DE102022104111B3

DE102022104111B3 - System und Verfahren zur Erstellung von Steuerungsanweisungen für eine Bearbeitungsmaschine

Info

Publication number: DE102022104111B3
Application number: DE102022104111.5A
Authority: DE
Inventors: Peter Brambs; David Bourdages; Josef Koch; Rui Li
Original assignee: Open Mind Technologies AG
Current assignee: Open Mind Technologies AG
Priority date: 2022-02-22
Filing date: 2022-02-22
Publication date: 2023-06-01
Anticipated expiration: 2042-02-23

Abstract

Die Erfindung betrifft ein System (10) zur Erstellung von Steuerungsanweisungen für eine Bearbeitungsmaschine (12. Das System umfasst eine Datenbank (14), die eine Datenbankstruktur aufweist, die zumindest eine Werkzeugklasse (16) umfasst. Die Werkzeugklasse (16) umfasst mehrere Schnitttypen (18), denen jeweils zumindest ein Schnittparameter und zumindest eine Berechnungsvorschrift zur Berechnung des Schnittparameters aus zumindest einem Werkzeugparameter zugeordnet ist. Ferner umfasst die Werkzeugklasse (16) mehrere Werkzeuginstanzen (20), denen jeweils zumindest ein Werkzeugparameter sowie zumindest ein schnitttypspezifischer Schnittparameter zugeordnet ist, der zu einem bestimmten Schnitttyp gehört, wobei ein Wert des schnitttypspezifischen Schnittparameters aus einem Wert des Werkzeugparameters anhand einer schnitttypspezifischen Berechnungsvorschrift berechnet ist, die zu dem bestimmten Schnitttyp (18) gehört. Die Datenbank (14) umfasst Werkzeugklassendaten, die gemäß der Datenbankstruktur strukturiert sind. Der Weiteren umfasst das System eine Datenverarbeitungseinheit (22), die mit der Datenbank (14) verbunden ist und die dazu programmiert ist, auf der Grundlage der Werkzeugklassendaten nach Maßgabe einer Auswahl zumindest einer Werkzeuginstanz (20) sowie zumindest eines zu der Werkzeuginstanz (20) gehörenden Schnittparameters Steuerungsanweisungen für die Bearbeitungsmaschine (12) zu erzeugen.Die Erfindung betrifft außerdem ein entsprechendes Verfahren zur Erstellung von Steuerungsanweisungen für eine Bearbeitungsmaschine (12).

Description

Die Erfindung betrifft die Erstellung von Steuerungsanweisungen für eine Bearbeitungsmaschine. Die Erfindung sieht eine Datenbank vor, die eine Datenbankstruktur aufweist, die zumindest eine Werkzeugklasse umfasst.
CAM-Systeme, also Systeme für Computer-Aided Manufacturing, zu Deutsch rechnerunterstützte Fertigung, beinhalten neben Funktionen zur Programmierung bauteilbezogener Operationen (sogenannter „Jobs“) für die spanende Bearbeitung auch Tools zur Erstellung und Verwaltung von Werkzeugdatenbanken. In solchen Datenbanken werden zu einem Werkzeug nicht nur die Geometrie- und Materialparameter abgelegt, sondern auch Schnittdaten. Diese umfassen praxiserprobte Werte für Technologieparameter wie beispielsweise den Vorschub, die Drehzahl sowie die Zustellbreite und Zustelltiefe eines Werkzeugs, jeweils bezogen auf bestimmte Anwendungen (beispielsweise verschiedene Varianten des Schruppens, Schlichtens, Eintauchens, etc.) und ein bestimmtes Werkstückmaterial.
In bekannten Datenbanken werden die möglichen Anwendungen und die zugehörigen Schnittdaten für jedes Werkzeug einzeln festgelegt. Die Anwendungen und deren Bezeichner sind dabei benutzerdefiniert, d.h. beliebig und nicht standardisiert, somit bei jedem Benutzer anders.
Bei der Programmierung einer Operation („Job“) in bekannten CAM-Systemen wählt der Benutzer das zu verwendende Werkzeug aus der Datenbank aus und bestimmt manuell die im Werkzeug hinterlegte Anwendung, deren Schnittdaten verwendet werden sollen. Da die Anwendungen benutzerdefiniert sind, kann das CAM-System ohne diese Auswahl nicht wissen, welche Anwendung für den Job genutzt werden soll. Die zugehörigen Schnittdaten zu dieser Anwendung werden dann aus der Datenbank extrahiert und der Berechnung der Werkzeugbahnen bzw. des NC-Programms zugrunde gelegt.
WO 2018/173030 A1 beschreibt ein Verfahren, bei dem für einen Fräsjob optimale Schnittdaten automatisch ermittelt werden. Die Basis hierfür sind empirische Daten mit Bezug zu einer konkreten Maschine, einem Werkzeug und einem Werkstückmaterial, d.h. gesammelte Zustelltiefen/-breiten, Drehzahlen und Vorschübe, die auf einem bestimmten Setup erfahrungsgemäß wenig Vibrationen und damit eine gute Fräsqualität versprechen. Es erfolgt also eine Ermittlung von Schnittdaten innerhalb eines bestimmten Jobs, der vom Benutzer vorgegeben wird.
US 8676372 B1 offenbart die Bestimmung von optimalen Schnittdaten und die Zerlegung eines Werkstückbereichs in Schichten gemäß einer ermittelten Zustelltiefe sowie eine Berechnung von Werkzeugbahnen gemäß einer bestimmten Zustellbreite. Durch empirische Daten und softwaregestützte Analyse ergibt sich ein „stability plot“, der für eine bestimmte Kombination von Maschine und Werkzeug Drehzahlen auf maximale Zustelltiefen abbildet, so dass eine stabile Bearbeitung möglich ist. Daraus wird ein „engagement plot“ abgeleitet, der für eine beliebige Zustelltiefe die geeignete Zustellbreite wiedergibt. Anhand des „engagement plot“ kann beispielsweise ein taschenförmiger Werkstückbereich in Schichten zerlegt werden, so dass in jeder Schicht die maximale Zustelltiefe nicht überschritten wird. Die passende Zustellbreite wird ermittelt und die Werkzeugbahn in jeder Schicht berechnet. Die beiden genannten Plots repräsentieren somit für ein bestimmtes einzelnes Werkzeug geeignete Schnittdaten. Die ermittelten Zustellwerte werden automatisch zur Zerlegung des Werkstückabschnitts in Schichten und die Bahnberechnung genutzt.
Aus der EP 0 311 703 B1 ist ein System zur Erstellung von Steuerungsanweisungen für eine Bearbeitungsmaschine bekannt, das eine Datenverarbeitungsanlage und eine Wissensbasis umfasst. Die Datenverarbeitungseinheit ist mit der Wissensbasis verbunden, in der empirisch und rechnerisch ermitteltes Wissen über eine Werkzeugmaschine enthalten ist. Ein Zerspanungsprozess wird nach Maßgabe von maschinenspezifischer Information bezüglich der Maschine selbst, eines Werkstücks, eines Werkzeugs und eines Bearbeitungsverfahrens automatisiert konfiguriert.
Aus der DE 198 56 116 A1 , der DE 196 14 130 C2 , der DE 10 2017 121 249 A1 und der DE 10 2017 206 060 A1 sind weitere Systeme bzw. Verfahren zur automatisierten Parameterauswahl bekannt.
Ausgehend vom Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, die effiziente Programmierung bedarfsgerecht erstellter Steuerungsanweisungen zu ermöglichen.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass es im Stand der Technik keine Kopplung oder Programmierung gibt, welche die automatische Nutzung von Informationen zu Anwendungen und Schnittdaten aus Werkzeugdatenbanken für eine effizientere und optimierte Konfiguration des Jobs im CAM-System ermöglichen. Ferner beruht die Erfindung auf der Erkenntnis, dass es bei Werkzeugherstellern bislang weitgehend übersehene Gemeinsamkeiten zwischen Werkzeugen einer bestimmten Klasse gibt, sowie einheitliche, vordefinierte Schnitttypen. Schnitttypen werden auf Englisch treffend als „Types of cut“ bezeichnet. Ein Schnitttyp beschreibt eine bestimmte Anwendung bzw. einen bestimmten Verwendungszweck und/oder eine bestimmte Art von Materialeingriff. Schnitttypen sind beispielsweise verschiedene Varianten des Schruppens, Schlichtens, Eintauchens, etc. In manchen Fällen bezeichnet beispielsweise eine Werkzeugserie oder ein Werkzeugtyp eines Herstellers eine bestimmte Art von HPC-Schruppfräser mit Eckenradius oder einen gewissen Kugel-Schlichtfräser. Zu dieser Werkzeugserie gehören dann alle vorhandenen Ausprägungen, d.h. die konkreten Werkzeuge mit den verschiedenen Durchmessern, Längen und Eckenradien. Jede Werkzeugserie ist für eine bestimmte Auswahl von Schnitttypen einsetzbar, „unterstützt“ diese gewissermaßen. Beispiele für vordefinierte Schnitttypen sind etwa Standard-Schruppen, optimierter Seitenschnitt (kleine seitliche und große axiale Zustellung), High-Feed-Schruppen (große seitliche und kleine axiale Zustellung, hoher Vorschub), Vollschnitt, Vorschlichten mit der Seite, Vorschlichten mit der Stirnseite, Schlichten mit der Seite, Schlichten mit der Stirnseite, Vorschlichten 3D, Schlichten 3D, Eintauchen mit Rampe oder Eintauchen mit Helix. Diese Art der Kategorisierung von Werkzeugen ist derzeit jedoch nicht in Datenbanken abgebildet.
Es wird eine Datenbank vorgeschlagen, insbesondere eine Werkzeugklassendatenbank, zur Bereitstellung von Daten für die Erstellung von Steuerungsanweisungen für eine Bearbeitungsmaschine, insbesondere mittels eines CAM-Systems. Die Datenbank umfasst eine Datenbankstruktur, die zumindest eine Werkzeugklasse umfasst, wobei die Werkzeugklasse mehrere Schnitttypen umfasst, denen jeweils zumindest ein Schnittparameter und zumindest eine Berechnungsvorschrift zur Berechnung des Schnittparameters aus zumindest einem Werkzeugparameter zugeordnet ist. Ferner kann die Werkzeugklasse mehrere Werkzeuginstanzen umfassen, denen jeweils zumindest ein Werkzeugparameter sowie zumindest ein schnitttypspezifischer Schnittparameter zugeordnet ist, der zu einem bestimmten Schnitttyp gehört, wobei ein Wert des schnitttypspezifischen Schnittparameters aus einem Wert des Werkzeugparameters anhand einer schnitttypspezifischen Berechnungsvorschrift berechnet ist, die zu dem bestimmten Schnitttyp gehört. Die Datenbankstruktur kann außerdem Werkzeugklassendaten umfassen, die gemäß der Datenbankstruktur strukturiert sind.
Die Erfindung betrifft ferner ein System zur Erstellung von Steuerungsanweisungen für eine Bearbeitungsmaschine, insbesondere ein CAM-System, das eine Datenbank dieser Art umfasst. Des Weiteren umfasst das System eine Datenverarbeitungseinheit, die mit der Datenbank verbunden ist und die dazu programmiert ist, auf der Grundlage der Werkzeugklassendaten nach Maßgabe einer Auswahl zumindest einer Werkzeuginstanz sowie zumindest eines zu der Werkzeuginstanz gehörenden Schnittparameters Steuerungsanweisungen für die Bearbeitungsmaschine zu erzeugen.
Außerdem betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Erstellung von Steuerungsanweisungen für eine Bearbeitungsmaschine, insbesondere ein CAM-Verfahren. Das Verfahren kann mit einem erfindungsgemäßen System durchgeführt werden. Das Verfahren umfasst ein Erzeugen, insbesondere ein zumindest teilautomatisiertes oder automatisiertes Erzeugen, einer Datenbank der obengenannten Art. Ferner umfasst das Verfahren ein Erzeugen, insbesondere ein zumindest teilautomatisiertes oder automatisiertes Erzeugen, der Steuerungsanweisungen für die Bearbeitungsmaschine auf der Grundlage der Werkzeugklassendaten und nach Maßgabe einer Auswahl zumindest einer Werkzeuginstanz sowie zumindest eines zu der Werkzeuginstanz gehörenden Schnittparameters.
Die erfindungsgemäßen Merkmale ermöglichen es, Steuerungsanweisungen effizient und bedarfsgerecht zu programmieren. Es kann ein hoher Grad an Effizient und Qualität bei der Erstellung von Steuerungsanweisungen erzielt werden. Einem Benutzer kann es ermöglicht werden, für einen Job lediglich das geeignete Werkzeug auszuwählen, wohingegen weitere Programmierungsschritte automatisch und optimiert durchgeführt werden können, sofern der Benutzer nicht weitere Vorgaben machen möchte. Indem die Erfindung die systemweite Vordefinition von Schnitttypen vorsieht und somit die Bedeutung der einzelnen Schnitttypen bekannt ist, kann diese in unterschiedlichen Bearbeitungsstrategien verwirklicht werden. Es können unterschiedliche Schnitttypen und mit diesen verknüpfte Bearbeitungsstrategien in optimierter Weise kombiniert werden, wodurch die Eigenschaften bzw. Fähigkeiten des betreffenden Werkzeugs zu einem hohen Grad ausgenutzt werden können. Ferner ermöglicht es die Erfindung, das ausgewählte Werkzeug schnell und für den Benutzer unkompliziert zu wechseln, weil ein Werkzeugwechsel keinen zusätzlichen Programmieraufwand mit sich bringt. Neuberechnungen nach dem Austausch können bedarfsweise automatisch erledigt werden. Die Erfindung gestattet es, Jobs leichter an Firmen/Partner weiterzugeben, da nur die Werkzeugauswahl angepasst werden muss, je nachdem, mit welchen Werkzeugen die andere Firma arbeitet. Hierdurch wird außerdem eine beim Benutzer womöglich vorhandene Hemmung verringert, sich von einer Werkzeugauswahl abzuwenden, die er anfänglich trifft, die er aber später für weniger geeignet hält. Bisher haben Benutzer aufgrund des zusätzlichen Programmieraufwands in solchen Fällen bisweilen am ursprünglich gewählten Werkzeug festgehalten und dann ggf. eine geringere Effizienz und/oder Qualität der Bearbeitung in Kauf genommen.
Die Erfindung kann insofern auch eine neue Art der Programmierung von Jobs betreffen. Statt den Benutzer manuell einen einzelnen, benutzerdefinierten Schnitttyp eines Werkzeugs auswählen zu lassen und allein die dazu abgelegten Schnittdaten für die Parameterwerte des Jobs zu verwenden, kann ein direkter, automatischer Zugriff auf alle Schnitttypen erfolgen, die der betreffenden Werkzeuginstanz zugeordnet sind und die für den jeweiligen Job infrage kommen. Die Möglichkeit eines manuellen Durchsuchens der Datenbank kann dennoch gegeben sein. Durch den automatischen Zugriff und die Struktur der Datenbank ist es möglich, vollständige Kenntnis über die Eignung, Tauglichkeit und Einsetzbarkeit des Werkzeugs zu erlangen.
Es kann ein Datenbankserver vorgesehen sein, der die Datenbank bereitstellt. Der Datenbankserver kann einen Prozessor, einen Arbeitsspeicher und einen Datenspeicher umfassen. Der Datenbankserver kann eine Datenbankverwaltungssoftware umfassen. Die Datenbank kann lokal, über ein Netzwerk und/oder über das Internet bereitgestellt sein. Der Datenbankserver kann ein dedizierter Server und/oder ein Cloudserver und/oder ein virtueller Server sein.
Bei der genannten Bearbeitungsmaschine kann es sich beispielsweise um eine mehrachsige, insbesondere zumindest fünfachsige, CNC-Maschine (Computerized Numerical Control) handeln. Die Steuerungsanweisungen können eine Bearbeitungsbahn für eine materialabtragende Bearbeitung eines Werkstücks definieren. Es kann sich bei den Steuerungsanweisungen um ein NC-Programm (Numerical Control) handeln. Die Erstellung der Steuerungsanweisungen kann ein Erzeugen einer Werkzeugbahn sowie ein anschließendes Postprocessing umfassen.
Unter einem „Schnitttyp“ soll insbesondere eine bestimmte Art des Materialeingriffs verstanden werden, insbesondere für eine spanende Bearbeitung, die mit einer bestimmten Werkzeuganwendung bzw. einer Verwendungsart eines Werkzeugs, bzw. einer bestimmten Bearbeitungsmethode und/oder Bearbeitungsart verknüpft sein kann.
Der zumindest eine Schnittparameter kann zumindest eines der Folgenden umfassen: eine Zustelltiefe, eine Zustellbreite, einen Zahnvorschub, eine Schnittgeschwindigkeit, eine Rautiefe, einen Eintauchwinkel sowie jeweils einen zugehörigen minimalen Wert und/oder maximalen Wert wie beispielsweise eine minimale Zustelltiefe, eine maximale Zustelltiefe etc.
Als Berechnungsvorschrift kommen Zuordnungen und Rechenvorschriften beliebiger Art infrage. Insbesondere kann eine Berechnungsvorschrift die Zuweisung oder Zuordnung einer Konstanten umfassen. Ferner kann eine Berechnungsvorschrift eine mathematische Formel umfassen und/oder auf mathematischen Rechenoperationen wie Addition, Subtraktion, Division, Multiplikation, Potenzierung etc. beruhen. Die Berechnungsvorschrift kann alternativ oder zusätzlich eine Wertetabelle umfassen. Auch Kombinationen sind denkbar. Ferner kann die Berechnungsvorschrift vorsehen, dass eine Wertetabelle bzw. mehrere Einzelwerte als Ausgangspunkt dienen und weitere Werte durch Interpolation berechnet werden. Hierfür können beliebige geeignete Interpolationsmethoden verwendet werden, beispielsweise lineare Interpolation und/oder Spline-Interpolation.
Als Werkzeugparameter kommen beliebige Parameter infrage, die zumindest eine Eigenschaft des betreffenden Werkzeugs beschreiben. Ein Werkzeugparameter kann insbesondere die Geometrie des Werkzeugs betreffen. Zum Beispiel kann der zumindest eine Werkzeugparameter zumindest eines der Folgenden umfassen: einen Werkzeugdurchmesser, einen Werkzeugradius, eine Werkzeuglänge, eine Schneidenlänge, einen Eckenradius, eine Schneidengeometrie, einen Schneidengeometrieparameter etc.
Die Werkzeuginstanzen repräsentieren insbesondere jeweils ein bestimmtes Werkzeug, beispielsweise einen Fräser mit einem bestimmten Durchmesser, einer bestimmten Schneidenform und/oder einer bestimmten Schneidenlänge. Unterschiedliche Werkzeuginstanzen können unterschiedliche Werkzeugparameter umfassen, insbesondere nicht lediglich unterschiedliche Parameterwerte, sondern grundlegend unterschiedliche Parameter. Rein beispielhaft kann eine erste Werkzeuginstanz neben einem Werkzeugdurchmesser und einer Schneidenlänge einen Eckenradius umfassen, etwa weil der Eckenradius für das betreffende Werkzeug ein relevanter Parameter ist, während eine zweite Werkzeuginstanz lediglich einen Werkzeugdurchmesser und eine Schneidenlänge, aber keinen Eckenradius umfasst. Innerhalb einer Werkzeugklasse können sich die Werkzeugklassen hingegen ähneln. Beispielsweise können alle Werkzeuginstanzen innerhalb einer bestimmten Werkzeugklasse dieselbe Schneidenform und/oder dieselben Parameter aufweisen und sich insbesondere lediglich hinsichtlich ihrer Parameterwerte unterscheiden.
Der Begriff „schnitttypspezifisch“ soll insbesondere zum Ausdruck bringen, dass das damit bezeichnete Objekt zu einem bestimmten Schnitttyp gehört und insofern für diesen bestimmten Schnitttyp spezifisch ist.
Die Werkzeugklassendaten umfassen beispielsweise einen Datensatz mit mehreren Schnitttypen und mehreren Werkzeuginstanzen, die jeweils die zugehörigen Parameter und deren Parameterwerte enthalten. Die Werkzeugklassen können zum Beispiel Klassen von Fräswerkzeugen sein. Alternativ oder zusätzlich könnend die Werkzeugklassen zum Beispiel Klassen von Drehwerkzeugen sein. Generell können erfindungsgemäß auch Klassen von Bohrwerkzeugen vorkommen. Die Schnitttypen können unterschiedlichen Eingriffssituationen entsprechen.
Die Datenverarbeitungseinheit kann ein Computer, ein Computersystem, eine virtuelle Maschine, ein Server, ein Cloudserver oder dergleichen sein. Die Datenverarbeitungseinheit umfasst insbesondere zumindest einen Prozessor, einen Arbeitsspeicher und einen Speicher, auf dem ein Computerprogramm gespeichert ist, das die erwähnte Programmierung enthält. Die Datenverarbeitungseinheit kann eine Benutzerschnittstelle umfassen. Die Datenverarbeitungseinheit kann ferner eine Anzeigevorrichtung wie einen Bildschirm umfassen. Die Datenverarbeitungseinheit kann ein CAM-System bereitstellen.
Im Folgenden wird die Datenbank näher beschrieben. Unterschiedliche Schnitttypen können unterschiedliche Sätze von Schnittparametern umfassen, insbesondere nicht lediglich unterschiedliche Parameterwerte, sondern grundlegend unterschiedliche Parameter. Da die Schnitttypen unterschiedlichen Arten des Materialeingriffs entsprechen, können dafür unterschiedliche Parameter relevant sein bzw. Anwendung finden. Beispielsweise ist für ein Vollschnitt-Schruppen ein Parameter wie die Zustellbreite nicht erforderlich, weil im Vollschnitt gearbeitet wird. Ferner ist beispielsweise für ein Eintauchen mit Rampe ein Eintauchwinkel erforderlich, für ein einfaches 2D-Schlichten hingegen nicht usw.
Die Datenbank kann besonders umfangreich einsetzbar sein, wenn die Werkzeugklassen jeweils zumindest einen Materialparameter umfassen, der ein zu bearbeitendes Material angibt. In einigen Ausführungsformen kann eine Werkzeugklasse fest mit einem einzigen Material verknüpft sein. Eine besonders effiziente Datenstrukturierung kann erzielt werden, wenn innerhalb einer Werkzeugklasse mehrere Materialien hinterlegt sind. Jedem Material kann dann innerhalb der Werkzeugklasse ein Satz von Schnitttypen zugeordnet sein. Für ein bestimmtes zu bearbeitendes Material kann dann schnell und zuverlässig bestimmt werden, wie die einzelnen Schnitttypen definiert sind. Innerhalb einer Werkzeugklasse können unterschiedlichen Materialien Schnitttypen zugeordnet sein, denen abhängig von dem zugehörigen Material unterschiedliche Parameterwerte für die entsprechenden schnitttypspezifischen Schnittparameter zugeordnet sind. Hierdurch können materialspezifische Besonderheiten in der Datenbank abgebildet werden.
Unterschiedliche Bearbeitungsstrategien können insbesondere dann effizient derart kombiniert werden, dass eine hohe Bearbeitungsqualität und eine zuverlässige Bearbeitung erzielt werden können, wenn den Schnitttypen jeweils ein Prioritätsparameter zugeordnet ist, der angibt, mit welcher Priorität der jeweilige Schnitttyp herangezogen werden soll, wenn eine entsprechende Werkzeugklasse und/oder eine entsprechende Werkzeuginstanz ausgewählt ist. Es kann zweckmäßig sein, dass unterschiedliche Schnitttypen denselben Prioritätswert erhalten können. Die Prioritätswerte können bei der automatischen Erstellung von Jobs herangezogen werden, um ausgehend von einer zu fertigenden Werkstückgeometrie und/oder einem Bearbeitungsbereich den jeweils optimalen Schnitttyp zu verwenden. Lässt die Geometrie die Verwendung eines hoch priorisierten Schnitttyps nicht zu oder erreicht man mit ihm eine zu geringe Effizienz oder zu kurze Werkzeugstandzeit, kann auf den Schnitttyp mit nächsthöherer Priorität zurückgegriffen werden.
Der Prioritätsparameter und/oder dessen Wert kann auf zumindest einer Benutzereingabe beruhen. Hierdurch kann ein Benutzer die Datenbank pflegen und das Ergebnis der automatisierten Jobberechnung kontinuierlich verbessern. Der Benutzer kann indirekt Einfluss darauf nehmen, welche Schnitttypen verwendet werden, ohne die gesamte Programmierung für jeden Schnitttyp einzeln manuell vornehmen zu müssen.
Alternativ oder zusätzlich kann den Schnitttypen jeweils ein Eignungsparameter zugeordnet sein, der eine Eignung der entsprechenden Werkzeugklasse für den jeweiligen Schnitttyp angibt. Der Wert des Eignungsparameters kann die Eignung der Werkzeugklasse für einen bestimmten Schnitttyp global bewerten. Dies kann insbesondere in Kombination mit dem Materialparameter materialabhängig erfolgen. Der Benutzer kann über eine spezielle Suchfunktion in der Datenbank gezielt die besten Werkzeuge für einen bestimmten Schnitttyp finden, also jene mit dem höchsten Eignungsparameterwert.
Der Eignungsparameter und/oder dessen Wert kann auf zumindest einer Benutzereingabe beruhen. Hierdurch kann ein Benutzer die Datenbank pflegen. Vergangene Bearbeitungsergebnisse können somit als Grundlage für die Entscheidung für bestimmte Werkzeuge für künftige Bearbeitungen dienen.
Ein hoher Grad an Benutzerkomfort, Bedieneffizienz und Übersichtlichkeit kann insbesondere dann erzielt werden, wenn die Werkzeugklassen jeweils eine Regel zur automatisierten Erzeugung von Namen für die Werkzeuginstanzen umfassen. Die Regel kann beispielsweise festlegen, dass ein Name für eine Werkzeuginstanz zumindest nach Maßgabe des zumindest einen Werkzeugparameters der entsprechenden Werkzeuginstanz zu erzeugen ist. Zusätzlich können ein oder mehrere vordefinierte Strings verwendet werden. Solche Strings können beispielsweise den Namen der betreffenden Werkzeugklasse oder einen vordefinierten String der Werkzeuginstanz umfassen. Außerdem können Strings die Art des herangezogenen Werkzeugparameters bezeichnen. Wird beispielsweise ein Durchmesser des Werkzeugs zur Erzeugung des Namens herangezogen, kann ein String „D“ in den Namen eingebaut werden, beispielsweise vor dem Durchmesserwert; wird eine Schneidenlänge herangezogen, kann ein String „I“ in den Namen eingebaut werden, beispielsweise vor dem Schneidenlängenwert, etc.
Die Auswahl der zumindest einen Werkzeuginstanz, nach deren Maßgabe die Steuerungsanweisungen erzeugt werden, kann auf einer Benutzervorgabe beruhen. Beispielsweise kann ein Benutzer manuell nach einer geeigneten Werkzeuginstanz suchen und diese auswählen. Hierfür kann eine Benutzerführung vorgesehen sein, die dem Benutzer ermöglich, zunächst aus mehreren Werkzeugklassen eine geeignete Werkzeugklasse auszuwählen und dann aus den Werkzeuginstanzen dieser Werkzeugklasse eine geeignete Werkzeuginstanz auszuwählen. Ausgehend von der Auswahl können dann die Steuerungsanweisungen automatisiert erzeugt werden, indem auf die Schnitttypen und Schnittparameter zugegriffen wird, die zu der Werkzeuginstanz gehören. Alternativ oder zusätzlich kann die Auswahl der zumindest einen Werkzeuginstanz, nach deren Maßgabe die Steuerungsanweisungen erzeugt werden, automatisiert erfolgen. Beispielsweise kann eine Gruppe verfügbarer Werkzeuge automatisch analysiert und das jeweils am besten geeignete Werkzeug herangezogen werden.
In einigen Ausführungsformen ist der Schritt eines Erhaltens von Geometriedaten vorgesehen, die eine Ausgangsgeometrie und eine Zielgeometrie eines Werkstücks betreffen. Die Geometriedaten können von einem Benutzer vorgegeben werden. Die Ausgangsgeometrie kann einen noch nicht und/oder teilweise und/oder noch nicht vollständig bearbeiteten Rohling betreffen. Die Geometriedaten können CAD-Daten umfassen. Zusätzlich kann Information betreffend das Material des Werkstücks erhalten werden. Ferner kann der Schritt eines Auswählens zumindest einer Werkzeuginstanz vorgesehen sein. Die Werkzeuginstanz kann von einem Benutzer und/oder automatisiert ausgewählt werden. Eine diesbezügliche Benutzerauswahl kann geführt und/oder unterstützt sein. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass sich der Benutzer geeignete Werkzeuginstanzen anzeigen lässt, ggf. nach Eignung und/oder Verfügbarkeit sortiert, um daraus eine gewünschte Werkzeuginstanz auszuwählen. Hierbei kann das Material des Werkstücks berücksichtigt werden. Ferner kann der Schritt eines Ermittelns zumindest eines Bearbeitungsbereichs vorgesehen sein, in dem eine materialabtragende Bearbeitung erfolgen soll. Das Ermitteln kann ein Vergleichen von Ausgangsgeometrie und Zielgeometrie umfassen. Der zumindest eine Bearbeitungsbereich wird insbesondere automatisiert ermittelt. Dabei kann die gewählte Werkzeuginstanz berücksichtigt werden. Ferner kann der Schritt eines Auswählens zumindest eines Schnitttyps vorgesehen sein. Der Schnitttyp kann automatisiert ausgewählt werden. Des Weiteren kann hierbei berücksichtigt werden, welche Werkzeuginstanz ausgewählt wurde. Ferner kann der Schritt eines Abrufens zumindest eines Schnittparameters aus der ausgewählten Werkzeuginstanz nach Maßgabe des ausgewählten Schnitttyps und der ausgewählten Werkzeuginstanz vorgesehen sein. Der zumindest eine Schnittparameter wird insbesondere automatisiert abgerufen. Ferner kann der Schritt eines Erzeugens der Steuerungsanweisungen nach Maßgabe des zumindest einen abgerufenen Schnittparameters vorgesehen sein. Der zumindest eine Schnittparameter wird insbesondere automatisiert abgerufen. Die genannten Schritte können jeweils Teil des Verfahrens sein. Alternativ oder zusätzlich kann die Datenverarbeitungseinheit jeweils dazu programmiert sein, die genannten Schritte durchzuführen.
Für das Ermitteln des zumindest einen Bearbeitungsbereichs kann der ausgewählte Schnitttyp und/oder die ausgewählte Werkzeuginstanz berücksichtigt werden. Dies kann im Verfahren geschehen und/oder es kann die Datenverarbeitungseinheit hierzu programmiert sein. Hierdurch werden besonders zweckmäßige Bearbeitungsbereiche ermittelt. Insbesondere können mehrere unterschiedliche Bearbeitungsbereiche ermittelt werden, denen unterschiedliche Schnitttypen zugeordnet sind. Dies kann im Verfahren geschehen und/oder es kann die Datenverarbeitungseinheit hierzu programmiert sein. Hierdurch können automatisiert unterschiedliche Bearbeitungsmethoden in effizienter und zielführender Weise kombiniert werden. Generell kann anhand der Geometriedaten zunächst ermittelt werden, in welchen Bereichen Material abzutragen ist. Hierbei kann eine Gesamtheit dieser Bereiche oder ein Teil dieser Bereiche ausgewählt werden, beispielsweise durch einen Benutzer und/oder automatisch. Ausgehend hiervon können ein oder mehrere Bearbeitungsbereiche bestimmt werden. Hierdurch wird das abzutragende Material in bestimmte Bearbeitungsbereiche eingeteilt, in denen eine spanende Bearbeitung erfolgen soll. Die Einteilung in Bearbeitungsbereiche kann insofern von dem ausgewählten Schnitttyp bzw. den ausgewählten Schnitttypen und/oder der ausgewählten Werkzeuginstanz bzw. den ausgewählten Werkzeuginstanzen abhängen, als automatisiert ermittelt wird, welche Einteilung zweckmäßig ist, um ausgehend von der Ausgangsgeometrie die Zielgeometrie zu erzeugen. Beispielsweise können Bereiche wie Kavitäten und/oder Taschen, Stirnflächen, hinsichtlich einer möglichen Kollision zu berücksichtigende Flächen und/oder Strukturen, Nuten, Stufen, Schrägen, Freiformflächen etc. erkannt werden. Ferner können Bearbeitungsbereiche danach ausgewählt werden, ob beispielsweise eine Schruppbearbeitung oder eine Schlichtbearbeitung durchzuführen ist. In Kenntnis des zumindest einen Schnitttyps und/oder der zumindest einen Werkzeuginstanz kann dann automatisiert ermittelt werden, welche Einteilung in Bearbeitungsbereiche geeignet ist, um die Zielgeometrie zu erzeugen, wenn nacheinander in den festgelegten Bearbeitungsbereichen eine Bearbeitung erfolgt. Es werden insofern automatisiert mehrere Jobs für die einzelnen Bearbeitungsbereiche automatisch erzeugt.
Die unterschiedlichen Bearbeitungsbereiche und/oder die den unterschiedlichen Bearbeitungsbereichen zugeordneten unterschiedlichen Schnitttypen können nach Maßgabe einer Effizienz, insbesondere einer Dauer, und/oder einem Zeitspanvolumen, und/oder einer Werkzeugstandzeit, einer Bearbeitung zumindest eines der Bearbeitungsbereiche und insbesondere aller Bearbeitungsbereiche ermittelt werden. Dies kann im Verfahren geschehen und/oder es kann die Datenverarbeitungseinheit hierzu programmiert sein. Die hierfür zu berücksichtigende(n) Größe(n) kann/können auf einer Benutzervorgabe beruhen. Beispielsweise kann der Benutzer vorgeben, welche der Größen vorranging oder ausschließlich optimiert werden soll oder ob eine ausgewogene Optimierung erfolgen soll. Hierdurch kann der Benutzer Einfluss auf die erzeugten Steuerungsanweisungen nehmen, ohne jedoch die betreffende Programmierarbeit mühsam selbst vornehmen zu müssen.
Die Datenverarbeitungseinheit kann dazu programmiert sein, iterativ für unterschiedliche Bearbeitungsbereiche, insbesondere unterschiedliche Kombinationen von Bearbeitungsbereichen, und/oder Schnitttypen und/oder Werkzeuginstanzen jeweils eine Bearbeitung zu simulieren und die Steuerungsanweisungen nach Maßgabe der simulierten Bearbeitungen zu erzeugen. Alternativ oder zusätzlich kann im Verfahren iterativ für unterschiedliche Bearbeitungsbereiche und/oder Schnitttypen und/oder Werkzeuginstanzen jeweils eine Bearbeitung simulieren werden, wobei die Steuerungsanweisungen nach Maßgabe der simulierten Bearbeitungen erzeugt werden. Hierdurch können die unterschiedlichen Größen und Einflussfaktoren zuverlässig automatisiert berücksichtigt werden, wodurch ein optimiertes und zuverlässig funktionierendes Gesamtbearbeitungsprogramm erzeugt werden kann. Durch Iteration können zunehmend optimierte Einteilungen in unterschiedliche Bearbeitungsbereiche gefunden werden.
In einigen Ausführungsformen kann der Schritt eines Abrufens eines Prioritätsparameters und/oder eines Eignungsparameters nach Maßgabe einer ausgewählten Werkzeugklasse und/oder Werkzeuginstanz vorgesehen sein. Ferner kann der Schritt eines Erzeugens der Steuerungsanweisungen nach Maßgabe des Prioritätsparameters und/oder des Eignungsparameters vorgesehen sein. Die genannten Schritte können jeweils Teil des Verfahrens sein. Alternativ oder zusätzlich kann die Datenverarbeitungseinheit jeweils dazu programmiert sein, die genannten Schritte durchzuführen. Hierdurch können die oben beschriebenen Prioritätsparameter und/oder Eignungsparameter in die automatisierte Jobprogrammierung einfließen. Für eine bestimmte Werkzeugklasse bzw. Werkzeuginstanz kann auf diese Weise ermittelt werden, welche Schnitttypen mit welcher Priorität zu verwenden sind. Anschließend kann in der Reihenfolge der Priorität überprüft werden, ob der aktuell gemäß der Priorität ausgewählte Schnitttyp für den aktuell betrachteten Bearbeitungsbereich infrage kommt. Ist dies der Fall, kann der Schnitttyp für diesen Bearbeitungsbereich gewählt werden. Ist dies nicht der Fall, kann mit einem Schnitttyp nächsthöherer Priorität fortgefahren werden. Auf diese Weise werden die unterschiedlichen Schnitttypen möglichst wirksam eingesetzt. Alternativ oder zusätzlich kann in einigen Ausführungsformen der Eignungsparameter dazu herangezogen werden, eine bestimmte Werkzeugklasse aufzufinden, die für eine bestimmte Bearbeitungssituation besonders gut geeignet ist.
Die Erfindung betrifft weiterhin eine Bearbeitungsanlage zum Bearbeiten eines Werkstücks. Die Bearbeitungsanlage umfasst ein erfindungsgemäßes System. Ferner umfasst die Bearbeitungsanlage eine Bearbeitungsmaschine, insbesondere eine CNC-Maschine, vorzugsweise eine mehrachsige, beispielsweise zumindest fünfachsige, Bearbeitungsmaschine, die dazu eingerichtet ist, das Werkstück nach Maßgabe der Steuerungsanweisungen zu bearbeiten.
Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Computerprogramm zum Durchführen eines erfindungsgemäßen Verfahrens. Das Computerprogramm umfasst insbesondere Programmcode, der die Durchführung der genannten Verfahrensschritte bewirkt, wenn dieser in einem Computer ausgeführt wird.
Die Erfindung betrifft außerdem ein Computerprogrammprodukt, das zumindest ein Speichermedium umfasst, auf dem Programmcode eines erfindungsgemäßen Computerprogramms gespeichert ist. Das Speichermedium kann einen flüchtigen und/oder einen nichtflüchtigen Datenspeicher umfassen.
Es wird insbesondere darauf hingewiesen, dass alle in Bezug auf das System beschriebenen Merkmale und Eigenschaften, aber auch Verfahrensweisen, sinngemäß auf das erfindungsgemäße Verfahren übertragbar und im Sinne der Erfindung einsetzbar sind. Gleiches gilt auch in umgekehrter Richtung. Das bedeutet, dass auch in Bezug auf das Verfahren genannte, bauliche also vorrichtungsgemäße Merkmale im Rahmen der Beschreibung des Systems berücksichtigt werden können.
Im Folgenden wird die vorliegende Erfindung anhand der beigefügten Figuren beispielhaft beschrieben. Die Zeichnung, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und im Rahmen der Ansprüche sinnvoll in Kombination verwenden.
Es zeigen:

1 eine schematische Darstellung einer Bearbeitungsanlage mit einem System zur Erstellung von Steuerungsanweisungen für eine Bearbeitungsmaschine;
2 eine schematische Darstellung einer Datenbank;
3 eine tabellarische Darstellung einer Beispiel-Werkzeugklasse;
4 eine tabellarische Darstellung einer Beispiel-Werkzeuginstanz;
5 eine schematische perspektivische Darstellung einer Zielgeometrie eines Werkstücks mit einer ersten Tasche, einer zweiten Tasche, einer dritten Tasche und einer vierten Tasche;
6 eine schematische Seitenansicht der Zielgeometrie des Werkstücks;
7 eine Werkzeugbahn zur Schruppbearbeitung in einem Bereich der ersten Tasche des Werkstücks;
8 eine Werkzeugbahn zur Schruppbearbeitung in einem Bereich der zweiten Tasche des Werkstücks;
9 eine Werkzeugbahn zur Schruppbearbeitung in einem Bereich der dritten Tasche des Werkstücks;
10 eine Werkzeugbahn zur Schruppbearbeitung in einem Bereich der vierten Tasche des Werkstücks;
11 eine Werkzeugbahn zur Schruppbearbeitung in einem weiteren Bereich der vierten Tasche des Werkstücks;
12 eine Werkzeugbahn zur Schruppbearbeitung in einem weiteren Bereich der vierten Tasche des Werkstücks;
13 eine Werkzeugbahn zur Schlichtbearbeitung in einem Bereich der ersten Tasche des Werkstücks;
14 eine Werkzeugbahn zur Schlichtbearbeitung in einem weiteren Bereich der ersten Tasche des Werkstücks;
15 eine Werkzeugbahn zur Schlichtbearbeitung in einem Bereich der zweiten Tasche des Werkstücks;
16 eine Werkzeugbahn zur Schlichtbearbeitung in einem weiteren Bereich der zweiten Tasche des Werkstücks;
17 eine Werkzeugbahn zur Schlichtbearbeitung in einem Bereich der dritten Tasche des Werkstücks;
18 eine Werkzeugbahn zur Schlichtbearbeitung in einem weiteren Bereich der dritten Tasche des Werkstücks;
19 eine Werkzeugbahn zur Schlichtbearbeitung in einem Bereich der vierten Tasche des Werkstücks;
20 eine Werkzeugbahn zur Schlichtbearbeitung in einem weiteren Bereich der vierten Tasche des Werkstücks;
21 eine Werkzeugbahn zur Schlichtbearbeitung in einem weiteren Bereich der vierten Tasche des Werkstücks;
22 eine Werkzeugbahn zur Schlichtbearbeitung in einem weiteren Bereich der vierten Tasche des Werkstücks;
23 eine Werkzeugbahn zur Schlichtbearbeitung in einem weiteren Bereich der vierten Tasche des Werkstücks; und
24 ein schematisches Ablaufdiagramm eines Verfahrens zur Erstellung von Steuerungsanweisungen für eine Bearbeitungsmaschine.

Für die folgende Beschreibung wird auf die in 1 schematisch dargestellte Bearbeitungsanlage 24 Bezug genommen. Die Bearbeitungsanlage 24 umfasst eine Bearbeitungsmaschine 12. Ferner umfasst die Bearbeitungsanlage 24 ein System 10 zur Erstellung von Steuerungsanweisungen für eine Bearbeitungsmaschine 12. Die Darstellungen des System 10 und der Bearbeitungsmaschine 12 sind rein beispielhaft zu verstehen, insbesondere was bewegbare Achsen, Maschinentyp, Art, Größe und Einsatzzweck angeht. Es können in anderen Ausführungsformen andere Maschinenachsen und/oder eine andere Anzahl von Maschinenachsen vorgesehen sein.
Die Bearbeitungsmaschine 12 umfasst einen Werkstücktisch 36, auf dem ein Werkstück 26 anordenbar bzw. befestigbar ist. Das Werkstück 26 kann mittels der Bearbeitungsmaschine 12 spanend bearbeitet werden. Im exemplarisch gezeigten Fall handelt es sich um eine Fräsmaschine.
Die Bearbeitungsmaschine 12 umfasst zudem eine Bearbeitungseinheit 38 mit einem Werkzeug 40 zur Bearbeitung des Werkstücks 26. Die Bearbeitungseinheit 38 umfasst im dargestellten Fall beispielsweise eine Werkzeugspindel. Das Werkzeug 40 ist im beispielhaft dargestellten Fall ein Fräswerkzeug, etwa ein Kugelfräser, ein Schaftfräser, ein Tonnenfräser etc. Eine Bearbeitung erfolgt, indem das Werkzeug 40 entlang einer Werkzeugbahn geführt wird. Entlang der Werkzeugbahn befindet sich das Werkzeug 40 zumindest zeitweise in Eingriff mit abzutragendem Material des Werkstücks 26, wodurch eine Zielgeometrie des Werkstücks 26 herausgearbeitet wird.
Die Bearbeitungsmaschine 12 ist mehrachsig bzw. N-achsig, beispielhaft 5-achsig. Zur Veranschaulichung definiert beispielsweise der Werkstücktisch 36 zwei Drehachsen A, C und die Bearbeitungseinheit 38 drei Linearachsen X, Y, Z. Andere Konfigurationen sind jedoch ebenso möglich.
Die Bearbeitungsmaschine 12 umfasst ferner eine Steuereinheit 42, die Steuerbefehle an die N unterschiedlichen Maschinenachsen ausgeben kann. Die Bearbeitungsmaschine 12 ist insbesondere eine CNC-Maschine, und die Steuerbefehle können entsprechend NC-Befehle sein.
Das System 10 ist in vielen Ausführungsformen nicht Teil der Bearbeitungsmaschine 12, sondern kann maschinenunabhängig arbeiten. Das System 10 umfasst eine Datenverarbeitungseinheit 22. Die Datenverarbeitungseinheit 22 kann ein CAM-System ausbilden. Die Datenverarbeitungseinheit 22 kann einen Computer mit geeigneter Peripherie umfassen. Generell umfasst die Datenverarbeitungseinheit 22 eine Benutzerschnittstelle. Ferner umfasst die Datenverarbeitungseinheit 22 generell zumindest einen Prozessor, einen Arbeitsspeicher, einen Speicher, geeignete elektronische Schaltungen sowie eine geeignete Programmierung. Ferner umfasst das System 10 eine Datenbank 14, die unten genauer beschrieben wird. Die Datenbank 14 ist mit der Datenverarbeitungseinheit 22 verbunden.
Die Datenbank 14 kann auf einer Festplatte des Computers der Datenverarbeitungseinheit 22 bereitgestellt sein. Die Datenbank 14 kann auch auf einem Server bereitgestellt sein und/oder in einer Cloud. In grundsätzlich bekannter Weise ist ein Datenbankserver vorgesehen, auf dem die Datenbank gespeichert ist und der ein Datenbankmanagementsystem ausführt.
Mittels der Datenverarbeitungseinheit 22 kann anhand von Geometriedaten des Werkstücks 26 eine Werkzeugbahn erzeugt werden, aus der in einem Postprocessing in grundsätzlich bekannter Weise Steuerbefehle für die Bearbeitungsmaschine 12 bzw. deren Steuereinheit 42 erzeugt werden können. Die Geometriedaten des Werkstücks 26 umfassen eine Ausgangsgeometrie und eine Zielgeometrie des Werkstücks 26. Hierbei handelt es sich vorzugsweise um CAD-Daten.
Das System 10 und insbesondere die Datenverarbeitungseinheit 22 kann ein Speichermedium 44 umfassen, das etwa Teil eines Computers des Systems 10 und/oder mit einem solchen verwendbar ist. Auf dem Speichermedium kann Programmcode eines Computerprogramms gespeichert sein, das Anweisungen enthält, die beim Ausführen auf einem Computer die Durchführung des im Folgenden beschriebenen Verfahrens bewirken.
Das System 10 sowie das Verfahren, die im Folgenden näher beschrieben werden, stützen sich maßgeblich auf die konkrete Ausgestaltung der Datenbank 14. Die Struktur der Datenbank ist in 2 schematisch dargestellt. Gleichartige Elemente der Datenbankstruktur sind mit identischen Bezugszeichen versehen. Es versteht sich aber, dass sich die mit gleichen Bezugszeichen versehenen Elemente sowohl hinsichtlich ihrer inneren Datenstruktur als auch hinsichtlich der betreffenden gespeicherten Daten unterscheiden können. Die Datenbankstruktur umfasst zumindest eine Werkzeugklasse 16. Im dargestellten Fall sind mehrere Werkzeugklassen 16 vorhanden.
Die Werkzeugklassen 16 können Klassen von Fräswerkzeugen, Klassen von Drehwerkzeugen, Klassen von Bohrwerkzeugen oder dergleichen sein. Allgemein ausgedrückt kann es sich um Klassen von Zerspanungswerkzeugen für Bearbeitungsmaschinen handeln. Die Werkzeugklassen 16 umfassen jeweils mehrere Schnitttypen 18 und mehrere Werkzeuginstanzen 20. Diese können sich sowohl hinsichtlich der darin enthaltenen Parameter als auch hinsichtlich der Werte dieser Parameter unterscheiden. Die Anzahl von Schnitttypen 18 und Werkzeuginstanzen 20 kann sich unterscheiden. Die dargestellte Anzahl ist nicht von Belang und rein beispielhaft. Insbesondere kann eine Anzahl von Schnitttypen 18 kleiner oder größer als oder gleich groß wie eine Anzahl von Werkzeuginstanzen 20 sein.
Innerhalb einer Werkzeugklasse 16 entsprechen unterschiedliche Schnitttypen 18 unterschiedlichen Eingriffssituationen. Die Schnitttypen 18 sind verknüpft mit unterschiedlichen Bearbeitungsmethoden, beispielsweise unterschiedlichen Schrupp-, Schlicht-, Bohr- oder Drehverfahren. Die Schnitttypen 18 umfassen jeweils zumindest einen Schnittparameter. Die Schnittparameter beschreiben den betreffenden Schnitttyp 18. Beispiele für Schnittparameter sind etwa eine Zustelltiefe, eine Zustellbreite, eine Schnittgeschwindigkeit etc. Zusätzlich hierzu umfasst jeder Schnitttyp 18 zumindest eine Berechnungsvorschrift zur Berechnung zumindest eines Schnittparameters aus zumindest einem Werkzeugparameter. Insofern ist zusätzlich zu der Information, welche Schnittparameter für den betreffenden Schnitttyp 18 relevant sind, auch die Information hinterlegt, wie der Wert dieser Schnittparameter für ein bestimmtes Werkzeug berechnet werden kann, auch wenn er für dieses bestimmte Werkzeug zunächst nicht unmittelbar bekannt ist.
Die Werkzeuginstanzen 20 umfassen jeweils zumindest einen Werkzeugparameter. Beispielsweise ist in einer Werkzeuginstanz 20 ein Durchmesser und eine Schneidenlänge des betreffenden Werkzeugs hinterlegt. Ferner umfassen die Werkzeuginstanzen 20 jeweils zumindest einen schnitttypspezifischen Schnittparameter, der zu einem bestimmten Schnitttyp 18 gehört. Ein Wert des schnitttypspezifischen Schnittparameters kann aus einem Wert des Werkzeugparameters anhand der schnitttypspezifischen Berechnungsvorschrift berechnet sein. Die Werkzeuginstanzen 20 geben somit an, welches Werkzeug in welcher Weise für welchen Schnitttyp verwendbar ist.
Werkzeughersteller stellen üblicherweise Werkzeugparameter für die von ihnen vertriebenen Werkzeuge zur Verfügung. Ferner sind teilweise für einzelne Werkzeuge einzelne Schnittparameter bekannt, weil der Werkzeughersteller diese benennt. Die vorliegende Datenbankstruktur gestattet es aber ausgehend davon, auch solche Parameter/Parameterwerte zu bestimmen, die nicht bekannt bzw. vom Werkzeughersteller bereitgestellt sind. Hierdurch können verfügbare Daten vervollständigt und weitreichend nutzbar gemacht werden, und es werden homogene Werkzeugdaten erhalten. Für beliebige Schnitttypen 18 kann somit die benötigte Information aus den verfügbaren Werkzeugparametern und den vorgegebenen Berechnungsvorschriften erhalten werden.
Bei der Berechnung der Steuerungsanweisungen für die Bearbeitungsmaschine 12 greift die Datenverarbeitungseinheit 22 entsprechend auf die Datenbank 14 zu und kann die darin bereitgestellten Schnittparameter und/oder Schnitttypen für eine ausgewählte Werkzeuginstanz 20 beziehen.
Die Werkzeugklassen 16 umfassen ferner jeweils zumindest einen Materialparameter 17. Dessen Wert gibt an, auf welches Material sich die hinterlegten Daten beziehen. Somit sind die benötigten Schnittparameter und/oder Schnitttypen materialabhängig verfügbar. Für unterschiedliche Materialien können die betreffenden Schnittparameter einer Werkzeuginstanz 20 dann unterschiedliche Werte annehmen. Beispielsweise kann je nach Härte des Materials ein anderer Vorschub sinnvoll sein bzw. eine andere Berechnungsvorschrift für den Vorschub. Auch kann eine Werkzeugklasse z.B. für besonders harte Materialien einen anspruchsvollen Schnitttyp wie etwa High-Feed unter Umständen nicht unterstützen.
Der Materialparameter 17 kann eine zusätzliche Hierarchieebene für die Schnitttypen 18 in der Datenbank 14 definieren. Jedem Wert des Materialparameters 17 können innerhalb der Werkzeugklasse 14 mehrere Schnitttypen 18 untergeordnet und/oder zugeordnet sein. Anders ausgedrückt kann den Schnitttypen 18 jeweils ein bestimmter Wert des Materialparameters 17 zugeordnet sein. Dies in 2 durch eine entsprechende Gruppierung der Schnitttypen 18 dargestellt, was aber rein beispielhaft zu verstehen ist.
In anderen Ausführungsformen kann für eine bestimmte Werkzeugklasse 16 jeweils ein bestimmtes Material global für alle Schnitttypen 18 und Werkzeuginstanzen 20 gelten, d. h. der Materialparameter 17 nimmt dann genau einen Wert an. Einer Werkzeugklasse 16 ist für diese Art der Strukturierung entsprechend eine Werkzeugklasse 16 für ein bestimmtes Material.
Rein beispielhaft ist in 3 eine Beispiel-Werkzeugklasse mit exemplarischen Werten und Berechnungsvorschriften tabellarisch dargestellt. In der Beispiel-Werkzeugklasse sind mehrere Schnitttypen enthalten. Wie zu erkennen ist, kommen für die Berechnungsvorschriften mathematische Formeln wie beispielsweise „Schneidenlänge 1 * Faktor 0.4“ infrage. Ebenso kann die Zuordnung einer Konstanten eine Berechnungsvorschrift sein, wie beispielsweise „200“ für die Schnittgeschwindigkeit beim Standard-Schruppen. Ferner können Wertetabellen verwendet werden, wie dies exemplarisch für den Zahnvorschub beim Standard-Schruppen der Fall ist. Weist ein Werkzeug Werte auf, die nicht in einer solchen Wertetabelle enthalten sind, kann der betreffende Schnittparameter für dieses Werkzeug mittels Interpolation ausgehend von der Wertetabelle ermittelt werden.
Des Weiteren ist in 4 rein beispielhaft eine Beispiel-Werkzeuginstanz tabellarisch dargestellt. Die Beispiel-Werkzeuginstanz enthält zunächst Werkzeugparameter mit spezifischen Werten wie beispielsweise den Durchmesser von 4 mm und die Schneidenlänge von 8 mm. Unter Verwendung der erwähnten Berechnungsvorschriften werden hieraus für die unterschiedlichen Schnitttypen Schnittparameter errechnet, die dann in der Werkzeuginstanz hinterlegt sind. Somit kann eine Vielzahl von Schnittparametern gemäß den Vorschriften automatisiert erstellt werden, die in der betreffenden Werkzeugklasse hinterlegt sind. Es sind nicht länger werkzeugindividuelle Werte erforderlich, sondern es können werkzeugklassenspezifische Vorschriften verwendet und dadurch ein universell einsetzbarer Datenbestand geschaffen werden.
Im vorliegenden Fall wird ferner jeder Schnitttyp 18 innerhalb einer Werkzeugklasse 16 mit einer Priorität versehen. Auf diese Weise kann man beispielsweise für eine Werkzeugklasse 16 beim Schruppen ein optimierter Seitenschnitt als besonders präferiert festlegen gegenüber einem anderen Verfahren wie etwa einem Standard-Schruppen. Analog kann etwa definiert werden, dass beim Eintauchen eine Helix einer Rampe vorgezogen werden soll, falls möglich. Prioritäten können für jedes Werkstückmaterial separat vergeben werden. Die Prioritäten können auf einer Benutzervorgabe beruhen.
In einigen Ausführungsformen kann in den Werkzeugklassen 16 zudem ein Eignungsparameter, der auch als „Score“ bezeichnet werden könnte, vorgesehen sein. Dieser gibt die Eignung der betreffenden Werkzeugklasse 16 für einen bestimmten Schnitttyp 20 global an. Auch dies kann für jedes Werkstückmaterial separat erfolgen. So kann ein Benutzer über eine spezielle Suchfunktion in der Datenbank gezielt die besten Werkzeuge für einen Schnitttyp 18 finden, also jene mit dem höchsten Wert des Eignungsparameters.
In einigen Ausführungsformen werden für die Werkzeuginstanzen 20 automatisiert Bezeichnungen erstellt. Dazu wird in der Werkzeugklasse 16 eine Regel definiert, die einen Instanzennamen aus vordefinierten Strings, Klasseneigenschaften und Instanzeneigenschaften zusammensetzt. Hierbei wird zumindest ein Werkzeugparameter herangezogen. Beispielsweise findet sich dann im Namen der Durchmesser und/oder die Schneidenlänge des Werkzeugs. Ein Beispiel für eine Regel zur Erzeugung einer solchen Bezeichnung wäre etwa wie folgt: <Bezeichnung der Werkzeuginstanz> = <Name Werkzeugklasse> + „D“ + <Durchmesser Werkzeuginstanz> + „r“ + <Schneidenlänge Werkzeuginstanz> + <vordefinierter String der Werkzeuginstanz>.
Das Konzept mit den unterschiedlichen Werkzeugklassen 16 in Verbindung mit den global vordefinierten Schnitttypen 18 ermöglicht auch einen einfacheren Datenaustausch, etwa zwischen Anwendern/Niederlassungen einer Firma oder zwischen einem Anwender und einem Anbieter von CAM-Systemen. Benutzerdefinierte Schnitttypbezeichner mussten bislang erst von der Gegenseite interpretiert oder übersetzt werden, um deren Bedeutung in den eigenen Kontext zu übertragen. Diese Anforderung kann erfindungsgemäß entfallen.
Die auf diese Weise strukturierten Daten können gezielt dazu eingesetzt werden, unterschiedliche Schnitttypen 18 automatisiert in effizienter Weise zu kombinieren. Ein Benutzer kann dabei über globale Vorgaben die Art und Weise beeinflussen, wie Steuerungsanweisungen erzeugt werden, ohne für jeden Job einzeln händische Programmierarbeit leisten zu müssen. Dies wird im Folgenden exemplarisch anhand des in 5 und 6 dargestellten Werkstücks 26 erläutert. Die somit beschriebene automatisierte Erzeugung von Steuerungsanweisungen kann eine Analyse und Zerlegung einer Bauteilgeometrie durchführen sowie anhand der definierten Prioritäten, möglichen Limitationen und/oder abhängig von Effizienzabwägungen/- vergleichen (Zeit, Spanvolumen) entscheiden, wo welcher Schnitttyp 18 für ein bestimmtes ausgewähltes Werkzeug zu nutzen sind, um dann in den entsprechenden Bereichen die Werkzeugbahnen gemäß schnitttypspezifischen Bahnmustern und mit den für die Schnitttypen hinterlegten Schnittdaten zu berechnen.
Das Werkstück 26 weist seiner dargestellten Zielgeometrie entsprechend eine erste Tasche 46, eine zweite Tasche 48, eine dritte Tasche 50 und eine vierte Tasche 52 auf. Die Ausgangsgeometrie des Werkstücks 26 kann beispielsweise die eines Quaders sein, in dem die dargestellten Taschen 46, 48, 50, 52 fehlen.
Die vier Taschen 46, 48, 50, 52 sind beispielhaft gewählt, um die grundlegenden Ansätze des hierin beschriebenen Verfahrens bzw. Systems 10 zu erläutern. Die erste Tasche 46 ist vergleichsweise flach und weist schräge Seitenwände auf. Die zweite Tasche 48 ist eine flache, rechteckige Tasche. Die dritte Tasche 50 ist ebenfalls rechteckig, weist aber eine große Tiefe auf. Die vierte Tasche 52 ist eine Kombination der ersten drei Taschen 46, 48, 50, d. h. sie weist unterschiedliche Abschnitte auf.
Zu Beginn erhält die Datenverarbeitungseinheit 22 Geometriedaten, welche die Ausgangsgeometrie und die Zielgeometrie des Werkstücks 26 beschreiben, beispielsweise indem der Benutzer entsprechende CAD-Dateien in das System 10 lädt.
Der Benutzer wählt dann eine geeignete Werkzeugklasse 16 und Werkzeuginstanz 20 aus. Hierfür kann er wie erwähnt die Datenbank durchsuchen, die Eignungsparameter betrachten oder nach externen Vorgaben vorgehen.
Anhand der Geometriedaten wird ermittelt, wo überall Material abzutragen ist. Die betreffenden Bereiche werden dann in Bearbeitungsbereiche 28, 30, 32, 34 aufgeteilt. Beispielhaft ist dies zunächst ein Bearbeitungsbereich je Tasche 46, 48, 50, 52. Aus der nachfolgenden Beschreibung wird sich jedoch ergeben, dass diese Bearbeitungsbereiche 28, 30, 32, 34 zweckmäßigerweise in weitere Bearbeitungsbereiche unterteilt werden können.
Für eine bestimmte Werkzeugklasse 16 sind für dieses Beispiel die Prioritäten für eine Schrupp-Bearbeitung etwa wie folgt. Priorität 1 hat ein optimierter Seitenschnitt, Priorität 2 ein Standard-Schruppen, Priorität 3 ein High-Feed-Schruppen und Priorität 4 ein Vollschnitt-Schruppen. Ferner sind Prioritäten für Eintauch-Schnitttypen verteilt. Im vorliegenden Fall haben beispielsweise sowohl ein Eintauchen mit Rampe als auch ein Eintauchen mit Helix jeweils Priorität 1, d. h. beide Methoden sind gleichermaßen bevorzugt.
Das hierin beschriebene Verfahren und System 10 gestatten es, Werkzeugbahnen für alle vier Taschen 46, 48, 50, 52 auf einmal automatisiert zu programmieren. Der Benutzer kann wahlweise lediglich einen Teilbereich auswählen, er kann aber auch alle Taschen 46, 48, 50, 52 auf einmal abarbeiten.
Die automatische Erzeugung der Steuerungsanweisungen wird nun unter Bezugnahme auf die 7 bis 23 näher beschrieben. Diese zeigen jeweils eine der Taschen 46, 48, 50, 52 sowie für eine bestimmte Bearbeitung ermittelte Werkzeugbahnen. Die Werkzeugbahnen sind jeweils als durchgezogene schwarze Linie innerhalb der betreffenden Tasche 46, 48, 50, 52 dargestellt.
Zunächst wird beispielsweise die erste Tasche 46 erkannt und ein Bearbeitungsbereich 28 wird definiert. Zunächst wird geprüft, ob der mit Priorität 1 zu wählende optimierte Seitenschnitt anwendbar ist. Dies ist aufgrund der schrägen Wände der ersten Tasche 46 nicht der Fall. Selbiges gilt für das Standard-Schruppen mit Priorität 2. Beide Schruppschnitttypen könnten aufgrund ihrer Bahnformen zunächst nur den flachen Bodenbereich in der Mitte bearbeiten und es wären weitere Schritte zur Bearbeitung der schrägen Wände nötig. Daher wird hier automatisiert das High-Feed-Schruppen gewählt, das mit einer geringen Zustelltiefe a_p arbeitet und somit auch gut geeignet ist, Schrägen herauszuarbeiten. Der gegenüber den beiden anderen Schruppverfahren deutlich höhere Vorschub („high feed“) gleicht dabei die größere Zahl an Zustellungen aus. Eingetaucht wird per Rampe, da die Zieltiefe je Zustellung gering ist und die Rampenform bei hohem Vorschub maschinenschonender ist.
Ausgehend von dem somit definierten Bearbeitungsbereich 28 und der Auswahl des Schnitttyps High-Feed-Schruppen und Eintauchen mit Rampe wird dann für die erste Tasche 46 die in 7 dargestellte Werkzeugbahn berechnet. Die Eintauchrampe wird dabei gemäß den Parameterwerten für den Eintauchwinkel Alpha und die maximal Zustelltiefe ap_max bestimmt.
Als nächstes wird beispielsweise die zweite Tasche 48 bzw. der zweite Bearbeitungsbereich 30 betrachtet. Zwar hat wiederum der optimierte Seitenschnitt höchste Priorität, die Tiefe der zweiten Tasche 48 ist hierfür aber nicht ausreichend (vgl. Parameter „ap_min“). Demnach kommt das am zweithöchsten priorisierte Standard-Schruppen mit resultierenden konturparallelen Bahnen gemäß dem Parameterwert für die Zustellbreite ae zum Einsatz. Es wird aufgrund der Tiefe mit einer Helix eingetaucht.
Ausgehend von dem somit definierten Bearbeitungsbereich 30 und der Auswahl des Schnitttyps Standard-Schruppen wird dann für die zweite Tasche 50 die in 8 dargestellte Werkzeugbahn berechnet.
Ferner wird die dritte Tasche 50 bzw. der dritte Bearbeitungsbereich 32 betrachtet. Der priorisierte optimierte Seitenschnitt kann für die dritte Tasche 50 verwendet werden, da diese tief genug ist (vgl. Parameter für min. Zustelltiefe ap_min). Zum Eintauchen wird eine Helix verwendet, da die Tiefe der Tasche dies erfordert.
Ausgehend von dem somit definierten Bearbeitungsbereich 32 und der Auswahl des Schnitttyps „optimierter Seitenschnitt“, der hier durch die Berechnung einer Trochoidalbahn gemäß den Parameterwerten des optimierten Seitenschnitts, etwa gemäß der Zustellbreite ae, die sich hier zwischen der minimalen Zustellbreite ap_min und der maximalen Zustellbreite ap_max bewegen kann (vgl. 3), zur Anwendung kommt, wird dann für die dritte Tasche 52 die in 9 dargestellte Werkzeugbahn berechnet.
Die Möglichkeit, auch komplexe Geometrien in geeignete Bearbeitungsbereiche zu zerlegen, wird anhand der vierten Tasche 54 erläutert. Wie erwähnt, ist der vierten Tasche 54 zunächst generisch ein Bearbeitungsbereich 34 zugeordnet. Dieser wird aber zweckmäßigerweise weiter unterteilt. Das Verfahren teilt die vierte Tasche 54 vorliegend automatisch in Unterbereiche auf, die im vorliegenden Fall jeweils mit unterschiedlichen Schnitttypen 18 der gewählten Werkzeuginstanz 20 zu bearbeiten sind. Der Boden wird analog zur dritten Tasche 52 programmiert (Schnitttyp optimierter Seitenschnitt mit Helix), was in 10 dargestellt ist. Der in 11 gezeigte in zwei Hälften aufgeteilte Bereich, der ähnlich wie die zweite Tasche 50 ausgebildet ist, wird analog zur zweiten Tasche 50 programmiert (Schnitttyp Standard-Schruppen). Ein Eintauchen ist hier hingegen anders als bei der zweiten Tasche 50 nicht erforderlich, weil die Bereiche seitlich zugänglich sind. Die in 12 dargestellten Schrägen werden analog zur ersten Tasche 48 programmiert (Schnitttyp High-Feed-Schruppen). Auch hier ist aufgrund der seitlichen Zugänglichkeit kein Eintauchen erforderlich.
Durch das beschriebene Vorgehen kann ein vergleichsweise komplexer Job erstellt werden, der unterschiedliche Schnitttypen verwendet. Die zur Programmierung erforderlichen Parameter können vollständig aus der Datenbank bezogen werden, die aufgrund der genannten Berechnungsvorschriften und Datenbankstruktur weitgehend unabhängig von den genauen Modalitäten, nach denen Werkzeughersteller Werkzeugdaten bereitstellen, die nötigen Schnittparameter bereitstellen kann.
Es versteht sich, dass die Verwendung von Prioritäten in der Datenbank optional ist. Ebenso ist die Programmierung unter Berücksichtigung der Prioritäten optional. Unabhängig davon, ob Prioritäten verfügbar sind oder nicht, kann die Aufteilung in Bearbeitungsbereiche 28, 30, 32, 34 und/oder die Auswahl geeigneter Schnitttypen 18 ohne Berücksichtigung der Prioritäten erfolgen. Die Auswahl von Schnitttypen und/oder die Aufteilung in Bearbeitungsbereiche 28, 30, 32, 34 kann dann beispielsweise geometriebasiert und/oder basierend auf Effizienzerwägungen erfolgen. Zum Beispiel kann eine Optimierung bezüglich einer Gesamtdauer einer Bearbeitung, einer Bearbeitungsdauer für einzelne Bearbeitungsbereiche, einem Zeitspanvolumen, einer Werkzeugstandzeit oder dergleichen durchgeführt werden. In einigen Ausführungsformen kann das Verfahren iterativ durchgeführt werden, wodurch unterschiedliche Kombinationen von Bearbeitungsbereichen 28, 30, 32, 34 und/oder Schnitttypen 18 automatisiert evaluiert werden können.
Im dargestellten Beispiel könnte beispielsweise die Aufteilung in Bearbeitungsbereiche 28, 30, 32, 34 wie beschrieben erfolgen. Sodann könnten für jeden Bearbeitungsbereich 28, 30, 32, 34 der Reihe nach unterschiedliche Schnitttypen ausgewählt werden. Sofern sich eine Werkzeugbahn für eine bestimmte Kombination eines Bearbeitungsbereichs 28, 30, 32, 34 mit einem Schnitttyp 18 erzeugen lässt, kann diese berechnet werden. Mehrere auf diese Weise berechnete Werkzeugbahnen können dann nach Maßgabe des gewählten Effizienzkriteriums miteinander verglichen werden.
Analog kann alternativ oder zusätzlich für unterschiedliche Aufteilungen in Bearbeitungsbereiche vorgegangen werden. Beispielsweise können durch Wahl eines geeigneten Schnitttyps 18 womöglich mehrere der Taschen 46, 48, 50, 52 zu einem einzelnen Bearbeitungsbereich zusammengefasst werden.
Im vorliegenden Beispiel wird davon ausgegangen, dass das gewählte Werkzeug auch ein Vorschlichten und Schlichten unterstützt. Es versteht sich, dass dies für andere Konstellationen nicht der Fall ist. In solchen Konstellationen kann ein Benutzer dann beispielsweise zunächst einen Job programmieren, der für alle Bearbeitungsbereiche eine Schrupp-Bearbeitung durchführt, also beispielsweise für alle vier Taschen 46, 48, 50, 52. Anschließend kann er eine andere Werkzeuginstanz 20 wählen, die für eine Schlichtbearbeitung verwendet werden soll. Auch hier kann wieder ein kompletter Job programmiert werden, der alle Taschen 46, 48, 50, 52 bzw. Bearbeitungsbereiche 28, 30, 32, 34 zugleich abarbeitet. Zu beachten ist dabei auch noch, dass dann andere Bearbeitungsbereiche verwendet werden können.
Im beschriebenen Fall eines Werkzeugs, das auch für ein Schlichten geeignet ist, könnten die vier Taschen 46, 48, 50, 52 mit einem einzigen Job vorgeschlichtet bzw. geschlichtet werden. Der Vorschlicht-/Schlichtjob arbeitet dabei wie der Schruppjob ebenfalls mit einer Analyse der Bauteilgeometrie, um die geeigneten Schnitttypen zu wählen und zu kombinieren bzw. die beste Bearbeitung zu bestimmen. Im Folgenden wird die Programmierung des Schlichtens der vier Taschen 46, 48, 50, 52 erläutert. Dies könnte analog auch mittels eines anderen Werkzeugs geschehen, wobei die folgende Beschreibung auf diesen Fall entsprechend übertragbar wäre.
Es versteht sich, dass grundsätzlich auch die Möglichkeit besteht, Schruppen und Vorschlichten/Schlichten zusammen in einem einzigen Job zu realisiren.
Die schrägen Seitenwände der ersten Tasche 46 erfordern den Schnitttyp 3D-Schlichten, da sie mit ebenenbasierten Schlichtverfahren nicht ausreichend genau herausgearbeitet werden können. Dies führt hier zur Berechnung von Werkzeugbahnen gemäß der dreidimensionalen Projektion eines regelmäßigen Musters auf die Wände, wie es in 13 veranschaulicht ist. Das Verfahren erkennt anschließend den ebenen, rechteckigen Boden der ersten Tasche 46 und wählt hierfür den Schnitttyp 2D-Schlichten mit Stirnseite, wie es in 14 dargestellt ist. Somit findet hier auch beim Schlichten eine Zerlegung in mehrere Bearbeitungsbereiche statt, denen unterschiedliche Schnitttypen zugeordnet sind.
Die zweite Tasche 50 wird ebenfalls in unterschiedliche Bearbeitungsbereiche zerlegt. Eine erster Bearbeitungsbereich betrifft den Boden der zweiten Tasche 50, wie dies in 15 zu erkennen ist. Ein zweiter Bearbeitungsbereich betrifft die Seitenwände der zweiten Tasche 50, was in 16 veranschaulicht ist.
Analog hierzu werden Werkzeugbahnen zur Schlichtbearbeitung der dritten Tasche 52 programmiert. 17 zeigt hierbei die sich ergebende Werkzeugbahn für den Bearbeitungsbereich des Bodens, 18 die Werkzeugbahn für den Bearbeitungsbereich der Seitenwände.
Im Fall der vierten Tasche 54 ist die Situation wiederum dergestalt, dass mehrere Bearbeitungsbereiche betrachtetet werden müssen, im vorliegenden Fall fünf. Diese sind beispielsweise der Boden des zentralen Bereichs, vgl. 19, die Seitenwände des zentralen Bereichs, vgl. 20, der Boden der flacheren zentralen Bereiche, vgl. 21, die zugehörigen Seitenwände, vgl. 22, und die Schrägen in den Eckbereichen, vgl. 23.
Falls ein Werkzeug sowohl Schrupp- als auch Vorschlicht- und/oder Schlichtschnitttypen unterstützt, kann unter Umständen ein komplettes Bauteil vom Rohteil ausgehend nur mit diesem einzigen Werkzeug automatisch für eine vollständige Bearbeitung vom Rohteil zum Fertigteil programmiert werden.
Die Einteilung in Bearbeitungsbereiche kann unter Berücksichtigung von Zielgrößen wie einer Gesamtbearbeitungsdauer, einem Zeitspanvolumen, einer Werkzeugstandzeit etc. erfolgen. Hierbei kann das Verfahren Iterationen dergestalt umfassen, dass die Einteilung in Bearbeitungsbereiche 28, 30, 32, 34 auch davon abhängt, welche Schnitttypen 18 gewählt werden. Zusätzlich oder alternativ zu dem beschriebenen Ansatz, die Auswahl von Schnitttypen 18 anhand der Prioritäten durchzuführen, können auch für Sätze von Bearbeitungsbereichen 28, 30, 32, 34 und zugehörigen Schnitttypen 18 jeweils Simulationen durchgeführt werden und dann Simulationsergebnisse für unterschiedliche Kombinationen von Bearbeitungsbereichen 28, 30, 32, 34 und Schnitttypen 18 verglichen werden.
Ein schematisches Ablaufdiagramm des hierin beschriebenen Verfahrens ist in 24 dargestellt. Die Datenverarbeitungseinheit 22 ist entsprechend dazu programmiert, die diesbezüglich genannten Schritte durchzuführen. Bezüglich der im Folgenden genannten Schritte wird auch auf die vorstehende Beschreibung verwiesen.
In einem Schritt S1 wird eine Datenbank 14 erzeugt. Dies kann die Berechnung von schnitttypspezifischen Schnittparametern und/oder die automatische Generierung von Bezeichnungen für die Werkzeuginstanzen 20 umfassen.
In einem Schritt S2 werden Geometriedaten erhalten, die die Ausgangsgeometrie und die Zielgeometrie eines Werkstücks 26 betreffen.
In einem Schritt S3 wird eine Werkzeuginstanz 20 ausgewählt. Die Werkzeuginstanz 20 kann im Schritt S3 nach Maßgabe einer Benutzerauswahl gewählt werden. Beispielsweise kann der Benutzer zu Beginn der Programmierung die Datenbank durchsuchen und ein geeignetes Werkzeug auswählen. Ausgehend von dieser Vorauswahl wird dann im Schritt S3 die passende Werkzeuginstanz gewählt.
In einem Schritt S4 wird zumindest ein Bearbeitungsbereich 28, 30, 32, 34 ermittelt, in dem eine materialabtragende Bearbeitung erfolgen soll.
In einem Schritt S5 wird ein Schnitttyp 18 ausgewählt. Dies kann gemäß den erläuterten Prioritäten erfolgen.
In einem Schritt S6 wird zumindest ein Schnittparameter aus der ausgewählten Werkzeuginstanz 20 nach Maßgabe des ausgewählten Schnitttyps 18 und der ausgewählten Werkzeuginstanz 20 abgerufen.
In einem Schritt S7 werden Steuerungsanweisungen nach Maßgabe des zumindest einen abgerufenen Schnittparameters erzeugt.
Wie erwähnt, kann für das Ermitteln des zumindest einen Bearbeitungsbereichs 28, 30, 32, 34 der ausgewählten Schnitttyp 18 und/oder die ausgewählte Werkzeuginstanz 20 berücksichtigt werden. Ferner können die Bearbeitungsbereiche 28, 30, 32, 34 wie erwähnt gewählt und/oder angepasst werden, um bestimmte Zielgrößen wie beispielsweise eine Effizienz, einen Werkzeugverschleiß oder eine Bearbeitungsqualität zu optimieren. Hierbei können Iterationen vorkommen, was durch die gestrichelten Pfeile veranschaulicht ist.
Die Verfahrensschritte können auch in einer anderen Reihenfolge durchgeführt werden. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass der Benutzer die Verwendung bestimmter Schnitttypen 18 und/oder bestimmter Werkzeuginstanzen 20 und/oder die Einteilung in bestimmte Bearbeitungsbereiche 28, 30, 32, 34 zwingend vorgibt und/oder als Startwerte festlegt, von denen ausgehend noch eine automatisierte Optimierung durchgeführt werden kann.
Da das hierin beschriebene Verfahren eine automatische Zerlegung in Bearbeitungsbereiche 28, 30, 32, 34 durchführt, kann der Benutzer in vielen Fällen mit nur einem einzigen Job für ein ganzes Bauteil bzw. einen ganzen Bauteilabschnitt auskommen. Traditionell waren hierfür mehrere manuell definierte Jobs erforderlich, die jeweils nur einen Teil abdecken konnten, der mit einem einzelnen Schnitttyp des gewählten Werkzeugs geeignet bearbeitbar war. Die hierfür nötige manuelle Aufteilung in Bearbeitungsbereiche ist in vielen Fällen sehr komplex für den Benutzer und bei größeren Bauteilen sogar praktisch unmöglich zu leisten. Hier greifen die Vorteile des beschriebenen Verfahrens durch.

Claims

System (10) zur Erstellung von Steuerungsanweisungen für eine Bearbeitungsmaschine (12), insbesondere CAM-System, umfassend: eine Datenbank (14), die eine Datenbankstruktur aufweist, die zumindest eine Werkzeugklasse (16) umfasst, wobei die Werkzeugklasse (16) umfasst: mehrere Schnitttypen (18), denen jeweils zumindest ein Schnittparameter und zumindest eine Berechnungsvorschrift zur Berechnung des Schnittparameters aus zumindest einem Werkzeugparameter zugeordnet ist; und mehrere Werkzeuginstanzen (20), denen jeweils zumindest ein Werkzeugparameter sowie zumindest ein schnitttypspezifischer Schnittparameter zugeordnet ist, der zu einem bestimmten Schnitttyp von den mehreren Schnitttypen (18) gehört, wobei ein Wert des schnitttypspezifischen Schnittparameters aus einem Wert des Werkzeugparameters anhand einer schnitttypspezifischen Berechnungsvorschrift berechnet ist, die zu dem bestimmten Schnitttyp von den mehreren Schnitttypen (18) gehört; wobei die Datenbank (14) Werkzeugklassendaten umfasst, die gemäß der Datenbankstruktur strukturiert sind; und eine Datenverarbeitungseinheit (22), die mit der Datenbank (14) verbunden ist und die dazu programmiert ist, auf der Grundlage der Werkzeugklassendaten nach Maßgabe einer Auswahl zumindest einer Werkzeuginstanz (20) sowie zumindest eines berechneten und zu der Werkzeuginstanz (20) gehörenden schnitttypspezifischen Schnittparameters Steuerungsanweisungen für die Bearbeitungsmaschine (12) zu erzeugen.
System (10) nach Anspruch 1, wobei die Auswahl der zumindest einen Werkzeuginstanz (20) auf einer Benutzervorgabe beruht und/oder automatisiert getroffen ist.
System (10) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Datenverarbeitungseinheit (22) dazu programmiert ist, die folgenden Schritte durchzuführen: Erhalten von Geometriedaten, die eine Ausgangsgeometrie und eine Zielgeometrie eines Werkstücks (26) betreffen; Auswählen zumindest einer Werkzeuginstanz (20); Ermitteln zumindest eines Bearbeitungsbereichs (28, 30, 32, 34), in dem eine materialabtragende Bearbeitung erfolgen soll; Auswählen zumindest eines Schnitttyps (18); Abrufen zumindest eines Schnittparameters aus der ausgewählten Werkzeuginstanz (20) nach Maßgabe des ausgewählten Schnitttyps (18) und der ausgewählten Werkzeuginstanz (20); und Erzeugen der Steuerungsanweisungen nach Maßgabe des zumindest einen abgerufenen Schnittparameters.
System (10) nach Anspruch 3, wobei die Datenverarbeitungseinheit (22) dazu programmiert ist, für das Ermitteln des zumindest einen Bearbeitungsbereichs (28, 30, 32, 34) den ausgewählten Schnitttyp (18) und/oder die ausgewählte Werkzeuginstanz (20) zu berücksichtigen.
System (10) nach Anspruch 3 oder 4, wobei die Datenverarbeitungseinheit (22) dazu programmiert ist, mehrere unterschiedliche Bearbeitungsbereiche (28, 30, 32, 34) zu ermitteln, denen unterschiedliche Schnitttypen (18) zugeordnet sind.
System (10) nach Anspruch 5, wobei die Datenverarbeitungseinheit (22) dazu programmiert ist, die unterschiedlichen Bearbeitungsbereiche (28, 30, 32, 34) und/oder die den unterschiedlichen Bearbeitungsbereichen (28, 30, 32, 34) zugeordneten unterschiedlichen Schnitttypen (18) nach Maßgabe einer Effizienz, insbesondere einer Dauer und/oder einem Zeitspanvolumen, und/oder einer Werkzeugstandzeit, einer Bearbeitung zumindest eines der Bearbeitungsbereiche (28, 30, 32, 34) und insbesondere aller Bearbeitungsbereiche (28, 30, 32, 34) zu ermitteln.
System (10) nach einem der Ansprüche 3 bis 6, wobei die Datenverarbeitungseinheit (22) dazu programmiert ist, iterativ für unterschiedliche Bearbeitungsbereiche (28, 30, 32, 34) und/oder Schnitttypen (18) und/oder Werkzeuginstanzen (20) jeweils eine Bearbeitung zu simulieren und die Steuerungsanweisungen nach Maßgabe der simulierten Bearbeitungen zu erzeugen.
System (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei den Schnitttypen (18) jeweils ein Prioritätsparameter, der angibt, mit welcher Priorität der jeweilige Schnitttyp (18) herangezogen werden soll, wenn die entsprechende Werkzeugklasse (16) und/oder Werkzeuginstanz (20) ausgewählt ist, und/oder jeweils ein Eignungsparameter, der eine Eignung der entsprechenden Werkzeugklasse (16) für den jeweiligen Schnitttyp (18) angibt, zugeordnet ist; und wobei die Datenverarbeitungseinheit (22) dazu programmiert ist, die folgenden Schritte durchzuführen: Abrufen eines Prioritätsparameters und/oder eines Eignungsparameters nach Maßgabe einer ausgewählten Werkzeugklasse (16) und/oder Werkzeuginstanz (20); und Erzeugen der Steuerungsanweisungen nach Maßgabe des Prioritätsparameters und/oder des Eignungsparameters.
System (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei unterschiedliche Schnitttypen (18) unterschiedliche Sätze von Schnittparametern umfassen.
System (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Werkzeugklassen (16) jeweils zumindest einen Materialparameter umfassen, der ein zu bearbeitendes Material angibt.
System (10) nach Anspruch 10, wobei innerhalb einer Werkzeugklasse (16) unterschiedlichen Materialien Schnitttypen (18) zugeordnet sind, denen abhängig von dem zugehörigen Material unterschiedliche Parameterwerte für die entsprechenden schnitttypspezifischen Schnittparameter zugeordnet sind.
System (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei den Schnitttypen (18) jeweils ein Prioritätsparameter zugeordnet ist, der angibt, mit welcher Priorität der jeweilige Schnitttyp herangezogen werden soll, wenn eine entsprechende Werkzeugklasse (16) und/oder eine entsprechende Werkzeuginstanz (20) ausgewählt ist.
System (10) nach Anspruch 12, wobei der Prioritätsparameter auf zumindest einer Benutzereingabe beruht.
System (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei den Schnitttypen (18) jeweils ein Eignungsparameter zugeordnet ist, der eine Eignung der entsprechenden Werkzeugklasse (16) für den jeweiligen Schnitttyp (18) angibt.
System (10) nach Anspruch 14, wobei der Eignungsparameter auf zumindest einer Benutzereingabe beruht.
System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die zumindest eine Berechnungsvorschrift eine mathematische Formel und/oder eine Wertetabelle umfasst.
System (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Werkzeugklassen (16) Klassen von Fräswerkzeugen sind, und wobei die Schnitttypen unterschiedlichen Eingriffssituationen entsprechen.
System (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Werkzeugklassen (16) Klassen von Drehwerkzeugen sind, und wobei die Schnitttypen unterschiedlichen Eingriffssituationen entsprechen.
System (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Werkzeugklassen (16) jeweils eine Regel zur automatisierten Erzeugung von Namen für die Werkzeuginstanzen (20) umfassen, die festlegt, dass ein Name für eine Werkzeuginstanz (20) zumindest nach Maßgabe des zumindest einen Werkzeugparameters der entsprechenden Werkzeuginstanz (20) zu erzeugen ist.
Bearbeitungsanlage (24) zum Bearbeiten eines Werkstücks (26), umfassend: ein System (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche; und eine Bearbeitungsmaschine (12), die dazu eingerichtet ist, das Werkstück (26) nach Maßgabe der Steuerungsanweisungen zu bearbeiten.
Verfahren zur Erstellung von Steuerungsanweisungen für eine Bearbeitungsmaschine (36), insbesondere CAM-Verfahren, umfassend: Erzeugen einer Datenbank (14) mit einer Datenbankstruktur, die zumindest eine Werkzeugklasse (16) umfasst, wobei die Werkzeugklasse (16) umfasst: mehrere Schnitttypen (18), denen jeweils zumindest ein Schnittparameter und zumindest eine Berechnungsvorschrift zur Berechnung des Schnittparameters aus zumindest einem Werkzeugparameter zugeordnet ist; und mehrere Werkzeuginstanzen (20), denen jeweils zumindest ein Werkzeugparameter sowie zumindest ein schnitttypspezifischer Schnittparameter zugeordnet ist, der zu einem bestimmten Schnitttyp von den mehreren Schnitttypen (18) gehört, wobei ein Wert des schnitttypspezifischen Schnittparameters aus einem Wert des Werkzeugparameters anhand einer schnitttypspezifischen Berechnungsvorschrift berechnet ist, die zu dem bestimmten Schnitttyp von den mehreren Schnitttypen (18) gehört; wobei die Datenbank (14) Werkzeugklassendaten umfasst, die gemäß der Datenbankstruktur strukturiert sind; und Erzeugen der Steuerungsanweisungen für die Bearbeitungsmaschine (12) auf der Grundlage der Werkzeugklassendaten und nach Maßgabe einer Auswahl zumindest einer Werkzeuginstanz (20) sowie zumindest eines berechneten und zu der Werkzeuginstanz (20) gehörenden schnitttypspezifischen Schnittparameters.
Verfahren nach Anspruch 21, wobei die Auswahl der zumindest einen Werkzeuginstanz (20) auf einer Benutzervorgabe beruht und/oder automatisiert getroffen wird.
Verfahren nach Anspruch 21 oder 22, ferner umfassen die Schritte: Erhalten von Geometriedaten, die eine Ausgangsgeometrie und eine Zielgeometrie eines Werkstücks (26) betreffen; Auswählen zumindest einer Werkzeuginstanz (20); Ermitteln zumindest eines Bearbeitungsbereichs (28, 30, 32, 34), in dem eine materialabtragende Bearbeitung erfolgen soll; Auswählen zumindest eines Schnitttyps (18); Abrufen zumindest eines Schnittparameters aus der ausgewählten Werkzeuginstanz (20) nach Maßgabe des ausgewählten Schnitttyps (18) und der ausgewählten Werkzeuginstanz (20); und Erzeugen der Steuerungsanweisungen nach Maßgabe des zumindest einen abgerufenen Schnittparameters.
Verfahren nach Anspruch 23, wobei für das Ermitteln des zumindest einen Bearbeitungsbereichs (28, 30, 32, 34) der ausgewählten Schnitttyp (18) und/oder die ausgewählte Werkzeuginstanz (20) berücksichtigt wird.
Verfahren nach Anspruch 23 oder 24, wobei mehrere unterschiedliche Bearbeitungsbereiche (28, 30, 32, 34) ermittelt werden, denen unterschiedliche Schnitttypen (18) zugeordnet werden.
Verfahren nach Anspruch 25, wobei die unterschiedlichen Bearbeitungsbereiche (28, 30, 32, 34) und/oder die den unterschiedlichen Bearbeitungsbereichen (28, 30, 32, 34) zugeordneten unterschiedlichen Schnitttypen (18) nach Maßgabe einer Effizienz, insbesondere einer Dauer, und/oder einem Zeitspanvolumen, und/oder einer Werkzeugstandzeit, einer Bearbeitung zumindest eines der Bearbeitungsbereiche (28, 30, 32, 34) und insbesondere aller Bearbeitungsbereiche (28, 30, 32, 34) ermittelt werden
Verfahren nach einem der Ansprüche 23 bis 26, wobei iterativ für unterschiedliche Bearbeitungsbereiche (28, 30, 32, 34) und/oder Schnitttypen (18) und/oder Werkzeuginstanzen (20) jeweils eine Bearbeitung simulieren wird, und wobei die Steuerungsanweisungen nach Maßgabe der simulierten Bearbeitungen erzeugt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 21 bis 27, wobei den Schnitttypen (18) jeweils ein Prioritätsparameter, der angibt, mit welcher Priorität der jeweilige Schnitttyp (18) herangezogen werden soll, wenn die entsprechende Werkzeugklasse (16) und/oder Werkzeuginstanz (20) ausgewählt ist, und/oder jeweils ein Eignungsparameter, der eine Eignung der entsprechenden Werkzeugklasse (16) für den jeweiligen Schnitttyp (18) angibt, zugeordnet wird; und wobei das Verfahren ferner die folgenden Schritte umfasst: Abrufen eines Prioritätsparameters und/oder eines Eignungsparameters nach Maßgabe einer ausgewählten Werkzeugklasse (16) und/oder Werkzeuginstanz (20); und Erzeugen der Steuerungsanweisungen nach Maßgabe des Prioritätsparameters und/oder des Eignungsparameters.
Computerprogramm zum Durchführen eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
Computerprogrammprodukt, umfassend zumindest ein Speichermedium (44), auf dem Programmcode eines Computerprogramms nach Anspruch 29 gespeichert ist.