird.

Die Größe des Einheitswinkels XL richtet sich nach der zulässigen Formgenauigkeit. Bei einen Radius R^ von 100 mm ergäbe sich bei ^ =; 5 (bei einer Sreisform) eine ,Bogen— höhe von etwa 0,01 mm.

Die rechnerische Ermittlung der R₁^ -Werte geht gegenüber der konstruktiven Lösung davon aus, daß jeder Wangenform-Radius K,. an der Schnittstelle mit dem Profil der ¥/ange auch den Berührungspunkt des Fräsers darstellt» Die Länge R^ und der dazugehörige Winkel η . ψ^ sind also für diesen Berührungspunkt des Fräsers durch Zeichnung oder durch Berechnung nach 4b+c bekannt.

25.9.1979 ⁵⁵ 163/13

Für die Berechnung der Radien IL, sind nachstehend aufgeführte Zeichnungs-Daten für eine Oval-Wange erforderlich, die dem Rechner RE-, ^, (Fig. 6a) eingegeben werden, entsprechend der Fig. 4b und c.

Daten für Rechteckwangen sind hier noch nicht berücksichtigt,

Radien R

Winkel

(E- Birnenform der WangsO

= 180 ° - d^)

Birnenform der Wange)

Einheitswinkel für den 'Rechnungsschritt

Ausgangslage, lange Achse "waagerecht, 1. Radius = P^ 0 °

Wie aus Fig. 4b und c zn ersehen ist, sind mehrere Darstellungen für die Umsetzung der Radien R^ und R^ in Form Radien R^ mit Mittelpunkt M_Q erforderlich:

= I [[ E₁.oos 0

E₁.sin

25.9.1979 163/13

4c

cos

- b

sin

Cj

ig» 4bT

. 4b

.cos

² _ ^ -IdJ

.sin O'

ο cA2

o<

λ

'< -Ka₂-C)J + (R,,.sin

Die Rechnungen nach HOrmel (^) werden mit dem gewählten Rechenschiiut, z. B. R_E = 5°, durchgeführt, Die zugehörigen Radien-Winkel ^v ergeben sich aus den nachstehenden Rechnungen die mit dem gleichen Hechenschritt σ^ durch-

j „ι

geführt werden, wobei der letste Rechenschritt einen kleineren Winkel als Λ -„-. enthalten kann.

Diese errechnen sich nach folgenden Formeln:

_{) =}._Ri._sin 0

₅, Cn₀ - B

25.9.1979 55 163/13

Fig. 4-c au 5.2

sin

+ 6.2 = 90 ° (It- Quadrant)

jff. 4c au 5*3

- C

zu

sin

- 0

6.3+6.4 = 180 ° (90 ° II. Quadrant)

Diese Radien-Umlauf winkel _J*c_p nach Pormel (β) * sind also nicht mehr die Summe des Einheitswinkels wie bei den konstruierten Radien J^. Der Bifferenz-Winkel ^g ergibt sich deshalb aus der Differenz der beiden zugehörigen Radienwinkel (f_H5n+1 - fR5n⁾ = f6n.

Bei den nachstehenden Rechnungen sind daher einzusetzen:

bei konstruktiven R,,

« LX

bei berechneten R₁₇

+-J Ll

0°,

10° usw.

usw.

usw.

* in Winkelgraden unter der Berücksichtigung der Quadrantenlage bestimmt.

25.9.1979 - 36. - ' - 55 163213

Für die Berechnung-der eigentlichen Abstandsradien R^ für die Strecke F - M. werden entsprechend der Fig. 5 folgende Bezeichnungen eingeführte

? . i . ^{nach 1}^

= a₂ = 76 mm "

_w = b₁ = 70 mm

R₅₁ = C₂ '=125 mm "

P.__- = Schnittpunkt der Radion R mit dem Wangenprofil, zugleich Berührungspunkte des Fräsers*

Der Fräser darf .den-Berührungspunkt, z.B. Pg, nur tangential berühren, sein Profil darf also die beiden benachbarten Berührungspunkte P^ und P^ nicht zugleich berühren, noch unterscheiden.

Deshalb wird gemäß einer besonderen Ausführungsform der Erfindung eine Verbindungslinie o^ der beiden Punkte P^ und P^'gezogen (Fig. 5)j Qie damit parallel zur Tangente im Berührungspunkt Po. liegt.

Wenn angenommen wird, daß der Berührungspunkt P₂ mit

Abstand 76 mm von M und einem Summenwinkel 7^s.-n,.^ bzw. ; ο ^v xftvn

pe , z.B. 20 , bekannt ist, so muß hierzu der Radius R^ mit seinem Winkel Pr>-_a gefunden v;erden, der auf der Linie F - M liegt, und damit den Abstand der Fräser-Mitte F bestimmt, der ergibt, daß das Fräserprofil das Wangenprofil im Punkt Pp berührt.

Hierzu wird gemäB einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ein Hilfsdreieck gebildet, mit den 2rwei bekannten

2$.% 1979 f 2f ~ 37 - ' 55 163/13

Radien suj und b^ und dem Winkel 2. ^₃ bzw.

(^_6n+ fen+1^ ⁼ fr

Hieraus läßt sich die dritte Seite c,, "bekanntlich nach folgenden Formeln-errechnen:

W ρ ρ «

(7) C₁ = a,, + b^ - 2a₁ . b^ . cos ^₁ = 18,1CW- mm daraus folgt der Winkel B₁

^ C₁ ^{2 + Q}i² - ^bi²

(8) cos B₁ = ~L-~ 4- -L· = 0,723256

B₂ = B₁ +.^-g bztf. B₁ +T^r₁ bei gerechnetem

= 4-3,67 + 5 ° = 48,67 ° sin B₂ = 0,750918

Mit den gefundenen Werten kann nun die Linie F - M gesucht werden, die nach Abzug der Größe H™ den Wert R-ergibt·

Der Winkel Q₀ ist der Tangentenwinkel zum Radius a₉, für

den der dazugehörige Radius R™ und dessen Winkel '/¹O_n gesucht Yiird. Der Winkel B^, wird um 90 ° vergrößert und damit die zweite Seite C₂ des zweiten Dreiecks gebildet. Diese hat den Betrag Ep. Aus den beiden Seiten a₂ und Cp und dem Winkel B₂ läßt sich nun die dritte Seite b₂ errechnen, wie folgt:

25.9.1979 - 3ö - .55 163/13

= I

^C2 * ^^a2 * ^C2 * ^{sin ß}2 ⁼ 188,860 mm

(wenn der Winkel ß größer als 90 ° ist, wird in der· Formel (7} statt einer Subtraktion eine Addition durchgeführt mit sin ßp statt dem cos ßp)

11 "b₂ - E₀, = S^ = 188,86 - 125 = 63,86 um

Mit TDp läßt sich auch der Winkel fy ^^es Dreiecks

2 2 2

+ "bp - Cp

p p p cos f₂ = 4--^₇₁₅-S- = 0, 899409

= 25,92 °

13 Mit dem Winkel P₂ zuzüglich des Winkels ^_n Tjjsw.

z, B„ = 20 ° für den Radius IL. 20 Ca₂) von dem in dieser Rechnung ausgegangen vmrde, ergiot sich ein Umlaufvvinkel

mit 20 ° + 25,92 ° zu 1-5,92 °.

In dieser Weise lassen sich alle Rr_n und deren ^V-,-ι/er te aus den Radien R errechnen, die dem Maschinen-Rechner, einem Speicher Sp_Q augeführt werden und für die Berechnung der Vorschubbewegung· X dienen (Fig. 6b).

Da bei einem Einheitswinkel ^ von 5 ° bereits eine hohe Profilgenauigkeit der Wange erzielt -wird, sind für 36 (180 ° : 5 °) Positionen Werte R_rJ) und Winkel f^ zu errechnen.

25.9.1979 - 39 - 55 163/13

Hierbei sind Rechenschritte erforderlich, in der Reihenfolge der Formeln (£) =7 (\j) » die hintereinander ausgeführt werden müssen. Die .Hechnungen wiederholen sich für jeden konstruierten oder errechneten Radius IL.

ELs. 6a

Stehen die Werte der Form-Radien R^ konstruktiv zur Verfügung, so werden diese über eine Tastatur dem Speicher mit dem zugehörigen Radien-Winkel ₍^ als Adresse

eingegeben. Bei einem Einheitswinkel -^ z.B. 5 ° wären dies für 180 ° 36 Werte.

Diese Werte werden in festgelegter Winkel-Reihenfolge vom Rechner RE- _o abgerufen und über die Formeln (V) —y sinngemäß verarbeitet und die gewünschten Ergebnisse:

Abstands-Radien Em _ „ mm

ι n₀ - n^

Umlaufwinkel fc _ ο _ ο

⁰ -> ⁿo " ⁿ1

dem Speicher Spg zugeführt. Werden die Radien R^ und deren Winkel Tc_n nach den Formeln

berechnet (über Rechner RS^^), so werden diese Ergeonisse ebenfalls dem Speicher Spr? in der notwendigen Reihenfolge mit den Winkeln ^c_n als Adresse zugeführt, um im Rechner RE- _o sinngemäß verarbeitet zu werden.

Die Rechnungen werden sofort nach Eingabe der Daten, nach Wahl der Betriebsart Zapfen oder Wangen, durchgeführt.

Für die Bearbeitung der Wangen mit Außen- oder Innenfräser wi>rd wie bei der Bearbeitung der Kurbelzapfen die Vorschub

25.9.1979 - 40 - . . 55 163/13

geschwindigkeit des Frässchlittens als V vorgegeben. Diese errechnet sich erfindungsgemaß nach den konstruktiv oder rechnerisch festgelegten Radien R_m, die nicht die Form der Wange festlegen, sondern die Lage des Fräsermittelpunktes. Die Differenz der Radien R^ geben damit also' immer auch den Y/ert des Weges an. Für die Festlegung der Geschwindigkeit des Vorschubes -wird daher die Differenz zweier benachbarter Radien R_m gemessen und in Verbindung gebracht mit dem Abstand der beiden Radien (Winkel-^P,,) und mit der Drehzahl der Werkstückspindel;

wobei ^_n aus der Differenz ( To_n+I " T3n^ besteht.

(Fig. 5)

Mit der Verwendung des Impulsgebers an. der Werkstück spindel C erhält die Formel nachstehende Form

Aus der Differenz Rm ergibt sich auch das Vorzeichen j; für die Sichtung der Bewegung des Fräs schütte ns: Das Plus-Zeichen gibt die Richtung des Fräsers zum Werkstück an«,

Die Differenz zwischen R_m' 15 = 95 mm und Ε_φ 20 = 93 mm beträgt -i- 2 mm« Beträgt die Drehzahl der Werkstückspindel 2 Upm = 72 000 Imp/min = 12 Impulse pro Zeittakt ta 0,01 Sekunde, damit ^- = 100, so ergibt sich

25.9.1979 &4f - 41 - 55 163/13

= ¹² (W -35OTT-- "ίΡ · ² =

Fig« 6b

Y/ährend des Arbeitsablaufes werden vom Digitalgeber DGC 4.3 die Zähler Zän und Zäg im Rechner RS^, gespeist. Zähler ζ ag gibt ständig die Ist-Winkellage O - 360 ° an, -währ and über Zähler Zän und Komparator Comp^ in bekannter Weise der Rechnertakt T₂ durch Abruf der Winkelwerte fr>_n+i gebildet wird.

Im Takt T₂ wird auch der Wert R,j_n+^ abgerufen und über den Subtrahier er Sub tr. r, mit R₁^_n die Differenz + ^X_57n gebildet. Die Summe + A^_n (Zähler Zä^Q) gibt den Augenblicks^ er t der Lage X des Prässchlittens an. Dieser Wird im Takt T₂ zur Kontrolle der Lage an die Lageregelung nach 3Fig. 3c gegeben (Antriebs-Steuerung).

Mit den dX^-Werten und dem im Subtrahierer Subtr.,- gebildeten Ab Standswinkel 7*4n ^nac^· ^S* 5 sowie mit den

bereits anstehenden Werten: Imp /tJ, Imp . ta, 360 ° wird die Geschwindigkeit nach der Formel @ gebildet, wobei

vorweg aus ~- . »—~—777 . —\— die Ziffer Z 19 errechnet u a j.mp / υ /Γ/ΐτ-ι^Ί

und mit dem Wert + ΔΧ^_η im Takt T₂ multipliziert als Ziffer Z 2On gespeichert wird.

Während des Arbeitsganges wird nun im Zeittakt ta von z.B. 0,01 see erfindungsgemäß nur noch die einfache Multiplikation

@ ± IT „ = Imp . + Z 20η

durchgeführt* Dieser Wert ist der dynamischen Bewegung der Werkstückspindel angepaßt und wird im Zeittakt der Antriebs-Steuerung und -Regelung nach Fig. 3c zugeführt.

25.9.1979 Hf 2 VW · -.42 - 55 163/13

Der Rechner RE^,, (Fig. 6b), führt noch erfindungsgemäß eine Kontrolle der Winkelrechnungen /¹^ ~Yi\ äurch, <äie untereinander abhängig sind, indem die Winkelwerte T^ im Zähler Za₀, addiert, als Sollwert dem Subtrahierer Subtr,^ zum Vergleich mit der Impuls-Summe nach Zähler Zag als Ist-Wert zugeführt wird«

Das muß im Takt Tg geschehen, wobei die eben abgefahrenen Werte ώ 0-360 ° mit dem Wert des Winkels f~ (nicht übereinstinmen -muß» Das gilt im übrigen auch-für die Lage Kontrolle Summe ^X_57n* in dem Wert ΔΧ^_ίτι darf der nächste Schritt ώ\_Ίτχ+Λ nicht enthalten sein.

Durch die erfindungsgemäße iiünrichtung ist auch eine Möglichkeit geschaffen worden, Rechteckwangen.wirtschaftlich herzustellen«

unter Rechteckwangen versteht man solche, bei denen die äußere Kontur ganz oder teilweise parallel zu den Mittelachsen verläuft. Hier ist anstelle der zahlreichen, der Wangenform angepaßten Tangenten, nur eine Gerade vorhanden, die zugleich das Bearbeitungsprofil und die Tangente bildet und mit dem Weg X des Prässchlittens in Übereinstimmung gebracht werden muß. -

^unc^ Zh. ^^s"k ^QS i'räsen einer Rechteckwange dargestellt. Gegeben sind die Mittelachsen &*, ap» b durch den 'Drehmittelpunkt M , wobei angenommen ist, daß alle Seiten parallel zu den Mttelachsen lairfen»

Die Diagonal-Radien Rtv^ r „ \ vom Drehm.ittelr>unkt M_ der

jja^i v. a^j) *~ ο

Wange sind entweder bei der Konstruktion gleich mit eingezeichnet, sie können aber auch leicht rechnerisch aus den Werten der Mittelachsen bestimmt werden, wie folgt:

25.9.1979 - 43 - 55 163/13

= Je

wobei in den nachfolgenden Zahlen-Beispielen

a,, mit 250 mm

&2 ™.t 170 mm.

b . mit 125 mm

R-C, mit 5OO min

angenommen wurde. In den Figuren sind die Werte in verschiedenen Maßstäben berücksichtigt·

Die zwischen den Diagonalen und den Achsen liegenden Uennvfinkel, die fortlaufend entsprechend dem Arbeitsablauf mit ΨέΛ ~ %18 ^>^eze'^^c^^me^ sind, errechnen sich aus den cos-Werten:

"1. cos ^gvi/3 = -^— daraus z.B. = 26,5 90

^a1 Quadranten

I/IT

2. cos f _Μρ/n = -T^ daraus z.B. = 63,5 °

3. cos ^" no/5 '= —— daraus z.B. = 53,6 ° 90°

Da2 Quadranten

Λ. ^a?

. cos ρ ]\j^/5 = -=—- daraus z.B. = 36,4

25.9.1979 2 9W -^ ~ . 55 163/13

Die zwischen den Diagonalen und den Achsen des ?/erkstücks liegenden STenn-Winkel T^ haben ihren Anfang jeweils.bei den Achsen, z.B· ψ-π* 0 ° hei a^ und ihr Ende jeweils an der Diagonalen, z.B. 26,5 ° "bei E^ . Bei den Diagonal en springt der Winkel auf die Differenz zu 90 °, ein Wert, der nun auf Null zuläuft. Die ψ -Werte sind daher nicht mit den Werten des Umlauf-Winkels ck gleichzusetzen. _N

Aus den konstruktiv bzw. rechnerisch festgelegten Diagonalen R-ß ergeben sich weiterhin die Mindest-Abstände Y zu den Achsen und zugleich die Mindest-Vorschubwege X

\ _r, 1/8 ²· \ ⁼

__η = X_ll/t- 41,00 mm

Wim ist, wie auch aus Fig^__8 zu entnehmen ist, der notwendige Fräsweg, 2.3. b, schon lange vor Erreichen des Endes das Hennwinkels .J%^ fertig bearbeitet. Würde jetzt das Fahren "um die Ecke" ebenfalls tangential erfolgen, würde der Weg X sehr große Werte annehmen.

Würde z.B. der Rennwinkel p_m mit 26,5 ° voll tangential ausgefahren werden, müßte anstelle des Weges Ύ = X„

a . ι

von 29 j 35 fflffi ein Weg X^ mit 88 nun gefahren werden* Um jedoch tangential in den zweiten Nennwinkel von /S|2 einfahren zu können, wäre von Pos. 279»35 (K-g» 8) zu

sätzlich ein Weg T₀ von 802_?21 min 'erforderlich.

25.9.1979 ίί 92V "4-5 - 55 163/13

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird zur Herstellung von Rechteck-Wangen als maximaler 7/eg des Frässchlittens der Abstand Y , ν •- s. ,^ \ zwischen einer Mittelachse (z.B. a,j(a₂) C"b) und der Dfagönäbn (R_Da , R^ ) zweier ein Rechteck bildender Mittelachsen angenommen, wobei der zugehörige Abstandswinkel J% der Werkstückspindel C aus den Formeln:

.4 cos /,-.

*- '- ^N 'N) Cb₀) =

¹^ Rp-ί- α_Λ Ca₂) Cb) . Y _ai Ca₂)Cb₁) Cb₂)

und

Ε,,

²' E_n +

Cb₁)

errechnet wird.

Dabei wird die Zwangsläufigkeit des Frässchlittens jeweils nach Ablauf eines AbStandswinkels Cz.B, $*^)t aufgehoben und dadurch der Frässchlitten bis zum Anfang des nächsten Abstandswinkels, z.B. ψ^ , stillgesetzt und dann jeweils die Zwangsläufigkeit wieder hergestellt, wobei die Werkstückspindel C sich während der Dauer der Stillsetzung des Frässchlittens mit Eilgeschwindigkeit dreht.

Auch wenn die Radien b₁ und b₂ gleich lang sind, so sind ihre Abstände für den Bearbeitungs-Umlauf doch unterschiedlich groß.

Aus den bekannten Größen läßt sich der zum Mindestabsb and zugehörige Drehwinkel des Werkstücks, Abstands-Winkel >,

25.9.1979 21 2 9|f - 46 -. . 55 163/13

genannt, nach den oben angegebenen erfindungsgemäßen Formeln /23 ·\ und/23*^ errechnen,

*Es können über Matrix zum errechneten cos p. die zugehörigen Grad-Werte und die für weitere Rechnungen erforderlichen Funktionswerte sin f. und tg j^\. gefunden werden. Dabei ist

^ = /Xj und

= f A^ und = f A₂ und Ab₂ =/A₃ und ^A₆ (s. Fig. 7a)

Es ergibt sich also für das gewählte Beispiel rechnungs~ mäßig:

Nennwinkel zu Abstandswinkel Differenz

^1t Ρ-&Λ/8 - 26,5 ° - ^A1/8 = 15,8 ° = 10,7 ⁸

^2e ΐ 112/7 - 63,5 ° -ΪΑ2/7'= 36,7 ° = 26,8 °

= 28,5 ° = 26,0 °

= 19,5 ° = 16,0 °

Die Differenz dieser 'v/inkel ist der sogenannte Leer-TJmlaufwinkel fp bei dom das Werkstück sich gemäß einer besonderen Ausführungsfο na der Erfindung bei stillstehendem Frässchlitten mit erhöhter Geschwindigkeit "um die Ecke" dreht, und zwar jeweils um den Betrag zweier Differenzen, also ZoB, zwischen Ende X und Anfang f* ist der leer-

A₁ - 1 A₂

. 25.9.1979

2 925 - 47 - 55 163/13

winkel 10,7 ° + 26,8 ° = 37,5 °.

Eine Ungenauigkeit beim Übergang von Eilumlauf auf normale, zulässige Arbeitsgeschwindigkeit (Abbremsen des Motors usw.) und dem Y/iedereinsetzen der Schlittenbewegung ist ohne Auswirkung, da diese Schaltungen noch reichlich vor dem Eingriff des Fräsers in das Werkstück erfolgen« Sine nachstehend beschriebene Lage-Kontrolle und Lageregelung wird solche Ungenauigkeiten rechtzeitig ausregelni

Aus Fig. 8 ist zu erkennen, daß auch noch am Ende des Abstandswinkels f¹. der Fräser bereits tangential -weit über die Kante des Werkstücks hinausgefahren ist. Der Winkel, der eigentlich dem wirllichen Präsweg L· entspricht, genannt ^¹J₁, errechnet sich zu

1. tg·?- = *L

* ^F1/8 U₁ + 1

2. tg/¹

a_P 3. tg*¹ ^

4. tg

9,50 21,80	O	D	15,8 36,7	O O	.,-
15,6 (	D	28,5	O
10,5 '	^F. und	19,5	O
nltel >	Tl

Vergleicht man am Zahleribeisjiiel die Wi nice I so kann es von zeitlichem Vorteil sein, nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung bereits nach Beendigung des

: ... .....' ' 25.9.1979

If -2 ftf - 4-8 - 55 163/13

Fräswinkels ,/ρ (auf volle Grade aufgerundet) das Werkstück in 3il-Umlauf zu setzen (Fig. 9a)·

Die Verbindung zwischen Werkstückdrehung (Winkel ot) und den Vorschub X des Frässchlittens 12 wird dabei nach einer besonderen Ausführungsform der Erfindung nach Ablauf des ' Y/inkels ff_h aufgehoben. Nach Durchlauf der Leerlauf-Winkel P₁-, boi Beginn des nächsten Y/inkels p_K » wird diese

Abhängigkeit, ev. bei vermindert em SiI umlauf wieder hergestellt, um kurz vor_: Beginn des nächsten Fräswinkels T-™

n+1 (auf volle Grade.abgerundet) über einen festgelegten Bremswinkel auf die Fräs-Umlauf-Geschwindigkeit zu .schalten» Inzwischen ist durch.die Lage-Kontrollo auch eine eventuelle Differenz von ei zu X ausgeglichen. Zur Bestimmung der Vorschub-Geschwindigkeit V^₁₁, und zur

Xw

laufenden Feststellung des Weges X des Frässchlittens muß der Mindestabstand 1 in Teilstrecken aufgelöst werden. Hierzu wird nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung der ' Abstands-Winkel "p_& , in dessen Bereich ein zwangsläufiger Zusammenhang zwischen Werkstückdrehung und Frässchlitten-Vorschub besteht, mit einem Sinheits-Winkel fs,'z.B. 5°, aufgeteilt. (Fig. 9b)_e Sin kleiner Einheits-Winkel ^, ist wichtig. Zwar ergibt sich für den ersten Winkel ^ = 1 ° nur ein Weg X,von 0}11 mm. Der tangentiale Fräsweg Ta (Fig. 9a) beträgt aber bereits 11-13 min, je nach Seite a^, a^ oder b (noch bei ?i = 5 ° beträgt das Verhältnis S^ = ^d5'⁵ ).

Der vom Einheitswinke 1 >% abhängige Teilweg X des Fräs Schlittens wird gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung durch den Schnittpunkt der Mittellinie

25.9.1979 2 9ff9 - 49 - 55 163/13

und der Tangente der beiden Kreise mit den Radien Rj₁ und

a,*(a_o)(b) in die berechenbaren Abstände AZ₀ und Ai' ¹ ^ ^K ' ⁿ

geteilt (Beispiel Fig. 9a X₁ 16 ^υ).

Der Abstand Λχ_Ώ errechnet sich zu: (s. Fig. 9a)

sin ^ R

^cos

2. e_n

3· ^fn

sin

4. (R₅, . Z 25_n) - E₅, = _H

"*" ^ Pn

wobei diese Werte den entsprechenden Abstands-Winkeln /Vl-8 ^zusuor^^nen sind.

Der Abstand '^_n wird mit Hilfe der Form-Radien R^ nach Figo 9b, die in Schritten des Einheitswinkels f-p im Bereich der Ab Standswinkel p\y\_a liegen, und mit Hilfe der obigen vorberechaeribaren Funktionsziffern Z 25_n im Rechner c berechnet, und zv/ar nach folgenden Formeln:

" ^a1 ^{= (a}1 · ^Z

2/3n = ^b₁ f Ξ2/₃η

. · 25.9.1979

ftf - 50 - .- 55 163/13

" ^a2 = ^(a2 · ^{Z 2}^ " ^a2

\ E6/7n - ¹W,*³³⁶^ - ^b = 0> · Z 25_n) - b (siehe auch Anspruch 20).

Die 'Summe der Teil-Abstandswerte Al und al - X werden den Abstandswinkeln ^m„q zugeordnet werden. Zudem muß dann der Wert X eine entsprechende Zuordnung zum Umlauf Winkel & (über den Rechner EE₁-) bekommen«

Pig. 10a zeigt5 daß als Eingabe von Hand nur die Werkstück-Achsen a, a-, » b sowie der Elnheits^inkel f^ eingegeben

C. Sit

25.9.1979 12 92f - 51 - 55 163/13

werden muß. In vielen Fällen sind auch die Daten der Formeln ^B) / (2^) / (s|) zeichnerisch vorhanden, es ist aber besser, auii diese Y/erte errechnen zu lassen, um Werkstück-Korrekturen oder auch Sonderformen (z.B. abgerundete Ecken) durch Sonder-Eingaben leichter errechnen zu können.

In Fig. 10a sind die einzelnen Ergebnisse vorstehend beschriebener Rechnungsverfahren nach den Formeln (2Q) *· die für die Berechnung aller Vorschub X-Werte erforderlich sind, zusammengestellt.

Aus den Formeln /23?^ und/23·^ für cos #_Λ/1 « werden mit Hilfe der Matrix bzw. dem Hilfsrechner RE_r „ die für die weiteren Rechnungen erforderlichen Y/inkel p^, sin ζ¹ , tg ^ -Werte bestimmt.

Nach der Feststellung der Winkel ^a_q v&ü f™_q wird im Speicher (Rechner) RSc- _o die Reihenfolgejier Werte aller Winkel mit Positions-Hummern (Adressen) festgelegt und zudem mit dem Wert ^ des Umlaufwinkels des Werkstücks versehen.

Dabei werden im Rechner RE_{r 2} bereits ö^SVJeil^s zwei aufeinanderfolgende Leer-Umlauf-Winkel, z.B. ^K-^ + addiert und mit dem zugehörigen Umlaufwinkel <^·τ herausgegeben.

Dieser Aufbau der Rechnungswege und vor allem die Organisation der Speicher gilt nur als Beispiel und ist endgültig natürlich von der Konstruktion der "Hardware¹¹ abhängig.

O ff n^rn . 25-9.1979

^U *^£i/ - 52 - 55 163/13

Dieses gilt vor allem für den Programmspeicher Sp^p, der für die Steuerung der Maschine (Werkstückspindel C und 3?rässchlitten 12) notwendigen Daten aus dem Rechner RSc erhalten hat.

Diese Daten haben einerseits als Ablage-Adresse eine Positions-Numiner, die sich bei gleichem Arbeitsablauf nicht mehr ändert« Als Abruf-Adresse kann die gleiche Position aber bei "verschiedenen Werkstücken mit verschiedenen WinkeIb ^ -Werten versehen sein, die über Komparator Comp.c und Impulszähler Za^. des Rechners EEg (Pig. 100) verglichen werden (=Takt TO. Bei Gleichheit wird die nächste Positions-Nummer bzw. der nächste Winkel d -Wert abgerufen usv/«,

Der Speicher in dieser Form ist ein Beispiel* Dabei haben die einzelnen Spalten folgende Bedeutung:

Programm-Speichar Sp,, ρ:

Spalte 1 = Pos»-No. = Pur jede Zustandsänderung der Antriebe C = Werkstückspindel und 5¹. S. 12 = Frässchlitten wird eine Pos.ITo* gesetzt, z.B. für

^E* ^Vo* St, +, -, χ

Änderungen der Strecken X_n wird innerhalb einer Pos. durch Winkel positioniert.

Spalte 2 = Winkel = Zu jedem Wert der Spalten 3-10

der dazugehörige Winkel^-Wert = V/inkell age' der Werkstückspindel C in

25.9.1979 - 53 - . 55 163/13

Spalte 2 gesetzt. Die ei -Rechenwerte können auf volle Grade gesetzt werden, da der genaue Zusammenhang von Winkel oi und Weg X rechnerisch gesichert v/ird«

Nach "Start" wird Pos. 1 eingerückt und cL_{A Λ} und X^, _Λ als Vorgabe ausgegeben.·

Im Rechner SSg v?ird cL* mit dem Ist-Wert -tL (vom Imp ) verglichen und bei Gleichheit die nächsten cK' '- und Χ_{Λ O}-Werte abgerufen.

Spalte 3 = /> = Diese Werte sind nur zur Sicht- \ _ ή. Kontrolle aufgeführt. Ihr Wert ist

^A bereits im Rechner REt- auf Winkel ^J ~ * L i<-Werte umgerechnet und damit hängt

auch ihre Wirkung vom pt -Wert ab· Wird der eigentliche Fräsweg mit f"^ eingesetzt, so ist darauf zu achten, daß-bei Wieder-Annäherung an den nächsten Wert ^*p, also nach dem Eil-Umlauf, mit einem festzulegenden Vor-Winkel von Eilgang auf Präs-Umlauf -Geschwindigkeit Vrjp zu schalten ist (nicht eingezeichnet).

Spalte 6 = Werkstück- Kommandos für den Antrieb der Werk-Achse C sbückspindel

V_n-P Eilumlauf = C₁-,

UiIf SZi

V-rrn, Fräsumlauf = C-r,

UjC - D

9 ff

25.9.1979 55 .163/13

Spalte 7 =

Frässchlitten-Eominandos Lauf = X Stillstand = St ·

Spalte 8 = X

Spalte 9 =

"⁴Sn⁰

Die Werte. X setzen entsprechend der Stellung des Frässchlittens bei dem zugehörigen Winice 1 oi , bestimmt durch Rechner RS _r Bei Abruf worden nur die X -Werte mit dem Winkel d -Wert von*0° - 360° (Spalte 2). ausgegeben und zum Rechner geführt.

Spalte 10 =

Setzen der Eil-Umlauf-Werte über

den Sechner SE_n-, also z.B.

Die vorzugebende -Geschvjindigkeit wird nicht im Rechner SEc bestimmt, sondern die X^-Werte werden aus dem Programm-Speicher Sp^2 iⁿ den Rechner HEg geführt» im Subtrahierer Subtr. Q wird aus ^x^₊i~"X_n ^äie Differenz + ώX_n+^j gebildet und daraus die Geschwindigkeit und Richtung des Frässchlittens nach der Formel (^) ähnlich der Formel Q6) (Fig, 1Oc),

+ V^-T, = η./min . .<ä|^ . + ^X_n mm/min

Böi Eingabe der Impulse Imp_c der V/erkstückspindel anstelle der Drehzahl η ergibt sich_} ähnlich der Formel Formel ·.

1 _J6O

* C / ώ

die

ΟΙ

& 1

25.9.1979 - 55 - 55 163/13

Der Unterschied gegenüber den früheren Formeln liegt im Differenzwinkel, der in den Formeln (lö) und (VT) unterschiedliche Größen hat, während in die Formeln ^Q) und der EinheitsTCinkel^jjj eingesetzt werden kann. Aus

1 Ί

a * · -^¹- kann wieder eine Zwischenziffer

vorweg errechnet werden, die mit dem Differenzwert ± A^_n aus dem Subtrahierer Subtr.g des Rechners REg multipliziert und über dsn Takt 2L gesteuert werden.

Diese Zwischenziffer 29 aus dem MuItig, multipliziert im Takt Τ-, mit den + A X^-r, -Werten des Zählers Zä^_o, ergibt die vorauszuberechnende Ziffer 30*

Die Summe +Z30 der Vorrechnung wird nun laufend im Zeittakt ta mit der aufgelaufenen Iinpulszahl Imp_c multipliziert und ergibt die Frässchlitten-Geschwindigkeits-Vorgabe:

. + z 30. .

Dieser Wert wird zusammen mit den Werten X,-,-n_n und dem Takt T^ über elektronisch gesteuerte Umschalter anstelle der Werte V_v, X, 5L (Rechner RE/, und R3_O) sinngemäß der Antriebs- und Regel-Steuerung für den Frässchlitten zugeführt (Fig. 3c).

Die Geschwindigkeit V,_r -& wächst mit steigendem .Arbeitswinkel, daher ist es auch aus diesem Grunde zweckmäßig, den Fräsvorschub nur bis zum Ende des jeweiligen Winkels zu betreiben«. Bei. f^ = 1 und einer konstanten Drehzahl der Werkstückspindel C von η = 0,1 U/min ergibt sich für das Werkstück-Beispiel:

* M Λ ν*^ 25.9.I979

£% i V2V -56 - 55 163/13

Fräsvjinkel	1	°- 15,8	0	0,27	am
7Vl/8	1	° - 36.7	0 _	0,25	- 3,01
fA2/7	1	0 - 27,6	0	.0,26	-7,10
tA3/6	1	0.'- 19,5	0	0,26	- 4,07
'/Ά4/5	1	0 - 63,5	0 -	0,25	- 2,22
			-23,26

= 0,162-2,25 1 : 14

= 0,15 -6,04 1 : 40

= 0,156-4,07 1 : 26

= 0,156-2,66 .1 : 17

= · 0,15 -27,91 1 :186

Das tangentiale Fräsen erfolgt über den ganzen Präswinlcel bis ^ = 45 °'mit etwa gleichbleibender Geschwindigkeit "V™. Bei dem vorgenannten Zahlenbeispiel ergäbe sich eine Mindest-Geschviindigkeit von 6,54 nnn/s bei f·* - 1 ° und 10^73 rnm/s bei f~_n = 36,7 °* Die tangentiale Geschwindigkeit ist also sofort hoch, iia Gegensatz zu der Y-^-Geschv7indigkeit des Vorschubes des ITrässchlittens. Dies ist bei der Festlegung der Umlauf ge schviindigkeit V-y der Werkstückspindel zu berücksichtigen. Bei den durchgerechneten Beispielen netrug Vy nur .0,1 U/min.

Einige ?«'eitere Fräsaufgaben an Rechteck-Bangen, r^le:

1. Abschrägen der· Ecken = Kreisbogen mit verkürzten Radien R

2* Abrunden der Ecken mit zentrischen Kreisbögen mit Radius r =: Transformierung des Sadiu.s r auf Drehpunkt Wange M , wie bei dem Fräsen von Oval-Wangen,

3. Wangen mit kreisförmigem Profil an einer oder an beiden der kurzen Seiten b, mit beliebigen Radien, die gegebenenfalls auf den Drehpunkt M_Q transfοrudert werden.

25.9.1979 2 9 W - 57 - · 55 163/13

4-, Wangen mit nicht zu den Mittelachsen parallelen Geraden. Leren Winkel zur entsprechenden Mittelachse wird sinngemäß dem Arbeitswinkel ^p_n oder |^_n zugefügt oder abgezogen.

5« Soll der Frässchlitten während eines Umlaufes des Werkstückes immer zwangsläufig mit der Drehung verbunden bleiben, ohne die bei tangentialem Fräsen sehr langen Vorschubwege zu bekommen, müßte die Berechnung des Vorschubes X auf die für das Fräsen von Kurbelzapfen bekannte Methode, ähnlich der Formel (2) , umgeschaltet werden, im Augenblick, in dem jeweils eine Seite des Hechteckes gerade tangential fertiggefräst wurde (z. B. die Seite &2 -p» also nach Ablauf z. B. des Winkels '

Der Rechner HEg sowie die bereits beschriebenen Rechner

c sind nur des Rechnungsablaufes wegen getrennt gezeichnet. So können nicht nur die Speicher Sp^, Spo und Sp^2 zusammengelegt werden. Das gilt auch vor allem für die Rechner HE₂, und HSg.

Ss ist vorteilhaft, viele Rechenaufgaben durch einen Minicomputer (Sentralrechner) durchlaufen zu lassen und einen zweiten Minicomputer dazu mit demselben Programm parallel arbeiten su lassen,'um die Resultate ständig miteinander vergleichen zu können. Bei Differenzen kann nicht nur die Störung als solche erkannt werden, sondern es ließe sich dabei ein Prüfprogramm denken, das im Stö— rungsfall sofort die Störungsstolle meldet (Diagnostik).

Die Zahl dor Daten, die für die verschiedenen Arbeitsgänge bei den Zapfen und '.Tangen erforderlich ist, ist nicht groß.

25.9.1979

did Vd^ - 53 - .55 163/13

Sie werden entweder über Dekaden-Schalter von Hand eingestellt oder über Band, einem Speicher zugeführt.

Über einen Betriebsart-Wahlschalter werden dann jeweils nur die Daten abgerufen, die für diesen Arbeitsgang benötigt werden, zugleich wird dadurch auch das" entsprechende Hechenprogramm aktivierte

Neben den Daten für Versetzen, Teilen, Einstechen sind erforderlich allgemein: R™_s Imp /TJ , dt (ta)«

1) Kurbelzapfen, kurzer Weg O °, H, S₂, ^. ,

2) Kurbelzapfen, langer Weg 180 °, H, R₂, c< ,

3) Wange, Oval, gleichzeitig R^, R₂» <^1» ^E* ' ^a1» "^D» ^c

4) Wange Birnenform R^, R^, R^,^ -g, oL ^,rf\ ^, a^,

5) Wange Rechteck a^, a₂j b,

6) Wange Rechteck mit

Kreisbogen ^a1» ^a2' ^b> ^ E'

Die gewählten Daten in der eingegebenen Betriebsart-Stellung müssen einen Wert über "Null" haben«

Claims (13)

1. 25.9.1979 1 2 SSf - 59 - -55 163/13

   Erf indunsrs anspruch

   1« Steuer- und Regeleinrichtung für Kurbelweilenfrasmaschinen und Kurbelwellenschleifmaschinen mit einem in einer Ebene rechtwinklig zur Achse der Kurbelwelle beweglichen Frässchlitten, bei der die -Drehbewegung der Werkstückspindel, d.h. deren Drehzahl und Winkellage, sinngemäß in eine Längsbewegung des Frässchlittens umgesetzt "wird, wobei die Werte digital für Geschwindigkeit und Lage herausgegeben werden und der Antrieb des Frässchlittens durch diese Werte mit einer Geschwindigköitsvorgabe und einer Lagekontrolle über Soll-Ist-Vergleich gesteuert und geregelt wird, gekennzeichnet dadurch, daß dem Frässchlitten (12) ein Rechner (RE) zugeordnet ist, dem Zeichnungs- und/oder Konstruktionsdaten von Kurbelzapfen (Z) oder -wangen (W) beliebiger Bauformen in Verbindung mit, diesem Sechner laufend zufließenden, von der Drehbewegung der Werkstückspindel (C) abhängigen Impulsen (Imp) eines fest mit der Werkstückspindel verbundenen Digitalgebers eingegeben v/erden, womit der Sechner sämtliche für die Bearbeitung der Kurbelzapfen und -wangen erforderlichen Steuerdaten für die Geschwindigkeit OO und für die Lage (X) selbst errechnet und diese Daten in der für die erwünschte Genauigkeit der Fertigung erforderlichen Größe und Taktgeschwindigkeit ausgibt·
2. 2.· Steuer- und Regeleinrichtung nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Geschwindigkeit (Υ_χ) für den Frässchlitten (12) nach folgender Formel berechnet wird:

   M* s, ^- - 25.9.1979

   £ id V4V - 60 - 55 163/13

   wobei der Inhalt; der großen Klammer je Sinheitsschritt ei·,-, rechnerisch als Ziffer +
   Stellen zusammengefaßt wird»

   reclmerisch als Ziffer + Z 10 mit jeweils max, vier

   Steuer- und Regeleinrichtung nach Punkt 2, gekennzeichnet dadurch, daß der Rechner (ES) zur Berechnung der Geschwindigkeit (V--.-,) so ausgelegt ist, daß er nach Eingäbe der Werkstückdaten oder Konstruktionsdaten sämtliche von einem Einheitswinkel (c\'·^) abhängigen und zugehörigen Berechnungen der Yiege X_n des Prässchlittens (12) durchführt und die Ergebnisse (Z 1O_n) speichert und dann die Startvoraussetzung freigibt, und daß der Eechner (HE) außerdem während der Bearbeitung eines Zapfens (Z) oder einer Wange (W) in möglichst kurzen Zeitabschnitten'(ta) ..die Ergebnisse (Z 10 ) mit der Zahl der Impulse multipliziert, also + V„ = Imp_ . -!- Z 10„ mm/s, die während des Zeit abschnittes (ta) durch die Drehbewegung der Werkzeugspindel (12,1) von dem dieser zugeordneten Digitalgeber ausgegeben werden, und diese Ergebnisse in eine Führungsspannung (U) verwandelt werden, zur Antriebssteuerung des Frässchlittens (12).

   Steuer- und Regeleinrichtung nach Punkt 2, gekennzeichnet dadurch, daß durch den Zeittalct (ta) die Multiplikation pro Sekunde in so kurzen Zeitabschnitten wiederholt wird, daß die Dynamik der Werkstückspindel (G) mit der gewünschten Genauigkeit erfaßt wird, so daß bei der kleinsten Drehzahl der Werkstückspindel der Zeittakt (ta) und/oder die Impulszahl pro Umdrehung des Gebers (z, B, DGO 4,3) so bemessen werden, daß mindestens ein Imptils pro Zeittalct (ta) erfaßt wird.
3. 25.9.1979 - 61 - 55 163/13

   5·- Steuer- und Regeleinrichtung nach Punkt 2, gekennzeichnet dadurch, daß die Schaltung so ausgelegt ist, daß das Signal (ta) gemeinsam mit dem nächsten Impuls des Gebers der Werkstückspindel £0) über ein UND-Glied geführt wird, und daß der Ausgang des UND-Gliedes den Übertrag des Impulszähler-Inhalts an einen Multiplikator veranlaßt und daß er anschließend den Impuls-Zähler (ta) auf Null stellt.
4. 6. Steuer- und Regeleinrichtung nach Punkt 5> gekennzeichnet dadurch, daß der eingestellte Einheits-Takt (ta), z· B. 0,01 see, sich solange selbsttätig multipliziert, bis ein Impuls (Imp.,) des Gebers an der Werkstückspindel (G) im UND-Glied eintrifft und daß der Multiplikator (Multi) als Ziffer (n^) über einen Zähler (Zä) festgestellt v/ird und als Divisor der Formel @ zugefügt wird»

   7» Steuer- und Regeleinrichtung nach Punkt 2, gekennzeichnet dadurch, daß die aus der Geschwindigkeitsberechnung erzeugte Führungsspannung (U,,) in eine Frequenz umgewandelt wird, die in bekannter Weise mit der Ist-Wert-Frequenz des Frässchlittens (12) verglichen und für eine Geschwindigkeits-Regelung benutzt wird,
5. 8. Steuer- und Rageleinrichtung nach Punkt 7, !gekennzeichnet dadurch, daß die in eine Freauoliz verwandelte Führungsspannung (U,,) einem Zähler (ZaO zugeführt wird, während gleichzeitig die Impulse des Gebers (DGX 12.3) des Frässchlittens Gi2) an den Zähler (Zäq_) gegeben werden, und daß beide Zählerstände, die über Zeit- und Frequenz wieder Strecken" (X) bilden, über einen Subtra-
6. 25.9.1979 ti 2 ΨΒ -62- - -55 163/13

   nieren (Subtr.) geführt und die Differenz mit entsprechenden Vorzeichen über einen D/A-Wanäler als Korrekturspannung (Uo) über ein Integral mit der Führungsspannung (UO gemischt wird«.

   9· Steuer- und Regeleinrichtung nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß der Rechner (RE) nach Eingabe der .Wsrkstückdaten'bzw. Konstruktionsdaten sofort für bestirnte Winkelabschnitte (^g) dia Lage (X_n) <lss Frässchlittens (12) vorausberechnet und speichert und_sden Abschluß dieser Rechnungen als eine weitere Startyor-. aus Setzung freigibt, wobei jeweils der Wert X_n wahrend der Bearbeitung des Werkstücks nach Ablauf des ent- . sprechenden Winkelabschnitts in den Frequenz-Zähler (Soll-Wert Y) des Geschwindigkeits-3egelkreises ge-

   -Λ»

   setzt wird.

   10, Steuer- und Segeleinrichtung nach Punkt 9» gekennzeichnet dadurch, daß während der Bearbeitung des Werkstücks nach Ablauf des entsprechenden Winkel-Abschnitts der Soll-Wert (X_n) über einen zweiten Kontrollkreis mit dem' Ist-Wert des Frässchlittens (12) "verglichen wird und bei Differenzen eine Korrektur-Spannung (UO erzeugt wird, die sich mit.der Korrekturspannung (Up) mischt, wobei der Soll-Frequenszähler des Geschwindigkeitskreises jeweils den Lage-Soll-Wert (X_n) gesetzt erhält.

   11* Steuer- und Regeleinrichtung nach Punkt 10, gekennzeichnet dadurch, daß der Ist-Wert-Geber zur Speisung des zweiten Kontrollkreises einen zweiten, vom ersten mechanisch und elektrisch getrennten Impuls-Aufnehmer hat,
7. 25.9.1979 - 63 - 55 163/13
8. 12. Steuer- und Regeleinrichtung nach Punkt 11, gekennzeichnet dadurch, daß im. Ist-Wert-Meßsystem ein zweiter Geber (Aufnehmer, z. B. ein zweiter Kopf auf den Maßstab 12.3 in Kg. 3c) vorgesehen ist, der mit einem zweiten Ist-Wert-Zähler (Zäg) verbunden ist und über die beiden Zähler (Za^ und Zäg) eine Kontrolle des Istwert-Kreises durchgeführt wird.

   13· Steuer- und Regeleinrichtung nach Punkt 2, gekennzeichnet dadurch, daß die Speicher (§Po und Spg) mit Ausgabe der Lage-Werte (ZlC ) bzw. (^_n) zugleich ihre Adresse in Winkelgraden herausgeben, z.B. 30 °, daß diese auf Gleichheit geprüft werden und bei Ungleichheit eine Störmeldung ausgegeben wird.
9. 14. Steuer- und Regeleinrichtung nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß zum Teilen dem Rechner (RE) die Teil-77inkel der Zapfen (Z), die von einer bestimmten Lage eines Zapfens des in die Maschine eingelegten Werkstücks aus festgelegt sind, dem Rechner für den Frässchlitten (12) eingegeben werden, der danach beim Einstechen den Frässchlitten - zuletzt im Schleichgang *· an den Zapfenradius heranführt, wobei die Umlaufgeschwindigkeit mit der für diese Winkellage vorprogrammierten Drehzahl beginnt und endet, wobei beim Einstechen die Vorschubgeschwindigkeiten unmittelbar, beim Umlauf über die Regelung der Drehzahl der Werkstückspindel (C), in Abhängigkeit von der voreinstellbaren Fräser-Belastung vom Rechner vorgegeben werden.

   15« Steuer- und Regeleinrichtung nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß zur Berechnung der Arbeitsabläufe
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    für das Wangenfräsen mit aus Kreisbögen, bestehendem Profil, von der langen Mittelachse (a) und vom Drehpunkt der Wange (R₀) ausgehend, ein Gitter aus konstruierten oder errechneten Form-Radien (R,„) im ,jeweiligen Abstand eines EinheitstinkeIs (Mg) oder des errechneten Differenzwinkels Cf¹^_n) ²^r Profillinie, gelegt wird, wobei der Schnittpunkt der Radien (R^) mit der .Profillinie des Ovals die BerüJhrurigsptinkte des Fräser-Profils .ergeben»

    16« Steuer- und Regeleinrichtung nach Ponkt 15i gekennzeichnet dadurch, daß aus den dem Berührungs-Radius Ca₂ benachbarten Radien (a,* und b^) und dem Winkel ( J*/) die dritte Seite (c^) eines Hilfsdreiecks errechnet wird₅ die aur Tangente im Berührungspunkt parallel verläuft, wodurch der Winkel (B₂) des Berührungs-Radius zur Tangente errechnet wird und womit mit Hilfe des zweiten Dreiecks (apj bp, c^) die Lage der Fräsermitte (P ) zur Wangen-Mitte (M ) bestimmbar ist, "woraus sich über die Ibstands-Radien R_m die Teilstrecken 2!X_„ ergeben*

    Steuer- und Regeleinrichtung nach Pankt 1, zur Herstellung von Rechteck-Wangen, gekennzeichnet dadurch, daß als ma:-d.maler Weg (X) des Frässchlittens (12) der

    Abstand Y _r w, ν/, ν zwischen einer Mittel-Achse, BXjCa₂Xb^Xb₂) '

    z.B_e (a^)(a^)(b) und der Diagonalen (R-n„ r, . )

    i *; Ua Jr,

    zweier ein Rechteck bildenden Mittelachsen (a^"~irnd a₂ und b) angenommen wird, wobei der zugehörige Ab stand stinke 1 (K) der Werkstückspindel (G) aus den Formeln:
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    und

    errechnet wird, und daß jeweils nach Ablauf eines Abstandswinkels Cz.B. ,^Vi) die Zwangsläufigkeit des Fr äs schütte ns C12) mit der Drehung der Werkstückspindel O₁, aufgehoben und dadurch der Frässchlitten bis zum Anfang des nächsten Abstandswinkels Cz.B. /¹V?) stillgesetzt und Y/onach dann jeweils die Zwangsläufigkeit wieder hergestellt wird, wobei die Werkstückspindel CC) sich während der Dauer der Stillsetzung des Frässchlittens C12) mit Si!geschwindigkeit dreht.

    18, Steuer- und Eege!einrichtung nach Punkt 17» gekennzeichnet dadurch, daß bereits mit Ablauf der eigentlichen Wegstrecken Ca₁I a₂» b),die dom Fräswinkel (<fVi_o) entsprechen, der Sil-Umlauf der Werkstückspindel CG) beginnt mit zwangsläufig entsprechendem Eil-Lauf des Frässchlittens Ci2) zwischen dem Ende des Fräswinkels Cj^_n) bis sum Enda des AbStandswinkeIs

    Anfang des Abstandswinkels C/^_n+1) bis Anfang des Präswinkels C)

    19« Steuer- und Segeleinrichtung nach Punkt 17» gekennzeichnet dadurch, daß zur. Bestimmung der Vorschubge-
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    schwindigkeit (V_x^) und zur laufenden Peststellung des Weges (X) des Frässchlittens (12) der Mindest-Abstand (T) in Teilstrecken ( ΔΧ_Ό ) und (ΔΊ , r-w >-n aufgelöst wird, dadurch, daß "der A"bstandswinkel (^-.) mit einem Einheits^inkel (/%), z.B* 1 aufgeteilt mrd (Fig. 9a und
13. 20. Steuer- und Eegeleinrichtung nach Punkt 19, gekenn zeichnet dadurch, -daß die dem jeweiligen Winkel zugehörigen Teilstrecken (X„) rechnungsmäßig über einen Teilabstand /JX_P nach der Formel:

    sin²

    ^oos

    und über einen Teilabstand ΔΊ , \t^,\^ nach der

    Formel ' -

    sin² ^t--

    ü= + cos K. <
    cos h ^J

    ^ axiCap)(b)n bestimmt werden.

    21« Steuer- und Regeleinrichtung nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß über einen Wahlschalter jeweils einer der verschiedenen Arbeitsabläufe für Zapfen und Wangen eingestellt werden kann, wobei nur die für den gewählten Arbeitsablauf erforderlichen Zeichnungsdaten bzw«, Konstruktionsdaten dem Rechner zugeführt werden und geprüft wird, daß jedes der gewählten Daten einen Wert über Null hat,

    A U ί'ο"*ΏΠ /fÄinh^'ιππρ^