DE2224918C2

DE2224918C2 - Numerisches Steuerungssystem für Drehmaschinen

Info

Publication number: DE2224918C2
Application number: DE19722224918
Authority: DE
Inventors: Luciano Dr.-Ing. Ivrea Torino Lauro; Piero Dr.-Ing. Pomella
Original assignee: Ing C Olivetti and C SpA
Current assignee: Telecom Italia SpA
Priority date: 1971-05-18
Filing date: 1972-05-18
Publication date: 1982-12-23
Also published as: DE2224918A1; JPS572460B1; GB1388769A

Description

Die Erfindung betrifft ein numerisches Steuerungssystem für Drehmaschinen entsprechend dem Oberbegriff des HauptanspruchsiDE-OS 20 2k 31k).

Aus der DE-OS 15 63 596 sind numerische Steuemngssysteme bekannt, die zur Positionierung eines beweglichen Bauteils einer Werkzeugmaschine auf der Grundlage eines Befehlsprogramms geeignet sind, das die Kennzeichnung diskreter Punkte der Bahn des beweglichen Bauteils enthält, wobei die Bahn durch geradlinige Abschnitte oder durch Kreisbögen verbun den ist. Interpolationseinrichtungen, die einen Teil der numerischen Steuerung bilden, befähigen zu einer numerischen Steuerung des beweglichen Bauteils kontinuierlicher Art, die auf der Grundlage der Koordinaten der diskreten Punkte hervorgerufen wird.

Bei der Anwendung dieser bekannten Systeme zur numerischen Steuerung einer Drehmaschine ist es deshalb möglich, Dreharbeitsvorgänge durch Vorschreiben von Längenangaben und Durchmessern von Unstetigkeitsstellen in dem gewünschten Profil des Werkstückes auszuführen, die durch geradlinige Abschnitte oder Kreisbögen verbunden werden, und darüber hinaus durch Vorschreiben der Vorschubgeschwindigkeit des Werkzeugs entlang der Bahn und der Umlaufgeschwindigkeit der Drehmaschinenspindel.

Aus der DE-OS 15 63 766 ist auch eine numerische Steuerung für eine Werkzeugmaschine bekanntgeworden, die zum Schneiden von Gewinden bestimmt ist und bei der die Umdrehungsgeschwindigkeit der Spindel zum Steuern der Vorschubgeschwindigkeit des Werkzeugs ermittelt wird, die stets genau proportional der Umdrehungsgeschwindigkeit gehalten werden muß.

Aus der DE-OS 14 63 189 ist ferner eine numerisch gesteuerte Drehmaschine mit einer Vielzahl von verschiedenen Schneidwerkzeugen bekannt, wobei die Kompensation der Werkzeuge in bezug auf ein Bezugswerkzeug im Programm aufgezeichnet ist und automatisch in einem impulszähler kompensiert wird, der den Servomechanismus steuert. Diese Vorrichtung kann weder die Umlaufgeschwindigkeit der Spindel zum Erreichen der höchstzulässigen Schnittgeschwindigkeit steuern noch diese Geschwindigkeit ohne Rücksicht auf die Werkzeugkompensation steuern.

Während jedoch die Vorschubgeschwindigkeit des Werkzeugs entlang der gewünschten Bahn eng mit Überlegungen technologischer Natur und mit der geforderten Bearbeitungsgüte des Werkstücks zusammenhängt und deshalb direkt von Entscheidungen abhängt, die auf eier Überlegung des Programmierers beruhen, ist auf der anderen Seite die Umlaufgeschwindigkeit der Spindel eng mit der Schnittgeschwindigkeit verbunden, die anzuwenden gewünscht wird und die auch vom Durchmesser des Werkstücks an jedem Punkt abhängt. Um das Programm der Werte der Umlaufgeschwindigkeit der Spindel zu bestimmen, das vorzuschreiben ist, muß der Programmierer deshalb zuerst die gewünschte Schnittgeschwindigkeit in bezug auf das verwendete Werkzeug, das spanabhebend zu bearbeitende Material und die Schnittiefe entscheiden und daraus die Umlaufgeschwindigkeit der Spindel durch Teilung der Schnittgeschwindigkeit durch den Kreisumfang des Werkstücks an jedem Punkt berechnen.

Diese Berechnung ist relativ einfach und schnell in dem Fall auszuführen, bei dem das Werkstück aus einer Aufeinanderfolge von zylindrischen Zonen besteht, so als wäre die Berechnung einer kleinen Umlaufgeschwindigkeitszahl der Spindel gefordert. Das Problem ist jedoch kompliziert, wenn das Werkstück Zonen mit kontinuierlicher Veränderung im Durchmesser umfaßt, z. B. kegelförmige oder kegelstumpfförmige Zonen oder Zonen, die durch Drehung von z. B. aus einer Aufeinanderfolge von Kreisbögen bestehenden Kurven erhalten werden. In solchen Zonen muß eine Umlaufgeschwindigkeit der Spindel, die als ein Verhältnis zwischen der maximal erlaubten Schnittgeschwindigkeit und dem Kreisumfang an dem Punkt der Zone mit dem kleinsten Durchmesser berechnet ist, mit beträchtlicher Ausdehnung der spanabhebenden Bearbeitungszeiten vorgeschrieben werden. Falls gewünscht wird, eine optimale Bearbeitungsgeschwindigkeit zu erhalten, um die spanabhebenden Bearbeitungszeiten so weit wie möglich herabzusetzen, ist es notwendig, ein Programm aufzustellen, das Punkt für Punkt die Umlaufgeschwindigkeit der Spindel entlang der Zone mit einer kontinuierlichen Veränderung im Durchmesser angibt, mit folgerichtiger Ausweitung des Programms, mit Ausdehnung der Zeit für Aufstellung des Programms selbst, mit Vergrößerung der Fehlerwahrscheinlichkeit und schließlich mit Verzicht auf die Vorteile, die durch numerische Steuerungssysteme geboten werden.

Es wäre deshalb wünschenswert, die numerische Steuerung auf eine solche Art zu erhalten, daß das Befehlsprogramm für die numerische Steuerung eher eine Kennzeichnung der gewünschten Schnittgeschwindigkeit als eine Kennzeichnung der Umlaufgeschwindigkeit der Spindel enthält.

Bei der Anwendung solcher numerischer Steuerungssysteme bekannter Art in spanabhebenden Dreharbeitsvorgängen wird darüber hinaus der den Durchmesser angebende Wert durch das numerische Steuerungssystem in eine Stellungsangabe für den Werkzeugschlitten im Hinblick auf eine ausgewählte Bezugsebene so übersetzt, daß der Abstand der Schnittkante des verwendeten Werkzeugs von der Umdrehungsachse des Werkstücks gleich dem gewünschten Radius ist, wodurch die zum tatsächlichen Durchmesser gehörende Information verlorengeht. Wenn das verwendete Werkzeug durch ein anderes Werkzeug während des spanabhebenden Bearbeitungsvorgangs ersetzt wird, entspricht die Position des Werkzcgschlittens nicht mehr der geforderten Stellung der Schnittkante. Darüber hinaus kann es geschehen, daß das neue Werkzeug eine gegenüber der Stellung der Schnittkante des vorhergehenden Werkzeugs in Längsrichtung verschobene Schnittkante besitzt. Beide Faktoren lassen Fehler entweder in der Längsabmessung oder im Durchmesser entstehen.

Aus dem Buch von Simon, »Die numerische Steuerung von Werkzeugmaschinen«, 2. Auflage, 1971, Carl-Hanser-Verlag München, S. 262 bis S. 264, ist schließlich bekannt, nach einem Werkzeugwechsel an einer Drehmaschine eine Werkzeuglagenkorrektur in zwei Achsen vorzunehmen sowie insbesondere bei der Programmerstellung für Fräsmaschinen die endgültigen Werkstückkanten zu programmieren und den jeweiligen Durchmesser des Fräsers von Hand in die Steuerung und ihre Rechenwerke einzugeben. Dabei erfolgt jedoch keine Einwirkung auf die Umlaufgeschwindigkeit des Werkstücks als Funktion des Durchmessers von letzterem.

Demgegenüber liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgebe zugrunde, ein numerisches Steuerungssystem für Drehmaschinen zu schaffen, das die direkte Angabe der Schnittgeschwindigkeit, der Werkstückmaßzahlen und der Werkzeugabweichungen gegenüber einem Bezugswerkzeug im Programm ermöglicht.

Zur Lösung dieser Aufgabe dienen erfindungsgemaß die im Kennzeichen des Hauptanspruchs angegebenen Mittel Auf diese Weise wird die Umlaufgeschwindigkeit der Drehmaschinenspindel so gesteuert, daß die programmierte Schnittgeschwindigkeit, die stets die höchstzulässige für jedes Werkzeug sein soll stets konstant bleibt, ungeachtet der ständigen Veränderungen des Werkstückdurchmessers.

Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Der Gegenstand der Erfindung ist in der Zeichnung beispielsweise dargestellt und wird nachstehend ausführlich erläutert. Es zeigt

Fiel eine schematische Darstellung eines kevolveri^nfe* in bezue auf das zu bearbeitende Werkstuck, ""f i g. 2 ein Blockschaltbild eines numerischen Steuerungssystems für Drehmaschinen und

F ig. 3 ein Schaltbild, teilweise in Blockform, der Divisionsschaltung des Systems nach F ι g. 2.

Fiel zeigt in schematischer Form die Anordnung eines spanabhebend zu bearbeitenden Werkstücks in bezue auf das Werkzeug bei einer Drehbank Das spanabhebend zu bearbeitende Werkstück 10 umfaßt zwei zylindrische Zonen 12, 14 mit jeweiligen Durchmessern x„ X₂. Zwischen den Längsabmessungen ζ, ζ, die die angrenzenden Enden der zylindrischen Zonen 12 14 bestimmen, gibt es eine nichtzylindrische vone 16, die in diesem Fall kegelstumpfförmig ist.

26 abgelesene Meßwerte P. D in mm stellen jeweils

Abweichungen in der Richtung des Durchmessers und in

der Längsrichtung des Werkstücks dar und zwar von

der Arbeitsstellung der Schnittkante 24 einesWr-

,eugs 22 im Hinblick auf die entsprechende Arbei sstel-

ung der Schnittkante 19 des als Bezugswerkzeug

betrachteten Werkzeugs 18. obwohl dieser nicht

notwendigerweise einem wirklichen Werkzeug ent-

,0 Ein anderer von dem Leser 26 abgelesener Meßwert Fschreibt die Vorschubgeschwindigkeit des Werkzeugs in der z-Richtung in Form von Bewegungszunahmen pro Umdrehung des Werkstücks oder Umlauf der

,5 ⁸¹¹SSSAVA¹¹JS-- von dem Programm einen _die ^Ln _b ^a _ci der spanabhebenden Bearbeitung geforderte Schnittgeschwindigkeit darstellenden Meßwert S in Form von Abständen ab. die durch die Schnittkante entlang der Oberfläche des Werkstücks in einer

Zeiteinheit (mm/min) zurückgelegt werden

Andere von dem Leser 26 abgelesene Meßwerte schreiben jeweils vor, welches der Werkzeuge 18 22 und möglicher anderer von dem Revolverkopf 20 getragener Werkzeuge) in dem spanabhebenden Bea-

.5 heitunesvorgang verwendet wird und welches Uberset-

beitungsvorgang ^ __Uo„;_c„_hp<: Bereichsverhältnis

werden soll, das den Lauf des Spindelmotors

... · .. . _Diese Befehlsmeßwerte lenken

Umdrenungsacnbc vritii _Λ; auo. .

Wirkung voneinander abhängiger (nicht dargestellter) Werkzeugschlitten beruht, die den Revolverkopf tragen. Der Revolverkopf 20 ist darüber hinaus mit einem zweiten Werkzeug 22 versehen. Bekannte (nicht dargestellte) Servomechanismen, die durch kontinuierliche von einem hiernach beschriebenen (nicht dargestellten) numerischen Steuerungssystem gelieferten Positionierungsbefehle gesteuert werden sind geeignet, den Revolverkopf 20 über die Vorrichtung der ihn tragenden Schlitten zu bewegen, damit die Schnittkante 19 des Werkzeugs 18 entlang einer gewünschten Bahn und einer gewünschten Geschwindigkeit in der x-z-Ebene verschoben werden kann.

Das numerische Steuerungssystem hefen darüber hinaus Befehle von einer Antriebsvorrichtung, die zur Drehung des Revolverkopfes 20 durch W.nkelzunah_mPn von 90° geeignet ist, das zweite Werkzeug in eine Arbeitsstelluni in Übereinstimmung mit den tnorocnissen zu bringen. Wenn sich das Werkzeug 22 in Arbeitsstellung befindet, ist seine Schnittkante 24 von der Stellung der Schnittkante 19 des Werkzeugs jeweils durch Abweichung P D in den Richtungen ν. ζ

versetzt. . ,

Fig 2 zeigt ein Blockschaltbild eines verbesserten numerischen Steuerungssystems nach der Erfindung. Ein Lochstreifenleser 26 liest diskrete Punkte der d.c Bahn des Werkzeugs darstellenden Meßwerte von einem auf einem (nicht dargestellten) Lochstreifen aufgezeichneten Programm ab. Im Fall von V ι g. können die letzten vom Leser abgelesenen Meßwerte als dem Punkt 2t entsprechend angenommen werden, der durch eine Kennzeichnung x₃ in mm des Durchmessers des Teils und eine Kennzeichnung z₂ in mm seiner Längsabmessung dargestellt ist. Weitere von dem Leser eelesen, und in dieser Form wc.uv,, — .-■ Befehle F x₂ P z₂ D. S jeweils über einadrige Leitungen 28, 30, 32¹, 34, 36, 38 den Jeweiligen Pufferspeichern 40 42 44 46 48 50 geliefert. Die Speicher 40, 42,44,46,48 können vorzugsweise von einem (nicht dargestellten) Zeitmesser eingestellte magnetostriktiv^ Verzögerungsleitungen sein, um die noch in serieller Form vorhandenen Eingangssignale periodisch auf Leitungen 52 54 56 58, 60 zurückzustellen. Der Speicher 50 ist andererseits ein Flip-Flop-Register, das die über die Leitungen 38 ankommenden seriellen Werte in parallele Werte übersetzt, die über eine zwölfadrige Ausgangsleitung 62 (für drei Ziffernstellen im BCD-Code)

50 Die an cen ^u,,^., 56 und 60 verfugbaren jeweiligen Werte P D liegen an einem ersten Eingang ..„„ ;„„.;!i_w„ Seriendieitaladdierern 64 und 66 an. übe/jeweilTge Leitungen 68, 70 gelangen an die zwei jeweiligen zweiten Eingänge der Addierer 64 und 66

55 eweilige Werte AP AD, die von manuell zu bedienenden Korrektureinrichtungen 72, 74 bekannter Art geliefert werden, die kleine von Hand einzustellende Korrekturen bei den Werten PD erlauoen. Deshalb sind die korrigierten Abweichungen P. D d«.r

_co Schnittkante des verwendeten Werkzeugs im Hinblick

aΪ em wirkliches oder gedachtes Bezugswerkzeug

jeweils an den Ausgangsle.tungen 76 und 78 der

Addierer 64 und 66 verfügbar.

Weitere Seriendigitaladdierer 80, 82 empfangen

65 jeweils über ie ei u . ^ Ausgangssi-

^Vn^eai a^Pn^ad LeiLgen M und 86 jeweils die Ersatzwerte f'_{2 z}\ von Durchmesser und Längsabmessung des Teils,

die den Abweichungen in der Stellung des verwendeten Werkzeugs Rechnung tragen.

Der Befehl F für die Vorschubgeschwindigkeit in mm/Umlauf, der an der Leitung 52 verfügbar ist, wird an einen ersten Eingang einer multiplizierenden Vorrichtung 88 angelegt. Ein zweiter Eingang dieser multiplizierenden Vorrichtung empfängt ein Signal n' über eine Leitung 90 von einem regelbaren Frequenzteiler 91, der über eine Leitung 93 von einem Signal η gesteuert wird, das von einem Winkelgeschwindigkeitsanzeiger 92 erzeugt wird, der mit der Spindel der Drehmaschine verbunden ist. Die Signale n, n' bestehen aus Impulszügen mit einer der Umlaufgeschwindigkeit der Spindel entsprechenden Frequenz. Das Verhältnis n'/n zwischen dem Ausgangs- und Eingangssignal des regelbaren Frequenzteilers 91 kann manuell von dem Steuerpult des numerischen Steucrungssystems durch begrenzte prozentuale Veränderungen Δη zwecks endgültiger Eichung oder Korrektur der in dem Programm aufgenommenen Vorschubmeßwerte eingestellt werden. Die multiplizierende Vorrichtung 88 multipliziert das Signal Fmit dem Signal n) wobei ein an eine Leitung 94 weitergegebener Meßwert A erhalten wird, der die für das Werkzeug in der Form von in einer Zeiteinheit (mm/min) zurückgelegten Abstände vorgeschriebene Vorschubgeschwindigkeit darstellt.

Obwohl die multiplizierende Vorrichtung 88 einen Codierer der zurücksetzbaren Zählerart zur Umwandlung des Frequenzsignals η in ein digitales Signal und eine digital multiplizierende Vorrichtung herkömmlicher Art enthalten kann, wird zwecks Vereinfachung der Schaltunger bevorzugt, die multiplizierende Vorrichtung 88 als ein durch Impulse unter der Kontrolle des (nicht dargestellten) Zeitmessers gesteuertes Rechenwerksregister auszubilden, das den digitalen Wert Fbei jedem über die Leitung 90 in der durch den (nicht dargestellten) Zeitmesser gesetzten Einheitszeit ankommenden Impuls zu sich selbst hinzuaddiert, um auf diese Weise einen das Produkt = n'· Fdarstellenden digitalen Wert A zu liefern.

Die jeweils an den Leitungen 94, 84, 86 verfügbaren digitalen Befehle A, χΊ, z\ gehen in einen Interpolator % bekannter Art, z.B. der aus der DE-OS 15 63 596 bekannten Art, der die diskreten Eingangsbefehle interpoliert, um im wesentlichen kontinuierliche Ausgangsmeßwerte x'„, ζ π oder periodisch wiederkehrende diskrete Werte mit einer Periode zu liefern, die vernachlässigbar im Hinblick auf die maschinellen Zeitkonstanten der Maschine ist, die jeweils auf den Leitungen 98 und 100 vorliegen. Die Meßwerte *'„, z'„ stellen deshalb Punkt für Punkt die Quer- und Längssteüung des Werkzeugs und damit die Positionierung des Quer- und Längsschlittens dar.

Die seriellen digitalen Werte x'_m z'„ werden dann in analoge Form durch jeweilige Digital-Analog-Umsetzer 102, 104 bekannter Art umgewandelt, die die einzelnen jeweiligen analogen Ausgangsbefehlssignale x'_nA, z'_nA über Leitungen 106, 108 jeweiligen Servomechanismen 110, 112 zur Positionierung des (nicht dargestellten) Längsschiittens und des Querschlittens liefern, von dem der Revolverkopf 20 mit den Werkzeugen 18, 22 getragen wird.

Eine Steuerung der Schnittgeschwindigkeit kann nicht durch direkte Verwendung des Schnittgeschwindigkeitsbefehls 5 zur Steuerung des mit der Spindel verbundenen Servomechanismus vorgenommen werden, insofern, als S in m/min gegeben ist, während die Umlaufgeschwindigkeit in U/min ausgedrückt wird. Im Fall, daß die Spindel mit einer Geschwindigkeit umläuft, die die vorgeschriebene Schnittgeschwindigkeit S steigen läßt, muß folgende Gleichung erfüllt sein:

_r S = π ■ A_n ■ ω,

in der bedeutet:

S die bereits erwähnte vorgeschriebene Schnittgeschwindigkeit in m/min;

X_n der »momentane« Durchmesser des Werkstücks in mm;

ω die Umlaufgeschwindigkeit der Spindel in U/min.

Da jedoch die Spindel über ein Geschwindigkeitswechselgetriebe angetrieben wird, das seinerseits von dem Spindelstellmolor in Bewegung gesetzt wird, und da dieser Stellmotor den Regeibefehi erhält, wird es notwendig sein, ω mit dem Übersetzungsverhältnis oder dem Bereichsdatum C des Geschwindigkeitswechselgetriebes oder einer Übersetzungsvorrichtung zu muttiplizieren, um einen die Umlaufgeschwindigkeit des Stellmotors vorschreibenden Meßwert /Vzu erhalten:

woraus sich ergibt:

N =

GS

Es muß bemerkt werden, daß x„ der tatsächliche

JO Durchmesser des Werkstücks an einem gegebenen Punkt ist, d. h., der Ersatzwert kontinuierlicher seitlicher Positionierung ohne mögliche Korrekturen P' entsprechend den Abweichungen in der Stellung der Schnittkante des verwendeten Werkzeugs an diesem Punkt im Hinblick auf ein Bezugswerkzeug ist.

Deshalb wird der an Leitung 98 vorliegende kontinuierliche Seriendigitalersatzbefehl x'„ über eine Leitung 114 an einen ersten Eingang einer digital subtrahierenden Schaltung 116 angelegt, an deren anderem Eingang der korrigierte Wert P' seitlicher Abweichung über eine Leitung 118 anliegt. Das Ausgangsdatum x„ der subtrahierenden Schaltung 116 an der Leitung 120 stellt deshalb den wirklichen, in serieller digitaler Form ausgedrückten Durchmesser des Werkstücks dar. Dieser Wert wird an einen z. B. aus einem Flip-Flcp-Register bestehenden Serien-Parallel-Umsetzer 122 angelegt, um an einer Ausgangsleitung 124 einen Wert x'„ zu erhalten, der den tatsächlichen Durchmesser des Werkstücks in paralleler digitaler Form darstellt.

Eine Division-Umsetzer-Schaltung 126, die zur Bildung des Verhältnisses zwischen zwei Eingangsdaten in paralleler digitaler Form und zur Umsetzung des Quotienten in eine analoge Form geeignet ist. empfängt an einem ersten Eingang über eine Leitung 62 den parallelen digitalen Wert 5" der Schnittgeschwindigkeit und an einem zweiten Eingang über eine Leitung 124 den parallelen digitalen Wert x'_n, der den tatsächlichen Durchmesser des Werkstücks darstellt. Der in analoger Form vorliegende Ausgangswert N erfüllt deshalb die Gleichung

XZ

in der k von den Parametern der Schaltung abhängt.

Ein dritter Eingang der Division-Umsetzer-Schaltung 126 empfängt über eine Leitung 128 von einer mit dem

Geschwindigkeitswechselgetriebe der Spindel verbundenen bekannten Wiederholeinrichtung 130 ein paralleles digitales Datum C, das das Übersetzungsverhältnis oder den Bereich darstellt, auf den die Maschine zu diesem Augenblick eingestellt ist. Wie später genauer beschrieben wird, ist dieses Datum C geeignet, den Proportionalitätskoeffizienten k der Division-Umsetzer-Schaltung 126 auf eine solche Weise verhältnismäßig zu beeinflussen, daß es tatsächlich einen Wert N in Übereinstimmung mit der Gleichung liefert:

N= k¹ ·

G- S

Eine andere Korrekturvorrichtung 132, die manuell betätigt wird, befähigt weiter zu kleinen Korrekturen des Proportionalitätskoeffizienten der vorstehenden Gleichung, die manuell vorgenommen werden, um Verbesserungen und eine optimale Arbeitsweise an der Ausführungsstelle der Schnittgeschwindigkeit zu erlauben, bei der die spanabhebende Bearbeitung durchgeführt wird. Die Korrekturvorrichtung 132 ist deshalb in prozentualen Korrekturen einer Schnittgeschwindigkeit dSgeeicht.

Der analoge Ausgangswert N der Division-Umsetzer-Schaltung 126 wird endgültig an eine Leitung 134 zum Stellmotor 136 angelegt, der die Spindel der Drehmaschine antreibt.

Die Division-Umsetzer-Schaltung 126 kann von bekannter Art sein und enthält z. B. Digital-Analog-Umsetzer für jedes der Eingangssignale und bekannte verhältnisbildende Schaltungen für analoge Signale, die eine regelbare Verstärkerstufe zur Veränderung des Proportionalitätskoeffizienten k oder ^'enthalten. Nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird jedoch eine besonders vorteilhafte Schaltung verwendet, die blockschaltartig in F i g. 3 dargestellt ist.

Der Befehl S" der Schnittgeschwindigkeit erreicht die Division-Umsetzer-Schaltung 126 über die zwölfadrige Leitung 62 in BCD-Form, mit drei Ziffernstellen S*,, S"2, S" 3 über drei Gruppen von vier Adern der zwölfadrigen Leitung 62, die in Fig.3 jeweils durch 62-1, 62-2, 62-3 gekennzeichnet sind.

Die zweiten und dritte ~ Ziffernstellen S"₂, 5~3 des Befehls der Schnittgeschwindigkeit stellen zwei bedeutende Ziffernstellen oder die Mantissen der Schnittgeschwindigkeit dar, während die dritte Ziffernstelle 5"i den Maßstab oder die Betragsordnung der Geschwindigkeit kennzeichnet, d. h. in einer herkömmlichen Art die Ordnung von 10 kennzeichnet, mit der die Zahl 5*2 · 5*3 zu multiplizieren ist um die geforderte Schnittgeschwindigkeit zu erhalten. Die Digita'.zah! 5*2 · 5*3 wird in eine analoge Form in einer ersten Digital-Analog-Umsetzerstufe 200 umgewandelt, deren Umwandlungskonstante mit Hilfe der manuell zu verstellenden Korrekturvorrichtung 132 verändert werden kann, die vorzugsweise aus einer Potentiometerart besteht. Diese Korrekturvorrichtung 132 befähigt die die Maschine überwachende Person dazu, die programmierte Schnittgeschwindigkeit zu verringern, wenn die Art der Späne oder andere Faktoren, aus denen ein erfahrener Bedienungsmann Schlüsse ziehen kann, anzeigt, daß die programmierte Geschwindigkeit für gute spanabhebende Bearbeitung zu hoch ist Wenn umgekehrt die die Maschine überwachende Person eine höhere Geschwindigkeit ohne Beeinträchtigung der spanabhebenden Bearbeitung als zulässig beurteilt.

kann er diese Steigerung in der spanabhebenden Bearbeitung einführen, wodurch eine Zeitersparnis erreicht wird.

Der analoge Ausgangswert der ersten Stufe wird über ί eine Leitung 202 an eine zweite Digital-Analog-Umsetzerstufe 204 angelegt, die durch die Ziffernstelle 5*i über die Adergruppe 62-1 gesteuert wird, um das an Leitung 202 vorliegende Signal auf die vorgeschriebene Betragsordnung zu bringen und an die Ausgangsleitung 206 einen analogen Befehlswert —Sa für die Schnittgeschwindigkeit mit negativem Vorzeichen zu liefern.

Von der Leitung 206 gelangt der Wert —Sa über einen Eingangswiderstand /?i an den negativen Eingang eines Operationsverstärkers Au an dessen positivem Eingang ein Potential zur Kompensation der Offsetspannung über eine Leitung 208 angelegt wird. Zwischen dem Ausgang 210 des Verstärkers As und seinem negativen Eingang ist ein Rückkopplungsnetzwerk geschaltet, das Widerstände Ri, Ri und einen Kondensator C mit hiernach beschriebenen Aufgaben enthält.

Der Ausgangswert des Verstärkers A\ an der Leitung 210 wird über eine Leitung 212 und einen von vier Eingangswiderständen Ra, Rs, R*,, Ri an den negativen Eingang eines zweiten Operationsverstärkers Λ2 angelegt, dessen positiver Eingang über eine Leitung 214 ein Potential zur Kompensation der Offsetspannung empfängt. Die Widerstände Ra, Rs, Rf,, R7 werden mittels Schließens oder öffnens eines oder mehrerer von vier elektronischen Schaltern /₄, /5, /₆, /7 ausgewählt, die durch die an den jeweiligen Adern der vieradrigen Leitung 128 vorliegenden Werte gesteuert werden, über die das Bereichsdatum G geliefert wird, das eine einzelne Ziffernstelle im BCD-Code enthält. Die elektronischen Schalter U, /5, h, /7 wie alle anderen elektronischen Schalter, auf die hiernach noch Bezug genommen wird, bestehen vorzugsweise aus Feldeffekttransistoren (FET).

Weitere elektronische Schalter /₈, /9, /10, Iu können geschlossen oder geöffnet werden, um eine direkte Verbindung Δ« und einen oder mehrere von drei Widerständen R9, R\a, Λ11 auswählen, um zwischen dem Eingang und dem Ausgang des Operationsverstärkers A2 als Rückkopplungselemente geschaltet zu werden.

Die vier elektronischen Schalter 4, /9, /10, /11 werden jeweils durch die Werte gesteuert, die an den vier Adern 124-1 einer ersten Gruppe von insgesamt drei Gruppen von Adern 124-1,124-2,124-3 der zwölfadrigen Leitung 124 vorliegen, die drei Ziffernstellen x'„\, x'n2, x'ni des Durchmesserbefehls in paralleler digitaler Form trägt. Wie im Fall des Befehls 5" der Schnittgeschwindigkeit kennzeichnet die erste Ziffernstelle x'„i des Durchmesserbefehls auch in diesem Fall die Betragsordnung oder den Maßstab des Durchmessers.

Die zwei bedeutenden Ziffernstellen x'„2, x'ni in paralleler digitaler Form steuern über die zwei Gruppen von Adern 124-2, 124-3 acht elektronische Schalter jeweils /,₂, /13, In, /15 und /₎₆, /17, /is, /19, um einen oder mehrere Eingangswiderstände aus den insgesamt vorhandenen Widerständen Ru, Ä13. ^h, R\s, Rib, Ru, /?,8, Λ19 eines dritten Operationsverstärkers A₃ auszuwählen, der mit einem einzelnen Rückkopplungswiderstand /?20 und mit einer Offsetkompensationsleitung 216 versehen ist Die acht elektronischen Schalter /12, /13, La, Z₁₅, /ie, h, I\a, /19 sind einer Ausgangsleitung 123 des Verstärkers Λ2 parallel geschaltet

Das Ausgangsdatum des Verstärkers A3 gelangt über eine Leitung 218 und einen Widerstand Λ21 an den

gleichen negativen Eingang des Operationsverstärkers Au an dem der Wert - S_A anliegt.

Aus der Beschreibung, die von den mit den zwei Verstärkern A₂, A] verbundenen Schaltungen gegeben wurde, kann ersehen werden, wie das Eingangsdatum dieser Verstärkerkaskade an der Leitung 2?2 tatsächlich mittels der zwei Verstärker durch einen dem Verhältnis zwischen dem Durchmesserwert x'„ und dem Bereichsdatum C proportionalen Faktor multipliziert wird. Die ganze die drei Verstärker Au A2, A3 enthaltende Schleife liefert deshalb an Leitung 210 einen Ausgangswert N, der die Gleichung erfüllt:

woraus folgt:

worin K gleich der Verstärkung von A\ ist und deshalb mit einer Annäherung, die um so größer ist, je größer die Verstärkung des Verstärkers A\ ist, dem analogen Wert N entspricht, mit dem eine Steuerung des Spindelstellmotors gewünscht wird.

Die Aufgabe des Kondensators C in dem Rückkopplungsnetzwerk des Verstärkers Ai besteht darin, den Durchgang der Verstärkung der Kette Au A2, A3 mit zugehörigen Schaltungselementen durch die 0-dB-Achse bei hohen Frequenzen mit einem Abfall von 20 dB/Oktave sicherzustellen, um die Stabilität der Rückkopplungsschleife zu gewährleisten.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines numerischen Steuerungssysie.Tis verbesserter Art nach der Erfindung wurde dargestellt. Es ist jedoch offensichtlich, daß die aufgestellten Arbeitsprinzipien auch mit anderen Schaltungsarten und mit Meßwerten erreicht werden können, die auf andere Weise verschlüsselt werden. Insbesondere ist es mit geeigneten Schaltungsabwandlungen möglich, parallele digitale Werte dort anzuwenden, wo sich die Beschreibung auf serielle digitale Werte bezieht und umgekehrt. Dieselbe willkürliche Wahl trifft bei Vergleichen von analogen Werten im Hinblick auf digitale Werte zu. Die Wahl der geeignetsten Arten der Werte oder der Befehle wird von Gestaltungsbetrachtungen, verbunden mit Kosten.

υ Präzision des technologischen Arbeitsvorgangs und verfügbaren Materialien usw., abhängen.

Darüber hinaus ist es möglich, die Hauptziele der Erfindung zumindest teilweise auch durch Auslassung einiger von den vorteilhaften Merkmalen der zuvor beschriebenen Schaltungsausführungen zu verwirklichen. Insbesondere können z. B. die manuell einzustellenden Korrekturvorrichiungen 74 und/oder 72 von F i g. 2 ausgelassen werden, wo sie überflüssig sind, ohne daß die Grundvorteile der Erfindung verlorengehen.

Dieselbe Auslassungswahl gilt auch, wenn man die Einstellung der Schnittgeschwindigkeit (Korrekturvorrichtung 132, Fig. 2) betrachtet. Endlich ist es auch möglich, eine Steuerung des Proportionalitätskoeffizienten in der Division-Umsetzer-Schaltung 126 (Fig. 2) durch ein Bereichsdatum C in dem Fall auszulassen, bei dem ein Steuerungssystem mit einem unverstellbaren Übersetzungsverhältnis für die Spinde! verwendet wird.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Numerisches Steuerungssystem für Drehmaschinen, das einen Programmteil enthält, der ein Schniugeschwindigkeitsdatum und ein diskretes ί Datum zur Querpositionierung eines Drehmaschinen-Bezugswerkzeugs entlang einer Koordinaten erzeugt, die den Abstand der Schnittkante des Werkzeugs von der Achse eines spanabhebend zu bearbeitenden und von einer Spindel der Drehma- iü schine getragenen Werkstückes darstellt, und einen Interpolator, gekennzeichnet durch eine Addiereinrichtung (80) zum Liefern der Summe aus dem diskreten Querpositionierungsdatum (x?) und einem Abweichungsdatum (P), das von dem Programmteil (26) erzeugt wird und die Versetzung der Schnittkante des zu verwendenden Werkzergs (22) in Querrichtung gegenüber dem Bezugswerkzeug (18) angibt, an den Interpolator (96), welcher ein dementsprechend korrigiertes kontinuierliches Querpositionierungsdatum (x'_n) erzeugt; eine Subtrahiereinrichtung (1 16) zum Liefern des Unterschiedes zwischen dem korrigierten kontinuierlichen Querpositionierungsdatum und dem Abweichungsdatum, um das für das Werkstück (10) maßgebliche kontinuierliche Querpositionierungsdatum (x„) zu erzeugen; und eine Rechnereinrichtung (126) zum Bilden des Verhältnisses (S/x„) zwischen dem Schnittgeschwindigkeitsdatum (S) und dem für das Werkstück (10) maßgeblichen kontinuierlichen Querpositionierungsdatum (x_n) und Liefern eines Ausgangsdatums (N), das proportional diesem Verhältnis ist (Proportionalitätskoeffizient A-^und als Kommandobefehl zum Regulieren der Umlaufgeschwindigkeit der Spindel proportional dem Verhältnis dient.

2. Numerisches Steuerungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Einrichtungen (130, 128) zur Erzeugung eines Bereichsdatums (G) über das Übersetzungsverhältnis des Getriebes des Spindelmotors vorgesehen sind und daß die Rechnereinrichtung (126) entsprechend dem Bereichsdatum den Proportionalitätskoeffizienten (k) gemäß dem Übersetzungsverhältnis des Getriebes abwandelt.

3. Numerisches Steuerungssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Rechnereinrichtung (126) darüber hinaus eine Korrektureinrichtung (132) enthält, mit der der Proportionalitätskoeffizient (k') manuell einstellbar ist.

4. Numerisches Steuerungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Schnittgeschwindigkeitsdatum und das kontinuierliche Querpositionierungsdatum (x_n) durch Umsetzer- Yi einrichtungen (50, 122) in eine parallele digitale Form (S", x'„) umgewandelt werden und das Ausgangssignal (N) der Rechnereinrichtung in analogei Form vorliegt.

5. Numerisches Steuerungssystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Rechnereinrichtung (126) Digital-Analog-Umsetzer (200, 204) für die Umwandlung des Wertes für das Schnittgeschwindigkeitsdatum (S) in den entsprechenden Analogwert (Sa), einen Multiplizierer (A₂, A_it 124, b^r> 128, 123, U-Im, Rt-R₇, Le, /?q-/?m, K₂₀, 218, 214, 216) für die Bildung des Produktes aus dem Ausgangswert (N)dcr Rechnercinrichtung (126) und dem Verhältnis zwischen dem kontinuierlichen Querpositionierungsdatum (x'_n) und dem Bereichsdatum (G) und eine Schaltung (R\-R_}, P₂\, C, A_x, 210) für die Addition des Wertes (-Sa) auf das vom Multiplizierer gebildete Produkt und Verstärkung dieser Summe, wobei am Ausgang der Schaltung dann der Ausgangswert (N) anliegt, enthält.

6. Numerisches Steuerungssystem nach Anspruch

5, dadurch gekennzeichnet, daß der Multiplizierer einen Analogverstärker (Ά2, As, 123, Ra-Rj, Li, R9—R20) einschließt, der Einrichtungen (U- /19) enthält, die durch das kontinuierliche Querpositionierungsdatum (x'n) und das Bereichsdatum (G) zur Regelung der Verstärkung des Analogverstärkers steuerbar sind.

7. Numerisches Steuerungssystem nach Anspruch

6, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen (U-Iw) zur Veränderung der Verstärkung des Analogverstärkers elektronische Schalter sind, die durch die Bits der jeweiligen Daten (x'„G) steuerbar sind.

8. Numerisches Steuerungssystem nach einem der Ansprüche 5 bis 7, insoweit sie von Anspruch 3 abhängen, dadurch gekennzeichnet, daß die Korrektureinrichtung (132) den Proportionalitätskoeffizienten (k') des Digital-Analog-Umsetzers (200) verändert.

9 Numerisches Steuerungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine manuell einzustellende Korrektureinrichtung (72) einen Korrekturwert [AP) für das Abweichungsdatum (P) bildet und daß die Addiereinrichtungen (64, 80) diesen Korrekturwert berücksichtigen.

10. Numerisches Steuerungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Programmteil (26-50) einen Wert (F) der Vorschubgeschwindigkeit für das Werkzeug in Längsrichtung in Form einer Wegzunahme pro Umlauf der Spindel erzeugt und daß eine Multipliziereinrichtung (88) vorhanden ist, um den Wert der Vorschubgeschwindigkeit mit einem Signal (n), das durch Anzeigeeinrichtungen (9Ϊ, 92) geliefert wird und die Drehzahl der Spindel wiedergibt, zu multiplizieren, um einen Wert (A) für die Vorschubgeschwindigkeit in Wegzunahme pro Zeiteinheit den Verarbeitungseinrichtungen (52 — 60, 64-86, 96) zu liefern.

1!. Numerisches Steuerungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Programmteil (26-50) darüber hinaus ein diskretes Längspositionierungsdatum (z₂) und ein Abweichungsdatum (D), das die Versetzung der Schnittkante des zu verwendenden Werkzeugs in Längsrichtung gegenüber dem Bezugswerkzeug angibt, erzeugt und eine Addiereinrichtung (66, 82) in den Verarbeitungseinrichtungen (52 — 60,64 — 86, 96) vorhanden ist, die die diskreten Längspositionierungsdaten und das Abweichungsdatum (D) addieren, um damit ein kontinuierliches Längspositionierungsdatum (z'„) zu erzeugen.

12. Numerisches Steuerungssystem nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß eine manuell einzustellende Korrektureinrichtung (74) einen Korrekturwert (ΔD) für das Abweichungsdatum (D) bildet und die Addiereinrichtung (66, 82) diesen Korrekturwert berücksichtigt.