DE19781968T9

DE19781968T9 - Werkzeugschleifsimulationssystem

Info

Publication number: DE19781968T9
Application number: DE19781968T
Authority: DE
Inventors: Glenn Charles Berwick Brien; Nigel Timothy Blackburn South Steward; Mikhail Murrumbeena Simakov
Original assignee: Anca Pty Ltd
Current assignee: Anca Pty Ltd
Priority date: 1996-08-30
Filing date: 1997-09-01
Publication date: 2009-05-07
Also published as: AU4003697A; AUPO206596A0; WO1998009203A1; AU713868B2; US6341996B1; DE19781968T1

Abstract

Ein Werkzeugschleif-Simulationssystem für eine computer-numerisch gesteuerte (CNC) Werkzeugmaschine mit einem beweglichen Betriebsteil zur Bearbeitung eines Werkstücks;
wobei besagte CNC-Werkzeugmaschine mit einem Teileprogramm programmiert wird, welches die Maschine anweist eine aufeinanderfolgende Serie diskreter Operationen in festgelegter Reihenfolge durchzuführen, um die Bewegung des Betriebsteils entlang einer vom Teileprogramm bestimmten Schleifbahn zu steuern;
wobei besagte CNC-Werkzeugmaschine ein Werkzeugprogrammiersystem zur Erzeugung von Daten enthält, die Informationen über das Betriebsteil, das Werkstück und die programmierte Bahn repräsentieren;
wobei das Simulationssystem über folgendes verfügt:
Verarbeitungsmittel für die Verarbeitung der vom Werkzeugmaschinen-Programmiersystem erzeugten Daten zum Zwecke der Erzeugung einer dreidimensionalen Abbildung des Werkstücks wie es nach Bearbeitung durch das Betriebsteil gemäß des Teileprogramms erscheinen würde;
einen Bildschirm (VDU) zur Anzeige der dreidimensionalen Abbildung; sowie Regulierungs- und Einstellmittel zur Regulierung und Einstellung der Erscheinung der dreidimensionalen Abbildung auf dem Bildschirm.

Description

EINFÜHRUNG IN DIE ERFINDUNG
Vorliegende Erfindung bezieht sich auf computer-numerisch gesteuerte (CNC) Werkzeugmaschinen und insbesonders auf computer-generierte, optische Simualtionstechniken für besagte Werkzeugmaschinen.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die Entwicklung mehrachsiger und Multifunktions-Werkzeugmaschinen in Verbindung mit der Entwicklung von fortschrittlichem, computer-gesteuertem Betrieb hat das Heranwachsen einer Generation von Hochgeschwindigkeits-Präzisionswerkzeugmaschinen gefördert, die in der Lage sind, komplexe, viele Schritte umfassende Operationen auf einer Maschine durchzuführen.
Typischerweise wird eine CNC-Maschine von einem Computerprogramm, einem sogenannten "Teileprogramm", gesteuert, das die Maschine mit einer Serie von Befehlen anweist, eine aufeinanderfolgende Serie diskreter Operationen in festgelegter Reihenfolge durchzuführen, sodass ein bewegliches Betriebsteil der Werkzeugmaschine, wie zum Beispiel ein Fräser oder eine Schleifscheibe, entlang einer vom Teileprogramm bestimmten, programmierten Bahn fährt. Jede einzelne Anweisung wird als "Block" bezeichnet und kann aus einem Befehl für jede einzelne oder für eine Kombination aus mehreren steuerbaren Achsen bestehen. Zum Beispiel kann ein Block eine Schleifscheibe anweisen, sich um 5 mm in der Y-Achse mit einer vorgegebenen Geschwindigkeit zu bewegen, oder eine Schleifscheibe anweisen, zu rotieren und sich 0,05 mm in den X- und Y-Achsen mit einer vorgegebenen Geschwindigkeit zu bewegen. Nach Programmierung in den Computer werden die Blöcke dann in bestimmter Reihenfolge festgelegt. Der ganze Satz aufeinanderfolgender Blöcke kann dann automatisch von der CNC-Maschine abgerufen werden, die sie dann von Beginn bis Ende des Teileprogramms abarbeitet.
Beim Testen eines Teileprogramms für eine komplexe Werkzeugmaschine ist es wünschenswert, eine optische Simulation der Bewegung des Betriebsteils der Werkzeugmaschine und des Bearbeitungsprozesses vor der tatsächlichen physischen Operation des Betriebsteils zur Verfügung zu haben. Diese Simulation kann off-line mit entsprechend konfigurierten, dreidimensionalen Grafiksimulationssystemen durchgeführt werden, verläßt sich damit jedoch auf von der CNC der Werkzeugmaschine separates Computergerät und somit auf die entsprechend komplexe Übertragung von Teileprogrammen und Simulationsdaten zwischen der CNC und dem Simulationscomputer.
Für eine bestimmte Klasse von Maschinen, den Werkzeugschleifmaschinen, ist es besonders nützlich, eine akkurate grafische Simulation des Bearbeitungsprozesses einzusehen. Dies war bisher aufgrund der innewohnenden geometrischen Komplexität mit Schwierigkeiten verbunden. Normalerweise hat eine CNC-Werkzeugschleifmaschine mindestens vier Achsen mit kontinuierlichen Verfahrwegen und wird bei der Herstellung oder dem Nachschleifen von drallnutigen Schneidwerkzeugen (dem Werkstück) wie Fräsern, Drehfeilen, Bohrern, Reibahlen und dergleichen eingesetzt. Von hier an werden die Begriffe Werkstück und Schneidwerkzeug untereinander auswechselbar gebraucht. Die auf diesen Werkstücken produzierten Oberflächenmerkmale werden normalerweise durch komplexe, weitreichende Bewegungen der Schleifscheibe(n) erzeugt, wobei die resultierende Oberfläche geometrisch komplexer ist als die Oberfläche der Schleifscheibe. Es ist daher schwierig zu gewährleisten, dass die gewünschte Werkstückform mit den in das die Bewegungen der Schleifscheibe definierenden Teileprogramm eingegebenen Parametern ohne den Einsatz von dreidimensionaler Grafiksimulation erzeugt wird. Herkömmliche dreidimensionale Simulationswerkzeuge sind nicht in der Lage, die komplexen, von einer mehrachsigen, CNC-gesteuerten Werkzeugschleifmaschine ausgegebenen Daten zu verarbeiten.
Es ist daher wünschenswert, ein Computer-Simulationsumfeld für Werkzeugschleifmaschinen zu schaffen, das automatisierte, computer-gestützte Werkzeuge bietet, die auf Arbeitspraktiken der manuellen Simulation und Überprüfungsprozeduren basieren.
Es ist außerdem wünschenswert, eine CNC-Steuerung für komplexe, mehrachsige Werkzeugmaschinen zur verfügung zu haben, die dreidimensionale, schattierte Farbgrafiksimulation des Bearbeitungsprozesses erstellen kann, ohne dass ein zusätzliches Simulationscomputersystem benötigt wird.
Es ist weiterhin wünschenswert, ein Berechnungssystem zur Verfügung zu stellen, das vollständige mathematische Oberflächenbeschreibungen erstellt, zum Zweck genauerer Werkzeugmaschinen-Bahngenerierung auf komplexen, mehrachsigen Werkzeugmaschinen.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird ein Simulationssystem für eine computer-gesteuerte (CNC) Werkzeugmaschine mit einem beweglichen Betriebsteil für die Bearbeitung eines Werkstücks bereitgestellt;
wobei besagte CNC-Werkzeugmaschine mit einem Teileprogramm programmiert wird, das die Maschine anweist, eine aufeinanderfolgende Serie diskreter Operationen in festgelegter Reihenfolge durchzuführen, um somit die Bewegung eines Betriebsteils entlang einer vom Teileprogramm bestimmten Bahn zu steuern;
wobei besagte CNC-Werkzeugmaschine ein Werkzeugmaschinen-Programmiersystem für die Erzeugung von Daten beinhaltet, welche Informationen betreffend das Betriebsteil, das Werkstück und die programmierte Bahn enthalten;
wobei die Simulation folgendes mit einschließt:
Verarbeitungsmittel für die Verarbeitung der vom Werkzeugmaschinen-Programmiersystem erzeugten Daten, um eine dreidimensionale Abbildung des Werkstücks, wie es nach Bearbeitung durch das Betriebsteil gemäß des Teileprogramms aussehen würde;
eine optische Anzeige-Einheit (VDU) für die Anzeige der dreidimensionalen Abbildung; und Regulierungs- und Einstellmittel für die Regulierung und Einstellung der Erscheinung der dreidimensionalen Abbildung auf der Anzeige-Einheit.
Vorzugsweise sind die Verarbeitungsmittel auch so ausgelegt, dass sie eine dreidimensionale Abbildung des Betriebsteils für die Anzeige auf dem Bildschirm erzeugen. Die Verarbeitungsmittel sind vorzugsweise so ausgelegt, dass perspektivische Ansichten des Werkstücks und/oder Betriebsteils aus verschiedenen Richtungen erzeugt werden, und die Anzeige genannter perspektivischer Ansichten durch die Regulierungs- und Einstellmittel kontrolliert wird.
Der Betriebsteil der Werkzeugmaschine kann aus einem beliebigen CNC-Schneid- oder Schleifwerkzeug bestehen. In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung besteht das Betriebsteil aus einer Schleifscheibe.
Die Werkzeugmaschine kann so programmiert werden, dass ein Werkstück (z. B. ein Schneidwerkzeug) aus einem Rohteil hergestellt wird. Andernfalls kann die Werkzeugmaschine zum Nachschleifen der Kanten eines existierenden Werkstücks (z. B. eines Schneidwerkzeuges) programmiert werden. Die Methode der vorliegenden Erfindung ist besonders auf CNC-Maschinen anwendbar, auf denen eine Schleifscheibe als Betriebsteil so programmiert ist, dass sie sich mit mindestens vier Freiheitsgraden relativ zu einem Werkstück bewegt, um ein drallgenutetes Werkzeug (das Werkstück) herzustellen oder nachzuschleifen. Beispiele drallgenuteter Schneidwerkzeuge, die von einer CNC-Maschine unter Einbeziehung der Erfindung hergestellt oder nachgeschliffen werden, sind unter anderem: Fräser; Drehfeilen; Bohrer; Reibahlen und dergleichen.
Das Simulationssystem ist vorzugsweise in die CNC-Maschine integriert und somit Teil der CNC-Maschine. Als Alternative kann das Simulationssystem aus einem Computersystem bestehen, das separat von der Maschine besteht, jedoch mit ihrem Werkzeugprogrammiersystem kommuniziert.
Vorzugsweise sind die Verarbeitungsmittel so ausgelegt, dass Rahmendaten erzeugt werden, die die äußeren Bewegungsgrenzen der Betriebsteils der Werkzeugmaschine repräsentieren.
Das Simulationssystem beinhaltet vorzugsweise Mittel für die Berechnung der bearbeiteten Oberfläche, die für die Berechnung von Oberflächendaten für die Werkstückabbildung programmiert sind. Die Oberflächendaten können den Positions- und Oberflächeneigenschaften einer Oberfläche eines Werkstücks entsprechen, wie es nach Bearbeitung durch das Betriebsteil aussehen würde.
Vorzugsweise beinhaltet das Simulationssystem eine Vorrichtung, die so ausgelegt ist, dass sie eine dreidimensionale Abbildung des Werkstücks und, wahlweise, des Betriebsteil ausgibt, wobei die Abbildung dann auf einer Anzeige-Einheit (VDU) des Simulationssystems dargestellt werden kann.
Das Simulationssystem kann Überlagerungsmittel beinhalten, die ein mit den Regulierungs- und Einstellmitteln kontrollierbares Raster erzeugen, das simultan mit der dreidimensionalen Abbildung auf dem VDU dargestellt werden kann. Das ist vorteilhaft, da es das Messen der Werkstückabbildung möglich macht.
Die Überlagerung des Maßstabrasters besteht vorzugsweise aus konzentrischen Kreisen und radialen Linien mit Ursprung im Zentrum der Kreise und besagte konzentrische Kreise sind mit einem Maßstab versehen, der den Radius jedes Kreises anzeigt, wie dieser für den Maßstab der dreidimensionalen Abbildung gilt.
Die Regulierungs- und Einstellmittel können auch andere Eigenschaften der Abbildung auf dem VDU regulieren und einstellen. Die Regulierungs- und Einstellmittel können für eine Vielzahl von Zwecken eingesetzt werden, einschließlich der Regulierung und Einstellung von: der relativen Größe und Position der Abbildung auf dem VDU; simulierter Lichtquellen zur Beleuchtung der Abbildung des Werkstücks oder Schneidwerkzeugs; und/oder der Erscheinungsweise der Abbildung.
Das Simulationssystem kann zum Simulieren eines Bearbeitungsprozesses der CNC-Maschine verwendet werden. Dies wird vorzugsweise dadurch erreicht, dass das System programmiert oder gesteuert wird, Laufbildersequenzen zu erzeugen, welche den Bearbeitungsprozess in aufeinanderfolgenden Zeitintervallen in dreidimensionalen Abbildungen des bearbeiteten Werkstücks zeigen, wie es in den Zeitintervallen während des tatsächlichen Bearbeitungsprozesses aussehen würde. Die Regulierungs- und Einstellmittel können entsprechend für die Steuerung des Simulationssystems zur Darstellung kontinuierlicher Bearbeitungsoperationen, individueller Bearbeitungsoperationen oder nur des fertigen Werkstücks verwendet werden.
Das Simulationssystem kann kartengenerierende Mittel beinhalten, die eine Beschaffenheitskarte und/oder Farbkarte der Oberfläche des Betriebsteils der Werkzeugmaschine erzeugen, die der dreidimensionalen Abbildung des Betriebsteils oder simulierten Werkstücks übergelagert werden kann.
Eine Beschaffenheitskarte kann aus dünnen Linien bestehen, deren Dichte und Richtung Oberflächenkratzer simulieren können, die als Resultat der Schneidaktion des Betriebsteils durch Ankratzen des Werkstücks während des Bearbeitungsprozesses entstehen würden.
Eine Farbkarte kann aus einer abgestuften, farbkodierten Abbildung des Werkstücks und/oder des Betriebsteils bestehen. Das Simulationssystem kann so ausgelegt sein, dass eine farbkodierte Ansicht des Betriebsteils und des Werkstücks dargestellt wird, wobei die Farbe jeder Region der Oberfläche des Werkstücks eine ähnlich farbkodierte Region des Betriebsteils repräsentiert, die die entsprechende Region des Werkstücks während des Bearbeitungsprozesses schleift. Als Alternative kann das Simulationssystem so ausgelegt sein, dass eine farbkodierte Abbildung des Werkstücks gezeigt wird, wobei die Farbe jeder Region der Werkstücksoberfläche die Volumensmaßeinteilung des zu entfernenden Materials pro Zeiteinheit repräsentiert, wenn das Betriebsteil beim Bearbeitungsprozess mit der Region in Kontakt ist.
Eine Beschaffenheitskarte kann auch aus einer oder mehreren kurvenförmigen Linien bestehen, die der dreidimensionalen Abbildung des Werkstücks übergelagert werden. Die Linien können dabei momentane Kontaktlinien zwischen der Werkzeugmaschine und der Werkstückoberfläche zu bestimmten Zeiten des Bearbeitungsprozesses darstellen. Als Alternative können zusätzliche kurvenförmige Linien konstanten Kontakt zwischen bestimmten Regionen des Betriebsteils und der bearbeiteten Oberfläche des Werkstücks über das Kontinuum der Bearbeitungsprozessintervalle repräsentieren.
Während das Simulationssystem der vorliegenden Erfindung mit jedem beliebigen CNC-Maschintyp, der über ein ein Werkstück bearbeitendes Betriebsteil verfügt, integriert oder eingesetzt werden kann, ist es besonders für eine CNC-Maschine anwendbar, deren Betriebsteil eine Schleifscheibe ist, mit der ein Werkstück bearbeitet oder geschliffen wird, welches in seiner bearbeiteten Form ein Schneidwerkzeug ist, wie zum Beispiel eine Drehfeile, ein Bohrer oder ein anderes drallgenutetes Schneidwerkzeug.
In einer besonders bevorzugten Ausführung der Erfindung wird eine CNC-Maschine so programmiert, dass sie Rahmendaten erzeugt, die die äußeren Abgrenzungen der Bewegung einer Schleifscheibe oder eines anderen Betriebsteils mit mindesten vier Freiheitsgraden relativ zum Werkstück beschreiben. Die Rahmendaten können verarbeitet werden, um Oberflächendaten zu produzieren, die die Position und Oberflächeneigenschaften für die komplette bearbeitete Oberfläche des Werkstücks (z. B. einer Nute eines Schneidwerkzeugs) beschreiben. Die Oberflächendaten können zu einer Bahnsteuerung der CNC-Maschine übertragen werden, um die Bearbeitungsbahn des Betriebsteils der Werkzeugmaschine zu regulieren. Somit können Werkstücksmerkmale (z. B. Nuten eines Schneidwerkzeugs) während des Bearbeitungsprozesses der CNC-Maschine akkurater bearbeitet werden.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Eine bevorzugte Ausführung der Erfindung soll hier anhand eines Beispiels beschrieben werden, mit Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen, wobei:
1 ein Blockdiagramm einer Vorrichtung ist, die dreidimensionale Abbildungen erzeugt;
2 ein detailliertes Blockdiagramm einer Vorrichtung ist, die dreidimensionale Abbildungen erzeugt;
3 eine schematische Darstellung einer Regulierungs- und Steuerungsschnittstelle des Systems in 1 ist;
4 eine Ansicht eines Anzeigebildschirms mit einem übergelagerten Maßeinteilungsraster;
5 eine weitere Ansicht eines Anzeigebildschirms mit einem übergelagerten Maßeinteilungsraster und einem Winkelmesswerkzeug ist;
6 eine andere Ansicht des Anzeigebildschirms mit einer Zeigevorrichtung ist;
7 eine weitere Ansicht eines Anzeigebildschirms mit einer Datenanzeige für Messungen ist;
8 wiederum eine weitere Ansicht eines Anzeigebildschirms mit einer Beschaffenheitskarte ist, gebildet aus einem Raster von kurvenförmigen Linien, die einer dreidimensionalen Abbildung des Werkstücks übergelagert ist.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG EINER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNG
In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung verfügt eine CNC-Werkzeugmaschine 1 für die Bearbeitung eines Werkstücks 10 über eine Werkstückhalterung 11, eine Schleifscheibe 12 für die Barbeitung des Werkstücks 10 in einem Bearbeitungsvorgang, ein Werkzeugschleif-Programmiersystem 13, das zur Erzeugung von Teileprogrammdaten 14 für die serienweise Anweisung der Maschine eine Serie von diskreten Operationen in festgelegter Reihenfolge auszuführen programmiert ist, eine Tastatur 15 für die Eingabe von Anweisungen in das Programmiersystem 13, eine Bahnsteuerung 16, die die Teileprogrammdaten 14 empfängt, und ein Servosystem 17, das die Bewegungen des beweglichen Teils entlang einer programmierten, vom Teileprogramm festegelegten Bahn steuert, unter Anweisung von der Bahnsteuerung 16. Die CNC-Maschine verfügt außerdem über ein Simulationssystem 20, das so ausgelegt ist, dass es simulierte Abbildungen des Werkstücks 10 und/oder der Schleifscheibe 12 auf Anzeigemitteln in der Form eines Bildschirms (VDU) 18 zeigt. Das Simulationssystem 20 ist so programmiert, dass es Teileprogrammdaten 14, Werkstückdaten und Scheibenbeschreibungsdaten vor deren Aktivierung in der Bahnsteuerung 20 abfängt, die sich in der CNC befinden kann. Das Simulationssystem 20 besteht aus einer Bearbeitungsoberflächen-Berechnungsvorrichtung 21, eine 3D-Erzeugungsvorrichtung und einer Steuerungsschnittstelle 23 und einem wählbaren Projektor oder Messüberlagerung 24.
Das Simulationssystem 20 der CNC fängt Werkzeugmaschinendaten oder "Scheibendaten", die die Form der Schleifscheibe beschreiben, Werkstückdaten oder "Rohdaten", die die Form des Rohteils (Werkstück vor Bearbeitung) beschreiben, sowie Daten, die die gewünschten Parameter des Werkstücks nach der Bearbeitung beschreiben, von dem Programmiersystem 13 ab. Es fängt ebenfalls Teileprogrammdaten 14 ab, die die programmierte oder berechnete Bahn der Schleifscheibe 12 beim Schleifen des Werkstücks 10 darstellen. Diese Daten werden an die Berechnungsvorrichtung 21 im Simulationssystem weitergegeben.
In der Berechnungsvorrichtung 21 wird der geometrische Arbeitsraum der Schleifscheibe errechnet, wie sie jede definierte Bewegung durchläuft. Der geometrische Arbeitsraum ist als die äußere Oberfläche (oder Haut) des Bearbeitungsvolumens definiert, das von der Schleifscheibe 12 durchfahren wird. In anderen Worten, jegliches Rohmaterial in diesem Bearbeitungsraum würde während des Schleifvorgangs entfernt werden und alles Material außerhalb dieses Bereichs würde vom Schleifvorgang unberührt bleiben. Der Satz von Arbeitsräumen für alle in einem Schleifvorgang für ein einzelnes Werkstück definierten Schleifscheibenbewegungen definiert das Gesamtvolumen, das von der Schleifscheibe 12 während des gesamten Schleifprozesses durchfahren wird.
Die Daten für den Satz geometrischer Arbeitsräume wird zu einer 3D-Erzeugungsvorrichtung 22 zusammen mit den Daten für die Rohteilform und den Schleifscheibendaten übertragen. In der Erzeugungsvorrichtung 22 (siehe 2) führt ein Tessellierungsmodul 25 eine Tessellierungsoperation an dem Satz von Arbeitsräumen, den Schleifscheibendaten und Rohteildaten durch, um Darstellungslisten bestehend aus Polygonen zu erzeugen, die die Oberflächen der Arbeitsräume, des Rohteils und der Schleifscheibe repräsentieren. Diese Darstellungslisten werden dann von einem Constructive-Solid-Geometry(CSG)-Modul 30 verarbeitet, das eine boolesche Subtraktion 32 und Rasteranordnung 34 des Arbeitsraumsatzes vom Rohteil durchführt, um eine Abbildung der Gesamtoberfläche des fertig simulierten Werkstücks 10 und eine Abbildung der Schleifscheibe 12 zu produzieren.
Das Simulationssystem 20 kann so aktiviert werden, dass Oberflächendaten der Berechnungsmaschine 21 an die Bahnsteuerung 16 zurückgesandt werden. In diesem Betriebsmodus werden Teileprogrammdaten 14 ebenfalls an die Bahnsteuerung 16 sowie an das Simulationssystem 20 weitergegeben. Die Oberflächendaten werden von der Bahnsteuerung 16 dazu verwendet, die Maschinenbahnen genau mit den erzeugten Oberflächen in Ausrichtung zu bringen.
Die 3D-Erzeugung wird mittels 3D-Grafikbeschleunigungsfunktionen der Anzeige-Hardware und -Software durchgeführt, sodass ein glattes, schattiertes, beleuchtetes, farbiges dreidimensionales Abbild des fertig simulierten Werkstücks auf dem VDU-Bildschirm 18 erhalten wird.
Die Regulierungs- und Steuerungsschnittstelle (Manipulation and Control Interface – MCI) 23 ermöglicht dem Werkzeugmaschinenbediener, die Erscheinung des simulierten Werkstücks auf dem VDU 18 zu verstellen. Die MCI 23 hat Anzeigesteuerungen 26 zum Festlegen der Reihenfolgen, in der die Simulation auf dem VDU 18 gezeichnet wird. Diese Reihenfolge wird von folgenden Modi gesteuert:
Voller Schleifmodus;
Voller Betreibsmodus; und
Operation-in Gange-Modus.
Im vollen Schleifmodus wird das simulierte Werkstück im fertigen (bearbeiteten) Zustand gezeichnet. Im vollen Betriebsmodus wird das Abbild des Werkstücks in aufeinanderfolgenden Phasen des simulierten Schleifprozesses gezeichnet. Nach jeder Schleifoperation (z. B. Nutenschleifen Nute #1, Hinterschliff Nute #4, usw.) wird die Abbildung aktualisiert und so gezeigt, wie das Werkstück nach Beendigung der tatsächlichen Schleifoperation aussehen würde. Mit diesem Modus kann der Bediener die Reihenfolge sehen, in der Material während des Schleifprozesses entfernt wird, um das fertige Werkstück zu produzieren.
Im Modus Operation-in Gange wird die Abbildung kontinuierlich aktualisiert, um im kleinsten Detail zu zeigen, in welcher Reihenfolge Material während des Schleifprozesses vom Rohteil entfernt würde. Dieser Modus bietet dem Bediener die realistischste Rückmeldung vom simulierten Schleifprozess.
Mit der MCI 23 stehen andere Einstellmittel für die Kontrolle der Bedieneransicht des simulierten Werkstücks zur Verfügung. Diese Einstellmittel bestehen aus einer Positionseinstellung 41 für die Steuerung der Position der Abbildung auf dem Bildschirm, einer Einblendeinstellung 42 zum Ein/Ausblenden der Abbildung, Ausrichtungseinstellungen 43 zum Schwenken und Drehen der Abbildung, und eine Lichteinstellung 44, die die Position und Stärke der simulierten Lichtquellen verstellt.
Die Berechnungsvorrichtung 21 kann auch die Oberflächenbeschaffenheit und Farbkarten aus den Scheibendaten, Rohteildaten und Schleifbahndaten errechnen, die an sie übermittelt werden. Die MCI 23 hat eine Beschaffenheitskarteneinstellung 45 und eine Farbkarteneinstellung 46, mit der die Beschaffenheits- und Farbkarten dem Simulationsbild übergelagert werden können. Die Karten bestehen aus einer oder mehreren der folgenden:
Oberflächenbeschaffenheits-Karte;
Scheibenkarte;
Kontaktlinienkarte; und
Metallentfernungsraten-Karte.
Eine Oberflächenbeschaffenheits-Karte beschreibt die relative, an jedem einzelnen Punkt der Oberfläche des fertigen Werkstücks erwartete Oberflächenbeschaffenheit. Diese Information wird in der Berechnungsmaschine 21 automatisch errechnet, indem die Bewegungsrichtung der Schleifscheibe 12 an jedem Punkt jedes Arbeitsraumes relativ zur Senkrechten des Arbeitsraumes an jedem Punkt in Betracht gezogen werden. Die Oberflächenbeschaffenheits-Karte kann dünne Linien enthalten, die auf der Oberfläche des simulierten Werkstücks liegen und die Dichte der Oberflächendefekte und die Richtung dieser Defekte zeigen, wobei diese Defekte ein natürlicher Oberflächenbestandteil beim Schleifprozess sind und durch das Kratzen der Schleifscheibenkörner an der Werkstückoberfläche bei der Materialentfernung vom Werkstück während des Schleifprozesses entstehen.
Bei einer Scheibenkarte handelt es sich um eine abgestufte, farbkodierte Karte, die der Oberfläche des simulierten Werkstücks übergelagert wird. Jede Farbe repräsentiert eine bestimmte Region der Schleifscheibe. Die Darstellung dieser Farbkarte auf der Oberfläche des simulierten Werkstücks zeigt die Region der Schleifscheibe, die das tatsächliche Schleifen jeder Region der geschliffenen Oberflächen des fertigen Werkstücks vornimmt. Diese Information wird automatisch in der Berechnungsvorrichtung 21 errechnet, indem die Kontaktlinie zwischen der Schleifscheibe und dem Werkstück an jedem Punkt der geschliffenen Oberflächen des Werkstücks in Betracht gezogen werden. Der Werkzeugmaschinenbediener kann mittels dieser Karte vorhersehen, welche Regionen der Schleifscheibe ungewöhnlich hoher Hitzeverteilung oder Verschleiß aufgrund ungleichmäßiger Verteilung der Schleiflasten über die Scheibenoberfläche ausgesetzt werden.
8 zeigt ein Beispiel einer Kontaktlinienkarte bestehend aus einem Raster kurvenförmiger Linien. Die Linien 51 in einer Richtung sind die momentanen Kontaktlinienen zwischen der Schleifscheibe und dem geometrischen Bearbeitungsraum des Werkstücks für aufeinanderfolgende Zeitsequenzen beim simulierten Schleifen. Die Linien 52 in der anderen Richtung sind Kontaktlinienen bestimmter Schleifscheibenregionen über bestimmte Zeiträume. Diese Information wird automatisch in der Berechnungsmaschine 21 errechnet. Der Werkzeugmaschinenbediener kann mittels dieser Karte bestimmen, welche Region des geometrischen Bearbeitungsraumes in jedem beliebigen Zeitintervall der Schleifsequenz durch die Bewegung eines bestimmten Teils der Schleifscheibe erzeugt wird.
Bei einer Metallentfernungsraten-Karte handelt es sich um eine abgestufte, farbkodierte Karte, die der Oberfläche des simulierten Werkstücks übergelagert wird. Jede Farbe repräsentiert einen Wert für das Materialvolumen, das vom Rohteil pro Zeiteinheit entfernt wird. Die Darstellung dieser graduierten Farbskala auf die Oberflächen des Schneidwerkzeugs repräsentiert die Verteilung der volumetrischen Metallentfernungsraten über die Oberfläche des Schneidwerkzeugs.
Die MCI 23 des Simulationssystems 20 kann ein weiteres Einstellmittel für die Projektorüberlage 24 zur Verfügung stellen, das, wenn eingeschaltet, ein Maßstabs-Messraster erzeugt, das der Abbildung 50 des simulierten Werkstücks auf dem VDU der CNC übergelagert werden kann. Das Maßstabsraster bietet was bestimmte Maßeigenschaften des Werkstücks angeht sofortige optische Rückmeldung zum Bediener. Ein weiteres MCI-Rastereinstellmittel 47 läßt den Bediener zwischen verfügbaren Rastermustern wählen. Diese bestehen sowohl aus vorher festgelegten als auch aus vom Bediener festgelegten Raster. Die Erfindung bietet folgende festgelegte Raster:
Radius/Durchmesser/Längenmessung;
Winkelmessung; und
Nutenformen.
Das Radius/Durchmesser/Längenmessraster 60, wie in 4 und 5 gezeigt, besteht aus einem Muster, das dem Standardlichtprojektorgerät, das normalerweise bei der Messung der Schneidwerkzeuggeometrie verwendet wird, so ähnlich wie möglich ausgelegt ist. Es besteht aus einem Muster konzentrischer Kreize 61 und radialer Linien 62 mit Ursprung im Zentrum der Kreise 61 mit Radius- und/oder Durchmessermarkierungen 63 in imperischen oder metrischen Einheiten. Der Bediener positioniert das Raster mittels der Positions-, Einblend- und Ausrichtungseinstellmittel 41, 42, 43 über das zu betrachtende Merkmal der Abbildung 50 des simulierten Werkstücks und ermittelt die Maße des zu betrachtenden Merkmals mittels der Markierungen 63 auf dem Raster 60.
Vorzugsweise wird das Raster 60 bei der Einblendeinstellung des dreidimensionalen Bildes des Werkstücks automatisch so eingestellt, dass die Maßteilung des Rasters mit Bezug auf den Maßstab des Werkstücks, wie es auf dem VDU erscheint, konstant bleibt. Die Dichte der konzentrischen Kreise 61 kann automatisch so eingestellt werden, dass sie innerhalb eines vorbestimmten Bereiches liegt. Außerdem kann die Rastereinstellung 47 ein Auswahlmitttel enthalten, mit dem der Bereich zulässiger Werte für die Dichte der konzentrischen Kreise eingestellt wird.
Mit der Rastereinstellung 47 können auch die radialen Linien des Messrasters um das Zentrum der konzentrischen Kreise verdreht werden, wie in 5 gezeigt, wobei der VDU 18 über Winkelpositions-Anzeigemittel 64 verfügt, die den Drehwinkel des Rasters 60 von einer Basiswinkelposition aus anzeigen, wie in 4 gezeigt, und in denen die radialen Linien auf dem Bildschirm sich horizontal und vertikal erstrecken.
Die Rastereinstellung 47 kann ein Nullstellungsmittel 74 beinhalten, das verursacht, dass die Winkelpositionsanzeige 64 als null gelesen wird, wobei die nachfolgend auf der Winkelpositionsanzeige gezeigten Winkel Rasterwinkelpositionen relativ zur Winkelposition des Rasters zur Zeit der Nullstellung sind.
Das Winkelmessraster besteht aus radialen Messlinienen, die in Grade unterteilt sind. Mit diesem Raster kann der Bediener die Winkelmerkmale auf der Abbildung des simulierten Werkstücks messen. Die Nutenformraster bestehen aus einem Satz gebräuchlicher Nutenquerschnitte von Schneidwerkzeugen. Mit diesem Raster kann der Bediener ermitteln, wie weit das simulierte Werkstück den Originalentwurfsangaben entspricht. Somit kann der Schleifvorgang vor Durchführung der Schleifoperation genau überprüft werden.
Bei vom Bediener definierten Rastern kann es sich um jedes beliebige Rastermuster oder um eine zweidimensionale Maßstabszeichnung handeln, die mit einem CAD-Paket gezeichnet und als Datei in die CNC geladen werden kann.
Die MCI 23 kann auch über ein Zeigersteuerungsmittel 48 verfügen, mit dem einer oder mehere Punkte 65, 75 auf der Oberfläche der dreidimensionalen Abbildung 50 des Werkstücks gewählt werden können, sowie Messmittel 49 für das Messen der gewählten Punkte. Der VDU kann über eine Messanzeige 66 verfügen, wie in 7 gezeigt, zum Anzeigen der Koordinaten 68 eines gewählten Punktes 65, wobei die Koordinaten die Position des gewählten Punktes 65 auf der Oberfläche des simulierten Werkstücks 50 repräsentieren. Die Messanzeige 66 kann auch Daten zeigen, die die Ausrichtung der Oberfläche des simulierten Werkstücks 50 am gewählten Punkt 65 zeigen. Der VDU kann ebenfalls mit einer Ausrichtungsanzeige 67 für die Anzeige der Ausrichtung der Oberfläche am gewählten Oberflächenpunkt als mindestens eine von zwei Komponenten versehen sein, wobei die erste Komponente den Winkel zwischen der Oberfläche und der radialen Achse eines zylindrischen Koordinatensystems darstellt, repräsentiert durch die im Werkstück eingebetteten Achsen (r, θ, l), wobei besagter Winkel in der Konstantebene (l) in besagtem zylindrischen Koordinatensystem gemessen wird und besagte radiale Achse so ausgerichtet ist (in θ), dass besagte radiale Achse zum gewählten Oberflächenpunkt zeigt, und wobei die zweite Komponente den Winkel zwischen der Oberfläche und besagter radialer Achse darstellt, gemessen in der Konstantebene θ in besagtem zylindrischen Koordinatensystem, wobei θ so ausgerichtet ist, dass besagte radiale Achse zum gewählten Oberflächenpunkt zeigt.
Wenn eine zweiter Punkt 75 mit dem Zeigersteuerungsmittel 48 gewählt wird, kann die Messanzeige 66 eine "Delta"-Anzeige enthalten, die die Distanz zwischen dem ersten und dem zweiten gewählten Punkt als Distanzwert 59 und/oder als Differenz in Koordinaten 70 zwischen den beiden Punkten im selben Maßstab und in denselben Maßeinheiten wie die Maße des Werkstücks anzeigt.
Die tatsächliche Werkstück-Oberflächenausrichtung kann am ersten gewählten Punkt zum Einsatz in der Berechnung und Anzeige der Oberflächenausrichtungen geändert werden, wobei die Werkstückoberfläche in eine neue Oberfläche transformiert wird, indem sie um eine Richtung gedreht wird, die senkrecht sowohl zur Verbindungslinie zwischen dem ersten und zweiten Punkt als auch zur Senkrechtoberfläche der Werkstückoberfläche am ersten gewählten Punkt verläuft, und wobei die Drehung ausreichend ist, die Oberflächentangente der neuen Oberfläche mit der Richtung der Linie zwischen dem ersten und dem zweiten Punkt in Ausrichtung zu bringen.
Die MCI 23 kann über ein weiteres Einstellmittel verfügen, mit dem die Berechnungsvorrichtung 21 so eingestellt wird, dass sie mathematische Daten erzeugt, die die Aarbeitsräume (Oberflächendaten in 1) beschreibt. In diesem Modus kann die Bahnsteuerung diese Daten verwenden, um sicherzustellen, dass die erzeugten Werkzeugmaschinenbahnen genau der bearbeiteten Oberfläche entsprechen und die gewünschten Oberflächenmerkmale erhalten werden. Beim Werkzeugschleifen ist diese Eigenschaft besonders von Nutzen. Herkömmlicherweise sind die gesamten mathematischen Daten für die bearbeitete Oberfläche der Nute eines Schneidwerkzeugs nicht bekannt. Mit dieser Erfindung können diese Daten genau berechnet werden. Wenn andere Merkmale des Werkzeugs tief in diese bearbeitete Oberfläche geschliffen werden, dann kann die genaue Positionierung dieses Merkmals mit Bezug auf die bearbeitete Oberfläche nur gewährleistet werden, wenn die Position der bearbeiteten Oberflächen an allen Punkten auf der Oberfläche genau bekannt ist. Vor Einsatz dieses Modus der Erfindung wurden normalerweise Versetzungswerte vom Bediener in die CNC eingegeben, um für Positionsfehler aufgrund des Nichtvorhandenseins dieser Daten zu kompensieren.
Die Vorteile der Erfindung gegenüber herkömmlicher Simulationsmethoden für das Werkzeugschleifen sind unter anderem:
Das gesamte Werkstück kann dreidimensional visualisert werden, mit akkurater Darstellung aller Oberflächenmerkmale;
am Schleifprozess über die Maschinenbedientafel vorgenommene Änderungen können sofort simuliert und überprüft werden; und
die Programmüberprüfung kann an simulierten Werkstückmodellen vorgenommen werden, mit Werkzeugen, die Anwendern manueller Prüfprozeduren bekannt sind; und
wahlweise kann die Simulation an der Werkzeugmaschine durchgeführt werden, ohne Einsatz eines separaten Simulationscomputers, indem der Computer der CNC verwendet wird; Werkstückmerkmale, die sich mit bearbeiteten Oberflächen überschneiden, können genau lokalisiert werden.
Es ist ersichtlich, dass verschiedene Modifizierungen und Änderungen an der bevorzugten Ausführung vorgenommen werden können, ohne dass dadurch das Wesen und der Anwendungsbereich der vorliegenden Erfindung beeinträchtigt werden. So kann zum Beispiel ein Simulationssystem gemäß der Erfindung von der CNC separat laufen, wobei es jedoch mit der CNC kommuniziert, um Daten von der CNC-Maschine abzurufen, um Abbildungen des Werkstücks und/oder der Werkzeugmaschine für die Anzeige auf dem VDU-Bildschirm des Simulationssystems zu erzeugen.
Auszug:
Ein Simulationssystem (20) für eine CNC-Werkzeugmaschine mit einer Berechnungsvorrichtung (21) zur Berechnung bearbeiteter Oberflächen für die Verarbeitung von Werkstückdaten und Schleifscheibendaten, die Informationen über die Schleifscheibe (12) und deren programmierte Bahn darstellen, zur Erzeugung eines Satzes von geometrischen Arbeitsräumen, welche das von der Schleifscheibe beim Fahren entlang der programmierten Bahn eingenommene Körpervolumen darstellen. Die Arbeitsräume, Werkstückdaten und Schleifscheibendaten werden von einer 3D-Erzeugungsvorrichtung (22) verarbeitet, um eine dreidimensionale Perspektivabbildung des Werkstücks (11) zu produzieren, wie dieses nach Bearbeitung durch die Schleifscheibe (12) aussehen würde. Das Simulationssystem (20) verfügt außerdem über eine Regulierungs und Einstellschnittstelle (23), die für eine Reihe von Zwecken verwendet werden kann, um die dreidimensionale Abbildung zu verbessern, wie zum Beispiel Positions-, Ausrichtungs- und Einblendeinstellung, Einstellung der simulierten Lichtquellen, Einstellung der Beschaffenheitskarten und Farbkarten und Rasterauflegemasken, die alle auf die simulierte Werkstückabbildung aufgelegt werden können.

Claims

Ein Werkzeugschleif-Simulationssystem für eine computer-numerisch gesteuerte (CNC) Werkzeugmaschine mit einem beweglichen Betriebsteil zur Bearbeitung eines Werkstücks; wobei besagte CNC-Werkzeugmaschine mit einem Teileprogramm programmiert wird, welches die Maschine anweist eine aufeinanderfolgende Serie diskreter Operationen in festgelegter Reihenfolge durchzuführen, um die Bewegung des Betriebsteils entlang einer vom Teileprogramm bestimmten Schleifbahn zu steuern; wobei besagte CNC-Werkzeugmaschine ein Werkzeugprogrammiersystem zur Erzeugung von Daten enthält, die Informationen über das Betriebsteil, das Werkstück und die programmierte Bahn repräsentieren; wobei das Simulationssystem über folgendes verfügt: Verarbeitungsmittel für die Verarbeitung der vom Werkzeugmaschinen-Programmiersystem erzeugten Daten zum Zwecke der Erzeugung einer dreidimensionalen Abbildung des Werkstücks wie es nach Bearbeitung durch das Betriebsteil gemäß des Teileprogramms erscheinen würde; einen Bildschirm (VDU) zur Anzeige der dreidimensionalen Abbildung; sowie Regulierungs- und Einstellmittel zur Regulierung und Einstellung der Erscheinung der dreidimensionalen Abbildung auf dem Bildschirm.
Ein Simulationssystem gemäß Anspruch 1, wobei das Verarbeitungsmittel auch so ausgelegt ist, dass es eine dreidimensionale Abbildung des Betreibsteils zur Anzeige auf der Anzeige-Einheit erzeugt.
Ein Simulationssystem gemäß Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei das Verarbeitungsmittel so ausgelegt ist, dass es perspektivische Ansichten des Werkstücks und/oder des Betriebsteils aus verschiedenen Richtungen erzeugt, und die Anzeige genannter perspektivischer Ansichten mit den Regulierungs- und Einstellmitteln eingestellt wird.
Ein Simulationssystem gemäß einer der Ansprüche 1 bis 3, das außerdem über Überlagerungsmittel zur Erzeugung einer Maßstabsraster-Überlageschicht, wobei die Regulierungs- und Einstellmittel die Anzeige der Maßstabsraster-Überlageschicht auf der Anzeige-Einheit gleichzeitig mit der dreidimensionalen Abbildung des Werkstücks und/oder Betriebsteils einstellen.
Ein Simulationssystem gemäß Anspruch 4, wobei die Maßstabsraster-Überlageschicht aus konzentrischen Kreisen und radialen Linien mit Ursprung im Zentrum der Kreise besteht, und wobei genannte konzentrische Kreise mit einem Maßstab versehen sind, der den Radius jedes Kreises anzeigt, wie er für den Maßstab der dreidimensionalen Abbildung des Werkstücks gilt.
Ein Simulationssystem gemäß Anspruch 5, wobei die Maßstabsraster-Überlageschicht bei der Einblendverstellung der dreidimensionalen Werkstückabbildung automatisch so nachgestellt wird, dass der Maßstab des Rasters mit Bezug auf den Maßstab des Werkstücks, wie es auf dem VDU erscheint, konstant bleibt.
Ein Simulationssystem gemäß Anspruch 6, wobei die Dichte der konzentrischen Kreise auf dem VDU automatisch so nachgestellt wird, dass die Dichte der Kreise sich innerhalb eines vorbestimmten Bereichs befindet.
Ein Simulationssystem gemäß Anspruch 7, wobei ein Auswahlmittel zur Verfügung steht, mit dem der zulässige Wertebereich für die Dichte der konzentrischen Kreise eingestellt wird.
Ein Simulationssystem gemäß einem der Ansprüche 5 bis 8, wobei ein Winkelmess-Einstellungsmittel zur Verfügung steht, wobei besagtes Mittel es ermöglicht dass die radialen Rasterlinien um das Zentrum der konzentriechen Kreise gedreht werden können und der Drehwinkel des Rasters mit Bezug auf die Basiswinkelposition auf dem VDU angezeigt wird.
Ein Simulationssystem gemäß Anspruch 9, wobei ein Winkelmess-Nullstellungsmittel zur Verfügung steht, wobei die Wahl eines solchen Mittels bewirkt, dass die Winkelpositionsanzeige 0.0 anzeigt und anschließend gezeigte Winkel auf der Winkelpositionsanzeige Winkel des Rasters relativ zur Winkelposition des Rasters zur Zeit der Nullstellung sind.
Ein Simulationssystem gemäß einer der Ansprüche 1 bis 3, außerdem einschließlich eines Messmittels zum Abfragen von Punkten auf der Oberfläche des Werkstücks, wobei das Messmittel durch ein Zeigermittel kontrolliert wird und Daten, die sich auf den vom Zeigermittel gewählten Oberflächenpunkt beziehen, auf dem VDU angezeigt werden.
Ein Simulationssystem gemäß Anspruch 11, wobei auf dem VDU angezeigte Daten die Koordinaten des abgefragtren Punktes enthalten, wobei diese Koordinaten die Position des gewählten Punktes auf der Oberfläche repräsentieren.
Ein Simulationssystem gemäß Anspruch 12, wobei die auf dem VDU angezeigten Daten die Ausrichtung der Oberfläche des Werkstücks am gewählten Oberflächenpunkt beinhalten.
Ein Simulationssystem gemäß Anspruch 13, wobei die Ausrichtung der Oberfläche am gewählten Oberflächenpunkt als mindestens eine von zwei Komponenten angezeigt wird, wobei die erste Komponente den Winkel zwischen der Oberfläche und der radialen Achse eines zylindrischen Koordinatensystems darstellt, repräsentiert durch die im Werkstück eingebetteten Achsen (r, θ, l), wobei besagter Winkel in der Konstantebene (l) in besagtem zylindrischen Koordinatensystem gemessen wird und besagte radiale Achse so ausgerichtet ist (in θ), dass besagte radiale Achse zum gewählten Oberflächenpunkt zeigt, und wobei die zweite Komponente den Winkel zwischen der Oberfläche und besagter radialer Achse darstellt, gemessen in der Konstantebene θ in besagtem zylindrischen Koordinatensystem, wobei θ so ausgerichtet ist, dass besagte radiale Achse zum gewählten Oberflächenpunkt zeigt.
Ein Simulationssystem gemäß einem der Ansprüche 11 bis 14, wobei ein zweiter Punkt auf der Oberfläche des Werkstücks gewählt werden kann.
Ein Simulationssystem gemäß Anspruch 15, wobei die Distanz zwischen dem ersten und dem zweiten gewählten Punkt auf dem VDU als Distanz zwischen den beiden Punkten und/oder der Differenz in Koordinaten zwischen den beiden Punkten im selben Maßstab und denselben Einheiten wie die Maße des Werkstücks angegeben wird.
Ein Simulationssystem gemäß Anspruch 15, als Anhang zu Anspruch 13 oder Anspruch 14, wobei die tatsächliche Werkstück-Oberflächenausrichtung am ersten gewählten Punkt zum Einsatz in der Berechnung und Anzeige der Oberflächenausrichtungen geändert werden kann und die Werkstückoberfläche in eine neue Oberfläche transformiert wird, indem sie um eine Richtung gedreht wird, die senkrecht sowohl zur Verbindungslinie zwischen dem ersten und zweiten Punkt als auch zur Senkrechtoberfläche der Werkstückoberfläche am ersten gewählten Punkt verläuft, und wobei die besagte Drehung ausreichend ist, die Oberflächentangente der neuen Oberfläche mit der Richtung der Linie zwischen dem ersten und dem zweiten Punkt in Ausrichtung zu bringen.
Ein Simulationssystem gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, mit Mitteln, die Beschaffenheits- und/oder Farbkarten der Oberfläche des Werkstücks und/oder Betriebsteils erzeugen, wobei die Regulierungs- und Einstellmittel die Anzeige der Beschaffenheitskarte und/oder Farbkarte auf der Anzeigeeinheit kontrollieren, und wo die Beschaffenheits- oder Farbkarte über die Oberfläche der dreidimensionalen Abbildung gelegt wird.
Ein Simulationssystem gemäß Anspruch 18, wobei die Beschaffenheits- und/oder Farbkarte aus einer abgestuften, farbkodierten Abbildung des Werkstücks und/oder Betriebsteils besteht.
Ein Simulationssystem gemäß Anspruch 19, wobei das System so gesteuert wird, dass farbkodierte Ansichten des Werkstücks und des Betriebsteils gezeigt werden, wobei die Farbe jeder Region der Werkstückoberfläche einer ähnlich farbkodierten Region des Betriebsteils entspricht, welche die entsprechende Region des Werkstücks beim Bearbeitungsprozess bearbeiten würde.
Ein Simulationssystem gemäß Anspruch 19, wobei das System so gesteuert wird, dass eine farbkodierte Abbildung des Werkstück gezeigt wird, in der die Farbe jeder Region der Oberfläche des Werkstücks das beim Kontakt des Betriebsteils mit dem Werkstück pro Zeiteinheit zu entfernende Materialvolumen repräsentiert.
Ein Simulationssystem gemäß Anspruch 18, wobei die Beschaffenheitskarte aus einer Reihe dünner Linien besteht, die der dreidimensionalen Abbildung des Werkstücks übergelagert werden, um Oberflächenkratzer, die als Ergebnis der Schneidaktion des die Oberfläche des Werkstücks kratzenden Betriebsteils erzeugt würden.
Ein Simulationssystem gemäß Anspruch 18, wobei die Beschaffenheitskarte aus einer oder mehreren kurvenförmigen Linien besteht, die der dreidimensionalen Abbildung des Werkstücks übergelagert werden, wobei jede Linie die momentane Kontaktlinie zwischen dem Betriebsteil und der bearbeiteten Oberfläche zu einem bestimmten Zeitpunkt während des Bearbeitungsprozesses darstellt.
Ein Simulationssystem gemäß Anspruch 18, wobei die Beschaffenheitskarte aus einer oder mehreren dünnen Linien besteht, die der dreidimensionalen Abbildung des Werkstücks übergelagert werden, wobei jede Linie die momentane Kontaktlinie zwischen dem Betriebsteil und der bearbeiteten Oberfläche über das Kontinuum der Zeitintervalle des Bearbeitungsprozesses darstellt.
Ein Simulationssystem gemäß Anspruch 18, wobei die Beschaffenheitskarte aus einem Raster zweier oder mehrerer dünner Linien besteht, die der dreidimensionalen Abbildung des Werkstücks übergelagert werden, wobei jede Linie in einer Richtung die momentane Kontaktlinie zwischen dem Betriebsteil und der bearbeiteten Oberfläche zu einem bestimmten Zeitpunkt während des Bearbeitungsprozesses darstellt, und jede Linie in der anderen Richtung die momentane Kontaktlinie zwischen dem Betriebsteil und der bearbeiteten Oberfläche über das Kontinuum der Zeitintervalle des Bearbeitungsprozesses darstellt.
Ein Simulationssystem gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, einschließlich simulierter Beleuchtungsmittel zur simulierten Beleuchtung der dreidimensionalen Abbildungen des Werkstücks und/oder Betriebsteils, wobei das simulierte Beleuchtungsmittel mit den Regulierungs- und einstellmitteln eingestellt wird.
Ein Simulationssystem gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Verarbeitungsmittel so ausgelegt ist, dass Laufbild-Sequenzen der dreidimensionalen Abbildungen des Werkstücks erzeugt werden, wie es in aufeinanderfolgenden Zeitintervallen während des Bearbeitungsprozesses aussehen würde.
Ein Simulationssystem gemäß Anspruch 27, wobei die Regulierungs- und Einstellmittel die Wahl eines der folgenden Simulationsanzeige-Modi zuläßt: kontinuierliche Bearbeitungsoperationen; individuelle Bearbeitungsoperationen; und die Anzeige des fertigen Werkstücks.
Ein Simulationssystem gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Verarbeitungsmittel so ausgelegt ist, dass es Daten verarbeitet, die Informationen über das Betriebsteil und seine programmierte Bahn enthalten, um Raumdaten zu erzeugen, die das vom Betriebsteil bei der Bewegung entlang seiner programmierten Bahn relativ zum Werkstück eingenommene Körpervolumen enthalten.
Ein Simulationssystem gemäß Anspruch 29, einschließlich Berechnungsmittel zur Verarbeitung der Raumdaten und Werkstückdaten, die Informationen über das Werkstück repräsentieren, um Daten für die bearbeitete Oberfläche zu berechnen, die die Position und die Oberflächeneigenschaften des Werkstücks beschreiben, wie es nach Bearbeitung durch das Betriebsteil erscheinen würde.
Ein Simulationssystem gemäß Anspruch 29 oder Anspruch 30, einschließlich eines Erzeugungsmittels für dreidimensionale Abbildungen zum Verarbeiten der Betriebsteildaten, die die Form des Betriebsteils, die Raumdaten und die Werkstücksdaten repräsentieren, um dreidimensionale Abbildungen des Werkstücks und des Betriebsteils zu produzieren.
Ein Simulationssystem gemäß Anspruch 31, wobei das Erzeugungsmittel für dreidimensionale Abbildungen ein Tessellierungsmodul zum Durchführen von Tessellierungsoperationen an den Betriebsteildaten, den Raumdaten und den Werkstücksdaten beinhaltet, um Listen in Form von Polygonen anzuzeigen, die die Oberflächen des Körpervolumens des Betriebsteils und des Werkstücks repräsentieren.
Ein Simulationssystem gemäß Anspruch 17, wobei das Erzeugungsmittel für dreidimensionale Abbildungen eine Boolesche Subtraktionsvorrichtung zum Subtrahieren des Körpervolumens des Raumes und des Körpervolumens des Betriebsteils vom Körpervolumen des Werkstücks beinhaltet, um eine dreidimensionale Abbildung des Werkstücks zu erzeugen, wie es nach Bearbeitung durch das Betriebsteil erscheinen würde.
Eine CNC-Werkzeugmaschine einschließlich eines Simulationssystems gemäß Anspruch 30 und eine Bahnsteuerung zu Bewegungssteuerung des Betriebsteils relativ zum Werkstück, wobei die Daten der bearbeiteten Oberfläche an die Bahnsteuerung übermittelt werden, damit die Bahn des Betriebsteil entsprechend eingestellt werden kann.