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ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
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1. Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft das Steuern eines Bearbeitungswegs in einem Schneidprozess unter Benutzung einer Werkzeugmaschine, und insbesondere eine Werkzeugmaschinensteuerung, die dazu imstande ist, automatisch mit einfachem Betrieb einen Einschnittbearbeitungsweg, Einrollweg genannt, zu erzeugen und einen Einschnittabschnittbearbeitungsweg in einem Bearbeitungsprogramm durch den Einrollweg zu ersetzen.
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2. Beschreibung des Stands der Technik
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Wenn eine Werkzeugmaschine zum Ausführen von Schneiden in einer Richtung senkrecht zu einer Spindel benutzt wird (Fräsen, siehe 8), wie etwa Auskehlen, tritt sofort nach dem Beginn des Schneiden ein hohes Ausmaß an Schwingungen auf und setzt unerwünschterweise die Nutzlebensdauer eines Schneidwerkzeugs herab.
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Ein Schneidwerkzeug 2 zum Fräsen ist typischerweise aus mehreren Klingen 3 ausgebildet, wie in 8 gezeigt. Die Beobachtung der Schneidwirkung auf eine der Klingen zeigt, dass Drehung der Spindel (in einer Spindeldrehrichtung M) und Bewegung Q in einer Richtung einer Achse senkrecht zur Spindel bewirken, dass die Klinge 3 auf ein Werkstück trifft und Schneidspäne erzeugt.
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Die Klinge 3 des Schneidwerkzeugs 2 trifft auf das Werkstück 4 und tritt dann aus dem Werkstück 4 aus, weil die Spindel dreht, wobei jedoch die Bewegung Q der Achse senkrecht zur Spindel gleichzeitig zum Fräsen stattfindet. Wenn das Schneidwerkzeug 2 linear in das Werkstück 4 schneidet, werden dicke Schneidspäne erzeugt, wenn das Schneidwerkzeug 2 aus dem Werkstück 4 austritt, bis das Schneidwerkzeug über einen Abstand in das Werkstück 4 einschneidet, der dem Radius des Schneidwerkzeugs 2 entspricht (die Hälfte des Schneidwerkzeugdurchmessers D). Da das Schneidwerkzeug 2 dicke Schneidspäne sofort nach dem Einschneiden des Schneidwerkzeugs 2 in das Werkstück 4 erzeugt, tritt ein hohes Ausmaß an Schwingungen auf, wenn das Schneidwerkzeug 2 aus dem Werkstück 4 austritt, und setzt die Nutzungslebensdauer des Schneidwerkzeugs unerwünschterweise herab.
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Zum Lösen des Problems gibt es ein allgemein bekanntes Verfahren, das einen Einschnittbearbeitungsweg benutzt, Einrollweg genannt, in 9 gezeigt. Der Einrollweg bezieht sich auf einen Schneidwerkzeugweg, den entlang das Schneidwerkzeug 2 in einem Fräsprozess in das Werkstück 4 schneidet und in das Werkstück 4 eindringt, während es einen Bogen 8 beschreibt, sodass sich eine Schneidspanaustrittsposition 7 nahe einer Stelle befindet, an der eine Endfläche 6 des Werkstücks 4 eine Bearbeitungsnutbreitenlinie 5 kreuzt, bis das Schneidwerkzeug 2 über einen Abstand in das Werkstück 4 schneidet, der dem Radius des Schneidwerkzeugs 2 (die Hälfte des Schneidwerkzeugdurchmessers D) entspricht. Die Benutzung des Einrollschneidwerkzeugwegs ermöglicht, dass das Schneidwerkzeug 2 in das Werkstück 4 schneidet, während Schneidspäne dünn gehalten sind, wenn das Schneidwerkzeug 2 aus dem Werkstück 4 austritt. Man kann daher feststellen, dass der Einrollschneidwerkzeugweg ein maschinenfreundlicher Bearbeitungsweg ist, den entlang ein geringes Ausmaß an Belastung auf das Schneidwerkzeug 2 einwirkt, da das Schneidwerkzeug 2 in das Werkstück 4 schneiden kann, während Schneidspäne dünn gehalten sind, wenn das Schneidwerkzeug 2 aus dem Werkstück 4 austritt.
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Jedoch ist das Berechnen einer Bearbeitungsstartposition, an der der Einrollweg beginnt, für ein Bearbeitungsprogramm, das in eine Steuerung eingegeben wurde, welche eine Werkzeugmaschine steuert, oder wenn das Bearbeitungsprogramm erstellt wird, und das Wiedergeben eines bogenförmigen Einschnittbeginnwegs im Bearbeitungsprogramm eine mühselige Aufgabe. Ein Bearbeitungsverfahren, das einen Einschnittabschnittsbearbeitungsweg, Einrollweg genannt, verwendet, ist auf dem Markt nicht weitläufig gebräuchlich.
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Demgegenüber ist eine Technologie zum Verhindern des Zerbrechens eines Schneidwerkzeugs in einer Werkzeugmaschine beispielsweise in der
JP 2004-252839 A offenbart. Die Technologie beinhaltet die Erkennung einer Last, die auf die Spindel einwirkt, welche ein Schneidwerkzeug dreht, oder einer Last, die auf eine Schneidwerkzeugzugspindel einwirkt, und die Verhinderung des Zerbrechens des Schneidwerkzeugs gemäß der Größenordnung der erkannten Last.
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Aus William Durow: The Modern Art of Milling and Cutting, in: Cutting Tool Engineering, Vol. 63, 2011, Issue 1, S. 70-73 werden technische Hintergrundinformationen zu allgemein bekannten Einrollschneidtechniken, wie voranstehend beschrieben, erläutert.
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JP H09-120311 A ist auf ein Bearbeitungsprogramm zum Schneiden von Kreisbögen gerichtet, wobei ein zusätzlicher Satz in das Bearbeitungsprogramm eingefügt wird, der eine Eilgangsposition zu einem Startpunkt eines Werkzeugs und einen Zugangsweg von dem Startpunkt zum Startpunkt des Schneidens vorsieht.
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Aus
JP 2008-9758 A ist es bekannt, die Leerlaufzeit einer Werkzeugmaschine zu verkürzen, indem der Bewegungsweg während der Eil-Querpositionierung verkürzt wird.
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US 2004/0258495 A1 beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung einer Schaftfräsbearbeitung, wobei Schnittkräfte tangential und normal zur Werkzeugbewegung erfasst werden und die Bearbeitung auf der Grundlage der erfassten Schnittkraftwerte gesteuert wird.
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KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
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Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Werkzeugmaschinensteuerung vorzusehen, die dazu imstande ist, automatisch mit einfachem Betrieb einen Einschnittbearbeitungsweg, Einrollweg genannt, zu erzeugen und einen Einschnittabschnittbearbeitungsweg in einem Bearbeitungsprogramm durch den Einrollweg zu ersetzen. Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine Werkzeugmaschinensteuerung gemäß Anspruch 1 bereitgestellt.
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Eine Werkzeugmaschinensteuerung gemäß der vorliegenden Erfindung steuert eine Werkzeugmaschine, die eine Spindel und zumindest zwei Zugspindeln aufweist, welche ein Werkstück bezüglich der Spindel in Richtungen senkrecht zur Spindel bewegen, und dreht ein Schneidwerkzeug, das an der Spindel angebracht ist, zum Schneiden des Werkstücks gemäß einem Bearbeitungsprogramm.
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Eine Werkzeugmaschinensteuerung gemäß der vorliegenden Erfindung beinhaltet: eine Positions-/Richtungsidentifikationseinheit, die, wenn das Bearbeitungsprogramm ausgeführt wird, um zu bewirken, dass das Schneidwerkzeug in das Werkstück schneidet, eine Position, an der das Schneidwerkzeug zuerst mit dem Werkstück in Kontakt gekommen ist, und eine Bearbeitungsrichtung zu der Zeit, zu der das Schneidwerkzeug in das Werkstück geschnitten hat, identifiziert; und eine Bewegungswegkorrektureinheit, die einen Einrollwegbefehl in das Bearbeitungsprogramm einführt, der einen Endpunkt aufweist, welcher auf die Position eingestellt ist, in der das Schneidwerkzeug zum ersten Mal mit dem Werkstück in Kontakt gekommen ist, und die durch die Positions-/Richtungsidentifikationseinheit identifiziert ist.
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Weiterhin beinhaltet die Werkzeugmaschinensteuerung gemäß der vorliegenden Erfindung: eine Schneidlastwertspeichereinheit, die einen Schneidlastwert in regelmäßigen Zeitintervallen während der Ausführung eines Schneidbefehls im Bearbeitungsprogramm speichert; eine Bearbeitungsinformationsspeichereinheit, die in regelmäßigen Zeitintervallen Bearbeitungsinformation während des Schneidens speichert, in der Koordinatenwerte von jeder der Achsen enthalten sind; eine Schneidendpositionsspeichereinheit, die die Koordinatenwerte von jeder der Achsen als Schneidendposition speichert, wenn der Schneidlastwert, der in der Schneidlastwertspeichereinheit gespeichert ist, eine vorgegebene Schwelle übersteigt, unter Berücksichtigung eines vorgegebenen Schneidwerkzeugdurchmessers; und eine Bewegungswegkorrektureinheit, die, in einer Position vor einem Schneidbefehlblock zum Schneidbeginn im Bearbeitungsprogramm, einen Bogeninterpolationsbefehl mit einem vorgegebenen Krümmungsradius und mit einem Endpunkt, der mit der Schneidendposition zusammenfällt, und außerdem einen Linearinterpolationsbefehl einführt, der einen Startpunkt des Schneidbefehlblocks und einen Startpunkt des Bogeninterpolationsbefehls verbindet.
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Die oben beschriebene Werkzeugmaschinensteuerung kann ferner eine Unterbrechungseinheit enthalten, die die Ausführung des Bearbeitungsprogramms unterbricht, wenn die Schneidendpositionsspeichereinheit eine Schneidendposition speichert.
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Die vorliegende Erfindung kann eine Werkzeugmaschinensteuerung vorsehen, die dazu imstande ist, automatisch mit einfachem Betrieb einen Einschnittbearbeitungsweg, Einrollweg genannt, zu erzeugen und einen Einschnittabschnittbearbeitungsweg in einem Bearbeitungsprogramm durch den Einrollweg zu ersetzen.
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Figurenliste
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Die Aufgabe und das Merkmal der vorliegenden Erfindung, die oben beschrieben sind, und andere Aufgaben und Merkmale davon gehen aus der folgenden Beschreibung einer Ausführungsform unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen hervor; es zeigen:
- 1 ein Blockdiagramm von Schlüsselabschnitten einer Ausführungsform einer Werkzeugmaschinensteuerung (numerischen Steuerung) gemäß der vorliegenden Erfindung;
- 2 ein Ablaufdiagramm, das das den Ablauf von Prozessen zum Identifizieren einer Schneidstartposition (Position, in der das Schneidwerkzeug mit dem Werkstück in Kontakt gekommen ist) und einer Bearbeitungsrichtung zeigt;
- 3 ein Ablaufdiagramm, das den Ablauf von Prozessen zum Austauschen eines G-Codes für eine Schneidstartposition zeigt;
- 4 einen Schneidstartabschnittsbearbeitungsweg, der durch ein Bearbeitungsprogramm vor einer Veränderung erstellt wurde;
- 5 einen Schneidstartabschnittsbearbeitungsweg, der durch ein Bearbeitungsprogramm nach einer Veränderung, die durch ein Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung vorgenommen wurde, erstellt wurde;
- 6 einen Schneidstartabschnittsbearbeitungsweg nach der Veränderung in einer XY-Ebene in 5;
- 7 ein Einrollbearbeitungsverfahren in einem Fall, in dem die Breite einer bearbeiteten Nut größer als der Durchmesser eines Schneidwerkzeugs ist;
- 8 eine veranschaulichende Zeichnung eines Fräsvorgangs; und
- 9 eine veranschaulichende Zeichnung eines Einrollbearbeitungsverfahrens.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
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Es wird unter Bezugnahme auf 1 eine Ausführungsform einer Werkzeugmaschinensteuerung (numerischen Steuerung) gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben.
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Eine CPU 11 ist ein Prozessor, der eine numerische Steuerung 10 insgesamt steuert, und die CPU 11 liest ein Systemprogramm, das in einem ROM 11 gespeichert ist, über einen Bus 19 aus und steuert die gesamte numerische Steuerung 10 gemäß dem ausgelesenen Systemprogramm. Ein RAM 13 speichert temporäre Berechnungsdaten und Anzeigedaten und verschiedenartige Daten, die von einer Bedienungsperson über eine Anzeige/MDI-Einheit 70 eingegeben werden.
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Ein SRAM-Speicher 14 ist aus einem nichtflüchtigen Speicher ausgebildet, der einen Speicherzustand auch dann aufrechterhält, wenn die numerische Steuerung 10 ausgeschaltet ist. Eine Schnittstelle 15 ermöglicht Verbindung mit einer externen Vorrichtung (nicht gezeigt), aus der ein Bearbeitungsprogramm und andere Programme und verschiedenartige Daten eingegeben werden. Der SRAM-Speicher 14 speichert das Bearbeitungsprogramm, das über die Schnittstelle 15 ausgelesen ist, ein Bearbeitungsprogramm, das über die Anzeige/MDI-Einheit 70 eingegeben ist oder ein Bearbeitungsprogramm, das anderweitig in die numerische Steuerung 10 eingegeben ist. Verschiedenartige Systemprogramme zum Ausführen eines Editiermodusprozesses, der zum Erstellen und Editieren des Bearbeitungsprogramms und eines automatischen Betriebsprozesses notwendig ist, sind im Voraus im ROM 12 geladen. Ein Lastüberwachungsprogramm ist ebenfalls im ROM 12 gespeichert.
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Eine PMC (programmierbare Maschinensteuerung) 16 gibt ein Signal über eine E/A-Einheit 17 an eine zusätzliche Vorrichtung einer Werkzeugmaschine aus (beispielsweise Roboterhand zum Austauschen von Schneidwerkzeugen und/oder jegliches andere Stellglied), unter Benutzung eines Sequenzprogramms, das in die numerische Steuerung 10 zum Steuern der zusätzlichen Vorrichtung eingebaut ist. Ferner empfängt die PMC 16 Signale von verschiedenartigen Schaltern und anderen Komponenten auf einem Bedienfeld (nicht gezeigt), das an einem Hauptkörper der Werkzeugmaschine vorgesehen ist, führt notwendige Signalverarbeitung aus und gibt die verarbeiteten Signale dann an die CPU 11 weiter.
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Achsensteuerkreise 30 bis 32, die den Achsen zugeordnet sind, empfangen Achsenbewegungsbefehle von der CPU 11 und geben die Befehle, die mit den Achsen zusammenhängen, an Servoverstärker 40 bis 42 aus. Nach dem Empfangen der Befehle treiben die Servoverstärker 40 bis 42 Servomotoren 50 bis 52 an, die den Achsen zugeordnet sind. Die Servomotoren 50 bis 52, die den Achsen zugeordnet sind, nehmen einen Positions-/Drehzahldetektor auf, führen ein Positions-/Drehzahlrückkopplungssignal vom Positions-/Drehzahldetektor zu den Achsensteuerschaltkreisen 30 bis 32 zurück, die dann eine Positions-/Drehzahlrückkopplungssteuerung ausführen. Auf Grundlage der Positions-/Drehzahlrückkopplungssignale kann intermittierend (in vorgegebenem Zyklus) Information über die Position der Zugspindeln erfasst werden. In 1 ist die Darstellung der Positions-/Drehzahlrückkopplung ausgelassen. Die Servomotoren 50, 51 und 52 treiben X-, Y- und Z-Achsen der Werkzeugmaschine an.
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Ein Spindelsteuerkreis 60 empfängt einen Spindeldrehbefehl und gibt ein Spindeldrehzahlsignal an einen Spindelverstärker 61 aus. Der Spindelverstärker 61 empfängt das Spindelverstärkersignal 61 und dreht einen Spindelmotor (SM 62) auf einer befohlenen Drehzahl. Die Drehzahl des Spindelmotors 62, die durch einen Drehzahldetektor 63 erkannt wird, wird zum Spindelsteuerkreis 60 rückgeführt und zum Steuern der Drehzahl des Spindelmotors 62 benutzt.
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Der Spindelsteuerkreis 61, der den Spindelmotor 62 steuert, ist mit einem Störungsschätzungsbeobachter versehen, und der Beobachter erkennt ein Lastmoment (einen Lastwert), das auf den Spindelmotor einwirkt. Der Beobachter ist jedoch nicht notwendigerweise vorgesehen, und ein Lastmoment, das auf den Spindelmotor 62 einwirkt, kann stattdessen einfach auf Grundlage eines Antriebsstroms erkannt werden, der durch den Spindelmotor 62 fließt. Stattdessen wiederum kann ein Momentsensor zum Messen des Lastmoments besonders hinzugefügt werden.
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In der oben beschriebenen Ausführungsform wird das Lastmoment, das auf den Spindelmotor (SM) einwirkt, zum Bestimmen einer Schneidlast (eines Spindellastmoments) gemessen werden. Stattdessen kann ein Lastmoment, das auf jeden der Servomotoren 50, 51 und 52 einwirkt, die den X-, Y- und Z-Schneidwerkzeugzugspindeln zugeordnet sind, gemessen werden, um eine Schneidlast (einen Zugspindellastwert) zu messen. In diesem Falle ist ein Störungsschätzungsbeobachter in jeden der Achsensteuerkreise 30, 31 und 32 eingegliedert, die die Servomotoren 50, 51 und 52 antreiben und steuern, welche den X-, Y- und Z-Schneidwerkzeugzugspindeln zugeordnet sind, um das Lastmoment zu messen, das auf den Motor einwirkt.
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Stattdessen kann einfach Antriebsstrom, der durch jeden der Servomotoren fließt, gemessen werden, und das Lastmoment kann auf Grundlage des gemessenen Antriebsstroms geschätzt werden. Ferner kann ein Momentsensor zum Messen des Lastmoments, das auf den Servomotor einwirkt, der der entsprechenden der Achsen zugeordnet ist, hinzugefügt werden. Die gemessenen Lastmomente, die auf die Servomotoren 50, 51 und 52 einwirken, welche den X-, Y- und Z-Schneidwerkzeugzugspindeln zugeordnet sind, können miteinander kombiniert werden, um ein kombiniertes Lastmoment zu bestimmen und es als ein Schneidlastmoment einzustellen.
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Die Konfiguration der numerischen Steuerung 10, die oben beschrieben ist, weist keinen Unterschied zur Konfiguration von herkömmlichen numerischen Steuerungen auf, und die derart konfigurierte numerische Steuerung 10 treibt eine Dreiachsenbearbeitungsvorrichtung an und steuert sie. Ein Prozessor (CPU) 100 der numerischen Steuerung 10 führt Software aus, die automatisch mit einfachem Betrieb einen Einschnittbearbeitungsweg, der gemäß der vorliegenden Erfindung Einrollweg genannt und später beschrieben wird, erzeugt und einen Einschnittabschnittbearbeitungsweg in einem Bearbeitungsprogramm durch den Einrollweg ersetzt. Wenn eine Werkzeugmaschine mit zwei Zugspindeln (beispielsweise X- und Y-Achse) versehen ist, die die Spindel und ein Werkstück in Bezug zueinander in Richtungen senkrecht zur Spindel bewegen, kann Bearbeitung entlang des Einrollwegs ausgeführt werden.
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<1> Informationserfassungsmittel zum Erfassen von Information über die Schneidstartposition (Position, in der das Schneidwerkzeug mit dem Werkstück in Kontakt gekommen ist), Bearbeitungsrichtung und andere Parameter
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2 ist ein Ablaufdiagramm, das den Ablauf von Prozessen zum Identifizieren einer Schneidstartposition (Position, in der das Schneidwerkzeug mit dem Werkstück in Kontakt gekommen ist) und einer Bearbeitungsrichtung zeigt.
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Zum automatischen Ersetzen eines Einschnittabschnittbearbeitungswegs in einem bestehenden Bearbeitungsprogramm durch einen Einrollbearbeitungsweg ist es zunächst notwendig, Information zu erfassen, die für die Ersetzung notwendig ist. Es wird ein Verfahren zum Erfassen der Information auf einer Schrittgrundlage beschrieben.
- -[Schritt SA01] Ein Bearbeitungsprogramm (PRO1) wird aktiviert.
- -[Schritt SA02] Erste Achsenpositionen (X1, Y1, Z1), ein Schneidbefehlscode (G), ein Spindellastwert (P), die programmzeilenzahl (L) und eine Spindeldrehrichtung (M) werden gleichzeitig in einem Speicher der Speicherung gespeichert.
- -[Schritt SA03] Es wird bestimmt, ob eine vorgegebene Periode (T), die im Voraus bestimmt ist, abgelaufen ist oder nicht. Wenn die Periode nicht abgelaufen ist, und wenn die vorgegebene Periode noch nicht abgelaufen ist, wartet der Prozess, bis die Periode abläuft, wohingegen der Prozess, wenn die Periode abgelaufen ist, zu Schritt SA03 weiterleitet.
- -[Schritt SA04] Es wird bestimmt, ob der gespeicherte Spindellastwert (P) größer als eine im Voraus bestimmte Schwelle (P0) ist oder nicht. Wenn der Spindellastwert (P) nicht größer als die Schwelle (P0) ist, leitet der Prozess zu Schritt SA02 zurück, wohingegen, wenn der Spindellastwert (P) größer als die Schwelle (P0) ist, der Prozess bestimmt, dass das Schneidwerkzeug mit dem Werkstück in Kontakt gekommen ist, und zu Schritt SA05 weiterleitet.
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Der Spindellastwert (P) kann durch den Wert einer Last ersetzt werden, die auf die Zugspindel einwirkt, entlang welcher das Schneidwerkzeug läuft.
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Der Prozess bewirkt in Schritt SA04, dass die ersten Achsenpositionen (X1, Y1, Z1), der Schneidbefehlscode (G), der Spindellastwert (P), die L-te Zeile im Programm (L) und die Spindeldrehrichtung (M) jedes Mal im Speicher in der Steuerung gespeichert werden, wenn die im Voraus bestimmte, vorgegebene Periode (T) abläuft, bis das Schneidwerkzeug mit dem Werkstück in Kontakt kommt.
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Das Einstellen der vorgegebenen Schwelle (P0) auf einen Spindellastwert, der in einem unbelasteten Zustand auf die Spindel einwirkt, in dem nur die Spindel dreht, würde falsche Schätzung verhindern.
- -[Schritt SA05] Es werden zweite Achsenpositionen (X2, Y2, Z2) (als Schneidstartpositionen) im Speicher in der Steuerung gespeichert. Da die zweiten Achsenpositionen (X2, Y2, Z2) nach dem Ablaufen der vorgegebenen Periode (T) gespeichert werden, weicht zumindest eine der zweiten Achsenpositionen (X2, Y2, Z2) von der entsprechenden der ersten Achsenpositionen (X1, Y1, Z1) ab.
- -[Schritt SA06] Es werden Schneidwerkzeuglaufrichtungsvektoren (V1, V2, V3) aus den ersten Achsenpositionen (X1, Y1, Z1) und den zweiten Achsenpositionen (X2, Y2, Z2), die im Speicher gespeichert sind, abgeleitet, und die Vektoren werden im Speicher in der Steuerung gespeichert.
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Das Ausführen der Prozesse im Ablaufdiagramm, das in 2 gezeigt ist, ermöglicht, die Information, die zur Erzeugung eines Einrollbearbeitungswegs zur Zeit des Einschneidens notwendig ist (Schneidstartposition und Bearbeitungsrichtung), im Speicher in der Werkzeugmaschinensteuerung zu speichern.
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<2> Mittel zum Ersetzen eines Einschnittabschnittbearbeitungswegs durch einen Einrollbearbeitungsweg
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3 ist ein Ablaufdiagramm, das den Ablauf von Prozessen zum Ersetzen des G-Codes für die Schneidstartposition zeigt.
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Die Prozesse zum Ersetzen des Einschnittabschnittbearbeitungswegs werden unten auf Grundlage der Information, die in den Prozessen im Ablaufdiagramm von 2 erfasst wurde, detailliert beschrieben.
- -[Schritt SB01] Wenn der Schneidbefehlcode (G), der im Speicher gespeichert ist, Linearinterpolation befiehlt, leitet der Prozess zum anschließenden Schritt SB02 weiter, wohingegen, wenn der Schneidbefehlscode (G) Bogeninterpolation befiehlt, der Prozess zu Schritt SB06 weiterleitet.
- -[Schritt SB02] Wenn der Schneidbefehlcode (G) Linearinterpolation befiehlt, wird das Bearbeitungsprogramm (PRO1) in einem Konversions-Ziel-Bearbeitungsprogramm (PRO2) dupliziert. Der Grund für das Duplizieren des Bearbeitungsprogramms (PRO1) ist, das Bearbeitungsprogramm (PRO1) unverändert zu belassen. In einem Fall, in dem das Bearbeitungsprogramm (PRO1) völlig durch das Bearbeitungsprogramm (PRO2) ersetzt werden kann (d.h. in einem Fall, in dem das ursprüngliche Bearbeitungsprogramm (PRO1) nicht unverändert belassen sein muss), ist der Prozess in Schritt SB02 jedoch nicht erforderlich.
- -[Schritt SB03] Schneidstartpositionen (X3, Y3, Z3), der Krümmungsradius eines Einrollbogens (R), die Richtung des Einrollbogens (r) und Bogeninterpolationsendpositionen (X4, Y4, Z4) werden unter Verwendung eines Schneidwerkzeugdurchmessers (D) und eines Sicherheitsabstands (D0), die im Voraus bestimmt werden, der Laufrichtungsvektoren (V1, V2, V3), der ersten Achsenpositionen (X1, Y1, Z1) und der Spindeldrehrichtung (M), die im Speicher gespeichert sind, berechnet.
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Die Schneidstartpositionen (X3, Y3, Z3) werden als Positionen berechnet, die von den ersten Achsenpositionen (X1, Y1, Z1) durch den Sicherheitsabstand (D0), der im Voraus bestimmt wird, in den Richtungen, die jene der Laufrichtungsvektoren (V1, V2, V3) entgegengesetzt sind, versetzt sind.
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Es kann dadurch eine Position, die von der Position, in der das Schneidwerkzeug mit dem Werkstück in Kontakt gekommen ist (erste Achsenpositionen), durch den Sicherheitsabstand (D0) getrennt ist, im Voraus bestimmt werden.
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Der Krümmungsradius eines Einrollbogens (R) wird auf einen Wert eingestellt, der durch Addieren des Sicherheitsabstands (D0), welcher im Voraus bestimmt ist, zur Hälfte des Schneidwerkzeugdurchmessers (D), der im Voraus bestimmt ist, erhalten (R = D/2 + D0). Ein Bogen kann um einen Punkt in der unmittelbaren Nähe der Überschneidung der Endfläche des Werkstücks und einer Schnittnutbreitenlinie gezogen werden (siehe 7).
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In diesem Prozess werden, je enger der Sicherheitsabstand (D0), der im Voraus bestimmt ist, desto dünnere Späne erzeugt, wenn das Schneidwerkzeug aus dem Werkstückbereich austritt.
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Die Einrollrichtung (r) wird derart eingestellt, dass sie mit der Spindeldrehrichtung (M) zusammenfällt. Das derartige Einstellen der Einrollrichtung (r), dass sie der Spindeldrehrichtung (M) entgegengesetzt ist, erhöht umgekehrt die Stärke der erzeugten Späne, wenn das Schneidwerkzeug aus dem Werkstück austritt, was bedeutet, dass umsichtig vorgegangen werden muss.
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Die Schneidendpositionen (X4, Y4, Z4) werden als Positionen eingestellt, die vor den Positionen liegen, welche von den ersten Achsenpositionen (X1, Y1, Z1) durch den Sicherheitsabstand (D0), der im Voraus bestimmt ist, durch die Hälfte des Schneidwerkzeugdurchmessers (D), der im Voraus bestimmt ist, in den Richtungen der Laufrichtungsvektoren (V1, V2, V3) getrennt sind.
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Die Startposition, die Endposition, der Krümmungsradius und die Bogeninterpolationsrichtung der Bogeninterpolation können dadurch bestimmt werden.
- -[Schritt SB04] Ein Achsenbewegungsbefehl an die Schneidstartpositionen (X3, Y3, Z3) wird in der Position hinzugefügt, die eine Zeile vor der L-ten Zeile (wobei der Wert „L“ gespeichert ist) im Konversions-Ziel-Bearbeitungsprogramm (PRO2) liegt.
- -[Schritt SB05] Ein Bogeninterpolationsbefehl wird in der Position der L-ten Zeile (L) im Konversions-Ziel-Bearbeitungsprogramm (PRO2) hinzugefügt, und der Krümmungsradius des Einrollbogens (R), die Einrollrichtung (r) und die Schneidendpositionen (X4, Y4, Z4) werden als Bogeninterpolationsparameter eingefügt. Der anfängliche Linearinterpolationsbefehl verbleibt in der L-ten Zeile (L) im Programm, und der Bogeninterpolation folgt die Linearinterpolation nach, bis der anfängliche Endpunkt erreicht ist.
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Nach den oben beschriebenen Schritten ist ein Programm, in dem der Einschnittbearbeitungsweg durch den Einrollweg ersetzt wurde, im Konversions-Ziel-Bearbeitungsprogramm (PRO2) erstellt.
- -[Schritt SB06] Wenn der Schneidbefehlcode (G1) Bogeninterpolation befiehlt, wird eine Meldung „Einrollweg wurde bereits programmiert“ beispielsweise auf einem Monitor an der Steuerung angezeigt, und der Ersetzungsprozess wird unterbrochen und beendet.
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<3> Schneidstartabschnittsbearbeitungsweg vor und nach der Veränderung
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4 zeigt einen Schneidstartabschnittsbearbeitungsweg, der durch ein Bearbeitungsprogramm vor der Veränderung erzeugt wurde. 5 zeigt einen Schneidstartabschnittsbearbeitungsweg, der durch ein Bearbeitungsprogramm nach der Veränderung erzeugt wurde, die durch das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung durchgeführt wurde. 6 zeigt den Schneidstartabschnittsbearbeitungsweg nach der Veränderung in einer XY-Ebene in 5.
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Der Schneidstartabschnittsbearbeitungsweg, der unter Bezugnahme auf das Ablaufdiagramm von 3 beschrieben wurde, wird unten in einem Fall, in dem das Bearbeitungsprogramm vor der Veränderung benutzt wird (4), und in einem Fall, in dem das Bearbeitungsprogramm nach der Veränderung gemäß der vorliegenden Erfindung benutzt wird (5), detailliert beschrieben.
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Als Beispiel ist der Schneidwerkzeugdurchmesser (D) auf 10,0 mm eingestellt, der Sicherheitsabstand (D0) auf 0,1 mm eingestellt und die Spindeldrehrichtung (M) im Uhrzeigersinn eingestellt.
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Das Programm (PRO1) vor der Veränderung ist ein einfaches Programm, das nur bewirkt, dass folgender Vorgang durchgeführt wird: (1) der Einschnittabschnittsbearbeitungsweg wird in der Z-Richtung positioniert, wie in 4 gezeigt; und (2) Schneiden wird in der Y-Richtung durchgeführt. Der Bearbeitungsweg, bis das Schneidwerkzeug mit dem Werkstück in Kontakt kommt (in Schritt SA04 bestimmt), ist wie in 4 dargestellt.
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Im Gegensatz dazu wird im Programm nach der Veränderung (PRO2) ein Achsenbewegungsbefehl (2') an die Schneidstartpositionen (X3, Y3, Z3) zur Position, die eine Zeile vor dem Befehl (2) im Programm vor der Veränderung (PRO1) liegt, hinzugefügt, wie in 5 (Schritt SB04) gezeigt.
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Danach wird im Programm nach der Veränderung (PRO2) ein Bogeninterpolationsbefehl zur Befehlszeile (2) (siehe 4) im Programm vor der Veränderung (PRO1) hinzugefügt, und der Krümmungsradius eines Einrollbogens (R), die Richtung des Einrollbogens (r) und die Schneidendpositionen (X4, Y4, Z4) werden als Bogeninterpolationsparameter (3') eingefügt (Schritt SB05).
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Im Programm nach der Veränderung (PRO2) wird die Befehlszeile (2) im Programm vor der Veränderung (PRO1) unverändert als (4') belassen.
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7 zeigt ein Einrollbearbeitungsverfahren in einem Fall, in dem die Breite einer bearbeiteten Nut (Abstand zwischen einer bearbeiteten Nutbreitenlinie 5 und der anderen bearbeiteten Nutbreitenlinie 5) größer als der Schneidwerkzeugdurchmesser (D) ist.
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Das Einrollbearbeitungsverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung ist außerdem auf einen Fall anwendbar, in dem der Schneidwerkzeugdurchmesser (D) des Schneidwerkzeugs 2 kleiner als die Breite einer Nut ist, die in das Werkstück 4 eingearbeitet wird, wie in 7 gezeigt. In diesem Falle wird das Bearbeiten zuerst entlang einer der bearbeiteten Nutbreitenlinien 5 durchgeführt. Beim Bearbeiten entlang der einen bearbeiteten Nutbreitenlinie 5 kann der oben beschriebene Einrollbearbeitungsweg benutzt werden.
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Der Prozess, der im Ablaufdiagramm von 2 gezeigt ist, wird nun ergänzend beschrieben.
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Die Prozesse, die im Ablaufdiagramm von 2 gezeigt sind, werden gleichzeitig mit der Ausführung des Bearbeitungsprogramms und daher mit dem tatsächlichen Bearbeiten des Werkstücks ausgeführt. Das Bearbeiten, das zuerst auf das Werkstück ausgeführt wird, ist daher Bearbeiten entlang eines Bearbeitungswegs, der durch das Bearbeitungsprogramm vor der Veränderung erzeugt wurde. Um zu ermöglichen, dass das Bearbeiten, das zuerst ausgeführt werden soll, gemäß dem Bearbeitungsprogramm ausgeführt wird, welches derart umgestaltet wurde, dass es den Einrollbearbeitungsweg enthält, kann Unterbrechungsverarbeitung in der Prozedur des Ablaufdiagramms von 2 enthalten sein, sodass das Bearbeiten des Werkstücks unterbrochen wird, wenn bestimmt wird, dass das Schneidwerkzeug mit dem Werkstück in Kontakt gekommen ist (zu dem Zeitpunkt, wenn das Bestimmungsergebnis in Schritt SA04 zu JA wird).
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Gemäß der oben beschriebenen vorliegenden Erfindung kann beim Fräsen, bei dem Schneiden in einer Richtung senkrecht zur Spindel ausgeführt wird, wie etwa Auskehlen, das Programmieren zum Durchführen einer Bogeninterpolation eines Einschnittbearbeitungswegs, Einrollweg genannt, automatisiert werden, wodurch zu erwarten ist, dass die Nutzlebensdauer wünschenswert verlängert wird.
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Ferner muss, da die Steuerung gemäß der vorliegenden Erfindung automatisch einen Einrollbearbeitungsweg unter Benutzung eines vorhandenen Bearbeitungsprogramms berechnet, eine Bedienungsperson der Maschine die Schneidstartposition, den Krümmungsradius eines Bogens oder andere Parameter nicht gesondert berechnen, wodurch mühselige Programmierungsarbeit vermieden sein kann, die ein Grund dafür ist, dass der weitläufige Gebrauch des Einrollbearbeitungsverfahrens auf einem Markt verhindert ist.
