DE1588928B2 - Programmsteuerungsteil zum gewindeschneiden fuer numerisch gesteuerte werkzeugmaschinen, insbesondere drehmaschinen - Google Patents

Programmsteuerungsteil zum gewindeschneiden fuer numerisch gesteuerte werkzeugmaschinen, insbesondere drehmaschinen

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DE1588928B2 DE19671588928 DE1588928A DE1588928B2 DE 1588928 B2 DE1588928 B2 DE 1588928B2 DE 19671588928 DE19671588928 DE 19671588928 DE 1588928 A DE1588928 A DE 1588928A DE 1588928 B2 DE1588928 B2 DE 1588928B2
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    • G05B19/02Programme-control systems electric
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    • G05B19/182Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by the machine tool function, e.g. thread cutting, cam making, tool direction control
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Description

für die Gesamtzustellung angeschlossen, dessen Ausgang auf die Eingabe der numerischen Steuerung rückgeführt ist.
Der Geber kann hierbei für mehrere variable Zustellgrößen und der Vergleicher für mehrere Zustellungen ausgelegt sein, wobei ein Vergleicherausgang mit dem Geber zu verbinden ist.
Zur Erzielung von Schlichtschnitten kann an einen Ausgang des Vergleichers ein Geber für konstante Zustellgrößen angeschlossen werden, dessen Ausgang einerseits mit dem Sollwertgeber für den ersten Endpunkt in x-Richtung und andererseits mit der Eingabe der numerischen Steuerung in Wirkverbindung steht.
Der Befehlsgeber weist vorzugsweise eine Teilung auf, die durch die Anzahl der Arbeitsschritte eines Bearbeitungsdurchganges ganzzahlig teilbar ist.
Die technischen und ökonomischen Vorteile des Steuerungsteiles zum Gewindeschneiden sind insbesondere durch die Einbeziehung des Gewindeschneidens in den automatischen Arbeitszyklus numerisch gesteuerter Werkzeugmaschinen begründet. Es wird unter Ausnutzung der numerischen Steuerung, bei geringem Programmieraufwand und ohne besondere Gewindeschneideinrichtung, das Gewinde in der gleichen Aufspannung im Rahmen des Gesamtprogramms hergestellt.
Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. Es zeigt
F i g. 1 die Antriebselemente für den Längs- und Querschlitten mit der Verbindung zur Arbeitsspindel,
Fig. 2 das Blockschaltbild,
F i g. 3 einen Bearbeitungszyklus,
F i g. 4 ein Zustelldiagramm.
Auf dem Bett einer Drehmaschine ist der Längsschlitten 1 und der Querschlitten 2 mit Werkzeughalter 3 und Werkzeug 4 angeordnet (F i g. 1). Das Werkstück 5 ist im Spannfutter der Arbeitsspindel eingespannt, die über eine Zahnradübersetzung 6, eine Einzahnkupplung 7 und Wechselräder 8 mit der Längsspindel 9 in Wirkverbindung steht. Über Zahnräder 10 ist die Längsspindel 9 mit einer Antriebseinheit 11 und einer Meßeinrichtung 12 verbunden. Der Querschlitten 2 steht über die Querspindel 13 und Zahnräder 14 mit einer Antriebseinheit 15 und einer Meßeinrichtung 16 in Verbindung.
Die Maschine M ist über ein Anpassungsteil A η mit einer numerischen Steuerung NC verbunden und mit einem Programmsteuerungsteil zum Gewindeschneiden SG ausgerüstet (F i g. 2). Die Eingabe E der numerischen Steuerung iVC steht über das Anpassungsteil An und das Rechenwerk R mit dem Vergleicher V-NC der numerischen Steuerung in Verbindung. Als Informationsspeicher können bekannte Informationsträger wie Lochstreifen, Lochkarten usw. Verwendung finden.
Im Programmsteuerungsteil zum Gewindeschneiden SG befindet sich ein Befehlsgeber B, der an den Vergleicher V-NC angeschlossen ist und über einen Signalgeber S mit dem Rechenwerk R in Verbindung steht. Darüber hinaus ist der Befehlsgeber B mit dem Anpassungsteil An und der Eingabe E verbunden.
Ein weiterer Vergleicher V steht über einen Geber GFfür variableZustellwerte mit einem Addierwerk A und einem Geber GK mit konstanten Zustellwerten mit dem Signalgeber S und der Eingabe E in Wirkverbindung. Dem Vergleicher V wird die Gesamt zustellung,χ, und dem Geber GV die Zustellgröße xz über nicht dargestellte Informationsspeicher, z. B. Wahlschalter, eingegeben. Die Vorgabe für den Signalgeber S erfolgt darüber hinaus durch zusätzliche Informationsspeicher, z.B. Kreuzschienenverteiler, bezüglich der Ausgangswerte für die Λτ-Achse und den Anfangs- und Endwert der z-Achse.
Die Wirkungsweise der Steuerung zum Gewindeschneiden ist folgendermaßen:
ίο Das Werkstück wird in die Drehmaschine eingespannt und in bekannter Weise automatisch mt der numerischen Steuerung nach Programm bearbeitet.
Zur Vorbereitung des Gewindeschneidens wird am Informationsspeicher für den Vergleicher V des Programmsteuerteils Gewindeschneiden SG der Wert x, für die Gesamtzustellung und am Informationsspeicher für den Geber GV der Wert xz für die Zustellgröße X2 eingestellt. Durch einen weiteren Informationsspeicher werden dem Signalgeber S die Werte xA für den Ausgangswert in der ^-Richtung, der Wert X1 für den 1. Durchgang sowie der Anfangsund Endwert zA; zE in der z-Achse vorgegeben. Weiterhin sind die der Steigung des Gewindes entsprechenden Wechselräder 8 in der Maschine M einzusetzen, wobei zu beachten ist, daß der Längsschlitten 1 bei der Herstellung von Linksgewinde nach links und von Rechtsgewinde nach rechts arbeiten muß.
Der Programmträger der numerischen Steuerung NC enthält nun den Satz
»Positionieren der Schlitten 1; 2 auf die Ausgangswerte xA; Za — Werkzeugwechsel — Arbeitsspindeldrehzahl« und »Gewindeschneiden«. Alle weiteren Informationen werden dem Programmsteuerungsteil zum Gewindeschneiden SG entnommen, wie zum Beispiel Weginformationen und Zustellgrößen.
Auf den Befehl »Gewindeschneiden« wird dieser von der Eingabe E über das Anpassungsteil An dem Vergleicher V-NC übermittelt. Gleichzeitig erfolgt die Sollwertauslösung für die Schlittenausgangsstellung von der Eingabe E an das Rechenwerk R, dem auch der O-Punkt für die Achsen χ und ζ eingegeben ist, und von diesen an den Vergleicher V-NC. Über das Anpassungsteil An wird von der Maschine M aus der Istwert der Schlittenstellung dem Vergleicher V-NC zugeleitet. Bei erreichter Koinzidenz zwischen Soll- und Istwert wird der Befehlsgeber B aufgerufen, der aus einem umlaufenden Schrittgeber, z. B. Drehwähler, besteht, dessen Gesamtschrittzahl durch die
so Anzahl der Arbeitsoperationen eines Bearbeitungsdurchganges ganzzahlig teilbar ist.
Der Befehlsgeber B bringt den Aufruf für den Signalgeber5 und für die Hilfsfunktionen der Arbeitsoperationen über das Anpassungsteil An. Im Signalgeber 5 werden die Weginformationen der einzelnen Bearbeitungsdurchgänge aufgerufen. Durch diesen Aufruf werden nachfolgende Funktionen dargestellt:
1. Einschalten Antriebseinheit 15 bis der Planschlitten 2 den Wert X1 erreicht hat;
2. Einschalten der Einzahnkupplung 7, bis der Längsschlitten 1 den Wert zB erreicht hat;
— Die Antriebseinheit 11 wird hierbei leer durchgedreht —
3. Einschalten der Antriebseinheit 15, bis der Planschlitten 2 einen Wert .v.( = xz erreicht hat;
5 6
4. Lösen-der Einzahnkupplung und Einschalten auf dem Weg III von der Querspindel 13 verschoben, der Antriebseinheit 11, bis der Längsschlitten 1 bis der Sollwert für xA mit dem Meßwert der Meßden Wert zA erreicht hat; einrichtung 16 übereinstimmt. Bei Koinzidenz erfolgt
die Abschaltung der Antriebseinheit 15 und der Auf-
5. wie 1. — bis zum Wert X2; ■ 5 ruf der 4 Arbeitsoperation.
6. wie 2. Für die 4. Arbeitsoperation wird die Antriebsein
heit 11 eingeschaltet und der Längsschlitten 1 bewegt
7. wie3. — bis zum Wert*,, ±2*.,; sjch auf dem WegIV in Richtung zum Ausgangso · 4 punkt zA. Dabei erfolgt die Addition des Wertes ± xz
. ' ίο zur Größe X1 über das Addierwerk A und eine Sum-
9. wie 1.; 5.— bis zum Wert λ·3. mationsstelle. Nach Erreichen der Koinzidenz zwischen dem Soll- und Meßwert zA erfolgt der Aufruf
. Die Wege der Schritte 2, 3 und 4 sind demnach der 5. Arbeitsoperation, die den zweiten Durchgang stets gleich lang, während die Zustellung jeweils beim des Werkzeuges einleitet. Dieser Schritt entspricht, 5., 9., 13. usw. Schritt erfolgt. Das bedeutet, daß bei i5 wie bereits beschrieben, der !.Arbeitsoperation, jedem vierteiligen Schrittgeber jewels nach einer Um- doch bis zum Erreichen von x., = xt± x2.
drehung die Zustellung X1 aufgerufen wird. Die Diese Arbeitsfolge wird " so lange fortgesetzt, Werte für X1, x.2, X3... x„ errechnen sich nach der bis der vorgegebene Endwert für die A--Achse allgemeinen Formel Xn = X1 ± (n— 1)λ"2, wobei + xn = X1 ± x, = X1 ± (nV)X1, der der Schnittiefe für Innengewinde und — für Außengewinde einzu- 20 entspricht, erreicht ist. Der Wert der Gesamtzustelsetzen ist. Die Werte für X1, 2X2... (n — 1) x2 wer- lung xt muß nicht durch den Wert der Zustellgröße X1 den in dem Addierwerk A gebildet und sowohl dem teilbar sein. Sobald der vom Vergleicher V als Soll-Signalgeber S als auch dem Vergleicher V zugeleitet. wert vorgegebene Wert von xt über das Addierwerk A Das Addierwerk A umfaßt drei Zähldekaden mit bei- erreicht wird, erfolgt keine weitere Zustellung über spielsweise folgender Stufung: 25 den Signalgeber S. In der F i g. 4 ist die Zustellung 0,05 bis 0,45 mm, 0,5 bis 4,5 mm und 5 bis 45 mm. von Hand als Kurve α dargestellt. Es ist üblich, erst Entsprechend der festgelegten Einstellung der nu- große Beträge zuzustellen und allmählich auf kleine menschen Steuerung NC und des Programmsteue- überzugehen. Der zuvor dargelegte Arbeitszyklus entrungsteils zum Gewindeschneiden SG läuft der Ar- spricht jedoch einer völlig gleichmäßigen Zustellung beitszyklus nach dem Befehl »Gewindeschneiden« 30 nach Kurve b, was zu einer zu großen Schrittzahl folgendermaßen ab: führt und dadurch einen hohen Zeitaufwand erfor-,Vom Befehlshabers wird die !.Arbeitsoperation dert. Die Steigung der Kurve b ist bedingt durch die über den Signalgebers aufgerufen und über die nu- mögliche Zustellung bei den letzten Schnitten. Zur merische Steuerung NC sowie den Anpassungsteil An Verringerung des Zeitaufwandes ist das Gewindeder Maschine M übermittelt. Es erfolgt die Einschal- 35 schneiden nach der Kurve c durchzuführen. Hiernach tung der Antriebseinheit 15. Der Planschlitten 2 be- wird beispielsgemäß die Gesamtzustellung xt in die wegt sich von der Ausgangsstellung zA, x4 auf dem Abschnitte Xn; xt2 unterteilt und die Zustellgröße x. Weg I (Fig. 3), bis der Punkt X1 erreicht ist. Der in die Zustellgröße xzl; x..2.
Weg I wird von der Meßeinrichtung 16 gemessen und Die Schaltung von der Zustellung des ersten Ab-
im Punkt X1, in dem der vorgegebene Sollwert mit 40 schnittes xn in den zweiten Abschnitt xti und gleich-
dem Meßwert in Koinzidenz steht, durch den Ver- zeitig von der Zustellgröße X11 in die Zustellgröße xl2
gleicher V-NC der numerischen Steuerung die An- wird nach Erreichen des Wertes Xn vom Vergleicher V
triebseinheit 15 ausgeschaltet und der 2. Schritt des ausgelöst.
Programmgebers aufgerufen. Beim Gewindeschneiden ist es vorteilhaft, am Ende Die 2. Arbeitsoperation beinhaltet den Arbeits- 45 der Bearbeitung einige Schnitte mit mehreren kleinen weg II. Hierzu wird die Enzahnkupplung 7 einge- konstanten Zustellgrößen durchzuführen. Hierzu ist schaltet. Der Antrieb der Längsspindel 9 erfolgt von dem Geber für variable Zustellgrößen GV ein Geber der nicht dargestellten Arbeitsspindel, die sich wäh- für konstante Zustellgrößen GK parallelgeschaltet, rend des gesamten Arbeitszyklus mit konstanter der mit dem Signalgeber S und der Eingabe E in Ver-Drehzahl dreht, über die Zahnradübersetzung 6, die 50 bindung steht. Vom Vergleicher V wird nach Durch-Einzahnkupplung 7 und die Wechselräder 8. Über lauf der Abschnitte X11 und λ> der Geber für die kondie Spindelmutter wird der Längsschlitten 1, bei- stanten Zustellgrößen xK1; xK2 aufgerufen. Sobald spielsgemäß für Linksgewinde, nach links verscho- diese Schlichtschnitte beendet" sind, wird die Rückben. Die Antriebseinheit 11 läuft hierbei leer mit und schaltung auf den Programmträgern der Eingabe E der Vergleicher V-NC der numerischen Steuerung 55 der numerischen Steuerung NC vorgenommen. Die NC löst bei Koinzidenz des Soll- und Istwertes zE für Arbeitsfolge wird von diesem weitergeführt. Hierbei den Weg II die Einzahnkupplung 7 und die 3.Ar- kann wiederholt »Gewindeschneiden« aufgerufen beitsoperation aus. werden, z. B. zur Bearbeitung der Flanken von Tra-Bei der 3. Arbeitsoperation wird die Antriebs- pezgewinden oder für weitere Dreharbeiten bzw. das einheit 15 eingeschaltet. Der Querschlitten 2 wird 60 Arbeitsende.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

I 2 entsteht die Möglichkeit, die Zustellung des Werk-Patentansprüche: zeuges über Kurven oder Ratschenwerke vorzunehmen.
1. Programmsteuerungsteil zum Gewinde- Diese Arbeitsweise hat den Nachteil, daß der Arschneiden für numerisch gesteuerte Werkzeug- 5 beitsfluß im Programmablauf unterbrochen wird und maschinen, insbesondere Drehmaschinen, bei de- ein besonderer Aufwand für die Gewindeschneideinnen die numerische Steuerung ein Rechenwerk richtung und deren Einstellung erforderlich ist. Aus und einen Vergleicher zur Bestimmung der Lage- diesem Grund wird das Gewindeschneiden auf beabweichung zwischen den vorgegebenen Soll- sonderen Maschinen durchgeführt, um die numerisch werten und der Schlittenstellung der Maschine 10 gesteuerten Werkzeugmaschinen wirtschaftlich aus-(Istwert) enthält, dadurch gekennzeich- zunutzen.
net, daß ein Befehlsgeber (B) zur Bildung von Weiterhin sind Programmsteuerungen bekannt, bei
Arbeitszyklen vorgesehen ist, dessen Eingang mit denen ein erster Informationsträger zur Steuerung
dem Vergleicher (F) und die Ausgänge mit dem gewisser Funktionen benutzt wird und ein zweiter In-
Anpassungsteil (A) der numerischen Steuerung x5 formationsträger zum Erteilen von sieht- oder hör-
(NC) und einem Signalgeber (S) in Verbindung baren Signalen an den Arbeiter dient, um von diesem
stehen, dessen Ausgang mit dem Rechenwerk (R) zeitgerecht manuelle Arbeiten verrichten zu lassen,
der numerischen Steuerung (NC) verbunden ist Der erste Informationsträger kann auch zur zeit-
und dessen Eingänge mit Sollwertgebern für die weisen Steuerung des zweiten Informationsträgers
Anfangs- und Endpunkte der x- und z-Richtung 20 Verwendung finden.
verbunden sind, wobei parallel zu dem Sollwert- Die Anwendung einer derartigen Steuereinrichtung geber für den ersten Endpunkt in der x-Richtung würde die vorbenannte Arbeitsweise nicht verändern, (X1) am Signalgeber (S) ein weiterer Geber für sondern nur die Zeit zwischen dem Ende des provariable Zustellgrößen (GF) über ein Addierwerk grammierten Arbeitsganges und dem Beginn des ma- (A) liegt, und der Ausgang des Addierwerkes 25 nuellen Arbeitsganges vermindern,
zugleich an einem Vergleicher (F) für die Ge- Die Einbeziehung des Gewindeschneidens in das samtzustellung angeschlossen ist, dessen Aus- Arbeitsprogramm selbst würde einen sehr großen gang auf die Eingabe (E) der numerischen Steue- bzw. langen Programmträger und Programmieraufrung (NC) rückgeführt ist. wand notwendig machen. Dies ist dadurch bedingt,
2. Programmsteuerungsteil nach Anspruch 1, 30 daß für jeden Schnitt vier Arbeitswege zu programdadurch gekennzeichnet, daß der Geber (GV) für mieren sind und ein Gewinde je nach Gewindetiefe mehrere variable Zustellgrößen (x2l; xr2) und der mit einer Vielzahl von zu programmierenden Schnit-Vergleicher (V) für mehrere Zustellungen (xa; xt2) ten hergestellt wird.
ausgelegt ist, wobei ein Vergleicherausgang mit Gleichfalls bestünde die Möglichkeit, einen zwei-
dem Geber (GV) verbunden ist. 35 ten gleichausgebildeten Programmträger für den Ar-
3. Programmsteuerungsteil nach Anspruch 1 beitszyklus »Gewindeschneiden« als Unterprogramm und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Durch- einzusetzen. Dieser zweite Programmträger, der beim führung von Schlichtschnitten an einen Ausgang Einsatz mehrerer Werkzeugschlitten auf der Maschides Vergleichers (F) ein Geber (GK) für kon- ne vorteilhaft sein kann, ist aber auf Grund des Aufstante Zustellgrößen (χαί; ^Ko) angeschlossen ist, 40 wandes allein zum Gewindeschneiden unwirtschaftdessen Ausgang einerseits mit dem Sollwertgeber Hch.
für den ersten Endpunkt (X1) in x-Richtung und Die Aufgabe der Erfindung ist die Einbeziehung andererseits mit der Eingabe (E) der numerischen des Gewindeschneidens in den automatischen Ar-Steuerung in Wirkverbindung steht, beitszyklus einer numerisch gesteuerten Werkzeug-
4. Programmsteuerungsteil nach Anspruch 1, 45 maschine, um dadurch die Vorbereitungs- und Fertidadurch gekennzeichnet, daß der Befehlsgeber (B) gungszeit zu verringern und die Schaffung eines Proeine Teilung aufweist, die durch die Anzahl der grammsteuerungsteils zum Gewindeschneiden unter Arbeitsschritte eines Bearbeitungsdurchganges Verwendung der vorhandenen numerischen Steueganzzahlig teilbar ist. rung der Werkzeugmaschine. Hierbei soll die Zu-
50 stellung für die gesamte Gewindetiefe in Teilschritten variabel wählbar und der Arbeitszyklus entsprechend dem vorgesehenen Gewinde einstellbar sein.
Erfindungsgemäß wird dies unter Verwendung der
. numerischen Steuerung der Maschine für den SoIl-
55 Istwertvergleich der Schlittenstellungen dadurch erreicht, daß ein Befehlsgeber zur Bildung von Arbeitszyklen vorgesehen ist, dessen Eingang mit dem Ver-
Die Erfindung betrifft ein Programmsteuerungs- gleicher und die Ausgänge mit dem Anpassungsteil teil zum Gewindeschneiden für numerisch gesteuerte der numerischen Steuerung und einem Signalgeber Werkzeugmaschinen, insbesondere Drehmaschinen, 60 in Verbindung stehen, dessen Ausgang mit dem Rebei denen die numerische Steuerung ein Rechenwerk chenwerk der numerischen Steuerung verbunden ist. und einen Vergleicher zur Bestimmung der_ Lage- An die Eingänge des Signalgebers sind Sollwertgeber abweichung zwischen den vorgegebenen Sollwerten für die Anfangs- und Endpunkte in der A-- und zder Schlittenstellung der Maschine (Istwerte) ent- Richtung angeschlossen, wobei parallel zu dem Sollhält. 65 wertgeber für den ersten Endpunkt in der .v-Richtung Das Schneiden von Gewinden auf numerisch ge- am Signalgeber ein weiterer Geber für variable Zusteuerten Drehmaschinen kann unabhängig von der Stellgrößen über ein Addierwerk liegt. Der Ausgang numerischen Steuerung durchgeführt werden. Hierbei des Addierwerkes ist zugleich an einem Vergleicher
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