DE10047928B4

DE10047928B4 - simulation system

Info

Publication number: DE10047928B4
Application number: DE10047928A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Dr. Papiernik; Christof Sinn
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1999-11-18
Filing date: 2000-09-27
Publication date: 2011-03-31
Anticipated expiration: 2020-09-28
Also published as: DE10047928A1

Abstract

Simulationssystem für eine dreidimensionale Bearbeitung eines Werkstücks (11) durch eine CNC-gesteuerte Bearbeitungsmaschine (3), insbesondere eine Fräsmaschine (3),
– wobei einer Recheneinheit (1) ein Ausgangsdatensatz (2) vorgebbar ist, der anhand idealisierter Bearbeitungsanweisungen für die Bearbeitungsmaschine (3) eine Sollbearbeitung des Werkstücks (11) bestimmt,
– wobei von der Recheneinheit (1) in einem ersten Funktionsblock (5) anhand des Ausgangsdatensatzes (2) ein Zwischendatensatz (6) ermittelbar ist,
– wobei von der Recheneinheit (1) in mindestens einem zweiten Funktionsblock (8, 9) anhand des Zwischendatensatzes (6) ein Steuerdatensatz (4) ermittelbar ist, anhand dessen die Bearbeitungsmaschine (3) von einer Regeleinheit (10) regelbar ist,
– wobei zumindest der Steuerdatensatz (4) einer Simulationseinrichtung (1') zuführbar ist,
– wobei von der Simulationseinrichtung (1') anhand des Steuerdatensatzes eine zweidimensionale Projektion der Bearbeitung des Werkstücks (11) ermittelbar und über eine Anzeigeeinrichtung (17) darstellbar ist,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Funktionsblöcke (5, 8, 9) einzeln ausblendbar sind so dass...Simulation system for a three-dimensional machining of a workpiece (11) by a CNC-controlled processing machine (3), in particular a milling machine (3),
- wherein a calculation unit (1) an output data set (2) can be predetermined, which determines based on idealized processing instructions for the processing machine (3) a target machining of the workpiece (11),
Wherein an intermediate data record (6) can be determined by the arithmetic unit (1) in a first function block (5) on the basis of the output data record (2),
Wherein a control data set (4) can be determined by the arithmetic unit (1) in at least one second function block (8, 9) on the basis of the intermediate data record (6), by means of which the processing machine (3) can be controlled by a control unit (10),
Wherein at least the control data set (4) can be fed to a simulation device (1 '),
In which a two-dimensional projection of the machining of the workpiece (11) can be determined by the simulation device (1 ') on the basis of the control data record and can be displayed via a display device (17),
characterized,
that the function blocks (5, 8, 9) are individually fade out so that ...

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Simulationssystem für eine dreidimensionale Bearbeitung eines Werkstücks durch eine CNC-gesteuerte Bearbeitungsmaschine, insbesondere eine Fräsmaschine.The present invention relates to a simulation system for a three-dimensional machining of a workpiece by a CNC-controlled processing machine, in particular a milling machine.

Bei CNC-gesteuerten Bearbeitungsmaschinen wird ein Werkstück entweder von einem Programmierer direkt codiert oder das Werkstück wird mittels eines CAD-Systems modelliert und dann in ein äquivalentes CNC-Teileprogramm umgewandelt. Das CNC-Teileprogramm bzw. das CAD-Modell entsprechen dabei idealisierten Bearbeitungsanweisungen für die Bearbeitungsmaschine. Das CNC-Programm wird in eine CNC-Steuerung geladen und die Bearbeitungsmaschine entsprechend dem CNC-Programm gesteuert.In CNC machine tools, a workpiece is either directly coded by a programmer, or the workpiece is modeled using a CAD system and then converted to an equivalent CNC part program. The CNC part program or the CAD model correspond to idealized machining instructions for the processing machine. The CNC program is loaded into a CNC control and the machine is controlled according to the CNC program.

Wenn das so gefertigte Werkstück innerhalb der gewünschten Fertigungstoleranzen eines idealen Werkstücks liegt, stellen sich bei dieser Vorgehensweise keine Probleme. Entspricht das gefertigte Werkstück hingegen nicht den an es gestellten Anforderungen, stellt sich die Frage, aufgrund welcher Variationen ein ordnungsgemässes Werkstück fertigbar ist.If the workpiece thus produced is within the desired manufacturing tolerances of an ideal workpiece, this approach poses no problems. On the other hand, if the finished workpiece does not meet the requirements placed on it, the question arises as to which variations allow a proper workpiece to be manufactured.

Es ist zwar möglich, nacheinander einzelne Bearbeitungsanweisungen und/oder einzelne Betriebsparameter der Bearbeitungsmaschine zu ändern, ein neues Werkstück zu fertigen und dann dieses erneut gefertigte Werkstück zu überprüfen. Diese Vorgehensweise ist aber sehr mühsam und darüber hinaus kosten-, material- und zeitintensiv. Dies gilt ganz besonders auch deshalb, weil oftmals nicht bekannt ist, wo die Ursache für die Abweichungen des tatsächlich gefertigten Werkstücks vom gewünschten Werkstück zu suchen sind.Although it is possible to successively change individual machining instructions and / or individual operating parameters of the machine tool, to manufacture a new workpiece and then to check this re-fabricated workpiece. However, this procedure is very tedious and, moreover, expensive, time-consuming and time-consuming. This is especially true because often it is not known where to look for the cause of the deviations of the actually manufactured workpiece from the desired workpiece.

Zur Simulation der Bearbeitung des Werkstücks sind bereits verschiedene Vorgehensweisen bekannt.Various procedures are already known for simulating the machining of the workpiece.

So ist aus der WO98/09203 A1 beispielsweise ein Simulationssystem für eine dreidimensionale Bearbeitung eines Werkstücks durch eine CNC-gesteuerte Bearbeitungsmaschine bekannt. Bei diesem Simulationssystem ist einer Recheneinheit ein Ausgangsdatensatz vorgebbar, der anhand idealisierter Bearbeitungsanweisungen für die Bearbeitungsmaschine eine Sollbearbeitung des Werkstücks bestimmt. Von der Recheneinheit ist in einem ersten Funktionsblock anhand des Ausgangsdatensatzes ein Zwischendatensatz ermittelbar. In mindestens einem zweiten Funktionsblock ermittelt die Recheneinheit anhand des Zwischendatensatzes einen Steuerdatensatz, anhand dessen die Bearbeitungsmaschine von einer Regeleinheit regelbar ist. Der Ausgangsdatensatz ist einer Simulationseinrichtung zuführbar. Von dieser ist anhand des Ausgangsdatensatzes eine zweidimensionale Projektion der Bearbeitung des Werkstücks ermittelbar und über eine Anzeigeeinrichtung darstellbar.So is out of the WO98 / 09203 A1 For example, a simulation system for a three-dimensional machining of a workpiece by a CNC-controlled processing machine known. In this simulation system, an arithmetic unit can be given an initial data record which, on the basis of idealized machining instructions for the processing machine, determines a desired machining of the workpiece. From the arithmetic unit, an intermediate data record can be determined in a first function block on the basis of the output data record. In at least one second function block, the arithmetic unit uses the intermediate data record to determine a control data record by means of which the processing machine can be controlled by a control unit. The output data record can be fed to a simulation device. From this, a two-dimensional projection of the machining of the workpiece can be determined on the basis of the initial data set and represented by a display device.

Auch aus der DE 197 39 559 A1 (nächstliegender Stand der Technik) ist ein Simulationssystem für eine dreidimensionale Bearbeitung eines Werkstücks durch eine CNC-gesteuerte Bearbeitungsmaschine bekannt. Auch hier ist einer Recheneinheit ein Ausgangsdatensatz vorgebbar, der anhand idealisierter Bearbeitungsanweisungen für die Bearbeitungsmaschine eine Sollbearbeitung des Werkstücks bestimmt. Auch ist wieder von der Recheneinheit in einem ersten Funktionsblock anhand des Ausgangsdatensatzes ein Zwischendatensatz ermittelbar und in mindestens einem zweiten Funktionsblock anhand des Zwischendatensatzes ein Steuerdatensatz ermittelbar, anhand dessen die Bearbeitungsmaschine von einer Regeleinheit regelbar ist. Zumindest der Steuerdatensatz ist einer Simulationseinrichtung zuführbar, von der anhand des Steuerdatensatzes eine zweidimensionale Projektion der Bearbeitung des Werkstücks ermittelbar und über eine Anzeigeeinrichtung darstellbar ist.Also from the DE 197 39 559 A1 (Nearest prior art) is a simulation system for a three-dimensional machining of a workpiece by a CNC-controlled processing machine known. Here, too, an arithmetic unit can specify an output data set which determines a desired processing of the workpiece on the basis of idealized processing instructions for the processing machine. Also, an intermediate data record can again be determined by the arithmetic unit in a first function block on the basis of the initial data record, and a control data record can be determined in at least one second function block on the basis of the intermediate data record, by means of which the processing machine can be controlled by a control unit. At least the control data record can be fed to a simulation device from which a two-dimensional projection of the machining of the workpiece can be determined on the basis of the control data record and can be displayed via a display device.

Ausgehend von der DE 197 39 959 A1 liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zu Grunde, eine Möglichkeit zu schaffen, auf erheblich schnellere, einfachere und kostengünstigere Weise als im Stand der Technik idealisierte Bearbeitungsanweisungen zu erstellen, mittels derer in der Realität ein ordnungsgemäßes, also innerhalb der zulässigen Toleranzbreite einem idealen Werkstück entsprechendes, reales Werkstück herstellbar ist.Starting from the DE 197 39 959 A1 The present invention is based on the object to provide a way to create in a much faster, easier and more cost-effective manner than in the prior art idealized machining instructions, by means of which in reality a proper, ie within the allowable tolerance of an ideal workpiece corresponding, real workpiece can be produced.

Die Aufgabe wird bei einem gattungsgemäßen Simulationssystem dadurch gelöst, dass die Funktionsblöcke einzeln ausblendbar sind, so dass sie im Falle der Ausblendung bei der Ermittlung des Steuerdatensatzes übersprungen werden. Denn dadurch ist es nicht nur möglich, die Bearbeitung des Werkstücks als solche zu simulieren. Vielmehr ist es auch möglich, den Einfluss einzelner Funktionsblöcke gezielt zu ermitteln und so eventuell eine Fehlerquelle aufzufinden bzw. auszuschließen.The object is achieved in a generic simulation system in that the function blocks are individually ausblendbar so that they are skipped in the case of blanking in the determination of the control data set. Because this not only makes it possible to simulate the machining of the workpiece as such. Rather, it is also possible to determine the influence of individual function blocks targeted and thus possibly find a source of error or exclude.

Der Ausgangsdatensatz ist in der Regel ein Teileprogramm. Wahlweise können entweder dem Teileprogramm selbst von der Recheneinheit Verfahrgeschwindigkeiten, Verfahrbeschleunigungen und Bahnkrümmungen zugeordnet werden oder das Teileprogramm ist in eine Polynomfolge umsetzbar und der Polynomfolge werden von der Recheneinheit die Verfahrgeschwindigkeiten, Verfahrbeschleunigungen und Bahnkrümmungen zugeordnet. Anhand des Teileprogramms bzw. der Polynomfolge und den. zugeordneten Verfahrgeschwindigkeiten, Verfahrbeschleunigungen und Bahnkrümmungen werden dann von der Recheneinheit – ggf. zweistufig – miteinander zu koordinierende Bewegungen einzelner Verfahrmöglichkeiten des Bearbeitungswerkzeugs ermittelt. Die miteinander zu koordinierenden Bewegungen bilden den Steuerdatensatz. Der Zwischendatensatz entspricht in diesen Fällen vorzugsweise dem Teileprogramm mit den ihm zugeordneten Verfahrgeschwindigkeiten, Verfahrbeschleunigungen und Bahnkrümmungen bzw. der Polynomfolge mit den oder ohne die der Polynomfolge zugeordneten Verfahrgeschwindigkeiten, Verfahrbeschleunigungen und Bahnkrümmungen.The output data set is usually a part program. Alternatively, either the part program itself from the arithmetic unit traversing speeds, traversing accelerations and path curvatures are assigned or the part program can be implemented in a polynomial order and the polynomial sequence are assigned by the arithmetic unit, the traversing speeds, traversing accelerations and path curvatures. Based on the part program or the polynomial sequence and the. assigned traversing speeds, traversing accelerations and Web curvatures are then determined by the arithmetic unit - possibly in two stages - to be coordinated movements of individual traversing possibilities of the machining tool. The movements to be coordinated together form the control data record. In these cases, the intermediate data record preferably corresponds to the part program with its associated travel speeds, travel accelerations and path curvatures or the polynomial sequence with or without the travel velocities, travel accelerations and path curvatures assigned to the polynomial sequence.

Vorzugsweise ist von der Simulationseinrichtung anhand eines ein reales Verhalten der Bearbeitungsmaschine beschreibenden Modells aus dem Steuerdatensatz rechnerisch ein die tatsächliche Bearbeitung beschreibender Enddatensatz ermittelbar und auch aus dem Enddatensatz eine zweidimensionale Projektion der tatsächlichen Bearbeitung ermittelbar und über die Anzeigeeinrichtung darstellbar.The simulation device can computationally determine a final data record describing the actual processing from the control data record on the basis of a model describing a real behavior of the processing machine, and also compute a two-dimensional projection of the actual processing from the final data set and display it via the display device.

Die Beschreibung des realen Verhaltens der Bearbeitungsmaschine ist effizient möglich, wenn sie durch Maschinenparameter erfolgt. Aus Flexibilitätsgründen sind die Maschinenparameter dabei vorzugsweise zumindest teilweise interaktiv änderbar. Sie umfassen in der Regel mindestens eine Abmessung eines Bearbeitungswerkzeugs der Bearbeitungsmaschine und/oder ein Elastizitätsverhalten der Bearbeitungsmaschine.The description of the real behavior of the processing machine is efficiently possible when done by machine parameters. For reasons of flexibility, the machine parameters are preferably at least partially interactively changeable. They usually comprise at least one dimension of a processing tool of the processing machine and / or a elastic behavior of the processing machine.

Vorzugsweise ist auch anhand des Ausgangsdatensatzes und/oder des Zwischendatensatzes eine zweidimensionale Projektion der Bearbeitung des Werkstücks ermittelbar und über die Anzeigeeinrichtung darstellbar. Denn dann ist das Simulationssystem noch flexibler betreibbar.Preferably, a two-dimensional projection of the machining of the workpiece can also be determined on the basis of the initial data record and / or the intermediate data record and can be displayed via the display device. Because then the simulation system is even more flexible operable.

Die Simulation ist besonders flexibel, wenn – vorzugsweise interaktiv – selektierbar ist, welcher der Datensätze zur Ermittlung der zweidimensionalen Projektion und deren Darstellung über die Anzeigeeinrichtung herangezogen wird.The simulation is particularly flexible if - preferably interactively - is selectable, which is the data sets used to determine the two-dimensional projection and their representation via the display device.

Zur Ermittlung der zweidimensionalen Projektion wird vorzugsweise anhand des darzustellenden Datensatzes eine Vielzahl von Stützstellen ermittelt, die in ihrer Gesamtheit das virtuelle dreidimensionale Werkstück beschreiben.In order to determine the two-dimensional projection, a multiplicity of interpolation points are preferably determined on the basis of the data set to be displayed, which in their entirety describe the virtual three-dimensional workpiece.

Vorzugsweise ist der darzustellende Datensatz interaktiv änderbar. Denn dann ist das Simulationssystem noch flexibler betreibbar.Preferably, the data set to be displayed is interactively changeable. Because then the simulation system is even more flexible operable.

Weitere Vorteile und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels. Dabei zeigen in PrinzipdarstellungFurther advantages and details emerge from the following description of an embodiment. This show in a schematic representation

1 eine Bearbeitungsmaschine mit einem Rechner und einer Regeleinheit, 1 a processing machine with a computer and a control unit,

2 den Rechner von 1 in Detail und 2 the calculator of 1 in detail and

3 eine Steuereinrichtung und einen Simulations- und/oder Emulations-Rechner. 3 a control device and a simulation and / or emulation computer.

Gemäss 1 wird in einen Rechner 1, z. B. einen PC 1, ein Ausgangsdatensatz 2 eingegeben. Der Ausgangsdatensatz 2 beschreibt idealisierte Bearbeitungsanweisungen für eine CNC-gesteuerte Bearbeitungsmaschine 3. Er ist üblicherweise ein sogenanntes Teileprogramm 2. Die Bearbeitungsmaschine 3 ist im vorliegenden Fall als Fräsmaschine 3 ausgebildet. Sie könnte aber auch eine andere Werkzeugmaschine, z. B. eine Bohr- oder Drehmaschine sein. Auch könnte die Bearbeitungsmaschine 3 als Industrieroboter oder als Sondermaschine ausgebildet sein.According to 1 will be in a calculator 1 , z. B. a PC 1 , an output record 2 entered. The output data set 2 describes idealized machining instructions for a CNC-controlled machine tool 3 , It is usually a so-called part program 2 , The processing machine 3 is in the present case as a milling machine 3 educated. But you could also use another machine tool, eg. B. be a drilling or lathe. Also, the machine could be 3 be designed as an industrial robot or as a special machine.

Der Ausgangsdatensatz 2 beschreibt eine Sollbearbeitung eines Werkstücks 11 durch die Bearbeitungsmaschine 3. Aus ihm ermittelt der Rechner 1 gemäss 2 anhand seines Programms einen Steuerdatensatz 4 für die Bearbeitungsmaschine 3. Der Steuerdatensatz 4 stellt somit ebenfalls eine Sollbearbeitung des Werkstücks 11 dar, und der Rechner 1 bildet eine CNC-Steuerung für die Bearbeitungsmaschine 3.The output data set 2 describes a target machining of a workpiece 11 through the processing machine 3 , From him determines the calculator 1 according to 2 based on his program a tax record 4 for the processing machine 3 , The tax record 4 thus also provides a target machining of the workpiece 11 and the calculator 1 forms a CNC control for the processing machine 3 ,

Zur Ermittlung des Steuerdatensatzes 4 setzt der Rechner 1 vorzugsweise in einem Funktionsblock 5, dem sogenannten Kompressor 5, zunächst das Teileprogramm 2 in eine Polynomfolge 6 um. Die Polynomfolge 6 ergibt eine abzufahrende Bahn eines Bearbeitungswerkzeugs 7, hier eines Fräskopfs 7. Sodann werden der Polynomfolge 6 vom Anwender Sollverfahrgeschwindigkeiten zugeordnet. Der Rechner 1 errechnet dann erwartete Verfahrgeschwindigkeiten v, erwartete Verfahrbeschleunigungen a und Verfahrrucke r des Bearbeitungswerkzeugs 7 sowie erwartete Bahnkrümmungen. Falls diese Werte v, a, r zulässige Grenzwerte überschreiten, korrigiert der Rechner 1 die Bewegungsführung des Bearbeitungswerkzeugs 7 entsprechend, so dass die zulässigen Grenzwerte eingehalten werden.For determining the control data record 4 puts the calculator 1 preferably in a functional block 5 , the so-called compressor 5 , first the parts program 2 into a polynomial sequence 6 around. The polynomial sequence 6 gives a trajectory of a machining tool to be traversed 7 , here a milling head 7 , Then the polynomial sequence 6 assigned by the user nominal travel speeds. The computer 1 then calculates expected travel speeds v, expected travel accelerations a and travel r of the machining tool 7 as well as expected curvatures. If these values v, a, r exceed allowable limits, the calculator corrects 1 the motion control of the machining tool 7 accordingly, so that the permissible limits are observed.

Das Umsetzen des Teileprogramms 2 in die Polynomfolge 6 kann auch entfallen. In diesem Fall werden die Sollverfahrgeschwindigkeiten, die erwarteten Verfahrgeschwindigkeiten v, die erwarteten Verfahrbeschleunigungen a und die Verfahrrucke r sowie die erwarteten Bahnkrümmungen dem Teileprogramm 2 zugeordnet. Auch ist es möglich, die Polynomfolge 6 direkt mittels eines CAD-Systems zu erzeugen.The conversion of the part program 2 into the polynomial sequence 6 can also be omitted. In this case, the nominal travel speeds, the expected travel speeds v, the expected travel accelerations a and the travel pressures r and the expected path curvatures become the parts program 2 assigned. It is also possible to use the polynomial sequence 6 directly by means of a CAD system.

Als nächstes werden anhand der Polynomfolge 6 und den dieser zugeordneten Verfahrgeschwindigkeiten v, Verfahrbeschleunigungen a, Verfahrrucken r sowie Bahnkrümmungen in einem weiteren Funktionsblock 8 des Rechners 1, dem sogenannten Interpolator 8, miteinander zu koordinierende Bewegungen einzelner – in der Regel axialer – Verfahrmöglichkeiten des Bearbeitungswerkzeugs 7 ermittelt. Diese Koordinierung erfolgt, da dem Interpolator 8 als weiterer Funktionsblock 9 in der Regel ein sogenannter Feininterpolator 9 nachgeordnet ist, zweistufig. Das Ausgangssignal des Feininterpolators 9 bildet dann den Steuerdatensatz 4. Es erfolgt also eine Aufteilung der Bahn auf einzelne Achsen bzw. allgemeiner Bewegungsfreiheitsgrade des Bearbeitungswerkzeugs 7. Auch die so gebildeten Zwischendatensätze stellen eine Sollbearbeitung des Werkstücks 11 durch die Bearbeitungsmaschine 3 dar.Next are the polynomial sequence 6 and the one associated with it Traversing speeds v, traversing accelerations a, traversing r as well as path curvatures in a further functional block 8th of the computer 1 , the so-called interpolator 8th , coordinated movements of individual - usually axial - traversing possibilities of the machining tool 7 determined. This coordination occurs because the interpolator 8th as another functional block 9 usually a so-called fine interpolator 9 is subordinate, two-stage. The output signal of the fine interpolator 9 then forms the control record 4 , Thus, there is a division of the web on individual axes or general degrees of freedom of movement of the machining tool 7 , Also, the intermediate data sets thus formed provide a target machining of the workpiece 11 through the processing machine 3 represents.

Der vom Rechner 1 ermittelte Steuerdatensatz 4 wird an eine Regeleinheit 10 übermittelt. Diese regelt die Bearbeitungsmaschine 3 entsprechend dem Steuerdatensatz 4. Die Bearbeitungsmaschine 3 fertigt daher, geregelt von der Regeleinheit 10, entsprechend den im Steuerdatensatz 4 realisierten Steueranweisungen das Werkstück 11. Dabei werden unter anderem von dem Bearbeitungswerkzeug 7 angenommene Verfahrwege s erfasst und an die Regeleinheit 10 übermittelt. Die Regeleinheit 10 kann somit ein nichtideales Verhalten der Bearbeitungsmaschine 3, insbesondere ein Elastizitätsverhalten E der Bearbeitungsmaschine 3, erfassen und durch Ausregeln kompensieren.The from the computer 1 determined tax record 4 is sent to a control unit 10 transmitted. This regulates the processing machine 3 according to the control record 4 , The processing machine 3 manufactures therefore, regulated by the control unit 10 , according to those in the control record 4 implemented control instructions the workpiece 11 , Among other things, by the editing tool 7 assumed travels s and recorded to the control unit 10 transmitted. The control unit 10 Thus, a non-ideal behavior of the processing machine 3 , in particular a elastic behavior E of the processing machine 3 , capture and compensate by compensating.

In der Praxis ergeben sich Abweichungen zwischen dem tatsächlich gefertigten Werkstück 11 und einem durch den Ausgangsdatensatz 2 beschriebenen idealen Werkstück. Das Ausmass der Abweichungen ist von einer Vielzahl von Faktoren abhängig, insbesondere von der Umsetzung des Ausgangsdatensatzes 2 in den Steuerdatensatz 4, der Qualität der Regelung durch die Regeleinheit 10, dem tatsächlichen Verhalten der Bearbeitungsmaschine 3 und den Eigenschaften des Antriebs der Bearbeitungsmaschine 3.In practice, deviations between the actually manufactured workpiece arise 11 and one through the output data set 2 described ideal workpiece. The extent of the deviations depends on a large number of factors, in particular the implementation of the original data record 2 in the control record 4 , the quality of regulation by the control unit 10 , the actual behavior of the processing machine 3 and the characteristics of the drive of the processing machine 3 ,

Je nach Größe der Abweichungen des real gefertigten Werkstücks 11 von dem idealen Werkstück sind diese Abweichungen tolerierbar oder nicht. Wenn die Abweichungen nicht tolerierbar sind, sind Änderungen erforderlich. Die Änderungen des Steuerdatensatzes 4 können dabei durch Änderungen des Ausgangsdatensatzes 2, durch Änderungen bei der Umsetzung des Ausgangsdatensatzes 2 in den Steuerdatensatz 4, durch Änderungen bei der Regelung durch die Regeleinheit 10, durch eine Variation des tatsächlichen Verhaltens, insbesondere des Elastizitätsverhaltens E, der Bearbeitungsmaschine 3 und durch eine Anpassung der Eigenschaften des Antriebs der Bearbeitungsmaschine 3 erfolgen. Soweit Eigenschaften der Bearbeitungsmaschine 3 und/oder ihres Antriebs festgelegt werden, muss selbstverständlich aufgrund theoretischer Berechnungen und/oder experimenteller Versuche verifiziert werden, dass diese Eigenschaften tatsächlich gegeben sind.Depending on the size of the deviations of the real manufactured workpiece 11 From the ideal workpiece these deviations are tolerable or not. If the deviations are intolerable, changes are required. The changes of the control data record 4 can by changing the output data set 2 , by changes in the implementation of the original data record 2 in the control record 4 , by changes in the regulation by the control unit 10 , by a variation of the actual behavior, in particular the elasticity behavior E, of the processing machine 3 and by adapting the characteristics of the drive of the processing machine 3 respectively. As far as features of the processing machine 3 and / or its drive, it must of course be verified on the basis of theoretical calculations and / or experimental tests that these properties are actually given.

Um eine Optimierung des real gefertigten Werkstücks 11 möglichst schnell zu erreichen, ist gemäß 3 ein Simulations- und/oder Emulations-Rechner 1' vorgesehen. Der Simulations- und/oder Emulations-Rechner 1' arbeitet ein Computerprogrammprodukt 12 ab. Im Rahmen der Abarbeitung des Computerprogrammprodukts 12 werden dem Simulations- und/oder Emulations-Rechner 1' insbesondere der Ausgangsdatensatz 2, die Polynomfolge 6, die der Polynomfolge 6 zugeordneten Verfahrgeschwindigkeiten v, Verfahrbeschleunigungen a und Verfahrrucke r sowie Bahnkrümmungen und der Steuerdatensatz 4 übermittelt. Hierzu werden von dem Computerprogrammprodukt 12 Schnittstellen 13 realisiert, über die der Simulations- und/oder Emulations-Rechner 1' mit dem Rechner 1 kommuniziert.To optimize the real manufactured workpiece 11 To reach as fast as possible is according to 3 a simulation and / or emulation computer 1' intended. The simulation and / or emulation calculator 1' works a computer program product 12 from. As part of the processing of the computer program product 12 become the simulation and / or emulation calculator 1' in particular the output data record 2 , the polynomial sequence 6 , the polynomial sequence 6 assigned traversing speeds v, traversing accelerations a and Verfahrrucke r and path curvatures and the control data 4 transmitted. This is done by the computer program product 12 interfaces 13 realized via the simulation and / or emulation computer 1' with the calculator 1 communicated.

Ferner simuliert bzw. modelliert der Simulations- und/oder Emulations-Rechner 1' im Rahmen der Abarbeitung des Computerprogrammprodukts 12 das Regelverhalten der Regeleinheit 10 und das tatsächliche Verhalten (einschließlich des Elastizitätsverhaltens E) und die Eigenschaften des Antriebs der Bearbeitungsmaschine 3. Er ermittelt also rechnerisch anhand eines Modells M einen Enddatensatz 15, der eine reale Bearbeitung des dreidimensionalen Werkstücks 11 beschreibt.Furthermore, the simulation and / or emulation computer simulates or models 1' during the processing of the computer program product 12 the control behavior of the control unit 10 and the actual behavior (including the elasticity behavior E) and the properties of the drive of the processing machine 3 , Thus, it calculates a final data record on the basis of a model M. 15 , which is a real machining of the three-dimensional workpiece 11 describes.

Das Modell M ist über eine weitere Schnittstelle 14 – vorzugsweise interaktiv – an vorgebbare Modellparameter anpassbar. Insbesondere ist das Elastizitätsverhalten E der Bearbeitungsmaschine 3 änderbar. Über die weitere Schnittstelle 14 ist auch der Ausgangsdatensatz 2 interaktiv änderbar. Ferner ist über die die weitere Schnittstelle 14 auch mindestens eine Abmessung d des Bearbeitungswerkzeugs 7, z. B. der Durchmesser des Fräskopfs 7, interaktiv änderbar. Die weitere Schnittstelle 14 ist üblicherweise in Form einer Tastatur und/oder einer Maussteuerung realisiert.The model M is via another interface 14 - preferably interactive - adaptable to specifiable model parameters. In particular, the elasticity behavior E of the processing machine 3 changeable. About the further interface 14 is also the output record 2 interactively changeable. Furthermore, over the the other interface 14 also at least one dimension d of the machining tool 7 , z. B. the diameter of the milling head 7 , interactively changeable. The further interface 14 is usually realized in the form of a keyboard and / or a mouse control.

Das – statische und dynamische – Elastizitätsverhalten E der Bearbeitungsmaschine 3 kann z. B. in Form einer parametrisierten Differenzialgleichung berücksichtigt werden. Die Beschreibung der realen Eigenschaften der Bearbeitungsmaschine 3 erfolgt somit durch Maschinenparameter. Vorzugsweise sind auch die Maschinenparameter über die weitere Schnittstelle 14 interaktiv änderbar. Anstatt durch einen parametrisierte Differenzialgleichung kann das Elastizitätsverhalten E der Bearbeitungsmaschine 3 aber auch mittels eines Finite-Element-Modells (FEM) oder eines starren oder flexiblen Mehrkörpermodells (MKM, FMKM) bzw. -systems (MKS, FMKS) berücksichtigt werden.The - static and dynamic - elastic behavior E of the processing machine 3 can z. B. be taken into account in the form of a parameterized differential equation. The description of the real properties of the processing machine 3 thus takes place by machine parameters. The machine parameters are preferably also via the further interface 14 interactively changeable. Instead of a parameterized differential equation, the elastic behavior E of the processing machine 3 but also by means of a finite element model (FEM) or a rigid or flexible multi-body model (MKM, FMKM) or -system (MKS, FMKS).

Zur Visualisierung wird einer der Datensätze 2, 4, 6, 15 selektiert. Für den Fall der Selektion der Polynomfolge 6 kann dabei weiter unterschieden werden, ob diese mit den oder ohne die der Polynomfolge 6 zugeordneten Verfahrgeschwindigkeiten v, Verfahrbeschleunigungen a und Verfahrrucken r sowie den Bahnkrümmungen selektiert wird. Der selektierte Datensatz 2, 4, 6 bzw. 15 ist dabei interaktiv änderbar. Insbesondere ist es möglich, nur einen Teil des selektierten Datensatzes 2, 4, 6 bzw. 15 herauszugreifen.For visualization, one of the records 2 . 4 . 6 . 15 selected. In the case of selection of the polynomial sequence 6 can be further distinguished, whether with or without the polynomial sequence 6 assigned travel speeds v, traversing accelerations a and Verfahrrucken r and the path curvatures is selected. The selected record 2 . 4 . 6 respectively. 15 is interactively changeable. In particular, it is possible to only a part of the selected record 2 . 4 . 6 respectively. 15 single out.

Auch die Selektion erfolgt vorzugsweise interaktiv über die weitere Schnittstelle 14. Der selektierte Datensatz 2, 4, 6 bzw. 15 wird dann zur Ermittlung mindestens einer zweidimensionalen Projektion verwendet. Hierzu wird anhand des selektierten Datensatzes 2, 4, 6 bzw. 15 eine Vielzahl von Stützstellen ermittelt, die in ihrer Gesamtheit das virtuelle dreidimensionale Werkstück beschreiben.The selection is preferably carried out interactively via the further interface 14 , The selected record 2 . 4 . 6 respectively. 15 is then used to determine at least one two-dimensional projection. For this purpose, the selected data record is used 2 . 4 . 6 respectively. 15 determined a plurality of nodes that describe the virtual three-dimensional workpiece in its entirety.

Die Gesamtheit der Stützstellen bildet einen Darstellungsdatensatz 16. Das Format der Daten des Darstellungsdatensatzes 16 ist unabhängig vom selektierten Datensatz 2, 4, 6 bzw. 15. Der Simulations- und/oder Emulations-Rechner 1' ermittelt anhand der Stützstellen die mindestens eine zweidimensionale Projektion des virtuellen Werkstücks 11. Diese Projektion wird von dem Simulations- und/oder Emulations-Rechner 1' über eine Anzeigeeinrichtung 17, typisch einen Monitor 17 oder ein TFT-Display 17, dargestellt.The totality of the interpolation points forms a presentation data record 16 , The format of the data of the presentation data set 16 is independent of the selected data record 2 . 4 . 6 respectively. 15 , The simulation and / or emulation calculator 1' determined on the basis of the support points, the at least one two-dimensional projection of the virtual workpiece 11 , This projection is from the simulation and / or emulation computer 1' via a display device 17 , typically a monitor 17 or a TFT display 17 represented.

Die Darstellung des selektierten Datensatzes 2, 4, 6 bzw. 15 besteht aus Polyedern. Wenn der selektierte Datensatz 2, 4, 6 bzw. 15 nur Positionsangaben umfasst, können zur Visualisierung selbstverständlich auch nur die Positionsangaben herangezogen werden. Wenn hingegen der selektierte Datensatz 2, 4, 6 bzw. 15 auch Geschwindigkeits-, Beschleunigungs-Ruck- und Krümmungsangaben umfasst, können zur Visualisierung auch diese verwendet werden. Beispielsweise können unterschiedliche Geschwindigkeiten v, Beschleunigungen a, Rucke r bzw. Krümmungen durch verschiedene Farbwerte dargestellt werden. Ggf. können zwischen benachbarten Stützstellen auch Farbübergänge bzw. -abstufungen vorgenommen werden.The representation of the selected data record 2 . 4 . 6 respectively. 15 consists of polyhedra. If the selected record 2 . 4 . 6 respectively. 15 Of course, only position information can be used for the visualization. If, however, the selected record 2 . 4 . 6 respectively. 15 Also includes speed, acceleration jerk and curvature information, these can also be used for visualization. For example, different speeds v, accelerations a, jerk r and curvatures can be represented by different color values. Possibly. also color transitions or gradations can be made between adjacent support points.

Die zweidimensionalen Projektionen des selektierten Datensatzes 2, 4, 6 bzw. 15 sind, wie allgemein üblich und bekannt, interaktiv änderbar. Insbesondere ist die Darstellung drehbar, so dass sich der Blickwinkel, aus dem es betrachtet wird, ändert. Ferner ist es zoombar, so dass sich also der Abbildungsmaßstab ändert. Ferner ist eine Beleuchtungskonfiguration interaktiv vorgebbar.The two-dimensional projections of the selected data set 2 . 4 . 6 respectively. 15 are, as is common and known, interactively changeable. In particular, the representation is rotatable so that the viewing angle from which it is viewed changes. Furthermore, it is zoomable, so that changes the magnification. Furthermore, a lighting configuration can be specified interactively.

Um den Einfluss einzelner Funktionsblöcke 5, 8, 9 isoliert beurteilen zu können, sind ferner die Funktionsblöcke 5, 8, 9 einzeln interaktiv ausblendbar. Das Ausblenden eines der Funktionsblöcke 5, 8 bzw. 9 hat zur Folge, dass der ausgeblendete Funktionsblock 5, 8 bzw. 9 bei der Ermittlung des Steuerdatensatzes 4 übersprungen wird.To the influence of individual function blocks 5 . 8th . 9 To be able to judge in isolation are also the functional blocks 5 . 8th . 9 individually interactively fade out. Hiding one of the function blocks 5 . 8th respectively. 9 As a result, the hidden function block 5 . 8th respectively. 9 in the determination of the control data record 4 is skipped.

Wird beispielsweise der Kompressor 5 ausgeblendet, so entfällt das Ermitteln der Polynomfolge 6. In diesem Fall werden die Verfahrgeschwindigkeiten v usw. dem Teileprogramm 2 zugeordnet und – ein- oder zweistufig – die miteinander zu koordinierenden Bewegungen einzelner Verfahrmöglichkeiten des Bearbeitungswerkzeugs 7 anhand des Teileprogramms 2 und den diesem zugeordneten Zusatzangaben v, a, r ermittelt. Der Steuerdatensatz 4 entspricht in diesem Fall nach wie vor den miteinander zu koordinierenden Bewegungen. Das Teileprogramm 2 nebst den ihm zugeordneten Zusatzangaben v, a, r ist in diesem Fall selbstverständlich als darzustellender Datensatz selektierbar.For example, the compressor 5 hidden, eliminates the determination of the polynomial sequence 6 , In this case, the travel speeds v etc. become the part program 2 assigned and - one or two stages - the coordinated movements of individual traversing possibilities of the machining tool 7 based on the part program 2 and the associated additional information v, a, r determined. The tax record 4 in this case still corresponds to the movements to be coordinated with each other. The parts program 2 in addition to the additional information v, a, r assigned to it, it is of course also possible to select as the data set to be displayed in this case.

Mittels des erfindungsgemäßen Simulationsverfahrens ist es auf einfache und kostengünstige Weise möglich, schnelle optimierte Steuerdatensätze 4 für Bearbeitungsmaschinen 3 aller Art zu erstellen.By means of the simulation method according to the invention, it is possible in a simple and cost-effective manner, fast optimized control data sets 4 for processing machines 3 of all kinds.

Claims

Simulation system for a three-dimensional machining of a workpiece ( 11 ) by a CNC-controlled processing machine ( 3 ), in particular a milling machine ( 3 ), - wherein a computing unit ( 1 ) an output data set ( 2 ), which is based on idealized processing instructions for the processing machine ( 3 ) a target machining of the workpiece ( 11 ), where - by the arithmetic unit ( 1 ) in a first functional block ( 5 ) based on the original data record ( 2 ) an intermediate data record ( 6 ) can be determined, - where by the arithmetic unit ( 1 ) in at least one second functional block ( 8th . 9 ) based on the intermediate dataset ( 6 ) a control data record ( 4 ) is determined by means of which the processing machine ( 3 ) of a control unit ( 10 ) is controllable, - at least the control data record ( 4 ) of a simulation device ( 1' ), it being possible for the simulation device ( 1' ) based on the control data record a two-dimensional projection of the machining of the workpiece ( 11 ) and via a display device ( 17 ), characterized in that the functional blocks ( 5 . 8th . 9 ) are individually fade out so that in the case of blanking when determining the control data record ( 4 ) are skipped.

Simulation system according to claim 1, characterized in that - the output data set ( 2 ) a part program ( 2 ), - that the parts program ( 2 ) from the arithmetic unit ( 1 ) Verfahrgeschwindigkeiten (v), Verfahrbeschleunigungen (a) and Bahnkurümmungen are assignable, - that of the arithmetic unit ( 1 ) based on the part program ( 2 ) and the traversing velocities (v), traversing accelerations (a) and path curvatures to be coordinated with each other, movements of individual traversing possibilities of the machining tool ( 7 ), wherein the movements to be coordinated with one another determine the control data record ( 4 ), and - that the intermediate data record ( 6 ) the parts program ( 2 ) corresponds to its associated travel speeds (v), traverse accelerations (a) and curvatures.

Simulation system according to claim 1, characterized in that - the output data set ( 2 ) a part program ( 2 ), - that the part program ( 2 ) from the arithmetic unit ( 1 ) into a polynomial sequence ( 6 ) is feasible, - that the polynomial sequence ( 6 ) from the arithmetic unit ( 1 ) Verfahrgeschwindigkeiten (v), Verfahrbeschleunigungen (a) and Bahnkurümmungen are assignable, - that of the arithmetic unit ( 1 ) based on the polynomial sequence ( 6 ) and the traversing velocities (v), traversing accelerations (a) and path curvatures which can be assigned to one another, are to be coordinated with movements of individual traversing possibilities of the machining tool ( 7 ), wherein the movements to be coordinated with one another determine the control data record ( 4 ), and - that the intermediate data record ( 6 ) of the polynomial sequence ( 6 ) with or without the polynomial sequence ( 6 ) associated with travel speeds (v), traversing accelerations (a) and curvatures.

Simulation system according to one of the preceding claims, characterized in that the simulation device ( 1' ) based on a real behavior of the processing machine ( 3 ) descriptive model (M) from the control data record ( 4 ) computationally a final data record describing the actual processing ( 15 ) and that the simulation facility ( 1' ) also from the end data record ( 15 ) a two-dimensional projection of the actual processing can be determined and via the display device ( 17 ) can be displayed.

Simulation system according to claim 4, characterized in that the description of the real behavior of the processing machine ( 3 ) by machine parameters (E, d) and that the machine parameters (E, D) are at least partially interactively changeable.

Simulation system according to claim 5, characterized in that the machine parameters (E, d) at least one dimension (d) of a machining tool ( 7 ) of the processing machine ( 3 ) and / or an elastic behavior (E) of the processing machine ( 3 ).

Simulation system according to one of the preceding claims, characterized in that also based on the output data set ( 2 ) and / or the intermediate data record ( 6 ) a two-dimensional projection of the machining of the workpiece ( 11 ) and via the display device ( 17 ) can be displayed.

Simulation system according to one of the above claims, characterized in that - preferably interactively - which of the data sets ( 2 . 4 . 6 . 15 ) for determining the two-dimensional projection and its representation via the display device ( 17 ) is used.

Simulation system according to one of the preceding claims, characterized in that based on the data set to be displayed ( 2 . 4 . 6 . 15 ) a plurality of support points is determined, which describe the processing in their entirety.

Simulation system according to one of the preceding claims, characterized in that the data set to be displayed ( 2 . 4 . 6 . 15 ) is interactively changeable.