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Numerische Steuervorrichtung zum automatischen Prograinmieren von
Werkzeugmaschinen Die Erfindung bezieht sich auf automatische Steuervorrichtungen
für Werkzeugmaschinen und betrifft insbesondere eine numerische Vorrichtung zum
Steuern eines an einem Werkstück durchzuführenden Profilierungsvorgangs, die es
ermöglicht, den Profilierungsvorgang in der Weise durchzuführen, daß mehrere aufeinander
folgende Profilierungsschritte ausgeführt werden, bis die tatsächliche Form des
Werkstücks mit der gewünschten endgültigen Form übereinstimmt, die auf einem Programmierungsband
oder Streifen programmiert und gespeichert ist.
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In vielen Fällen ist es schwierig, einem Werkstück die gewünschte
Form mit Hilfe einer Werkzeugmaschine, z.B. einer Drehbank, im Verlauf eines einzigen
Profilierungsvorgangs zu geben, da hierfür die Leistung der Werkzeugmaschine nicht
ausreicht, da es hierbei nicht möglich ist, die gewünschte Genauigkeit zu erreichen,
oder da das Werkstück eine solche Form hat, daß es sich nicht in einem Durchgang
profilieren läßt. In solchen Fällen werden mehrere Frofilierungsschritte in einer
zyklischen Folge durchgeführt, bis die gewünschte Form des Werkstücks erreicht ist.
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Soll z.B. die Umfangsfläche eines zylindrischen bzw, stangenförmigen
Werkstücks profiliert werden, wird ein Schneidwerkzeug zuerst gegenüber dem vorderen
Ende des Werkstücks in radialer Richtung von außen nach innen vorgeschoben, um eine
vorbestimmte Schnittiefe einzustellen, und dann wird das Werkzeug axial bzw. in
waagerechter Richtung vorgeschoben, um einen Profilierungsschritt an der Umfangsfläche
des werkstücks durchzuführen. Hierauf wird das Schneidwerkzeug in seine Ausgangsstellung
zurückgeführt, wodurch der erste Frofilierungsschritt abgeschlossen wird. Dann wird
das Schneidwerkzeug erneut in radialer Richtung auf das vordere Ende des Werkstücks
vorgeschmben, um erneut eine vorbestimmte Schnittiefe einzustellen, woraufhin wiederum
ein axialer Vorschub des Werkzeugs bewirkt wird, um einen weiteren rrofilierungsschritt
durchzuführen. Dann wird das Schneidwerkzeug wieder in seine Ausgangsstellung zurückgeführt,
wodurch der zweite Profilierungsschritt abgeschlossen wird. Diese Brofilierungsschritte
werden zyklisch wiederholt. Sobald das Profil des Werkstücks, das während des axialen
Vorschiebens des Schneidwerkzeugs zum Zweck des SrofilierenQ der Umfangsfläche erzeugt
worden ist, mit der dem Werkstück zu gebenden endgültigen Form übereinstimmt, wird
das Schneidwerkzeug längs des endgültigen Profils bewegt. Auf diese Weise ist es
möglich, dem Werkstück die gewünschte endgültige Form dadurch zu geben, daß mehrere
aufeinander folgende Profilierungsschritte durchgeführt werden.
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Soll eine Stirnfläche eines zylindrischen Werkstücks profiliert werden,
wird das Schneidwerkzeug zuerst am Umfang des Werkstücks in axialer Richtung gegen
das Ende des Werkstücks vorgeschoben, um eine vorbestimmte Schnittiefe einzustellen,
woraufhin das Werkzeug gegenüber dem Werkstück radial von außen nach innen vorgeschoben
wird, um die Stirnfläche des Werkstücks zu profilieren.
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biach dem ersten Schnitt wird das Werkzeug in seine Ausgangsstellung
zurückgeführt, um den erste} Profilierungsschritt abzuschließen. Dann wird das Schneidwerkzeug
gegenüber dem Werkstück erneut axial auf eine vorbestimmte
Schnittiefe
eingestellt und hierauf radial nach innen vorgeschoben, um eine weitere Profilierung
der Stirnfläche zu bewirken, woraufhin das Werkzeug wieder in seine ausgangssstellung
zurbckgeführt wird. Solche erofilierungsschritte werden so lange wiederholt, bis
das Werkstück die gewünschte endgültige Form erhalten hat.
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Soll ein zylindrisches Werkstück mit einer Ringnut versehen werden,
wird ein Schneidwerkzeug, dessen Schneide eine Breite E hat, dnd das dazu dient,
die Ringnut schrittweise zu erzeugen, radial von außen nach innen vorgeschoben,
bis die Schneide den Boden der zu erzeugenden Ringnut erreicht hat, woraufhin das
Werkzeug in seine Ausgangsstellung zurückgeführt wird, um den ersten ìDutendrehschritt
abzuschließen. Eierauf wird das Schneidwerkzeug längs der Achse des erstücks um
eine Strecke verstellt, die gleich der Breite E der Werkzeugschneide ist, und dann
wird das werkzeug erneut.radial vorgeschoben,'bis es erneut den Boden der zu erzeugenden
Ringnut erreicht hat.
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Danach wird das Schneidwerkzeug radial nach außen zurückgeführt, um
den zweiten Nutendrehschritt abzuschließen.
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Derartige Arbeitsschritte werden so lange wiederholt, bis die ringnut
die gewünschte Breite erreicht hat.
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Somit wird eine Ringnut mit der gewünschten endgültigen Form dadurch
erzeugt, daß mehrere Erofilierungs-oder Nutendrehschritte nacheinander durchgeführt
werden.
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iiird eine solche Profilierungsarbeit mit. Hilfe einer numerisch gesteuerten
Werkzeugmaschine bekannter Art durchgeführt, ist es bis jetzt üblich, als Eingabemittel
ein band zu benutzen, auf dem nicht nur die dem Werkstück zu gebende endgültige
Form programmiert und gespeichert ist, sondern auf dem auch jeder der aufeinander
folgenden einzelnen Profilierungschritte programmiert und gespeichert isto Das das
Programm für die Zwischenarbeitsschritte ziemlich umfangreich ist, bedingt das Aufstellen
eines solchen Programms und das Speichern des Programms auf dem Band einen groben
wrbeits- und Zeitaufwand.
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Außerdem erhält das Band zum speichern des Programms eine sehr große
Länge, und das Speichern eines solchen komplizierten'Programms auf dem Band macht
es erforderlich, ein Bandprogrammiergerät in werbindung mit einem teuren Kleinrechner
zu benutzen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die vorstehend geschilderten
Nachteile des bisherigen Standes der technik zu vermeiden. genauer gesagt besteht
die aufgabe der Erfindung darin, eine neuartige bteuervorrichtung für Werkzeugmaschinen
zu schaffen, die es ermöglicht, die bei einem rrofilierungsvorgang durchzuführenden
Zwischenarbeitsschritte während des Bearbeitungsvorgangs automatisch zu programmieren,
die es ferner ermöglicht, einem werkstück die gewünschte endgültige Form dadurch
zu geben, daß zyklische Frofilierungsschritte durchgeführt werden, während ein irogrammierungsband
abgelsen wird, auf dem nur die endgültige Form des Werkstücks und die bei jedem
rrofilierungsschritt anzuwendende Schnittiefe gespeichert sind, und die es außerdem
ermöglicht, ein werkstück derart mit einer ut zu versehen, daß mehrere aufeinander
folgende Nutenschneidvorgänge einschließlich des radialen Zustellens eines werkzeugs
gegenüber dem werkstück durchgeführt werden, wobei die Nut schrittweise erzeugt
wird, während ein Programmierungsband abgelesen wird, auf dem die endgültige Form
des Werkstücks, die bei jedem Profilierungsschritt anzuwendende Schnittiefe, die
zum Entfernen der 5 päne erforderliche Rückwärtsbewegung des Werkzeugs und eine
axiale Vorschub strecke des werkzeugs für jeden rofilierungsschritt gespeichert
sind, so daß das Werkzeug vor jedem neuen rrofilierungsschritt in der erforderlichen
Weise axial verstellt wird.
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Zur Lösung der genannten Aufgabe ist durch die Brfindung eine numerische
Steuervorrichtung für Werkzeug maschinen geschaffen worden, die ein automatisches
trogrammieren von zyklisch durchzuführenden srofilierungsschritten unter benutzung
eines Bandes ermöglicht, auf dem
die endgültige Form gespeichert
ist, die einem Werkstück gegeben werden soll, bei dem es erforderlich ist, nacheinander
mehrere Profilierungsschritte durchzuführen. Zu der Vorrichtung gehören drei Einheiten,
die an eine Steuereinheit angeschlossen sind, welche einer numerischen Steuereinheit
bekannter Art ähnelt, die dazu dient, Ausgangssignale zu erzeugen, mittels welcher
einem Werkstück die gewünschte Form verliehen wird, welche auf einem Eingabeband
programmiert ist. Bei der Steuervorrichtung nach der Brfindung wird auf dem in Verbindung
mit der Steuereinheit benutzten Eingabeband nur die endgültige iorm des werkstücks
gespeichert, so daß die Steuereinheit Ausgangssignale erzeugt, die der gewünschten
endgültigen Form des Werkstücks entsprechen, weshalb diese Einheit im folgenden
auch als "Einheit zum Ausgeben der endgültigen Form" bezeichnet wird. Bei den drei
der Steuereinheit nachgeschalteten Einheiten handelt es sich um eine Befehlseinheit
mit einer Steuerschaltung für Profilierungsschritte, eine Zwischeneinheit zum Berechnen
und Erzeugen von Ausgangssignalen, von denen jedes eine Profilierungsstellung für
jeden Profilierschritt repräsentiert, sowie eine Beurteilungs- und Wähleinheit,
welche die Ausgangssignale der einheit zum Ausgeben der endgültigen Form mit den
Ausgangssignalen der Zwischeneinheit vergleicht und jeweils dasjenige Ausgangssignal
wählt, welches das größere von beiden ist, woraufhin dieses Signal als AusFangssignal
einem Servoantrieb zugeführt wird, Somit ermöglicht es die Steuervorrichtung nach
der xrfinCtung, während eines rofiliervorgangs die erforderlichen Profilierungsschritte
automatisch zu programmieren, so daß das 'Werkstück im verlauf des gesamten irofilierungsvorgangs
mit Hilfe mehrerer Profilierungsschritte entsprechend den Ausgangssignalen der Zwischeneinheit
profiliert wird. Wahrend der aufeinander folgenden Profilierungsschritte wird das
AusPanFssignal der Zwischeneinheit kleiner, und wenn dieses Ausgangssignal kleiner
wird als das Ausgangs signal der Einheit zum Ausgeben der endgültigen
Form,
wird das für die endgültige torm geltende Ausgangssignal dem Servoantrieb zugeführt,
um an dem Werkstück einen letzten Schnitt auszuführen, durch den das Werkstück seine
endgültige B'orm erhält.
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Die Erfindung und vorteilhafte Einzelheiten der Erfindung werden
im folgenden anhand schematischer Zeichnungen an Ausführungsbeispielen näher erläutert.
Es zeigt: Fig. 1 ein Blockschaltbild einer uusführungsform einer Steuervorrichtung,
die es ermöglicht, ein zylindrisches Werkstück in der Längsrichtung schrittweise
zu profilieren und diesen Arbeitsgang während des Brofiliervorgangs automatisch
zu programmieren; Figo 2 eine Darstellung zur Veranschaulichung der Durchführung
eines schrittweisen Brofiliervorgangs an einem zylindrischen werkstück in der Längsrichtung
mit Hilft mehrerer aufeinander folgender Profilierschritte; Fig. 3 ein Blockschaltbild
einer weiteren Ausführungsform einer Steuervorrichtung zum Profilieren der Stirnfläche
eines runden Werkstücks; Fig. 4 eine Darstellung zur Veranschaulichung des schrittweisen
Profilierens der Stirnfläche eines runden Werkstücks mit Hilfe mehrerer aufeinander
folgender Profilierschritte; Fig. 5 ein Blockschaltbild einer weiteren Ausführungsform
einer Steuervorrichtung, die es ermöglicht, z.. ein zylindrisches Werkstück mit
einer Ringnut zu versehen; und Fig. 6 eine Darstellung zur Veranschaulichung der
schrittweisen nerstellung einer Ringnut mit Hilfe mehrerer aufeinander folgender
Schneidvorgänge.
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Im folgenden wird zunächst das schrittweise Profilieren eines zylindrischen
werkstücks in der Längsrichtung in der in 1Fig. 2 dargestellten weise beschrieben.
Pig. 2
zeigt einen a.ohling 1, der in das i'utter 2 einer Drehbank
eingespannt ist. Ein schrittweiser Srofiliervorgang wird mit Hilfe eines Schneidwerkzeugs
3 in Richtung der Längsahcse des Tvlerkstücks durchgeführt, und zu diesem Zweck
wird das Werkzeug jeweils in Richtung der Pfeile vorgeschoben, nachdem es vor jedem
Profilierschritt um eine vorbestimmte Strecke D zugestellt worden ist, die der Schnittiefe
entspricht. Jeder rrofiliervorgang wird schrittweise durchgeführt, d.h. es spielen
sich mehrere Profilierschritte ab, bis der Rohling 1 seine endgültige Form erreicht
hat. In Fig. 2 bezeichnet die schraffierte Fläche den Werkstoff, der von dem Rohling
im Verlauf des Profiliervorgangs abgetragen wird4 Fig. 1 zeigt in einem Blockschaltbild
eine Steuervorrichtung nach der Erfindung, die es ermöglicht, den vorstehend beschriebenen
Profiliervorgang in mehreren Durchgängen durchzuführen. Die Lngsachse des rohlings
1 gilt im- folgenden als die Z-Achse, während die X-Achse im rechten inkel bzw.
radial zu der Z-Achse verläuft.
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Auf der s-Achse liegende Ordinatenwerte werden durch Beifügen des
Buchstabens x zu den betreffenden Zahlen bezeichnet, während die auf der Z-Achse
liegenden Abszissenwerte durch Beifügen des Buchstabens z zu den betreffenden Zahlen
bezeichnet werden.
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Gemäß Fig. 1 sind an ein Bandlesegerät 10 ein Vorschubgeschwindigkeits-Befehlsregister
13, ein Vorschubgeschwindigkeitsinterpolator 14, ein X-hchsen-Befehlsregister 11,
ein S-Achsen-Interpolator 15, ein Z-Achsen-Befehlsregister 12 und ein Z-Achsen-Interpolator
16 angeschlossen. Sobald das Bandlesegerät 10 dem #-Achsen-Interpolator 15 und dem
Z-Achsen-Interpolator 16 befehlssignale zuführt', erzeugen diese lnterpolatoren
als Ausgangssignale Profilierbefehle. Die soeben genannten zinrichtungen, die in
Fig. 1 in ein gestrichelt gezeichnetes Rechteck I eingeschlossen sind, ähneln entsprechenden
Einrichtungen einer numerischen oteuervorrichtung bekannter
Art,
der die Ausgangssignale des X-Achsen-Interpolators 15 und des Z-Achsen-Interpolators
16 direkt als Ausgangssignale entnommen werden, welche der Ser«-oeinrichtung zum
Betätigen des Schneidwerkzeugs zugeführt werden. Bei einer solchen bekannten Steuervorrichtung
ist es erforderlich, für jeden einzelnen Profilierschritt einen rrofiliervorgang
zu programmieren und das Programm auf einem Band zu speichern, wenn der gesamte
Profiliervorgang in Form aufeinander folgender rrofilierschritte durchgeführt werden
soll.
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Die Steuervorrichtung nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet,
daß ie zusätzlich zu der Steuereinheit I drei weitere Einheiten II, III und IV aufweist,
die in Fig. 1 jeweils in durch gestrichelte Linien abgegrenzten Flächen dargestellt
sind. Gemäß der Erfindung wird auf dem Eingabeband nur die endgültige Form gespeichert,
die dem Werkstück verliehen werden soll, sowie die Schnittiefe D (Fig. 2), die bei
jedem Profilierschritt eingehalten werden soll. Die Einheit I liefert die -endgültige
Form des Werkstücks, die gemäß Fig, 2 der Linie A1-A2-A3-A4-A4-A6-A7 bestimmt ist;
wie erwähnt, wird die Einheit I auch als "Einheit zum Ausgeben der endgültigen Form"
bezeichnet.
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Bei der Einheit Il handelt es sich um eine rrofilierschritt-Befehlseinheit,
zu der eine frofilierschrittsteuerschaltung 19 gehört, der ein Bezugsmuster zum
Steuern der einzelnen Profilierschritte eingegeben ist, und die Befehle zum Einleiten
eines Profilierungsschritts erteilt. Zu jedem Profilierschritt gehören gemäß Figo
2 eine Abwärtsbewegung des Schneidwerkzeugs 3 parallel zur X-Achse, z.B. von AO
nach A8, eine waagerechte Bewegung des Schneidwerkzeugs längs der Z-Achse, z.b.
von A8 nach A9, das Schneiden eines rleils der endgültigen Form, z.B.
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von A9 nach A7, sowie die Bückstelltewegung des Schneidwerkzeugs längs
der Z-Achse, z,B, von A7 nach Aö.
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Zu der rofilierschrittbeehlseinheit II gehört ferner eine Schnellrücklaufschaltung
21, die bewirkt, daß
das Schneidwerkzeug 3 schnell längs der Z-Achse
zurückgeführt wird, z.B. von A7 nach AO, und die an die Profilierschrittsteuerschaltung
19 angeschlossen ist und es ermöglicht, die Hücklaufbewegung des Schneidwerkzeugs
zu beschleunigen.
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Weiterhin gehört zu der Profilierschrittbefehlseinheit Il eine Bandsteuerschaltung
20, die an die Profilierschrittsteuerschaltung 19 angeschlossen ist, und die dazu
dient, das Bandlesegerät 10 so zu betätigen, daß es das t:and nach dem Abschluß
eines rrofilierschritts in seine Ausgangslage zurückführt.
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Die in Fig. 1 dargestellte Einheit III dient zum Brzeugen von Ausgangssignalen,
die für die Stellung des Schneidwerkzeugs 3 während jedes trofilierschritts gelten;
daher wird die Einheit III im folgenden auch Zwischenprofilierschritt-Befehlseinheit
bezeichnet; sie enthält ein Register 17 für die Schnittiefe D, das an das Bandlesegerät
10 angeschlossen ist, eine arithmetische Untereinheit 18 und ein Register 22 für
den Profilierweg. Der arithmetischen Untereinheit 18 werden Signale von dem register
17 für die Schnittiefe D zugeführt, ferner Signale des X-Achsen-Befehlsregisters
11 und Signale des Z-Achsen-Befehlsregisters 12, die beide über eine Oder-Schaltung
27b zugeführt werden sowie über eine Cder-Schaltung 27a zugeführte Signale des -chsen-Interpolators
15 und des Z-Achsen-Interpolators 16. Die Einheit III berechnet die Stellung des
Schneidwerkzeugs 3 für jeden Profilierschritt unter dem Einfluß der Profilierschrittsteuerschaltung
19, und sie erzeugt'Ausgangssignale, die dem Register 22 für den Profilierweg zugeführt
werden, das entsprechende Ausgangssignale erzeugt. Diese Ausgangssignale sind von
solcher Art, daß sie bewirken, daß das Schneidwerkzeug 3 längs der X-Achse bewegt
wird, um entsprechend der Schnittiefe D gegenüber dem Werkstück 1 zugestellt zu
werden, uBd daß das Werkzeug in waagerechter Richtung längs der Z-Achse bewegt wird,
so daß die Stellung des
Werkzeugs längs der X-Achse während jedes
rrofilierschritts konstant gehalten wird.
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Genauer gesagt hat bei dem n-ten Frofilierschritt das Ausgangssignal
des registers 22 für den rrofilierweg den Wert AOx - nD, bei dem es sich ohne Rücksicht
auf die endgültige Form des Werkstücks um die -~Achsen-Ordinate für das Werkzeug
3 handelt. Wird ein weiterer rrofilierschritt durchgeführt, wird somit das Ausgangssignal
schließlich kleiner als der Wert der X-Achsen-Crdinate für die endgültige Form,
und daher würde die Gefahr bestehen, daß bei dem betreffenden rrofilierschritt mehr
Werkstoff abgetragen wird, als es der gewünschten endgültigen Form entspricht. Im
Hinblick hierauf ist gemäß der Erfindung eine in Fig. 1 dargestellte Beurteilungs-
und Wähleinheit IV vorhanden, die es ermöglicht, das Ausgangssignal des X-Achsen-Interpolators
15 der Einheit I zum Ausgeben der endgültigen Form dann als Ausgangssignal P für
den ervoantrieb zu benutzen, wenn das Ausgangssignal des Registers 22 kleiner wird
als das Ausgangssignal des sr-Achsen-Interpolators 15, d.h. kleiner als der Wert
der X-Achsen-Ordinate der endgültigen Form bei jedem Profilierschritt, obwohl das
Ausgangssignal des Registers 22 der Zwischenprofilierschritt-Befehlseinheit III
als das Ausgangssignal P verwendet wird, bis das Au-sgangssignal des Registers 22
kleiner wird als das Ausgangssignal des s-Achsen-Interpolators 15.
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Zu der Beurteilungs- und Wähleinheit IV gehören eine Endbeurteilungsschaltung
23 und eine Zwisvhenbeurteilungsschaltung 24, die beide an die arithmetische Untereinheit
18 angeschlossen sind. Die Endbeurteilungsschaltung 23 arbeitet mit der arithmetischen
Untereinheit 18 zusammen und vergleicht jeweils die n-ten Profilierstellungen AOx
- nD des Werkzeugs 3 am vorderen Ende des Werkstücks 1 mit A1x, d.h. der X-Ordinate
des Punktes Al für die endgültige Form. Sie erzeugt ein 1-Ausgangssignal, wenn AOx
- nD gleich oder kleiner ist als A1x, und ein
O-Ausgangssignal,
wenn AOx - nD größer ist als A1x. Andererseits vergleicht die Zwischenbeurteilungsschaltung
24 eine Profilierstellung AOx - nD, die durch einen Befehl in Form eines Ausgangssignals
der Zwischenprofilierschritt-Befebiseinheit III angezeigt wird, wenn sich das werkzeug
7 waagerecht längs der Z-Achse bewegt, mit der endgültigen Form für den Profilierschritt
Ax, bei dem es sich um ein Ausgangssignal des X-Achsen-Interpolators 15 handelt,
um ein 1-Ausgangssignal' zu erzeugen, wenn Ax gleich oder größer ist als AOx - nD,
bzw. ein O-Ausgangssignal, wenn Ax kleiner ist als AOx - nD.
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Die Endbeurteilungsschaltung 23 und die Swischenbeurteilungsschattung
24 sind über eine Oder-Schaltung 27c mit einer Und-Schaltung 28a und einer Und-Schaltung
28b verbunden, wobei zwischen der Oder-Schaltung 27c und der Und-Schaltung 28b eine
Nein-Schaltung 29 liegt. Der X-Achsen-lnterpolator 15 ist an die Und-Schaltung 28a
angeschlossen, während das register 22 für den Profilierweg mit der Und-Schaltung
28b verbunden ist; die den beiden Und-Scnaltungen 28a und 28b zugeführten Signale
werden über eine Oder-Scnaltung 27d als Ausgangssignale P für den Servoantrieb abgegeben0
Wenn die Ausgangssignale der Endbeurteilungsschaltung 23 und der Zwischenbeurteilungsschaitung
24 beide gleich 0 sind, wird somit ein *susgangssignal des Registers 22 für den
Profilierweg als Ausgangs signal P an den Servoantrieb abgegeben, um jeweils einen
Zwischenprofiiierschritt durchzuführen. Wenn während des schrittweisen Profilierens
die zwischenbeurteilungsschaltung 24 ein 1-Ausgangssignal erzeugt, wird ein Ausgangssignal
des X-Achsen-Interpolators 15 als Ausgangssignal P abgegeben.
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Bin Ausgangssignal des Z-Achsen-Interpolators 16 wird direkt der Oder-Schaltung
27d zugeführt und unverändert als wusgangssignal P abgegeben.
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Im folgenden wird der Ablauf eines durch die Steuervorrichtung gesteuerten
Profiliervorgangs näher erläutert.
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Auf dem Band sind die X-Achsen-Grdinaten und die Z-Achsen-Abszissen
für die Werkzeugausgangsstellung AO und die für die endgültige Form geltenden Punkte
Al, A2, A3, A4, A5, A6 und A7 (wo A7x = AOx) sowie die vorbestimmte Schnittiefe
D für jeden Profilierschritt gespeichert. Diese Werte werden durch das Bandlesegerät
10 nacheinander abgelesen, und die Werkzeugausgangsstellung und die der endgültigen
Form entsprechenden Stellungen werden in dem X-Achsen-Befehlsregister 11 und dem
Z-Achsen-Befehlsregister 12 gespeichert, während die Schnittiefe D in dem Register
17 gespeichert wird, so daß die betreffenden Signale der arithmetischen Untereinheit
1£i als Bingangssignale zugeführt werden können, Der Profiliervorgang wird entsprechend
dem Iviuster durchgeführt, das der Profilierschrittsteuerschaltung 19 eingegeben
ist. Zuerst beginnt das Schneidwerkzeug 3, sich gemäß Fig. 2- aus seiner Ausgangsstellung
AO nach unten zu bewegen, sobald dem werkzeug der Befehl erteilt wird, sich längs
der X-Achse nach unten zu bewegen. In diesem Zeit punkt befiehlt der X-Achsen-Interpolator
15 eine Bewegung des Werkzeugs nach unten bis zu dem Punkt A1, und das Register
22 für den Profilierweg erzeugt ein Ausgangssignal, das den Punkt A8 anzeigt, welcher
gegenüber der Werkzeugausgangsstellung AO nach unten um eine Strecke versetzt ist,
die der Schnittiefe D entspricht. Da A8x, d.h.
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AOx - D, größer ist als A1x, ist das Ausgangssignal der Endbeurteilungsschaltung
23 in diesem Zeitpunkt gleich 0.
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Daher wird das Ausgangssignal des registers 22 für den Srofilierweg,
das den Punkt A8 anzeigt, als Ausgangssignal P an den Servoantrieb abgegeben, und
das Werkzeug 3 kommt zum Stillstand, sobald seine Schneide bis zu dem Punkt AB vorgeschoben
worden ist0 Hierauf beginnt das Schneidwerkzeug 3 seine waagerechte Bewegung längs
der Z-Achse auszuführen, sobald ihm ein Befehl für diese Bewegung zugeführt wird.
Hierbei ist längs der Strecke A1, A2, A3, A4, A5, A6, A7 das Ausgangssignal des
X-Achsen-Interpolators 15 kleiner als das
Ausgangssignal des Registers
22 für den Profilierweg, das die Stellung A8 oder Ax kleiner als A8x, d.h. gleich
AOx - D, wenn sich das Werkzeug von k8 nach A9 bewegt, so daß die Zwischenbeurteilungsschaltung
24-ein C-Ausgangssignal liefert. Nach der Ahwärtsbewegung des Werkzeugs längs der
X-Achse werden die Ausgangssignale des registers 22 für den Profilierweg als Ausgangssignale
P für die s-Achsen-Ordinaten abgegeben, und die Ausgangssignale des Z-Achsen-Interpolators
16 werden als Ausgangssignale P für die Z-Achsen-Abszissen ausgegeben.
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Wenn die Schneide des Werkzeugs 3 den Punkt A9 erreicht, ist Ax =
A9x und A9x = A8x. Danach ist Ax größer als A8x, bis die Schneide des Werkzeugs
den Punkt A7 erreicht, so daß die Zwischenbeurteilungsschaltung 24 ein 1-Ausgangssignal
erzeugt, Dies hat zur Folge, daß das Ausgangssignal des X-Achsen-Interpolators 15
als Ausgangssignal P anstelle des Ausgangssignals des registers 22 für den Profilierweg
verwendet wird. Somit wird das Werkstück 1 zwischen den beiden Punkten A9 und A7
auf seine endgültige Form bearbeitet. Dem Z-AchsentInterpolator 16 werden nacheinander
Anlsgangssignale entnommen, die für die Z-Achsen-Abszissenwerte gelten.
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Sobald die Schneide des Werkzeugs den Punkt A7 erreicht, wird die
Schnellrücklaufschaltung 21 durch ein Ausgangssignal der Profilierschrittsteuerschaltung
19 betätigt, damit das Wekzeug in eine Stellung AOz zurückgeführt wird. Gleichzeitig
wird das Eingabeband durch ein Ausgangssignal der Bandsteuerschaltung 20 in die
vorbestimmte Stellung für den nächsten Profilierschritt zurückgeführt, wodurch der
soeben beschriebene Profilierschritt abgeschlossen wird, Bei dem nächsten Profilierschritt
wird erneut von der Ausgangsstellung AO ausgegangen. Zuerst steuert der X-Achsen-Interpolator
15 durch seine Ausgangssignale 'das Werkzeug 3 derart, daß es gemäß Fig. 2 in Richtung
auf den Punkt A1 vorgeschoben wird, während das register 22 für den Profilierweg
ein Ausgangssignal
erzeugt, das die Stellung AO.anzeigt, d.h.
einen Punkt, der gegenüber dem Punkt A8 nach unten um eine der Schnittiefe D entsprechenden
Betrag versetzt ist. Da A1Ox, d.h. (AOx - 2D), größer ist als Alx, wie es aus Fig.
2 hervorgeht, erzeugt die Endbeurteilungsschaltung 23 in diesem Zeitpunkt ein O-AusgangssignalO
Daher wird das Ausgangssignal des registers 22 für den Profilierweg als Ausgangssignal
P verwendet, so daß die Schneide des Werkzeugs 3 bis zu dem Punkt AlO vorgeschoben
wird. Jetzt bewegt sich das Werkzeug gemäß Fig. 2 in waagerechter Richtung, wobei
das Ausgangssignal des registers 22 für den Profilierweg als Ausgangssignal P verwendet
wird, bis der Punkt All erreicht wird, da das Ausgangssignal der Zwischenbeurteie
lungsschaltung 24 ein C-Ausgangssignal ist. Sobald das Werkzeug den Punkt All erreicht,
wird das Ausgangssignal der Zwischenbeurteilungsschaltung 24 zu einem 1-Ausgangssignal,
so daß sich das Werkzeug 3 entsprechend-der endgültigen Form des Werkstücks von
dem Punkt All aus über die Punkte A5 und A6 zu dem Punkt A9 bewegt, während das
Ausgangssignal des X-Achsen-Interpolators 15 als Ausgangssignal P benutzt wird.
Die Schneide des Werkzeugs bewegt sich dann waagerecht von dem Punkt A9 aus zu dem
Punkt A8 zurück, wodurch der zweite Profilierschritt abgeschlossen wird.
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Profilierschritte der soeben beschriebenen Art werden so oft wiederholt,
wie es erforderlich ist, und hierbei wird jeder rofilierschritt als letzter Profilierschritt
beurteilt, wenn die Endbeurteilungsschaltung 23 ein 1-Ausgangssignal erzeugt. Sobald
dies der Fall ist, bleibt ein Teil des Werkstücks, z.B. gemäß Fig. 2 der Abschnitt
zwischen den Punkten Al und A2, unverändert, da das Ausgangssignal des X-Achsen-Interpolators
15 als Ausgangssignal P verwendet wird. Auf diese Weise wird das Werkstück bearbeitet,
bis es seine endgültige Form erhalten hat. Nachdem ein Zyklus von mehreren Lrofilierschritten
durchgeführt worden ist, wird das Werkzeug 3 im Schnellrücklauf zu dem Punkt AO
zurückgeführt, und das
Bandlesegerät 10 übergeht das programm für
die schon durchgeführten erofilierschritte und beginnt mit dem Ablesen eines l'rogramms
für eine neue Folge von Profilierschritten.
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Bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel wird die Erfindung
beim Profilieren eines zylindrischen Werkstücks in der Längsrichtung angewendet.
In diesem Fall erzeugt das Register 22 für den Profilierweg Ausgangssignale für
die X-Achsen-Ordinatenwerte für die Schneide des Werkzeugs 3, und ein geeigneter
Wert wird als Ausgangssignal P dadurch gewählt, daß die Ausgangssignale des Registers
22 für den rrofilierweg mit den Ausgangssignalen des X-Achsen-Interpolators 15 mit
Hilfe der Endbeurteilungsschaltung 23 oder der Zwischenbeurteilungsschaltung 24
verglichen werden.
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Eine Steuervorrichtung nach.der Erfindung ermöglicht auch das Profilieren
der Stirnfläche eines runden Werkstücks. Fig. 3 und 4 zeigen eine entsprechende
Ausführungsform. In diesem ilall wird das Schneidwerkzeug 3 in Richtung auf das
Werkstück 1 in Richtung der Z-Achse jeweils um einen vorbestimmten betrag zugestellt,
der der Schnittiefe D entspricht, und zum Profilieren des iJerkstücks wird das werkzeug
in Richtung der ;;-Achse bewegt. Das Register 22 für den rrofilierweg erzeugt Ausgangssignale,
bei denen es sich um Z-hchsen-hbszissenwerte für das Werkzeug 3 handelt, und ein
geeigneter Wert wird als Ausgangssignal P dadurch gewählt, daß die kusangssjgnale
des Registers 22 für den Profilierweg mit den Ausgangs signalen des Z-Achsen-Interpolators
16 mit Hilfe der Endbeurteilungsschaltung 23 und der Zwiachenbeurteilungsschaltung
24 verglichen werden. Die übrigen Weile der Vorrichtung nach Fig. 3 ähneln bezüglich
ihres kiufbaus und ihrer Wirkungsweise den schon anhand von Fig. 1 beschriebenen
Teilen des ersten Ausführungsbeispiels.
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Im folgenden wird die Anwendung der Erfindung anhand von Fig. 5 und
6 beim Drehen einer Ringnut bei einem
Werkstück beschrieben. Gemäß
Fig. 6 wird ein Schneidwerkzeug 4 mit einer Schneide, deren Breite gleich E ist,
aus seiner Ausgangsstellung AO gegenüber dem sich drehenden Werkstück 1 in Richtung
der X-Achse über eine Strecke bewegt, die der vorbestimmten Tiefe D entspricht,
bis zu der das Werkstück eingeschnitten werden soll, so daß die Schneide des Werkzeugs
4 zunächst die Stellung A2 erreicht.
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Hierauf wird das Werkzeug über eine Strecke K gemäß Fig. 6 nach oben
bzw. nach außen bewegt, so daß es einen Rückwärtshub ausführt, um die Späne zu entfernen,
und hierbei erreicht das Werkzeug eine Stellung A3, von der aus es wieder in Richtung
auf das Werkstück über eine Szrecke vorgeschoben wird, die der gewünschten Schnittiefe
D entspricht. Dieser schrittweise Schneidvorgang wird wiederholt, bis das Werkzeug
seine tiefste Stellung A6 erreicht, aus der es Bewegung nach oben längs der X-Achse
wieder in eine äußere Stellung A7 zurückgeführt wird. nunmehr wird das Werkzeug
4 in Richtung der Z-Achse über eine Strecke bewegt, die der Breite E seiner Schneide
entsprieht, um das Werkzeug in eine neue Schneidstellung zu bringen; dann werden
erneut schrittweise Drehvorgänge durchgeführt, bei denen das Werkzeug längs der
X-Achse nach unten bewegt wird. Solche Folgen von Schneidvorgängen werden wiederholt,
bis das Werkstück 1 mit einer eingedrehten Nut versehen ist, die eine vorbestimmte
Form hat.
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Die Steuervorrichtung zum Eindrehen einer Nut in ein Werkstück ist
in Fig. 5 dargestellt; sie unterscheidet sich von den Steuervorrichtungen nach Fig.
1 und 3 dadurch, daß sie zusätzlich ein Z-Achsen-Verschiebungsregister 25 für den
Wert S und e in ein Werkzeugrückstellregister 26 für einen Wert bzw. eine Hubstrecke
K aufweist, welche beide ihre Ausgangssignale der arithmetischen Untereinheit 18
zuführen, und daß die Ausgangssignale des X-Achsen-Interpolators 15 und des Z-Achsen-Interpolators
16 beide der Und-Schaltung 28a über eine Oder-Schaltung 27a zugeführt werden.
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-Bei dieser Ausführungsform sind auf dem Programmierband die X-Achsen-Ordinaten
und die Z-iichsen-Abszissen für die Ausgangsstellung AO des Werkzeugs 4 und eine
Endstellung Al gespeichert, ferner eine vorbestimmte Schnittiefe D, eine Strecke
E, längs welcher das Werkzeug entlang der Z-Achse bewegt werden soll, sowie eine
Strecke K, die dem Rückwärtshub des Werkzeugs entspricht, der erforderlich ist,
damit die Späne entfernt werden können.
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Nachstehend wird die Wirkungsweise dieser Schaltungen näher erläutert,
die sich etwas von der Wirkungsweise der entsprechenden, weiter oben beschriebenen
Schaltungen der Ausführungsbeispiele nach Fig. 1 und 3 unterscheidet0 Das Bezugsmuster,
das der Profilierschrittsteuerschaltung 19 eingegeben ist, enthält Befehle für die
Bewegungen des Werkzeugs 4 längs der Z-Achse über die Strecke , wobei E während
des ersten 'rofilierschritts den Wert Null hat, ferner für die schrittweise ablaufenden
Abwärtsbewegungen des Werkzeugs längs der X-Achse, z.BO nacheinander von dem Ausgangspunkt
AO aus über die Punkte A2, A3, A4, A5 und bis zu dem Punkt A6 sowie die Aufwärtsbewegungen
des Werkzeugs längs der X-Achse, z.B. die Bewegung von A6 nach A7.
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Das Register 22 für den Profilierweg erzeugt Ausgangssignale, die
sowohl eine Abwärtsbewegung des Werkzeugs 4, das schrittweise längs der X-Achse
bewegt wird, als auch eine Bewegung des Werkzeugs längs der Z-Achse repråsentieren,
wobei das Werkzeug im letzteren Fall nach jedem rrofilierschritt um die Strecke
E verstellt wird.
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Die Zwischenbeurteilungs schaltung 24 vergleicht eine n-te Profilierstellung
AOx - (nD - (n - 1)K), d.h. ein Ausgangssignal des Registers 22 für den Profilierweg,
das erscheint, wenn sich das Werkzeug 4 löngs der X-Achse nach unten bewegt, mit
einem Nutenbodendurchmesserwert h1x für das endgültige Profil, bei dem es sich um
ein Ausgangssignal des X-Achsen-Interpolators 15 handelt. Die genannte Schaltung
erzeugt ein O-husgangssignal, wenn
AOx - (nD - (n - 1)K) größer
ist als A1x und ein 1-Ausgangssignal, wenn dieser Ausdruck gleich oder kleiner ist
als A1x.
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Die Endbeurteilungsschaltung 23 vergleicht die Stellung AOz - nE
des Werkzeugs bei seiner n-ten Bewegung längs der Z-Achse, die durch ein Ausgangssignal
des Registers 22 für den rrofilierweg erzeugt wird, wenn sich das Werkzeug in Richtung
der Z-Achse bewegt, mit einem Z-Achsen-Abszissenwert A1x für die endgültige Form,
bei dem es sich um ein Ausgangssignal des Z-Achsen-Interpolators 16 handelt. Sie
erzeugt ein O-Ausgangssignal, wenn AOz - nE größer ist als A1Z, und ein 1-Ausgangssignal,
wenn dieser Ausdruck gleich oder kleiner ist als A1Z. Um die Beschreibung zu vereinfachen,
sind die verschiedenen Steuerschaltungen oder Gatter in Fig. 5 nicht dargestellt.
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Während des betriebs der maschine wird die Schneide des Werkzeugs
4, die zunächst ihre Ausgangsstellung an dem Punkt AO einnimmt, in der gegebenen
Reihenfolge schrittweise bis zu den Punkten A2, A3, A4 und A5 bewegt, was durch
Ausgangssignale des Registers 22 für den Profilierweg bewirkt wird, wenn die Profilierschrittsteuerschaltung
19 Befehle erzeugt, die bewirken, daß das Werkzeug in Richtung der X-Achse nach
unten bewegt wird. Hierbei erzeugt die Zwischenbeurteilungsschaltung 24 natürlich
ein O-Ausgangssignal, so daß das Ausgangssignal des Registers 22 für den Profilierweg
als Ausgangs signal P verwendet wird.
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Das Werkzeug 4 setzt seine Abwärtsbewegung fort.
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Sobald eine n-te Profilierstellung, die durch das Ausgangssignal des
Registers 22 für den Srofilierweg dargestellt wird, die endgültige Form entsprechend
dem Punkt A1x überschreitet, erzeugt die Zwischenbeurteilungsschaltung 24 ein 1-Ausgangs
signal, und dann wird das Ausgangssignal des X-Achsen-Interpolators 15 anstelle
des Ausgangssignals des Registers 22 als Ausgangssignal P verwendet,
so
dsß das Werkstück 1 bis zu dem Punkt A6 entsprechend der endgültigen Form bearbeitet
wird. Das Ausgangssignal des Z-Achsen-Interpolators 16 wird mit Hilfe von Gatterschaltungen
geprüft.
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Wenn die Zwischenbeurteilungsschaltung 24 ein 1-Ausgangssignal erzeugt
und die Schneide des Werkzeugs 4 den Punkt A6 erreicht, erzeugt die Schnellrücklaufschaltung
21 ein Ausgangssignal, um zu bewirken, daß das Werkzeug zu dem Punkt AOx zurückgeführt
wird. Gleichzeitig wird das Eingabeband durch ein Ausgangs signal der Bandsteuerschaltung
20 in eine vorbestimmte Stellung zurückgeführt,'wodurch der erste Profilierschritt
abgeschlossen wird.
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Hierauf wird das Werkzeug 4 in der Z-Richtung bewegt.
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hat das Ausgangssignal der Endbeurteilungsschaltung 23 den Bert Null,
wird as Werkzeug in Richtung der Z-Achse durch das Ausgangssignal des Registers
22 für den Profilierweg über eine Strecke bewegt, die gleich der vorbestimmten Strecke
E ist, so daß das Werkzeug in eine neue Schneidstellun& gebracht wird. l'ach
dieser Verstellung längs der Z-Achse bewegt sich das Werkzeug schrittweise längs
der X-Achse, wie es bezüglich des ersten Profilierschritts beschrieben wurde. mehrere
derartige Profilierschritte werden nacheinander durchgeführt. Sobald die Endbeurteilung-sschaltung
23 ein 1-Ausgangssignal erzeugt, was geschieht, wenn eine Bewegung des Werkzeugs
längs der Z-Achse bei einem beliebigen Profilierschritt bevorsteht, wird das Ausgangssignal
des Z-Achsen-Interpolators 16 als Ausgangssignal P benutzt, um die Schneide des
Werkzeugs in die Stellung A1z zubringen, wobei die durch das iTgerkzeug zurückgelegte
Strecke natürlich kürzer ist als die vorbestimmte Strecke . Hierauf wird das Werkzeug
schrittweise längs der s-Achse nach unten bewegt, bis es die Stellung A1x erreicht
hat, womit der Srofiliervorgang beendet ist0 Es sei bemerkt, daß sich die Brfindung
nicht nur bei zweidimensionalen Frofilierarbeiten längs einer X-Achse und einer
Z-Achse, sondern auch bei dreidimensionalen
Profilierarbeiten anwenden
läßt, wenn man zusätzlich mit Y-Achsen-Befehlswerten arbeitet und entsprechende
Punkte für die endgültige Form des werkstücks programmiert0 Gemäß der vorstehenden
Beschreibung bietet die Brfindung mehrere Vorteile. Erstens ist das als Eingabemittel
benutzte Erogramm einfach, so daß es sich leicht und schnell aufstellen läßt, wodurch
sich Einsparungen an Arbeitszeit und Kosten ergeben; zweitens hat das Eingabeband
nur eine kleine Länge, so daß die Handhabung und Wartung erleichtert wird; drittens
ist es nicht erforderlich, eine oe ndprogrammiervorrichtung in Verbindung mit einem
teuren Kleinrechner zu benutzen, Ansprüche: