-
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
-
1. Gebiet der Erfindung
-
Die Erfindung betrifft eine numerische Steuerung und insbesondere eine solche mit einer Funktion zum Verwalten (”Managing”) der Einsatzdauer eines Werkzeuges auf Basis von Bearbeitungsbedingungen.
-
2. Zum Stand der Technik
-
Im Allgemeinen nutzt bei einem in einer Werkzeugmaschine eingesetzten Werkzeug die Schneidkante ab und der Schneidwiderstand wächst mit wachsender Einsatzzeit. Eine fortgeschrittene Abnutzung vermindert die Bearbeitungsgenauigkeit und die für ein Werkstück vorgegebene Bearbeitungsgenauigkeit kann nicht aufrechterhalten werden. Somit erreicht ein Werkzeug das Ende seiner Lebensdauer (Einsatzzeit).
-
Als Stand der Technik bezüglich der Werkzeuglebensdauer beschreiben die offengelegte
japanische Patentanmeldung 2003-308106 und die internationale Veröffentlichung
WO 2000/012260 Techniken, bei denen vor der Bearbeitung der Verbrauch an Lebenszeit bei Ausführung eines Bearbeitungsprogrammes abgeschätzt wird auf Basis von Bearbeitungsbedingungen und dergleichen. Durch Einsatz dieses Standes der Technik kann eine die Bearbeitung ausführende Bedienungsperson das Problem vermeiden, dass die Lebensdauer eines Werkzeuges wider Erwarten während der Bearbeitung endet, indem ein Werkzeug im Voraus in einem Werkzeugmagazin vorgesehen wird mit einer Lebensdauer länger als die Dauer der Bearbeitung.
-
Die Geschwindigkeit des Aufbrauchs an Lebensdauer ändert sich in Abhängigkeit von den Bearbeitungsbedingungen, wie der Kühlmittelkonzentration, dem pH-Wert, der Temperatur sowie der internen Temperatur der Maschine. Sind deshalb die Bearbeitungsbedingungen bei Abschätzung der Werkzeuglebensdauer (d. h. vor Beginn der Bearbeitung) verschieden von den Bearbeitungsbedingungen zur Zeit der tatsächlichen Ausführung oder ändern sich die Bearbeitungsbedingungen während des Betriebs, wird die Werkzeuglebensdauer schneller als abgeschätzt aufgebraucht und es kann vorkommen, dass die Werkzeuglebensdauer vor Ende der Bearbeitung ausläuft. Dieses Problem kann mit den oben erwähnten Techniken gemäß der offengelegten
japanischen Patentanmeldung 2003-308106 und der internationalen Patentveröffentlichung
WO 2000/012260 nicht gelöst werden.
-
KURZBESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
-
Dementsprechend ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine numerische Steuerung bereitzustellen, welche eine Bearbeitungssteuerung unter Berücksichtigung der Werkzeuglebensdauer entsprechend den Bearbeitungsbedingungen ausführen kann.
-
Eine numerische Steuerung gemäß der Erfindung bearbeitet ein Werkstück durch Steuerung einer Werkzeugmaschine mit einem Werkzeug auf Basis eines Befehls eines Blockes, der aus einem Bearbeitungsprogramm ausgelesen wird. Die numerische Steuerung enthält: eine Werkzeugdatenspeichereinheit zum Speichern von Werkzeugdaten, in welchen das Werkzeug und eine Lebensdauer des Werkzeuges miteinander verknüpft sind; eine Bearbeitungsbedingungsdatenspeichereinheit zum Speichern von Bearbeitungsbedingungsdaten, in welchen Bearbeitungsbedingungen zum Zeitpunkt einer Bearbeitung und ein Verbrauchsfaktor, welcher das Ausmaß des Werkzeuglebensdauerverbrauches bei den Bearbeitungsbedingungen wiedergibt, miteinander verknüpft sind; eine Programmbetriebseinheit zum Steuern der Werkzeugmaschine auf Basis des Bearbeitungsprogrammes; eine Werkzeuggebrauchsberechnungseinheit zum Berechnen des Gebrauchs des Werkzeuges für jeden Block des Bearbeitungsprogrammes; eine Verbrauchsfaktorbestimmungseinheit zum Bestimmen eines Verbrauchsfaktors unter Rückgriff auf die Bearbeitungsbedingungsdatenspeichereinheit auf Basis der Bearbeitungsbedingungen zur Zeit der Bearbeitungsausführung entsprechend dem Bearbeitungsprogramm; und eine Lebensdauerverbrauchsbetragsberechnungseinheit zum Berechnen eines akkumulierten Lebensdauerverbrauchs als vor jedem Block verbrauchte Werkzeuglebensdauer auf Basis des Werkzeugeinsatzes für jeden Block, wie durch die Werkzeuggebrauchsberechnungseinheit berechnet, und des Verbrauchsfaktors, wie durch die Verbrauchsfaktorbestimmungseinheit bestimmt. Die Programmbetriebseinheit ist eingerichtet, dann, wenn ein Befehl eines aus dem Bearbeitungsprogramm ausgelesenen Blockes ein Werkzeugwechselbefehl ist, ein Werkzeug auf Basis des akkumulierten Lebensdauerverbrauchs aus den in der Werkzeugdatenspeichereinheit abgespeicherten Werkzeugen auszuwählen, dessen Lebensdauer nicht endet, bevor ein nächster Werkzeugwechselbefehl erfolgt.
-
Die Verbrauchsfaktorbestimmungseinheit kann eingerichtet sein, dann, wenn entsprechend dem Bearbeitungsprogramm bei einem Betrieb eine Änderung der Bearbeitungsbedingungen vorliegt, einen letzten Verbrauchsfaktor zu bestimmen auf Basis der geänderten Bearbeitungsbedingungen, und die Lebensdauerverbrauchsbetragsberechnungseinheit kann eingerichtet sein, den akkumulierten Lebensdauerverbrauch neu zu berechnen als verbrauchte Werkzeuglebensdauer vor jedem Block auf Basis des letzten Verbrauchsfaktors. Die numerische Steuerung kann weiterhin eine Lebensdauererschöpfungsblockbestimmungseinheit aufweisen zum Bestimmen eines Blockes des Bearbeitungsprogrammes, bei dem die Werkzeuglebensdauer eines gerade eingesetzten Werkzeuges enden wird, wenn auf Basis des neu berechneten akkumulierten Lebensdauerverbrauches abgeschätzt wird, dass die Werkzeuglebensdauer des gerade eingesetzten Werkzeuges enden wird vor dem nächsten Werkzeugwechselbefehl, und eine Betriebsstoppblockbestimmungseinheit zum Bestimmen eines Blockes, bei dem ein Bearbeitungsbetrieb in sicherer Weise gestoppt werden kann in einem Bereich vom von der Programmbetriebseinheit gerade ausgeführten Block des Bearbeitungsprogrammes zu einem Block des Bearbeitungsprogrammes, welcher durch die Lebensdauererschöfpungsblockbestimmungseinheit bestimmt ist als Block, bei dem die Lebensdauer des gerade eingesetzten Werkzeuges endet.
-
Mit der Erfindung kann durch Wechsel auf ein Werkzeug mit hinreichender Werkzeuglebensdauer in Abhängigkeit von den Bearbeitungsbedingungen, welche sich in Echtzeit ändern, das Problem gelöst werden, dass eine Werkzeuglebensdauer während der Bearbeitung endet.
-
Darüber hinaus kann auch dann, wenn aufgrund einer starken Änderung der Bearbeitungsbedingungen eine Werkzeuglebensdauer endet, der Bearbeitungsbetrieb mit längstmöglicher Betriebsdauer an einem Block sicher beendet werden.
-
KURZBESCHREIBUNG DER FIGUREN
-
Obige sowie weitere Ziele und Merkmale der Erfindung werden noch deutlicher aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele mit Bezug auf die Figuren:
-
1A erläutert im Überblick eine Auswahlfunktion einer numerischen Steuerung gemäß der Erfindung für eine optimale Werkzeuglebensdauer;
-
1B erläutert im Überblick eine Stoppblockdetektionsfunktion der numerischen Steuerung gemäß der Erfindung;
-
2 ist ein funktionales Blockdiagramm einer numerischen Steuerung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
-
3 zeigt eine Erläuterung eines Werkzeugeinsatzes eines Schaftfräsers gemäß der Erfindung;
-
4 erläutert einen Werkzeugeinsatz eines Gewindebohrwerkzeuges gemäß der Erfindung;
-
5 zeigt ein Beispiel für eine Bearbeitungsbedingungsdatenspeichereinheit gemäß der Erfindung;
-
6 erläutert den akkumulierten Lebensdauerverbrauch gemäß der Erfindung;
-
7 zeigt ein Beispiel für eine Werkzeugdatenspeichereinheit gemäß der Erfindung;
-
8 ist ein funktionales Blockdiagramm einer numerischen Steuerung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung; und
-
9 erläutert den Betrieb der numerischen Steuerung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel.
-
BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE IM EINZELNEN
-
Zunächst wird eine Funktion (Auswahlfunktion für optimale Werkzeuglebensdauer) einer numerischen Steuerung gemäß der Erfindung mit Blick auf 1A näher beschrieben.
-
Unterschiedliche Bearbeitungsbedingungen, wie die Kühlmittelkonzentration, der pH-Wert, die Temperatur und die interne Maschinentemperatur sowie ein Verbrauchsfaktor, welcher unter den Bearbeitungsbedingungen eine Werkzeuglebensdauerverbrauchsgeschwindigkeit angibt, werden im Voraus in dem internen Speicher als Bearbeitungsbedingungen-Datenbasis abgespeichert. Wird entsprechend dem Bearbeitungsprogramm während eines Bearbeitungsbetriebs ein Werkzeugwechselbefehl (T-Code) abgegeben, werden die Werkzeugeinsätze (Schneidzeit, Schneidlänge, Anzahl der Einsätze zum Bohren oder Gewindeschneiden etc.) im Hintergrund für Blöcke vor einem nächsten Werkzeugwechsel berechnet und zur gleichen Zeit wird ein Verbrauchsfaktor durch Bestimmung (Messung) der Bearbeitungsbedingungen (Kühl mittelkonzentration, pH-Wert, Temperatur, interne Maschinentemperatur etc.) berechnet unter Bezugnahme auf die oben genannte Datenbasis für die Bearbeitungsbedingungen. Sodann wird eine zu verbrauchende Werkzeuglebensdauer aus den berechneten Werkzeugeinsätzen und dem Verbrauchsfaktor berechnet. Sodann wird ein Werkzeug gesucht mit einer Werkzeuglebensdauer länger als die berechnete, zu verbrauchende Werkzeuglebensdauer und das momentan eingesetzte Werkzeug wird ersetzt durch das mit der Suche gefundene Werkzeug.
-
Eine weitere Funktion (Stoppblockdetektionsfunktion) einer numerischen Steuerung gemäß der Erfindung wird nunmehr mit Bezug auf 1B näher beschrieben.
-
Bearbeitungsbedingungen, welche durch den Befehl eines Blockes, eines Signals oder dergleichen geändert werden, werden während der Bearbeitungsoperation bestimmt und ein Verbrauchsfaktor, welcher aufgrund der geänderten Bearbeitungsbedingungen berechnet wird, wird mit einem Verbrauchsfaktor verglichen, der zur Zeit des letzten Werkzeugwechsels berechnet wurde (siehe <1> in 1B). Ist der Verbrauchsfaktor für die zuletzt bestimmten Bearbeitungsbedingungen größer als der Verbrauchsfaktor, welcher zur Zeit des letzten Werkzeugwechsels berechnet wurde, wird unter Verwendung des Verbrauchsfaktors für die zuletzt bestimmten Bearbeitungsbedingungen eine Werkzeuglebensdauer (Verbrauchsdauer), welche in den verbleibenden Blöcken vor dem nächsten Werkzeugwechsel verbraucht wird, berechnet. Ergibt sich, dass die Lebensdauer vor dem nächsten Werkzeugwechsel endet (siehe <2> in 1B), wird die Bearbeitungsoperation bis zum letzten nicht-schneidenden Block (wie schneller Vorlauf oder Hilfsfunktion) zwischen dem momentan ausgeführten Block und einem Block, bei dem die Lebensdauer endet, fortgesetzt und die Bearbeitungsoperation wird am nicht-schneidenden Block ausgesetzt (siehe <3> in 1B).
-
Nunmehr wird ein erstes Ausführungsbeispiel der numerischen Steuerung nach der Erfindung mit Bezug auf die 2 bis 7 näher beschrieben. Diese numerische Steuerung hat eine Auswahlfunktion für eine optimale Werkzeugeinsatzdauer auf Basis einer zu verbrauchenden Werkzeuglebensdauer.
-
2 ist ein funktionales Blockdiagramm der numerischen Steuerung gemäß diesem Beispiel. Die numerische Steuerung 1 hat eine Programmbetriebseinheit 10, eine Werkzeugeinsatzberechnungseinheit 11, eine Verbrauchsfaktorbestimmungseinheit 12, eine Lebensdauerverbrauchsbetragsberechnungseinheit 13, eine Werkzeugdatenspeichereinheit 20 und eine Bearbeitungsbedingungsdatenspeichereinheit 21.
-
Die Programmbetriebseinheit 10 liest ein in einem Speicher (nicht dargestellt) gespeichertes Bearbeitungsprogramm und steuert eine Werkzeugmaschine entsprechend Befehlen von Blöcken des ausgelesenen Bearbeitungsprogrammes. Beim Auslesen eines Blockes, welcher einen Werkzeugwechselbefehl enthält (T-Code-Befehl), führt die Programmbetriebseinheit 10 einen Vorabruf bezüglich Blöcken aus vom ausgelesenen Block zum Block, welcher den nächsten Werkzeugwechselbefehl enthält, und weist die Werkzeugeinsatzberechnungseinheit 11 (weiter unten näher beschrieben) an, eine Werkzeuglebensdauer auf Basis der vorab aufgerufenen Blöcke zu berechnen, welche während der Werkstückbearbeitung verbraucht wird.
-
Bei Empfang entsprechender Befehle von der Programmbetriebseinheit 10 berechnet die Werkzeugeinsatzberechnungseinheit 11 einen ”Werkzeuggebrauch” während der Werkstückbearbeitung auf Basis des Befehls eines jeden der mit der Programmbetriebseinheit 10 vorab aufgerufenen Blöcke. Der ”Werkzeuggebrauch” ist ein gemessener Wert, wie eine Schneidzeit, eine Schneidlänge, oder die Anzahl der Einsätze zum Bohren oder zum Gewindebohren in Abhängigkeit von den Werkzeugtypen.
-
Ist beispielsweise das Werkzeug ein Schaftfräser, wird der Werkzeuggebrauch bestimmt (gemessen) auf Basis der Schneidzeit, Schneidtiefe etc.
-
3 zeigt ein Beispiel, bei dem der Gebrauch eines Schaftfräsers auf Basis der Schneidzeit gemessen wird.
-
Wird die Messung auf Basis der Schneidzeit durchgeführt, wird die Schneidzeit aus den Koordinatenwerten berechnet, über welche das Werkzeug sich bewegt sowie der Vorschubrate für jeden Schneidbefehl (zum Beispiel G01).
-
Ist das Werkzeug ein Gewindebohrer, wird der Werkzeuggebrauch gemessen (bestimmt) auf Basis der Anzahl der Bohrungen.
-
4 zeigt ein Beispiel, bei dem der Gebrauch eines Gewindebohrer-Werkzeuges bestimmt wird auf Basis der Anzahl der Bohrungen.
-
Erfolgt die Bestimmung auf Basis der Anzahl der Bohrungen, wird die Bohrung jedes Mal bei Ausführung eines Bohrbefehls (so wie G84) gezählt.
-
Die Verbrauchsfaktorbestimmungseinheit 12 gewinnt Bearbeitungsbedingungen, wie die momentane Kühlmittelkonzentration, den pH-Wert, die Temperatur und die interne Maschinentemperatur von der numerischen Steuerung, peripheren Einrichtungen oder Sensoren der Maschine oder dergleichen und bestimmt einen Verbrauchsfaktor bezüglich des Werkzeuges aus den gewonnenen Bearbeitungsbedingungen, dem Werkzeugtyp, wie durch den Werkzeugwechselbefehl ausgewählt, und den Bearbeitungsbedingungsdaten, welche in der Bearbeitungsbedingungsdatenspeichereinheit 21 gespeichert sind.
-
5 zeigt ein Beispiel für Bearbeitungsbedingungsdaten, die in der Bearbeitungsbedingungsdatenspeichereinheit 21 der numerischen Steuerung 1 abgespeichert sind.
-
Die Bearbeitungsbedingungsdatenspeichereinheit 21 speichert eine Mehrzahl von Sätzen von Bearbeitungsbedingungsdaten, in welchen Bearbeitungsbedingungen, wie die Kühlmittelkonzentration, der pH-Wert, die Temperatur und die interne Maschinentemperatur, mit einem ”Verbrauchsfaktor” verknüpft sind, welcher eine Werkzeuglebensdauer-Verbrauchsgeschwindigkeit des Werkzeuges darstellt, wenn das Werkzeug unter den jeweiligen Bearbeitungsbedingungen eingesetzt wird.
-
Der ”Verbrauchsfaktor” ist 1,0 für einen Satz von Bezugsbearbeitungsbedingungen und er wird größer mit härter werdenden Bearbeitungsbedingungen (hohe Kühlmittelkonzentration, hohe Temperatur etc.). Der Verbrauchsfaktor für jede der Bearbeitungsbedingungen kann ein Verhältnis sein aus der Werkzeuglebensdauerverbrauchsgeschwindigkeit unter einer Bearbeitungsbedingung zur Verbrauchsgeschwindigkeit unter der Bezugsbearbeitungsbedingung. Der Verbrauchsfaktor kann experimentell oder dergleichen im Voraus bestimmt werden oder er kann durch statistische Rechnungen bestimmt werden auf Basis von Informationen bezüglich der Bearbeitungsbedingungen, des Materials und der Form für die jeweilige Bearbeitung, welche gewonnen werden bei tatsächlichen Einsätzen der Werkzeuge in der Vergangenheit. Der auf diese Weise bestimmte Verbrauchsfaktor wird in der Bearbeitungsbedingungsdatenspeichereinheit 21 in Form von Bearbeitungsdaten für jeden Werkzeugtyp in Verknüpfung mit den Bearbeitungsbedingungen abgespeichert.
-
Die Lebensdauerverbrauchsbetragsberechnungseinheit 13 berechnet eine Werkzeuglebensdauer (Verbrauchsdauer), die in jedem der Blöcke verbraucht wird, die in einem Bereich vom letzten Werkzeugwechsel zum nächsten Werkzeugwechsel enthalten sind, und zwar auf Basis des Werkzeuggebrauchs für den Befehl eines jeden Blockes gemäß Bestimmung durch die Werkzeuggebrauchsberechnungseinheit 11 und des Verbrauchsfaktors, welcher bestimmt wird durch die Verbrauchsfaktorbestimmungseinheit 12, und es werden die verbrauchten Lebensdauern akkumuliert zur Berechnung einer akkumulierten, zu verbrauchenden Verbrauchsdauer, und zwar vor jedem der Blöcke. Die Lebensdauerverbrauchsbetragsberechnungseinheit 13 schätzt eine zu verbrauchende Werkzeuglebensdauer bei Ausführung der Blöcke in dem betreffenden Abschnitt entsprechend der nachfolgenden Gleichung (1). Die Verbrauchsdauer, die für jeden Block bestimmt wird, ist in einem nicht näher dargestellten internen Speicher (wie einem RAM) abgespeichert. Zu verbrauchende Werkzeuglebensdauer (Gebrauchsdauer) = Werkzeuggebrauch × Verbrauchsfaktor (1)
-
6 zeigt ein Beispiel, bei dem eine Verbrauchsdauer eines Werkzeuges in einem Abschnitt zwischen Werkzeugwechseln mit einem Bohrwerkzeug berechnet wird.
-
Gemäß 6 berechnet die Lebensdauerverbrauchsbetragsberechnungseinheit 13 einen akkumulierten Werkzeuggebrauch für jeden Block auf Basis des Werkzeuggebrauchs für jeden Befehl entsprechend der Bestimmung durch die Werkzeuggebrauchsberechnungseinheit 11. Ist der durch die Verbrauchsfaktorbestimmungseinheit 12 bestimmte Verbrauchsfaktor 1,5, kann eine Abschätzung dahingehend durchgeführt werden, dass bis zum nächsten Werkzeugwechsel eine Werkzeuglebensdauer verbraucht wird entsprechend dem 9-fachen einer Gewindebohrung, nämlich durch Multiplikation des akkumulierten Werkzeuggebrauchs, wie durch die Lebensdauerverbrauchsbetragsberechnungseinheit 13 bestimmt, mit 1,5.
-
Die Lebensdauerverbrauchsbetragsberechnungseinheit 13 unterrichtet die Programmbetriebseinheit 10 über die abgeschätzte Werkzeuglebensdauer, die bis zum nächsten Werkzeugwechsel verbraucht werden soll. Die Programmbetriebseinheit 10, welche eine Unterrichtung über die vor dem nächsten Werkzeugwechsel verbrauchte Lebensdauer erhält, wählt ein Werkzeug aus, welches eine Lebensdauer hat, die länger ist als die vor dem nächsten Werkzeugwechsel zu verbrauchende Lebensdauer, wobei die Auswahl erfolgt aus den in der Werkzeugdatenspeichereinheit 20 abgespeicherten Werkzeugen und ein Werkzeug ausgewählt wird aus den Werkzeugen des gleichen Typs entsprechend dem Werkzeugwechselbefehl (T-Code-Befehl). Im Ergebnis kann die durch die numerische Steuerung gesteuerte Werkzeugmaschine die Bearbeitung ausführen, ohne dass die Werkzeuglebensdauer vor dem nächsten Werkzeugwechsel abgelaufen ist. Wenn ein Werkzeug mit einer Werkzeuglebensdauer länger als die vor dem nächsten Werkzeugwechsel zu verbrauchende Werkzeuglebensdauer nicht in der Werkzeugdatenspeichereinheit 20 in dieser Situation enthalten ist, wird an die Bedienungsperson dieser Umstand, dass kein passendes Werkzeug registriert ist, als Warnung gegeben.
-
7 zeigt ein Beispiel für Werkzeugdaten, die in der Werkzeugdatenspeichereinheit 20 abgespeichert sind.
-
Gemäß 7 enthalten Werkzeugdaten einen Werkzeugtyp, Daten bezüglich der Werkzeugabmessungen, die verbleibende Werkzeuglebensdauer entsprechend dem Werkzeugtyp, eine Werkzeugposition (im Falle eines automatischen Werkzeugwechslers), und dergleichen für jedes Werkzeug, welches mit einer Werkzeugnummer versehen ist.
-
Wird die Programmbetriebseinheit 10 von der Lebensdauerverbrauchsbetragsberechnungseinheit 13 unterrichtet, dass die Verbrauchsdauer (verbleibende Werkzeuglebensdauer) in dem betreffenden Abschnitt zum Zeitpunkt des Wechsels in ein Gewindebohrwerkzeug dem 9-fachen der Gewindebohrzeit entspricht, wie mit Bezug auf 6 beschrieben worden ist, greift die Programmbetriebseinheit 10 auf die Werkzeugdatenspeichereinheit 20 und wählt ein Werkzeug (Werkzeug in der Werkzeugposition 4) aus, welches ein Gewindebohrwerkzeug ist und welches eine verbleibende Werkzeuglebensdauer hat entsprechend dem 9-fachen oder mehr. Bei einer solchen Werkzeugauswahl kann ein Werkzeug ausgewählt werden entsprechend einem vorgegebenen Verhältnis oder einem Lebensdauerbetrag.
-
Somit erfolgt bei einer numerischen Steuerung gemäß diesem Ausführungsbeispiel eine Abschätzung der Verbrauchslebensdauer eines Werkzeuges nicht vor dem Start der Bearbeitung, jedoch jedes Mal bei einem Werkzeugwechsel und es wird ein Werkzeug ausgewählt mit einer Werkzeuglebensdauer länger als die abgeschätzte Verbrauchsdauer. Damit ist es möglich, das Problem zu vermeiden, dass die Werkzeuglebensdauer überraschend während der Bearbeitung endet.
-
Nunmehr wird ein zweites Ausführungsbeispiel einer numerischen Steuerung gemäß der Erfindung mit Blick auf die 8 und 9 näher beschrieben.
-
Die numerische Steuerung gemäß dem obigen ersten Ausführungsbeispiel hat eine Funktion zum Abschätzen einer Werkzeuglebensdauer, die vor dem nächsten Werkzeugwechsel aufgebraucht wird, auf Basis von Bearbeitungsbedingungen zum Zeitpunkt eines Werkzeugwechsels und zum Auswählen eines Werkzeuges mit einer verbleibenden Werkzeuglebensdauer länger als die abgeschätzte Verbrauchslebensdauer. Die numerische Steuerung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel hat eine Funktion zum sicheren Stoppen bei einem Block, bei dem die Betriebszeit maximal lang ist, auch wenn die Werkzeuglebensdauer während der Bearbeitung aufgrund einer starken Änderung der Bearbeitungsbedingungen endet.
-
8 ist ein funktionales Blockdiagramm der numerischen Steuerung gemäß diesem Ausführungsbeispiel.
-
Die numerische Steuerung 1 hat eine Lebensdauererschöpfungsblockbestimmungseinheit 14, eine Betriebsstoppblockbestimmungseinheit 15, und eine Anzeigeeinheit 16, zusätzlich zur Programmbetriebseinheit 10, der Werkzeuggebrauchsberechnungseinheit 11, der Verbrauchsfaktorbestimmungseinheit 12, der Lebensdauerverbrauchsbetragsberechnungseinheit 13, der Werkzeugdatenspeichereinheit 20 und der Bearbeitungsbedingungsdatenspeichereinheit 21, welche auch Komponenten des obigen ersten Ausführungsbeispieles sind (siehe das funktionale Blockdiagramm gemäß 2).
-
Die Verbrauchsfaktorbestimmungseinheit 12 gewinnt Bearbeitungsbedingungen, wie die Kühlmittelkonzentration, den pH-Wert, die Temperatur und die interne Temperatur der Maschine von der numerischen Steuerung, peripheren Einrichtungen oder Sensoren der Maschine oder dergleichen während einer Bearbeitungsoperation durch die Programmbetriebseinheit 10 und überwacht eine Änderung in den gewonnenen Bearbeitungsbedingungen. Ändern sich die so gewonnenen Bearbeitungsbedingungen über einen vorgegebenen Schwellenwert (Toleranzwert) hinaus, bestimmt die Verbrauchsfaktorbestimmungseinheit 12 einen Verbrauchsfaktor des Werkzeuges auf Basis der geänderten momentanen Bearbeitungsbedingungen, des durch einen Werkzeugwechselbefehl ausgewählten Werkzeugtyps und der Bearbeitungsbedingungsdaten, welche in der Bearbeitungsbedingungsdatenspeichereinheit 21 abgespeichert sind, und vergleicht den so bestimmten Verbrauchsfaktor mit dem Verbrauchsfaktor, der zum Zeitpunkt des letzten Werkzeugwechsels gewonnen wurde.
-
Ist der Verbrauchsfaktor des Werkzeuges auf Basis der momentanen Bearbeitungsbedingungen größer als der Verbrauchsfaktor, welcher zum Zeitpunkt des letzten Werkzeugwechsels gewonnen wurde, befiehlt die Verbrauchsfaktorbestimmungseinheit 12 der Lebensdauerverbrauchsbetragsberechnungseinheit 13, eine Verbrauchslebensdauer für jeden Block auf Basis des letzten Verbrauchsfaktors entsprechend den momentanen Bearbeitungsbedingungen zu berechnen.
-
Für jeden Block im Abschnitt zwischen dem gerade ausgeführten Block bis zum Block des nächsten Werkzeugwechsels liest die Lebensdauerverbrauchsbetragsberechnungseinheit 13 die jeweilige Verbrauchsdauer aus, welche durch die Werkzeuggebrauchsberechnungseinheit 11 in dem internen Speicher zum Zeitpunkt eines Werkzeugwechsels aufgezeichnet wurde, und berechnet eine Verbrauchsdauer für den Befehl eines jeden Blockes neu auf Basis des letzten Verbrauchsfaktors, welcher durch die Verbrauchsfaktorbestimmungseinheit 12 bestimmt worden ist, gemäß der nachfolgenden Gleichung (2). Verbrauchslebensdauer für jeden verbleibenden Block = Verbrauchslebensdauer für jeden Block zum Zeitpunkt des Werkzeugwechsels × (letzter Verbrauchsfaktor Verbrauchsfaktor zum Zeitpunkt des Werkzeugwechsels) (2)
-
Die Lebensdauerverbrauchsbetragsberechnungseinheit 13 addiert die Verbrauchsdauer für jeden Block, wie mit der obigen Gleichung (2) neu berechnet, zur akkumulierten Verbrauchslebensdauer für einen Block, der einen Block vor dem gerade ausgeführten Block liegt, um eine akkumulierte Verbrauchslebensdauer neu zu berechnen, welche verbraucht wird vor jedem Block nach dem gerade ausgeführten Block und instruiert die Lebensdauererschöpfungsblockbestimmungseinheit 14, einen Block abzuschätzen, bei dem die Lebensdauer des gerade verwendeten Werkzeuges endet.
-
Auf Basis der durch die Lebensdauerverbrauchsbetragsberechnungseinheit 13 neu berechneten akkumulierten Verbrauchslebensdauer bestimmt die Lebensdauererschöpfungsblockbestimmungseinheit 14, ob die akkumulierte Verbrauchsdauer vor dem Block des nächsten Werkzeugwechsels nicht länger ist als die Werkzeuglebensdauer des gerade eingesetzten Werkzeuges. Ist die akkumulierte Verbrauchslebensdauer vor dem Block des nächsten Werkzeugwechsels nicht länger als die verbleibende Lebensdauer des gerade eingesetzten Werkzeuges, endet die Lebensdauer des eingesetzten Werkzeuges nicht vor dem nächsten Werkzeugwechsel. Entsprechend wird die Bearbeitung fortgesetzt ohne eine Änderung.
-
Ist die akkumulierte Verbrauchslebensdauer vor dem Block des nächsten Werkzeugwechsels länger als die Werkzeuglebensdauer des gerade eingesetzten Werkzeuges, d. h. die Werkzeuglebensdauer des eingesetzten Werkzeuges endet vor dem nächsten Werkzeugwechsel, dann vergleicht die Lebensdauererschöpfungsblockbestimmungseinheit 14 die akkumulierte Verbrauchslebensdauer mit der Werkzeuglebensdauer des gerade eingesetzten Werkzeuges in der Reihenfolge vom gerade ausgeführten Block gemäß 9 ausgehend, um einen Block zu ermitteln, bei dem die Werkzeuglebensdauer des gerade eingesetzten Werkzeuges endet, und instruiert entsprechend dem so bestimmten Block die Betriebsstoppblockbestimmungseinheit 15, einen Block zu bestimmen, bei dem der Betrieb zu stoppen ist.
-
Die Betriebsstoppblockbestimmungseinheit 15 verfolgt die Abfolge der Ausführung von Blöcken vom durch die Lebensdauererschöpfungsblockbestimmungseinheit 14 bestimmten Block als einem Block, bei dem die Werkzeuglebensdauer des gerade eingesetzten Werkzeuges endet, bestimmt einen nicht-schneidenden Block, wie einen Block für schnellen Vorschub, als einen Betriebsstoppblock und instruiert die Programmbetriebseinheit 10, den Bearbeitungsbetrieb am so bestimmten Betriebsstoppblock zu stoppen. Die Betriebsstoppblockbestimmungseinheit 15 hebt weiterhin eine Warnbotschaft hervor bezüglich des Blockes, bei dem die Lebensdauer endet, und des Betriebsstoppblockes auf der Anzeigeeinrichtung 16, um der Bedienungsperson eine entsprechende Information zu geben.
-
9 erläutert den Betrieb der numerischen Steuerung 1 für den Fall, bei dem der Verbrauchsfaktor sich von 1,5 auf 3,0 geändert hat.
-
Entsprechend 9 wird der Verbrauchsfaktor mit 1,5 bestimmt aufgrund der Bearbeitungsbedingungen zum Zeitpunkt eines Werkzeugwechsels und es wird ein Werkzeug ausgewählt mit einer Werkzeuglebensdauer von 25,0 Sekunden, weil ein Werkzeuglebensdauerverbrauch vor dem nächsten Werkzeugwechsel 20,0 Sekunden beträgt (siehe <1> in 9). Danach detektiert die Verbrauchsfaktorbestimmungseinheit 12 eine Änderung in den Bearbeitungsbedingungen und bestimmt den letzten Verbrauchsfaktor mit 3,0 auf Basis der geänderten Betriebsbedingungen (siehe <2> in 9). Da der bestimmte letzte Verbrauchsfaktor größer ist als der zum Zeitpunkt des letzten Werkzeugwechsels bestimmte Verbrauchsfaktor, wird die zu verbrauchende Werkzeuglebensdauer durch die Lebensdauerverbrauchsbetragsberechnungseinheit 13 neu berechnet.
-
Sodann schätzt die Lebensdauererschöpfungsblockbestimmungseinheit 14, dass die Werkzeuglebensdauer (25 Sekunden) des gerade eingesetzten Werkzeuges enden wird vor dem nächsten Werkzeugwechsel und ermittelt einen Block, bei dem die Lebensdauer des gerade eingesetzten Werkzeuges endet (siehe <3> in 9). Danach bestimmt die Betriebsstoppblockbestimmungseinheit 15 einen Betriebsstoppblock, bei dem die Bearbeitungsoperation sicher gestoppt werden kann (siehe <4> in 9) und instruiert entsprechend die Programmbetriebseinheit 10. Auf diese Weise kann der Bearbeitungsbetrieb in sicherer Weise beim Betriebsstoppblock gestoppt werden.
-
Wie oben beschrieben, kann mit der numerischen Steuerung gemäß diesem Ausführungsbeispiel auch dann, wenn die Werkzeuglebensdauer unerwartet während einer Bearbeitung aufgrund einer starken Änderung der Bearbeitungsbedingungen endet, ein Bearbeitungsbetrieb in sicherer Weise an einem Block derart gestoppt werden, dass die Bearbeitungszeit längstmöglich ist.
-
Oben wurden zwar Ausführungsbeispiele der Erfindung näher beschrieben, jedoch ist die Erfindung nicht auf diese beschriebenen Beispiele beschränkt und kann in unterschiedlichen Merkmalen durch passende Abänderungen ausgeführt werden.
-
Zwar wurden beispielhaft ein Schaftfräser und ein Gewindebohrwerkzeug bei den beschriebenen Ausführungsbeispielen näher erläutert, jedoch kann die Erfindung auch bei anderen Werkzeugen eingesetzt werden durch Steuerung des Werkzeugeinsatzes entsprechend den jeweiligen Lebensdauern der Werkzeuge.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- JP 2003-308106 [0003, 0004]
- WO 2000/012260 [0003, 0004]
