DE2412375C2

DE2412375C2 - Elektrische Programmsteuerung für Kurbelwellenfräsmaschinen

Info

Publication number: DE2412375C2
Application number: DE19742412375
Authority: DE
Inventors: Kurt 8023 Grosshesselohe Maecker
Original assignee: Gfm Gesellschaft fur Fertigungstechnik und Maschinenbau 4403 Steyr At GmbH; Gfm Gesellschaft Fuer Fertigungstechnik und Maschinenbau 4403 Steyr GmbH
Current assignee: GFM Gesellschaft fuer Fertigungstechnik und Maschinenbau AG
Priority date: 1974-03-15
Filing date: 1974-03-15
Publication date: 1987-02-12
Also published as: GB1507542A; IT1033455B; FR2263849B1; DE2412375A1; FR2263849A1; JPS50127286A; JPS5926406B2; DD117382A5

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine elektrische Programmsteuerung für Kurbelwellenfräsmaschinen mit einem Rechner zur elektrischen Steuerung eines mittels Kreuzschlitten bewegbaren Trägers für ein mit Innenschneiden versehenes Fräswerkzeug, wobei das Werkstück während des Fräsens eines Kurbelzapfens jeweils in vorbestimmter Winkellage fest eingespannt stillsteht.

Bei der Mehrzahl der bekannten Kurbelwellenfräsmaschinen geschieht die Steuerung durch das Abtasten einer Schablone, durch die der Werkzeugschlitten geführt und die gegen ein ständig an dieser Schablone anliegendes Fühlorgan gedrückt wird, dessen Bewegung in ein elektrisches Signal umgewandelt wird.

Die Hauptschwierigkeit besteht bei dieser Art der Steuerung in der Herstellung der Schablone, die mit höchster Genauigkeit erfolgen muß, wenn das entstehende Werkstück dem Grad der Genauigkeit genügen soll, der für ein exaktes Arbeiten des Zylinders erforderlich ist (Hundertstel Millimeter).

Auch bilden die zwischen Schablone und Frässchlitten notwendigen Zwischenglieder die Möglichkeit für Fehlerquellen. Außerdem ist die Maschine an die Form und die Maße der Schablone gebunden, so daß für jedes Werkstück mit einem anderen Zapfendurchmesser oder einer anderen Wangenform eine neue Schablone eingesetzt werden muß.

Zur Vermeidung dieser Nachteile war es die Aufgabe der Erfindung, eine Kurbelwellenfräsmaschine zu schaffen, bei der die Hilfe im Rechner die Stützpunkte für den Geraden- und Kreis-Interpolator errechnet werden, die entsprechend dem vorgesehenen Arbeitsablauf dem Interpolator und der Steuerung der Maschine zugeführt werden. Sämtliche Vorrechnungen, die außerhalb der Maschine durchgeführt werden müßten, entfallen mit allen Problemen, die bei der Steuerung nach den bekannten Lochband-Systemen bei einer Kurbelwellenfräsmaschine auftreten würden.

Bei einer Kurbelwellenfräsmaschine muß außerdem berücksichtigt werden, daß der Fräsvorgang an sich außerordentlich stark auf das Werkstück einwirkt und ebenso muß mit nicht voraus berechenbaren Temperatur-Einflüssen berechnet werden. Deshalb müssen immer schon nach Fertigstellung des ersten Zapfens und vor Bearbeitung weiterer Werkstücke Korrekturen durchgeführt werden. Gemäß der Erfindung wird hierzu vom Bedienenden an der Maschine selbst nur einer von den 3 Dekadenschaltern für Fräser-Radius, Zapfen-Radius und Hub in den entsnrechenden Dekurien npn pinopetplli

Auch die Erkennung von Fehlern bei der Bearbeitung des Werkstücks oder im Ablauf der Steuerung selbst und die dazu notwendige Möglichkeit der Einleitung des selbsttätigen Not-Rücklaufs der Fräser-Mitte in die Maschinenmitte ist in dem erfindungsgemäßen Rechner vorgesehen.

Da die Kurbelzapfen und Wangen exzentrisch liegen, ist in dem Rechner gemäß der Erfindung eine Quadrantenschaltung angeordnet, durch die der in der Zeichnung angegebene Lagewinkel in einem Quadrantenwinkel umgerechnet wird, dessen Lage im Koordinatenkreuz des Quadrantenkreises bestimmt und hieraus unterschiedlich für die einzelnen Arbeitsgänge festgelegt und diese in einem Quadrantenzähler gespeichert wird. Im erfindungsgemäßen Rechner müssen jeweils die maximalen Soll-Werte für die .v/_y-Achsen, die vom Interpolator ausgegeben werden, den Rechnungswert R₁₁ (Radius-Umlauf) und zugleich die minimalen Achs werte y/x den Wert Null ergeben. Auf diese Weise wird im erfindungsgemäßen Rechner auch eine ständige Herstellung der gesamten Kurbelwelle, vom Rohling bis zum fertigen Werkstück, also sowohl die Zapfen als auch die Wangen, numerisch gesteuert wird, und zwar mit Zwischenkontrollen (Soll-Ist-Vergleich der Steuerdaten) — auch für die Kreisinterpolation — und durch die Werkstücke verschiedener Durchmesser und Formen ohne Änderung an der Maschine oder Herstellung neuer Teile hergestellt werden können.

Durch die bekannten Bahnsteuerungen mit ihrem System der Vorprogrammierung und der Übertragung der außerhalb (z. B. in der Arbeitsvorbereitung) der Maschine berechneten Bearbeitungsdaten auf ein Lochband ist diese Aufgabe wirtschaftlich nur außerordentlich aufwendig zu lösen, zudem ist diese Art der Steuerung für das Bearbeiten von Kurbelwellen mit erheblichen Nachteilen belastet.

Denn bei einer Kurbelwelle für Automobile werden beispielsweise 6 Kurbelzapfen, 12 Wangen und 7 Lagerzapfen, bei einer solchen Welle für Großdiesel 9 Kurbelzapfen, 18 Wangen und 10 Lagerzapfen gefräst. Für die Berechnung der Steuerdaten für die Bearbeitung eines Kurbelzapfens werden allein schon 34 Rechenoperationen erforderlich — und zwar Additionen, Multiplikationen und Divisionen 4- und mehrstelliger Zahlen. Für eine Wange (5 Kreisbögen) würden etwa weitere 40 Rechenoperationen benötigt, um die Stützpunkte für den Interpolator zu finden. Für eine 6-hübige Kurbelwelle ergeben sich an vorgerechneten Steuerdaten für alle Arbeitsvorgänge wie Einstechen, Umlauffräsen, Rücklauf, Versetzen, etwa 230 Positionen, bei Herstellung von Wangen kämen noch etwa 500 Positionen dazu, insgesamt also über 700 Positionen, die (jede Position mit einer Adresse und 6 Positionsziffcrn) rund 9-10000 Zeilen für ein Lochband ergeben. Die Handhabung und Aufbewahrung der sehr langen Lochbänder ergeben zusätzliche Schwierigkeiten.

Außerdem fehlen bei den bekannten numerischen Steuerungen für Werkzeugmaschinen die bei der Herstellung von Kurbelwellen unbedingt erforderlichen Zwischenkontrollen (Soll-Ist-Vergleich) für bestimmte Strecken, die für die Formgebung entscheidend sind, insbesondere auch eine Kontrolle für die Kreisinterpolation selbst. Vor allem aber werden die dynamischen Einwirkungen des Fräsers auf das Werkstück sowie durch unterschiedliche Werkstoffe und durch Temperatureinflüsse während der Bearbeitung laufend Korrekturen notwendig, die über eine Korrektur des Lochbandes nur sehr umständlich und zeitraubend vorgenommen werden könnten.

Durch die französische Patentschrift 7300144 ist eine Werkzeugmaschine bekannt geworden, die mit kreisendem Werkzeug und einer Einrichtung zur Führung der Achse des Werkzeuges versehen ist z. B. auf einer geschlossenen Kurve oder einem Kreis.

Dabei bewegt sich die Schneide der Zähne auf Hüllkurven, die zentrisch eine zylindrische Umhüllung des eingespannten Werkstückes beschreiben. Die Aufgabenstellungbesteht hier darin, den Durchmesser der Hüllkurven

ίο direkt regelbar zu machen und die Führung der Achse des umlaufenden Werkzeuges nicht nur unfeinem Kreis, sondern auch auf einer anderen geschlossenen Kurve möglich zu machen, z. B. einer Ellipse. Auch aus dieser Patentschrift sind keinerlei Hinweise auf die Lösung der für die Erfindung gestellten Aufgabe zu entnehmen.

Denn als Lösung für die in der französischen Palentschrift gestellten Aufgabe wird angegeben, daß die Einrichtung zur Führung der Achse des Werkzeuges aus einem Schlitten mit 2 Schiebern zusammengesetzt ist, die zueinander und zur Achse des kreisenden Werkzeuges rechtwinkelige Bewegungen ausführen, wobei diese Schieber je von einem eigenen Motor angetrieben werden und diese beiden Motoren eine gemeinsame Steuerung besitzen.

Die gezeigte analoge Steuerung nach Fig. 4 läßt je nach Bauart des Drehfeldgebers 62 entweder nur Signale für eine kreisförmige Bewegung der Fräsermitte zu, oder nach Auswechseln des Gebers 62 mit anderen als 90° versetzten Sinusspannungen nur ovale mit vorbestimmtem Verhältnis von großer zu kleiner Achse.

Für eine geradlinige Einstechbewegung unter einem Einstechwinkel zu einem beliebigen im Arbeitsraum liegenden Zapfen fehlt jeder Hinweis, mit welchen Mitteln dies zu erreichen wäre.

Gemäß dem Anspruch 2 der Patentschrift sind die Motoren elektrisch und mit Gleichstrom betrieben, wobei ihre Drehzahlen durch Meß-, Übertragungs- und Speicherorgane nach einem Programm geregelt werden, das durch ein motorgesteuertes, Geschwindigkeits-abhängiges Potentiometer oder durch Wechselstrom-getriebene Drehfeldgeber durchgeführt wird oder es wird durch einen Motor-getriebenen gekoppelten Rechner durchgeführt.

Das Wort Kurbelwelle steht nur einmal in der Patentschrift, und zwar in folgendem Zusammenhang; »die sphärische Oberfläche am Flansch einer Kurbelwelle«. Unter einem Flansch wird aber eine aus zwei Scheiben bestehende Verbindungsstelle verstanden. Im vorliegenden Zusammenhang dürfte dieser ohne Bedeutung sein.

Soweit eine Fräsmaschine erwähnt ist (keine Kurbelwellenfräsmaschine), wird ausgesagt, daß eine Fräsmaschine als Kopierfräsmaschine arbeiten soii, also nach den alten bekannten Regeln (s. S. 7, Abs. 2). Ein Rechner ist im Anspruch 2 nur als solcher erwähnt. Es gibt keinerlei Hinweise, wie dieser Rechner beschaffen sein oder arbeiten soll. Ebenso fehlt jegliche Angabe darüber, wie das mathematische Gesetz, nach dem die Steuerung ablaufen soll, beschaffen sein könnte.

Für die Lösung der Aufgabe gemäß der Erfindung ist

also aus der französischen Patentschrift nichts zu entnehmen.

Die Lösung der Aufgabe der Erfindung besteht darin, daß der Rechner ein an der Maschine angebrachter Einzweck-Rechner ist, in den unmittelbar die aus den Zeichnungen des Werkstücks entnommenen Abmessungen (Strecken und Winkel) für Zapfen und Wangen über Dekadenschalter eingebbar sind und in dem die eingegebenen Zeichnungswinkel (ß) über die Lage der Kurbel-

zapfen (A') über Komperatoren und deren besondere Auswertung in Quadrantenwinkel (/i,i__lv) umrechenbar und zugleich die dazu gehörenden Winkelfunktionen (sin cos) und die Vorzeichen feststellbar und als Winkel-Zwischenwerte in Speichern speicherbar sind, daß aus den Strecken-Abmessungen des Werkstücks, nämlich: für den Zapfen (K) der Hub (H), der Zapfenradius (R.), die Materialzugabe (.v,.„) (Vorschubweg) und den Fräserradius (R₁) die Strecken-Zwischenwerte für den Einstechweg (.v„), den Eilgangweg (.?,,) und den Radius (RJ des Umlaufkreises der Fräsermitte über Addierer-Subtrahierer errechenbar und in Speichern speicherbar sind, und daß für das Fräsen von Kurbel- und Lagerzapfen über Multiplikatoren die zusammengehörenden Zwischenwerte für Winkel und Strecken multiplizierbar und damit die Steuerdaten (.v, v) für den Geraden- und Kreisinterpolator (.Y₁ _₄, v, _₄) für den Antrieb der Achsen (v. r) errechenbar sind und diese Steuerdaten entsprechend dem programmierten Arbeitsablauf (Einstechen, Umlauffräsen und Rücklauf) unter Verarbeitung der Rückmeldungen der Stellungen und der Bewegungen der Maschine dem Interpolator und der Steuerung der Maschine zuführbar sind, und daß besondere Ist-Werte (z. R. ν,. i-„ .V₅. Y₅) zusätzlich zum laufenden Soll-Ist-Wert-Vergleich des Interpolators über Zähler, Addierer und Komperatoren überwachbar sind.

Bei der erfindungsgemäßen Steuerung werden die von den Zeichnungen entnommenen Abmessungen (Strecken und Winkel) über Dekadenschalter unmittelbar in den Rechner eingegeben. Aus den eingegebenen Abmessungen werden in diesem Rechner Zwischenwerte für Strecken und Winkel errechnet, mit deren Kontrolle der Kreis-Interpolation selbst ausgeübt, also eine ständige Kontrolle des Soll-Wert-Gebers, wodurch die Genauigkeit eingehalten wird und ausreichende Sicherheit gegen Maschinen- und Werkstückschaden gegeben ist.

Die mit dem erfindungsgemäßen Rechner versehene Kurbelwellenfräsmaschine ermöglicht es, daß der Rohling während der gesamten Bearbeitung einer Kurbelwelle festeingespannt still steht. Dadurch entfällt der Werkstück-Antrieb mit allen erforderlichen Einrichtungen.

Auch ist keine Teilvorrichtung mit Antrieb bei der erfindungsgemäßen Steuerung mehr erforderlich, da das Teilen, d. h. das jeweilige Führen des Zapfens, vor der Bearbeitung in die horizontale Lage, entfallt. Das Teilen wird bei der Erfindung in einer Bezugsebene (Quadrantenkreis) rechnerisch durchgeführt.

Doch durch die erfindungsgemäße Steuerung ist nicht nur die Maschine in ihrer Bauart wesentlich vereinfacht worden, auch der an der Maschine angebrachte erfindunesgemäße Rechner ermöglicht es, die Steuerung mit sehr geringem elektronischen Aufwand und sehr übersichtlicher Einstellung durchzuführen.

Schließlich wurde mit der erfindungsgemäßen Steuerung auch das Problem gelöst, verschiedene Werkstücke mit derselben Maschine herzustellen. Denn es können Werkstücke anderer Formen und Maße gefräst werden, ohne daß Änderungen an der Maschine durchgeführt oder zusätzliche Teile dazu hergestellt werden müssen. Es werden lediglich die Abmessungen des neuen Werkstücks in den Rechner eingegeben.

Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen enthalten. Zu den Unteransprüchen werden nachstehend einige der durch diese Merkmale zu erreichenden Wirkungen und Vorteile erläutert.

Durch die Kombination der Quadrantenschaltung mit einer Schrittschaltung (Anspruch 4) wird angegeben, in welcher Reihenfolge die aus den Werkstückdaten errechneten Zwischenwerte für die Berechnung der .v/r-Stützpunkte für den Interpolator abgerufen und die .v/v-Werte selbst sinngemäß gespeichert oder abgerufen werden.

In Verbindung mit den Daten aus der Maschine, z. B. Ist-Werte, werden ferner durch die Programmschrittschaltung nach dem Abfahren eines Quadrantenkreisbogens die Daten für den nächsten Quadrantenkreisbogen ausgegeben, bis in Verbindung mit einem Quadrantenzähler die Fertigstellung des Kreises festgestellt und der Rücklauf eingeleitet wird.

Für das Fräsen von Wangen wird die Quadrantenschaltung mit einem Zähler für die Anzahl der Teilkreisbögen erweitert, durch den zugleich mit einer zugehörigen Programmschaltung der Wechsel der Kreismittelpunkte bestimmt und in Verbindung mit den aus den Werkstückdaten errechneten Zwischenwerten für die Wangen die Stützpunkte .γ/ν für die verschiedenen Teilkreisbögen errechnet, gespeichert oder an den Interpolator ausgegeben werden (Anspruch 9).

Die Geschwindigkeiten während des Fräserumlaufs werden der Belastung des Fräsers stufenweise angepaßt, wobei die Stufen für alle Kurbelzapfen einer Welle für bestimmte Winkelbereiche bei einem Einstech-Winkel = Null Grad festgelegt werden (Fig. 13a). Dazu stellt der Rechner fest, in welchen absoluten Quadrantenwinkeln diese Stufen der Umlaufgeschwindigkeit des Fräsers bei den einzelnen Zapfen mit unterschiedlichen Einstech-Winkeln liegen (Fig. 13 und Anspruch 12).

Dazu wird eine Verkürzung der Arbeitszeit und eine Schonung des Fräsers erreicht. Die Umlaufgeschwindigkeit kann zusätzlich noch in bekannter Weise durch Drehmoment- oder Last-Überwachung des Fräsers beeinflußt werden.

Unter normalem Rücklauf ist der Lauf der Schlitten Λ'/.ν entlang des Einstechweges in Richtung Maschinen-Mitte zu verstehen. Der Not-Rücklauf muß jedoch auch jederzeit schon beim Einstechen wie auch beim Laufen im Umlaufkreis aus beliebiger Winkelstellung der Fräser-Mitte erfolgen können, ohne das Werkstück zu beschädigen. Dies wird bei dem erfindungsgemäßen Rechner dadurch erreicht, daß beide Schlitten .y und >· die gleiche Not-Eilgang-Rücklauf-Geschwindigkeit enthalten. Damit bewegt sich die Fräser-Mitte unter 45° vom Werkstück hinweg.

Um den Rücklauf auch bei Störungen innerhalb der Elektronik sicherzustellen, erfolgt dieser gemäß Anspruch 11 immer unmittelbar durch Steuern und Schalten der Motoren für die Schlitten .v/r über Schütze und richtungsgebende Grenztaster.

Bei dieser Ausführungsform ist die Maschinen-Mitte unabhängig von der numerischen Steuerung durch Grenztaster und zugehörige Nocken auffindbar, wobei die Nocken so gestaltet sind, daß in jeder Lage der Schlitten erkennbar ist, ob dieser sich rechts oder links von der Mitte befindet. Die Lage jedes Schlittens zu seinem Unterschlitten ist also in jedem Augenblick der Verstellung bekannt, und damit wird die Rücklaufrichtung bestimmt.

Dabei werden gemäß Anspruch 11 am Ende des Rücklaufs durch die mit Schleichgang anzufahrenden Genauigkeitsgrenztaster für die Mitte der x- und v-Schlitten die dafür vorgesehenen Steuerglieder im Rechner auf »0« gesetzt, damit der Wert dieser Glieder in Übereinstimmung mit der Lage der Maschine gebracht wird.

Die unterschiedliche Materialzugabe der Werkstücke bedingt femer zur Einhaltung von Belastungsgrenzen und günstigen Arbeitszeiten eine selbsttätige Änderung der Umlaufgeschwindigkeit der Fräsermitte. Gemäß An-

spruch 12 sind deshalb Geschwindigkeitsänderungen selbsttätig während des Umlauffräsens in vorbestimmten Winkelstufen zwischen Null Grad und 360 Grad durchführbar.

Weitere Merkmale der Unteransprüche sind in der zu den Zeichnungen gehörenden Beschreibungen näher erläutert.

In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.

Dabei zeigen: to

Fig. 1 eine schematische Darstellung der Maschine, Fig. 2 die Kurbelwelle (das Werkstück), fertig gefräst,

Fig. 3 die Lage der Zapfen innerhalb des Innenfräsers mit Angabe der Winkellage der einzelnen Zapfen,

F i g. 3 a bis 3 c Grenztaster für die Richtungserkennung der beiden Schlitten .v und y zur Maschinenmitte, sowie zur »Nullstellung der Steuerglieder für die Strecken x/y im Rechner in der Stellung Maschinenmitte,

Fig. 4a die Angabe der Daten für die Bearbeitung von Kurbelzapfen,

Fig. 4b die Angabe der Daten für die Bearbeitung von Lagerzapfen,

Fig. 5 die Angabe der Daten für die Bearbeitung von Wangen,

Fig. 61 die Darstellung der Quadrantenwahl für den Lagewinkel der Kurbelzapfen für Einstechen und Umlauffräsen (Quadrantenkreise 1 und 2),

Fig. 611 und 6III die Programmschaltung (Schrittschaltung) für Einstechen. Nullpunkt-Verschiebung. Umlauffräsen und Rücklauf.

F i g. 7 a die Darstellung der Winkel-Funktionen (Quadrantenkreis 1) für das Einstechen der Kurbelzapfen,

Fig. 7b die Darstellung der Winkel-Funktionen (Quadrantenkreis 1) für das Einstechen der Lagerzapfen.

Fig. 8 die Darstellung der Winkel-Funktionen (Quadrantenkreis 1) für die Bearbeitung »Einstechen Wange«.

Fig. 9 die Darstellung der Winkel-Funktionen sowie des Abfahrens des Umlaufkreises (Quadrantenkreis 2) für Kurbelzapfen und Lagerzapfen,

Fig. 10a die Darstellung der Winkel-Funktionen für die Bearbeitung von Wangen mit den sich rechnungsgemäß ergebenden Umlaufbögen,

F i g. 10 b bis f Anfangs- und Endstützpunkte der Kreisbögen 1 bis 5 für Umlaufbahn nach Fig. 10a,

Fig. 11 Rücklauf aus Einstechen und Umlauf Kurbelzapfen unmittelbar nach M₀ über Richtungserkennung nach Fig. 3a/3b,

Fig. 12 Rücklauf aus Umlauf Wange, unmittelbar nach Af₀ über Richtungserkennung nach Fig. 3a/3b, Fig. 13a die Geschwindigkeitswinkel für die Umlaufgeschwindigkeits-Regelung. Beginn des Umlaufs bei /?„/ = 0°.

Fig. 13b die Quadrantenlage der Geschwindigkeitswinkel, bei Beginn des Umlaufs bei /?,/=72°,
Fig. 13c / Auswahl der Geschwindigkeits-Potentiometer,

Fig. 13c // Erkennung der Geschwindigkeits-Winkel über die sin-Werte der beiden Achsen .v und v, je nach der Quadrantenlage.

Anhand der Beschreibung dieses Ausführungsbeispieles sind weitere Vorteile der Merkmale der Unteransprüche im Einzelnen erläutert.

Die in Fig. 1 schematisch dargestellte Kurbelwellenfräsmaschine besitzt die Kreuzschlitten .y und v in Portal-Bauform und den Unterschlitten r, der in Längsrichtung versetzt wird. Mit 1 ist der Innendurchmesser des Fräsers bezeichnet, der zugleich der Quadrantenkreis 1 mit Mittelpunkt M₀ ist.

M₀ ist die Maschinenmitte, d. h. die Mittelstellung der Maschinenschlitten .v und.v, wobei sich .v horizontal und ν senkrecht bewegt, ζ bedeutet die Querverstellung des Portals mit den beiden Kreuzschlitten .v und v, d.h. also, die Bewegung des Versetzens zum nächsten Zapfen oder zur nächsten Wange der Kurbelwelle und für das Längsfräsen von Zapfen oder Wellen. m_x und /;/,. sind die Antriebsmotoren der Achsen .v und ν mit den Tacho-Generatoren T₁₁. Als Antriebsmotoren sind Gleichstromregelmotoren vorgesehen, die mit Tachomaschinen für die »Ist«-Meldung der Drehzahl der Motoren ausgerüstet sind. Die Kugelrollspindeln der Achsen .v und ν sind mit Digitalgebern D_11x und D_ay versehen, wobei entsprechend der Steigung der Spindeln von 20 mm U die Digitalgeber 2000 Imp, U abgeben, so daß die Lage-Meßeinheit 0,01 mm beträgt. Die Impulse dienen also ?ur »Ist«- Lagemessung.

Anstelle der Gleichstrommotoren können auch Schrittmotoren zum Antrieb der Achsen verwendet werden. Die Impulsgeber werden dann zur Kontrolle der ausgeführten Schritte benutzt.

Gemäß Anspruch 3 bildet der Nullpunkt Λ/₍, der Maschine die genaue Mittellage der beiden Schlitten (.v und y). die auch zugleich die Mitte des Quadrantenkreises bildet, wobei auch die Mitte des Werkzeugs F₀ mit der Maschinenmitte übereinstimmt.

Dementsprechend wird die Kurbelwelle (Fig. 2) in der Maschine so eingespannt, daß ihre Achsenmitte mit der Maschinenmitte der Achsen .v und r übereinstimmt und damit mit der Fräsermitte zusammenfällt. Die in Fig. 2 dargestellte Kurbelwelle hat vier Lagerzapfen L mit dem gleichen Durchmesser D. H ist der Hub. der gleich der Wellenmitte zur Kurbelzapfenmitte ist.

L₁-L₃ sind die Längenangaben für die Achse r für das Versetzen des Fräsers zu den Kurbelzapfen K. M₁₁ ist das Einstechmaß.

In Fig. 3 ist die Maschinenmitte mit .W₀ F₀ bezeichnet = Maschinenmitte/Fräsermitte. In dieser Fig. ist die Lage der Kurbelwelle mit den Kurbelzapfen K und den Lagerzapfen L im Kreis 1 des Innenfräsers F, der zugleich dem Quadrantenkreis 1 entspricht, zu sehen. Außerdem sind die Lage-Winkel β der einzelnen Kurbelzapfen K im Quadrantenkreis 1 dargestellt.

Die Maschinenmitte, die also mit der Achsenmitte der Kurbelwelle und mit der Fräsermitte zusammenfällt, ist als Ausgangslage für sämtliche Bearbeitungsvorgänge sehr wichtig. Sie wird deshalb gemäß Anspruch ί1 bei der Erfindung unabhängig von der numerischen Steuerung durch Grenztaster und Nocken mit hoher Genauigkeit markiert, die in den Fig. 3a —c dargestellt sind. Durch entsprechende Ausbildung der Nocken wird erreicht, daß jeder der Schlitten in jedem Augenblick der Verstellung weiß, in welcher Lage er zur Mitte seines Unterschlittens steht.

Dabei besteht die Vorrichtung zur Richtungserkennung der Schlitten .v bzw. r zur Mitte aus den Grenztastern be₁ für Not-Ende links. undbe₃ für Not-Ende rechts und dem Reihengrenztaster Mitte be₂ mit den Grenztastern be_2A,be₂₂, be₂₃ und be_2i. wobei zu jedem der drei Grenztaster eine Nockengruppe N₁. N₂, N_i und A₄ gehört (Fig. 3a bis 3c).

Die Richtung der gemeinsamen Verstellung der Schlitten zur Maschinenmitte, sowohl beim Einrichtung als auch beim automatischen Rücklauf, wird von dem Bestätigungszustand der Grenztaster be₂ , und be₂ , bestimmt. In der Mittelstellung (Fig. 3a) sind beide Grenztaster be_2A und be₂₁ bestätigt und ihre Kontakte geöffnet. Befindet sich der Schlitten nur etwa 0.02 mm (Hysterese

der Grenztaster) rechts oder links von der Mitte, ist bereits einer der Grenztaster frei und gibt damit einen Richtungshinweis. Für das gemeinsame Einschalten der Rücklauf-Bewegungen der Schlitten .v und ν ist deshalb nur ein Druckknopf »Mitte« erforderlich, Fehlschaltungen sind also praktisch unmöglich.

Wie Fig. 3a bis 3c zeigen, ist der Grenztaster be_2A bestimmt für genaues Halt bei der Bewegung von rechts nach links, wenn der Nocken JV₁ in Rechtsstellung steht, der Grenztaster be₂₂ für Vorabschaltung von Eilgang durch das Schalten auf Schleichgang über Nocken JV₂ bei Richtung von rechts nach links, der Grenztaster be_2i für genaues Halt bei Bewegung von links nach rechts, wenn der Nocken N₃ in Richtung links steht und der Grenztaster be_2A für Vorabschaltung von Eilgang auf Schleichgang über Nocken JV₄ bei Bewegung in Richtung von links nach rechts. Dabei zeigt Bild 3 a. die Lage der Nocken in Stellung Schlitten-Mitte, Bild 3b in Stellung Schlitten-Ende links. Bild 3c in Stellung Schlitten-Ende rechts.

Die Grenztaster sichern also zugleich die Genauigkeit des Stillsetzens beim Einfahren in die Mitte und die Vorabschaltung von Eilgang auf Schleichgang.

Um die Abnutzung mechanisch betätigter Grenztaster — die bei der hohen Stillsetzungsgenauigkeit von etwa 0,01 mm eine gelegentliche Nachjustierung erforderlich machen wurden — auszuschließen, können auch kontakt- und berührungslose Grenztaster (Initiatoren) verwendet werden. Der Sicherheit wegen sollten dann aber sich selbst überwachende Initiatoren nach Patent 18 09 100 angewendet werden.

Die beschriebene erfindungsgemäße Anordnung für das Finden und Sichern des Rücklaufes zur Maschinenmitte — auch ohne Numerik - ist sehr wichtig, da diese Mitte immer die Ausgangsposition bei der Bearbeitung eines Zapfens oder einer Wange ist. Sie gilt auch außerdem für den Rechner als Ausgang (Nullstellung) für die Berechnung der Arbeitswege für einen Kurbelzapfen nach Fig. 4a oder für einen Lagerzapfen nach Fig. 4b oder für eine Wange nach Fig. 5.

Fig. 4a zeigt die Daten für die Bearbeitungeines Kurbelzapfens. Dabei ist R_f der Radius des Innenfräsers F, H der Hub. d. h. die Entfernung von Kurbelwellenmitte bis Kurbelzapfenmitle, MJF₀ die Maschinenmitte und gleichzeitig Mitte des Koordinatenkreuzes .v/y, R. der Radius des Kurbelzapfens und M₁₁ Einstechweg einschließlich der Materialzugabe, die etwa der Summe der Vorschubwege .?,.„, und s,._O2 mit unterschiedlichen Vorschubgeschwindigkeiten entspricht, -fc β ist der Lagewinkel der Kurbelzapfen im Quadrantenkreis 1, der für die Zahl Z. der zu bearbeitenden Zapfen einzugeben ist.

Aus Fig. 4b sind die Daten für die Bearbeitung eines Lagerzapfens zu entnehmen, wobei der Winkel β stets = 0 ist.

F i g. 5 zeigt die Bearbeitung einer Wange (Ansprüche 8 und 10).

Hier ist α der große Halbmesser. Der Abstand vom Wangen-Mittelpunkt W₀ zu den Kreismittelpunkten A₁ bzw. A₂ ist mit a, bzw. a₂ bezerchnet. der Abstand vom Wangenmittelpunkl W₀ zu den Kreismittelpunkten B₁ bzw. B₂ mit Λ, bzw. b₂. »Die symmetrischen Daten O₂, S₂- b₂ sind der Übersichtlichkeit wegen fortgelassen.

C ist der Abstand vom Wangen-Mittelpunkt W₀ zum Maschinen-Mittelpunkt AZ₀ (Wellen-Mittellinie). Der Winkel β für die Winkellage der Wange W innerhalb des Quadrantenkreises 1 entspricht dem Winkel β für die Lage der Kurbelzapfen. Der Winkel α bezeichnet den kleinen Kreisbogen. Der große Kreisbogen ergibt sich

aus 180° —α. Der Radius für den kleinen Wangen-Bogen ist mit /·, der für den großen Wangen-Bogen mit R bezeichnet.

Fig. 6I-III zeigen die Darstellung der Quadrantenwahl und Wahl der Funktionen für den Lagewinkel der Kurbelzapfen für Einstechen und Umlauffräsen.

In Fig. 61 sind die Quadranten angegeben. Der Eingangswinkel β ist dabei der Zeichnungswinkel. Die vier Quadranten des Kreises 1 sind mit I-IV bezeichnet.

In Fig. 61 wird unter A die Quadranten-Lage des Winkels β bestimmt und unter B die Größe des Quadrantenwinkels ß_r Unter C in Fig. II u. III sind die Vorzeichen für .v/y und die Winkel-Funktionen für ß_q bestimmt. Das Setzen der in der Quadranten-Schaltung vorberechneten Radien ist für die Bewegung Einstechen unter 1), für die Nullpunkt-Verschiebung unter 2), und für Umlaufunter 3) (Fig. 6 III) aufgeführt. Die Lage des Zapfens oder der Wange im Kreis 1 der Ausgangsstellung ist durch deren Lage-Winkel festgelegt. Für die Bearbeitung

muß darüber hinaus aber auch noch die Lage des Winkels im einzelnen Quadranten des Kreises 1 bekannt sein, um die Bewegung der Achsen .v und y rechnerisch festlegen zu können.

Das geschieht nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung dadurch, daß durch die Quadrantenschaltung (Fig. 61) unter A der Zeichnungswinkel, der für den einzelnen Zapfen oder die Wange eingegeben ist, über Komperatoren mit den Quadrantenwinkeln 90, 180, 240 und 360° verglichen wird, wobei sich 0° im Koordinatenkreis rechts außen in der waagerechten .v-Achse befindet, und die Quadranten entgegen dem Uhrzeigersinn festgelegt werden. Durch den ersten Rechnungsschritt wird also über eine Auswerteschaltung festgelegt, daß der Zeichnungswinkel, z. B. /? = 288°, im vierten Quadranten liegt (Ansprüche 2 und 3). Dabei liegen unter den Komperatoren in der Gruppe B wirkungsmäßig Subtrahierer, die mit den Werten 0°, 90°, 180° und 270° in den Quadranten I. II, III und IV gesetzt sind und diese Werte von dem Betrag des in diesen Quadranten ankommenden Winkels β abziehen und damit den Quadranten-Winkel ßq bilden, z. B. 288 - 270 im Quadranten IV = 18° für den Winkel /fylV. Nur mit diesem Winkel /ty IV werden nachfolgend die Berechnungen durchgeführt. Durch Zusetzen der Quadranten-Zahl I-IV in die Winkelbezeichnung, z.B. -fc/ii/IV oder 18° IV sind Vorzeichen und < = Funktionen auch ohne Zeichnung bestimmt.

Hierbei ist gemäß Anspruch 5 oder Erfindung als Ergänzung für den Rechner für die abzufahrenden Strecken .v und y beim geradlinigen Einstechen je ein Zähler Z_x und Z₁. vorgesehen, die ihre Impulse χ bzw. y unmittelbar von den Ist-Gebern auf den Achsen χ und y erhalten, wobei die Werte für die Eilgang-Strecken χ Jy₁ und die Vorschub-Strecken .v₂/v₂ addiert werden, so daß die Werte der Zähler Z_x und Z_y dem Abstand der Maschinen-Achsen .v und y vom Maschinen-Mittelpunkt M₀ entsprechen.

In Fig. 611 und III sind unter den Quadranten I-II-III-IV in Prinzip-Darstellungen die für eine Bearbeitung eines Kurbelzapfens nacheinander folgenden Arbeitsgänge 1 —3 aufgezeichnet. Für diese Vorgänge müssen nun die Stützpunkte für die Interpolation der Achsen .v und y errechnet werden, wozu die Quadrantenschaltung links die Radien 5,., s_ro, H R_u die Zähler Z_x, Z₁. und Z_q und rechts, unter I-IV, die Vorzeichen ± und die Winkelfunktionen sin. cos dem Rechner für die Berechnung der Werte .v, _₅/y, _₅ entsprechend der Quadrantenlage des Zapfens zur Verfügung stellt.

Diese Rechnungen erfolgen auf Grund der Bestimmung des Winkels ßq, des Quadranten, in dem der Beginn des Arbeitsablai.'ies liegt, und der Daten, die der Quadrantenschalter zu den? gewählten Quadranten ausgibt.

Gemäß Anspruch 2 ist parallel zur Schrittschaltung für d'.e Quadranten-Stellung und Programm-Weiterschaltung ein besonderer Zähler Z, vorgesehen, um zu erreichen, daß die Steuerung während des Umlaufes jederzeit weiß, in welchem Quadranten sich der Arbeitsgang gerade befindet (Anspruch 2).

Anhand des Quadrantenzählers Z₁₁ können auch Anfang und Ende der Interpolation festgelegt werden, da das Ende erst nach dem vierten Quadrantenwechsel erreicht wird (die Werte der Schritte 33 34 für .Y₄, V₄ in den nachstehenden Rechnungen sind die gleichen wie die Werte der Schritte 9,10). Die Bedeutung Anfang oder Ende ergibt sich aus der Schrittschaltung des Quadrantenzählers.

Gemäß Anspruch 4 geschieht die Bestimmung derart, daß eine elektronische Programm-Schrittschaltung des Rechners für den richtigen Ablauf der Arbeitsgänge die bei jedem Schritt erforderlichen, über Dekadenschalter oder Band eingegebenen Zeichnungsdaten abruft, die dann über Addierer bzw. Subtrahierer verarbeitet werden und damit die Radien bilden, die mit den in der Quadrantenschaltung festgelegten Daten einem oder mehreren Multiplizierern zugeführt werden und daraus die Werte .

für Einstechen Eilgang. .V₂V₂ für Einstechen Vorschub. .V₄ v. .Y₅ \_} für Umlauf als Rechenstützpunkte an den Geraden- und Kreis-Interpolator geben. Bei der Bestimmung bzw. Festlegung der Rechnungsdaten für einen Kurbelzapfen werden zunächst die Zeichnungsdaten über Dekadenschalter oder Lochband in den Rechner eingeben, und zwar:
1) Radius des Innenfräsers

Radius des Zapfens

Hub

Vorschubwege

Lagewinkel bei Kurbel-Zapfen

Angabe nach Zahl der zu bearbeitenden

Kurbel-Zapfen, z.B. Zapfen 1—4.

Wahlschalter Zapfenzahl

R₁. R₇ H

.v,.„,,
ßi-

s,.„₂

W₇

IO

15

20

25

30

35 Einstechen Eilgang Richtung:

3 Einstechen Vorschub,

Richtung:

Dann folgt die Bestimmung der Lage des Kurbelzapfens über die beschriebene Quadrantenschaltung gemäß Fig. 61 unter A. B und C:

01 Winkel ß = Winkel ß_q

02 Winkel β = Quadrant MV = Z, (Quadranter:zähler)

03 Vorzeichen für .υ/γ = ± je nach Z,

04 Winkelfunktion für Winkel ß_q = sin/cos je nach Z₁₁

05 Zähler Anzeige Achse .v Z_v = 0

06 Zähler Anzeige Achse r Z,. = 0

Dann werden die Additionen und Subtraktionen durchgeführt wie folgt:

Ausgabe:

011 R_F-(H +R₁) =.v„

012 .!„-(.!„,+S,,,) = S_e

013 R_F-R₇, = R₁₁

Damit ist die Vorrechnung der Zwischenwerte beendet. Es folgt dann die eigentliche Errechnung der Stützpunkte (,5 durch den Multiplizierer.
1) Gerad-Interpolalion: Fig. 7a

Mittelpunkt M₀

14

±-v, = s_es\nß_q

(cos)

= Z_x 0 — .v, ±y, =Ä_e-cos/i,

(sin) = Z₁O-.ν,

+.γ,, = s_voi ■ sin /i,

(cos) = Z_x .v, — .γ,,

±.»'2.1=i"rol 'COS/?,

(sin)

5 Einstechen Vorschuß mit Vorabschaltung auf Schleichgang Richtung:

+ X₂₂ = s_vo2 - sin ß_q (cos)

= Z₁

ν,

Kontrolle Rechnung.v_R

(sin)

= Z_V — v₂ = Su Z_x (.v, + .Y₂)

8 Ai₀

Z₀

2) Nullpunktverschiebung

•j j fj ·' f-i

(cos)

±r₃ =H-cos/l, (sin)

3) Kreis-Interpolation Fig.

Mittelpunkt Z₀

± V₄ = R₁₁ ■ sin ß_q = Zugesetzt

(cos) ± I₄ = R₁₁ ■ cos />, = Zugesetzt

(sin)

±-V₄-.Y₀ (.V₅) ±.!'-1 —* ±.1'5 Ob)

p

9 Adresse Anfang

11 Interpolation Richtung

13 1. Quadranlen-

wechsel 14

.v₀ = Null* (Mittel) = :_x + Y₅ = R₁₁* Kontrolle = ;,. über Komperalor

* wenn einer der Zähler ZJZ_y den Wert Null hat = Quadrantenwechsel, muß der andere Zähler den Rechnungswert R_u haben.

15 Zähler Z₁₁, umschlagen nächster Quadrant

16 Interpolation

Richtung ν —» + v₅

₅₀ 2. Quadrantenwechsel + .Y₅ = R₁₁ = Z_v V₀=O = Z₁.

Kontrolle

Zähler Z, nächster Quadrant Interpolation Richtung ±v₅—>.v₀

3. Quadrantenwechsel

.V₀ = 0 = Z_x

_{5 u v} Zähler Z, nächster Quadrant Interpolation

Richtung .V_n — + v₅

+ r₅ - Κ,, ' 4. Quadrantenwechsel ± .V₅ = R₁₁ = Z_x

30 Zähler Z_q nächster Quadrant

Kontrolle

31	Interpolation	±-v₀
	Richtung -Kv₅ —>	±y₅
32	±.»Ό -»
B	Umlauf Ende ±x_A = "l	-⁴U =
34	+ Ij. = /	M₀
4. Rücklauf nach Maschinenmiite
na<
:h Z.= +.γ,

Zy= +.V₄

Z^ = 4 (=4 Quadranlenwechsel)

35 ergibt 3 Komperator-Ausgänge »gleich« ergibt elektrisches Kommando »Rücklauf« über Richtungsgrenzlaster nach Fig. 3a-c

36 »Null«siellen des Rechners für die Strecken x/y über »Mitte« Grenztaster n. Fig. 3a—c.

Diese Rechnungen können durch Addierer und Multi- !5 plizierer sofort nach Einschaltung der Steuerung durchgeführt und die errechneten Werte einem Speicher zugeführt werden. Sie können aber auch im Zuge des Arbeitsganges erfolgen.

Die errechneten Werte sind in den Fig. 7a, 7b, 8 und 9 a dargestellt.

Fig. 7a zeigt die Darstellung des Arbeitsganges Einstechen zum Kurbelzapfen. Dabei ist M₀ die Maschinenmitte und der Ausgangspunkt für das Einstechen im Koordinatenkreis 1 und S₁₁ der Gesamtweg der Fräsermitle F₀. Weiterhin bedeuten in Fig. 7a: ■^s'_u —(V,.i +-W) ⁼ d'^e Eilgangsstrecke S₁. •Viii· 'W = Vorschubstrecken (Ma-Malerial-

zugabe) mit unterschiedlichen Vorschubgeschwindigkeiten .ν,, V₁ = Stützpunkte für Gerad-Inlerpolation:

Eilgang mit Mittelpunkt M₀

.Y₂. i'_;, = Stützpunkte für Vorschub, gegebenen

falls unterteilt in Teilstrecken, z. B. .Y₂_,, V₂.,, Y₂₂, .V₂ 2 für unter-

schiedliche Arbeitsgeschwindigkeiten, (eine Schleichgang-Geschwindigkeil vor »Halt« ist immer vorzusehen). A„ = Ende der Gerad-Interpolation

Anfang und Ende des Umlaufkreises (2) für das Umlauffräsen Quadranten-Lage I-IV nach Fig. 6 Il+ III mit den in diesen Kreisabschnitten entsprechenden ± Vorzeichen für x/y und Winkelfunktionen sin und cos für den Quadranten-Lagewinkel des Kurbelzapfens Winkel //,.

Fig. 7b zeigt die Darstellung des Arbeitsganges Einstechen zum Lagerzapfen. Dabei ist: .v„ der Gesamlweg der Fräsermitte F₀ S₁₁-s_rol die Eilgangslrecke .v, und .v,,,,, die Vorschubsirecke = .v, (M₁₁ = Materialzugabe).

Der Fräservorgang verläuft grundsätzlich von links nach rechts in Richtung +.ν.

Fig. 8 zeigt die Darstellung des Arbeitsganges Einstechen zur Wangenbearbeiluiig. Dabei ist:

.v„_M. der Gesamlweg. .V₀₁₁. — .v,:_o, die Eilgangsstrecke s_en. .V_1n, die Vorschubstrecke (Materialzugabe M₁₁)

.ν,/y, sind die Stützpunkte für Gerade und A₁₁ das Ende der Gerad-Interpolation. Der Friisvorgang verläuft immer in Richtung der langen Mittellinie.

F i g. 9 zeigt die Darstellung des Arbeitsganges Umlauffräsen für Kurbel- und Lagerzapfen. Dabei erfolgt ein Übergang vom Quadrantenkreis 1 und den Koordinaten ^AfIiO¹AfIi ^nl'' Mittelpunkt M_n zum Quadrantenkreis 2 mit Mittelpunkt Z₀ gleich der Zapfenmitte und Koordinaten ^x=J}':o ^m'¹ Angaben der in diesen Kreisabschnitten geltenden ± Voizeichen für .v und ν und den Winkelfunktionen für Winkel ß_a für das Umlauffräsen.

R₁₁ ist der Radius des Umlaufkreises für die Fräsermitte F₀, und

.V₃Zy₃ die Nullpunktverschiebung M₀ —► Z₀ = H XJy₄. sind die Stützpunkte für den Punki A_u des Umlaufkreises 2 für Anfang und Ende der Kreis-Interpolation mit Mittelpunkt Z₀. Die Werte ± .Y₃ Zy₃ der Nullpunkt-Verschiebung ermöglichen es, mit den Werten ±.v₄/v₄ den Abstand der Fräser-Mitte von der Maschinen-Mitte laufend rechnerisch festzuhalten. Dabei ist die Fräser-Arbeitsrichiung dem Uhrzeigersinn entgegengesetzt.
.Y₅Zy₅ sind die Maximalwerte, die /?„ entsprechen,
.y_o/v_o die Nullwerie für Kreis-Interpolation bei 90°/ 180°/27070^c.

Nach Kommando »Stan« errechne) der beschriebene Rechner also in Verbindung mit den variablen Zeichnungsdaten die Länge des ersten Arbeitsganges »Einstechen« gemäß Fig. 7a, wobei die Gesamistrecke .v₀ sich errechnet zu R_F + (H- /?.).

Dieser Einstechweg sa wird aber unterteilt in die Eilgangsstrecken -V₁/V₁, die der Fräser zurücklegt, und die Vorschubstrecken .V₂Zy₂, bzw. je nach Geschwindigkeit in .V₂ ,/.V₂., und X2.2IX2.2- Dabei wird in den letzten Vorschubslrecken kurz vor dem Zapfen auf eine, nicht gezeichnete, vorbestimmle Strecke für Schleichgang geschaltet, damit der Zapfendurchmesser mit der zulässigen Toleranz erreicht wird. Der Endpunkt, den die Fräsermille nach Beendigung des Einstechens erreicht hat, isl mit A₁₁ bezeichnet, und befindet sich nun bereits auf dem Koordinalen-Kreis 2 für das Umlauffräsen. In gleicher Weise errechnet sich der Einstechweg für die Bearbeitung der Wangen gemäß Fig. 8, wobei hier je nach der Werkstück-Vorbearbeitung auf eine der beiden Vorschubstrecken verzichtet werden kann, aber zum genauen Einfahren eine nicht gezeichnete Vorabschaltung auf Schleichgamg erfolgt. Der Einslechweg bei Lagerzapfen, (s. Fig. 7b} befindet sich grundsätzlich immer allein auf der .Y-Achse, das Einstechen erfolgt also in Richtung einer +.Y-Bewegung, deren Länge der Differenz zwischen Ry-R. entspricht, wobei auch hier eine Unterteilung in Eilgang- und Vorschub- und Schleichgang-Wege stattfindet. Der Vorschub- und Schleichgang-Weg richtet sich nach der eingegebenen Materialzugabe zum Zapfen. Die Gerad-Streckenwerte x/y werden als Stützpunkte in den Interpolator gegeben, der die Impulse und/oder Spannungswerle für die Antriebsmotoren der Maschinen-Achsen ausgibt. Die Ist-Geber auf den Maschinenachsen leiten ihre Impulse an die im Rechner befindlichen Zähler Z_x und Z,., die vor dem Einstechen auf Null gesetzt sind und damit während des Einslechens den Augenblicks-Abstand der Achsen x/y und damit der Fräser-Mitte von Maschinenmille M₀ angeben.

Der Interpolator gibt nach dem Abfahren jeder Teilstrecke ein Signal, da, anstelle der Weiterschaltung eines Lochbandes, das Register im Rechner um einen Schritt weiterschaltet und damit über die Quadrantenschaltung und den Rechner die Stützpunkte für den nächsten Arbeitsschritt abruft.

Gemäß Anspruch 5 könnte als zusätzliche Sicherheil die errechnete Gesamtstrecke s„ = Einstechen (Soll-Wert) durch einen Komperalor mit der Summe der Teilstrecken ■^vi/.i'i +-^V2 i'.^v2 2 verglichen werden, die ständig in den Zählern Z_x für Achse ν und Z_y für Achse ν addiert werden (Ist-Wert), wobei bei Überschreitung einer Toleranz-

31 Interpolation	32	+ -V₅-	±.v₀
Richtung	33 Umlauf Ende	+ V₀ —>	+ V₅
34	±V₄=\|	= z,

4. Rücklauf nach Maschinenmitle	AZ₀
nach Z_x= +.Y₄

Z, = 4 (=4 Quadrantenwechsel)

z. B. .γ, ι, r₂₁, .Y₂₂, V₂₂ für unter-

to

35 ergibt 3 Komperator-Ausgänge »gleich« ergibt elektrisches Kommando »Rücklauf« über Richtungsgrenztaster nach Fig. 3a—c

36 »Nullstellenlies Rechners für die Strecken .v/v über »Mitte« Grenztaster n. Fig. 3a—c.

Diese Rechnungen können durch Addierer und Multi- '.5 plizierer sofort nach Einschaltung der Steuerung durchgeführt und die errechneten Werte einem Speicher zugeführt werden. Sie können aber auch im Zuge des Arbeitsganges erfolgen.

Die errechneten Werte sind in den Fig. 7a, 7b, 8 und 9a dargestellt.

Fig. 7a zeigt die Darstellung des Arbeilsganges Einstechen zum Kurbelzapfen. Dabei ist M₀ die Maschinenmitte und der Ausgangspunkt für das Einstechen im Koordinatenkreis 1 und s„ der Gesamtweg der Fräsermiite F₁₁. Weiterhin bedeuten in Fig. 7a: ^sa~ (⁵TOi +·^?ιγι2) = die Eilgangsstrecke s_e ⁵IOi- -W ⁼ Vorschubsirecken (Ma-Material-

zugabe) mit unterschiedlichen Vorschubgeschwindigkeiten .γ,, v, = Stützpunkte für Gerad-Interpolalion:

Eilgang mit Mittelpunkt M₀

.Y₂, v₂ = Stützpunkte für Vorschub, gegebenen

falls unterteilt in Teilstrecken,

35

schiedliche Arbeitsgeschwindigkeiten, (eine Schleichgang-Geschwindigkeit vor »Halt« ist immer vorzusehen). = Ende der Gerad-Interpolalior Anfang und Ende des Umlaufkreises (2) für das Umlauffräsen Quadranten-Lage 1-IV nach Fig. 6 II+ III mit den in diesen Kreisabschnitten entsprechenden + Vorzeichen für χIy und Winkelfunktionen sin und cos für den Quadranlen-Lagewinkel des Kurbelzapfens Winkel ß_r

Fig. 7b zeigt die Darstellung des Arbeitsganges Einstechen zum Lagerzapfen. Dabei ist: .v„ der Gesamtweg der Fräsermiite F₀ .ν,, —.v,„, die Eilgangstrecke .γ, und .ν,,,,, die Vorschubslrecke = .Y₂ (M_u = Malerialzugabe).

Der Fräservorgang verläuft grundsätzlich von links nach rechts in Richiung+.υ.

Fig. 8 zeigt die Darstellung des Arbeilsganges Einstechen zur Wangenbearbeitui,g. Dabei isl:

.?„„. der Gesamt weg, .v_UlI. — .?,:„, die Eilgangsslrecke .V₁₇₁₁. .?,„, die Vorschubstrecke (Malerialzugabe MJ

.Y₁/v, sind die Stützpunkte für Gerade und A₁₁ das Ende der Gerad-Inlerpolalion. Der Fräsvorgang verläuft immer in Richtung der langen Mittellinie.

F i g. 9 zeigt die Darstellung des Arbeilsganges Umlauffräsen für Kurbel- und Lagerzapfen. Dabei erfolgt ein Übergang vom Quadrantenkreis 1 und den Koordinaten .V₁₁Jv,,,, mil Mittelpunkt M„ zum Quadrantenkreis 2 mil Mittelpunkt Z₀ gleich der Zapfenmitte und Koordinaten ^xzoh'zo n»¹ Angaben der in diesen Kreisabschnitten geltenden ± Vorzeichen für .v und ν und den Winkelfunklionen für Winkel ß_q für das Umlauffräsen.

R₁₁ ist der Radius des Umlaufkreises für die Fräsermitte F₀, und

^xib'3 die Nullpunktverschiebung Ai₀ —» Z₀ = H
-Y4/V4- sind die Stützpunkte für den Punkt A_u des Umlaufkreises 2 für Anfang und Ende der Kreis-Interpolation mit Mittelpunkt Z₀. Die Werte ±.v₃/v₃ der Nullpunkt-Verschiebung ermöglichen es, mit den Werten ±xjy₄ den Abstand der Fräser-Mitte von der Maschinen-Mitte laufend rechnerisch festzuhalten. Dabei ist die Fräser-Arbeitsrichtung dem Uhrzeigersinn entgegengesetzt.
.Y5/.V5 sind die Maximalwerte, die Ä_u entsprechen,
Λ.'0/vo die Nullwerte für Kreis-Interpolation bei 90°/ 1807270°/0^c.

Nach Kommando »Start« errechnet der beschriebene Rechner also in Verbindung mit den variablen Zeichnungsdaten die Länge des ersten Arbeitsganges »Einstechen« gemäß Fig. 7a, wobei die Gesamistrecke s_a sich errechnet zu R_F + (H- R_).

Dieser Einstechweg sa wird" aber unterteilt in die Eilgangsstrecken .ν,/v,, die der Fräser zurücklegt, und die Vorschubsirecken .y₂/.v₂, bzw. je nach Geschwindigkeit in -Y₂,/v₂., und X_2-2Iy_2-2. Dabei wird in den letzten Vorschubslrecken kurz vor dem Zapfen auf eine, nicht gezeichnete, vorbestimmle Strecke für Schleichgang geschallet, damit der Zapfendurchmesser mit der zulässigen Toleranz erreicht wird. Der Endpunkt, den die Fräsermiite nach Beendigung des Einstechens erreicht hat, ist mit A_u bezeichnet, und befindet sich nun bereits auf dem Koordinaten-Kreis 2 für das Umlauffräsen. In gleicher Weise errechnet sich der Einstechvveg für die Bearbeitung der Wangen gemäß Fig. 8, wobei hier je nach der Werkstück-Vorbearbeitung auf eine der beiden Vorschub-Strecken verzichtet werden kann, aber zum genauen Einfahren eine nicht gezeichnete Vorabschaltung auf Schleichgang erfolgt. Der Einslechweg bei Lagerzapfen, (s. Fig. 7b) befindet sich grundsätzlich immer allein auf der .Y-Achsc, das Einstechen erfolgt also in Richiung einer +.v-Bewegung, deren Länge der Differenz zwischen Rf-R. entspricht, wobei auch hier eine Unterteilung in Eilgang- und Vorschub- und Schleichgang-Wege stattfindet. Der Vorschub- und Schleichgang-Weg richtet sich nach der eingegebenen Materialzugabe zum Zapfen. Die Gerad-Streckenwerte .γ/ν werden als Stützpunkte in den Interpolator gegeben, der die Impulse und/oder Spannungswerte für die Antriebsmotoren der Maschinen-Achsen ausgibt. Die Ist-Geberauf den Maschinenachsen leiten ihre Impulse an die im Rechner befindlichen Zähler Z_x und Zj., die vor dem Einstechen auf Null gesetzt sind und damit während des Einslechens den Augenblicks-Abstand der Achsen x/y und damit der Fräser-Mille von Maschinenmitle M₀ angeben.

Der Interpolator gibt nach dem Abfahren jeder Teilstrecke ein Signal, da, anstelle der Weilerschaltung eines Lochbandes, das Register im Rechner um einen Schritt weiterschaltel und damit über die Quadrantenschaltung und den Rechner die Stützpunkte für den nächsten Arbeitsschritt abruft.

Gemäß Anspruch 5 könnte als zusätzliche Sicherheit die errechnete Gesamtstrecke s_a = Einstechen (Soll-Wert) durch einen Komperalor mit der Summe der Teilstrecken .Y₁/r, +.Y₂ ,/.V₂ 2 verglichen werden, die ständig in den Zählern Z_x für Achse χ und Z₁. für Achse ν addiert werden (Isl-Werl), wobei bei Überschreitung einer Toleranz-

10

15

20

zu gelangen, errechnet der Einstech-Rechner die Hilfswinkel ε. Diese beginnen immer bei 0^: oder 90" oder 180¹ oder 270 , wobei der erste Winkel C₁ jeweils in dem Quadrant endet, der durch die Summe des Einstechwinkels ß_q und des Bogenwinkels ot, gegeben ist (Fig. 10b).

Nach dem Beispiel Fig. 10a ergeben sich also folgende Bogenwinkel α, — α₅:

11)ß_ul *ι=\

M)B₀, α,= 180-2

13) B₁₁₃ i_} =

14) B,_A Z₄ = 180 -i

y.

\ϊ)Β_ο5 Ot₅=^

damit errechnen sich die Hilfswinkel jeweils aus der Summe des vorhergehenden Hilfswinkels und dem nächsten Bogenwinkel. also

16) f.·, =/<„ + *, Fig. 10b
17)/;, =/;,+α, Fig. 10c
18)/;, =-/;, +α., Fig. 1Od
19)/;₄ =i:₂ + y^ Fig. 1Oe

20) /;₅ = K₄ + Jt₅ Fig. 1Of.

In Fig. 10b — fsind die erforderlichen Stützpunkte .v/v mit den gegebenen Radien R₁₁JR_u2 und dem Hilfswinkel /; aufgezeichnet für einen Einstechwinkel ß_q z.B. von 30 im erslen Quadranten. Durch Zusetzen der Quadranten-Zahl 1-1V in die Winkel-Bezeichnung, z.B. Winkel r.₃ III. ist die Winkel-Lage und damit deren Vorzeichen und Winkel-Funktionen bestimmt.

Bei anderen Einsiechwinkeln β ändern sich die Werte von /; bei anderen Formen des Ovals können mehr als zwei Radien und mehr als ein Winkel α auftreten; diese Werte müssen dann sinngemäß in die Rechnung eingesetzi werden.

Hai nach dem Einfahren die Fräsermilte F₁₁ die Stellung Ende-Vorschub A₁₁ erreicht, so befindet sich die Fräsermille zugleich am Anfang des Umlaufbogens 1 (Fig. 10b). Dieser Stützpunkt wird mit dem Mittelpunkt A₁ mit Winkel ß_q und mil dem großen Radius Λ,,, mil Vorzeichen und Winkelfunktionen nach Quadrantenschaltung gemäß den Formeln

21) +X₁₁₁₁₁A = Anfang (R_u1 ■ cos ß_q) und

22) +Xn₁₁₁A = Anfang (/?„, · sin ß_q) errechnet, vom Rechner dem Interpolator eingegeben und zugleich sinngemäß in die Zähler Z_x und Z,. gesetzt.

Der Interpolator interpolierl nun in der Richtung — .v —► ο
+ v—» R_ui (großer Radius),

zf = ι

da die Interpolation entgegen dem Uhrzeigersinn erfolgl. Das Fnde des erslen Bogens wird mil R₁₁₁. Winkel /:, errechnet und mit

23) +.\B_uiE = Ende (R_u1 ■ cos C₁)

24) +yB_ulE = Ende (Λ,, -sine,)

und mit gleichen Vorzeichen eingegeben, da dieser Stützpunkt noch im ersten Quadranten liegt. Wird das Ende des erslen Bogens erreicht, so fordert der Interpolator die nächsten Slülzpunkte für den weiteren Bogen an.

Der Anfang des zweiten Bogens wird nach Fig. 10c mit R_u2 und /;, mit Mittelpunkt B₁ errechnet und mit

25) +xB_u2A = R_u2 ■ coH i.', Anfang (R_u2 ■ cos ε,)

26) + vB_u2A = R_u2 ■ sin e, Anfang (R_u2 ■ sin e,)

B₁₁ = I

eingegeben, ebenso die Zähler ZJZ_y neu mit diesen Werten gesetzt.

Die Interpolation hat noch die gleiche Richtung —χ—* ο (jetzt jedoch

+.v —* R_n, kleiner Radius R_ul !),

erreicht diese Werte und schaltet vom Quadranten I auf Quadranten II um, mit Ziel

+ .V-A₁₁₂ Y-* O

Z₀ = U.

Mit diesen Rechnungswerten werden die Zähler-Inhalte ZJZ_r die an sich die gleichen Werte enthalten müssen, über Komperatoren verglichen; liegt eine zu große Differenz in einer Achse vor, wird über eine Toleranzschaltung ein Signal herausgegeben, das zum Eingreifen in die Steuerung der Maschine benutzt wird (Not-Rücklauf).

In gleicher Weise wird im Quadranten 11 interpoliert, bis das gesetzte Ende für Bogen B_u2 mit

27) —xB_u2Emh Milielpunk! B₁ =(R_u2 ■ sin ε-, )

28) + \B_u2E = Ende (R₁₁₂ · cos E₂J

erreicht ist (Fig. 10c).

Das Umlauffräsen seizt sich nun über Umlauf-Bogen B_uJ mit Mittelpunkt A₁ (Fig. lOd) über B^ mit B₂ (Fig. 1Oe) bis zum letzten Umlaufbogen B_u5 mit Mittelpunkt A₂ fort (Fig. 100· Der Quadrantenzähler Z, zeigt jetzt nach dem vierten Quadranten-Wechsel die Zahl 4 und der Umlaufbogen-Zähler Z_Bo die Zahl 5.

Werden die Endslülzpunkte v_Bu5t7i_Bu5K vom Interpolator erreich·,, so wird in Übereinstimmung mil Z_q(4) Z_Bo(5) die Umlaufbewegung des Fräsers stillgesetzt und die Fräsermitle F₀ im Rücklauf zur Maschinen-Mitte M₁₁ geführt werden.

Der Not-Rücklauf, (Anspruch 11) verursacht z. B. durch die beschriebene .v/v Überwachungsschaltung oder durch Handbetätigung von Not-Druckknopftaslern oder selbsttätig durch Überwachungs-Einrichtungen wie:

a) Strom-Überwachung des Motors

b) Drehmoment-Überwachung des Fräser-Anlriebes in bekannler Art

c) unmittelbare Schnittkraft — Überwachung über Dehnungsmeßstreifen im Träger der auswechselbaren Schneidplatlen des Messerkopfes,

muß aus jeder Lage des Fräsers während des Einstechens oder des Umlaufes von Zapfen oder Wangen erfolgen können, dabei muß sichergestellt werden, daß das Werkslück beim Rücklauf nicht beschädigt wird.

Um auch bei einer Störung der Elektronik den Rücklauf sicherzuslellen, wird die Rücklauf-Schaltung unmittelbar unter Benutzung der Richtungserkennungs-Schaltung nach dem Anspruch 11 über Schütze für die Antriebe .v/v vorgenommen. Die beiden Antriebe werden vorerst im Eilgang gefahren, so daß bei gleicher Geschwindigkeit der Achsen .v/v die Fräser-Mitte F₀ sich im Winkel von 45^C in Richtung zu einer der Koordinaten der Maschinen-Mitte M₁₁ hinbewegl. Der Fräser hebt sich sofort vom Werkstück ab (RL₀ in Fig. 11). Wird bei Erreichen der Mitte einer Achse deren Antrieb stillgesetzt, so läuft die andere Achse in ihrer Koordinate weiter bis zur Stillsetzungs-Mitte M₀.

Not-Rücklauf-Kommandos können in beliebigen Punkten des Umlaufens eines Zapfens oder einer Wange (RL, .5 in Fig. 11) wirksam werden. Kurz vor der Mitte M₀ wird in jeder Achse über die Grenztaster h_ex2.2 oder 2.4 bzw. b_ey2.2/2.4 der Eilgang auf voreingestellten Schleichgang heruntergesetzt, der so bemessen ist, daß über die Grenztaster je nach Richtung b_ex2.1 oder 2.3 bzw. b_lv2.1/2.3 die Stillsetzung mit der erforderlichen

Genauigkeit stattfindet, z.B. mit einer Toleranz von ±0.01 mm.

In der Mittelstellung der Schlitten ν und r werden über die Grenztaster />_fv2.1/2.3 bzw. b_ey2.\/2.i die zugehörigen Strecken-Zähler Z_x und Z₁. und Quadranlenzähler Z_q — beim Wangen-Fräsen auch der Bogen Z_Bu — genullt, um so für den Arbeitsbeginn wieder eine kontrollierte Ausgangsstellung zu haben. (Anspruch 11)

Für die Geschwindigkeiten, mit denen die Strecken Einstechen und Umlauffräsen gefahren werden sollen, sind mehrere Einstellungen notwendig.

Die radialen Eilgänge sollen grundsätzlich mit der höchstmöglichen Geschwindigkeit gefahren werden, z. B. F =3000 mm/min.

Die radialen Vorschübe sollen einstellbar sein, z.B. über Potentiometer oder Dekadenschalter. Für die Vorschubgeschwindigkeiten F₀₁ und F₀, sind getrennte Geräte angeordnet mit einer Einstellung von 30 bis 600 mm min. Diese Geräte werden zwangsläufig wirksam zusammen mit dem entsprechenden Vorschubabschnilt zu .Y₂ ,,v, ,. also F_n, zu .γ,, r,,. also F₀,.

Für das Umlauffräsen ist ebenfalls ein Handschalter zum Einstellen der V_u-Geschwindigkeit im Bereich 300 bis 3000 mm min vorhanden. Dazu kommen noch wie nachstehend näher beschrieben wird, selbsttätige Änderungen der Umlaufgeschwindigkeit F₁₁.

Die Bestimmung der Höhe der angegebenen Geschwindigkeiten (Anspruch 12) erfolgt über die Regelung der Taktfrequenz der Interpolatoren und des Rechners, während die verhältnismäßige Aufteilung der radialen Geschwindigkeit in die Achs-Geschwindigkeiten V_x und F₁. üblicherweise durch die Interpolation erfolgt. Diese geben den Achs-Antrieben eine Grundgeschwindigkeit vor. die sich aus der Anzahl der anstehenden Impulse pro Zeileinheit und Achse ergibt (/_v. f_y Frequenz). Die Impulse werden zugleich einer Lage-Regelung zugeführt, die für .v und r daraus laufend Lage-Sollwerte erzeugen, die mit den Istwerten der Zähler Z_{x y} verglichen werden. Etwaige Differenzen werden als Korrektur-Spannung oder als Korrektur-Frequenz herausgegeben und mit der Grund-Spannung oder Grundfrequenz gemischt.

Die voreingestellte Soll-Geschwindigkeit für den Vorschub des Fräsers beim Einstechen wie für den Vorschub (Arbeitsgeschwindigkeit) beim Umlauf kann zudem selbsttätig noch verändert werden durch an sich bekannte Drehmoment-Meßeinrichtungen des Fräser-Antriebes. Besonders zweckmäßig zur Steigerung der Leistung der Maschine wie auch zum Schutz des Antriebes und des Werkstückes sind gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung Kraftmessungen an den Fräsmessern selbst. Die Aufspannung der Messer (Auflage) erhält Dehnungs-Meßstreifen. die zugehörige Meßeinrichtung wird auf den zulässigen Schnittdruck eingestellt. Zur Einhaltung dieses Schnittdruckes wird sinngemäß die Größe des Vorschubes des Fräsers beeinflußt.

Das Umlauffräsen soll mit höchstzulässiger Geschwindigkeit erfolgen. Unterschiedliche Mengen des zu verspanenden Materials während eines Umlaufes machen es nötig, die erforderlichen Geschwindigkeitsänderungen selbsttätig vorzunehmen. Für diese Geschwindigkeitsstufen lassen sich nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung nach Werkstückzeichnung bestimmte Winkelbereiche festlegen. z.B. nach Fie. 13a

Umlauf-Winkel-; 0- 30 Geschwindigkeit F₁₁,
30-120 Geschwindigkeit V_u2
120-210 Geschwindigkeit VJ₃
210-255 Geschwindigkeit F₁^

255 -300^c Geschwindigkeit F„₅
300-360^ü Geschwindigkeit F₁₁₆
Diese Winkel richten sich im wesentlichen nach de Zahl der im Eingriff befindlichen Messer des Messer kopfes (Fräsers). Dabei gilt als 0" der Anlang, also de Punkt /f„ auf dem Quadrantenkreis 2 für das Umlauf fräsen (Fig. 9).

Für die Einstellung der sechs Geschwindigkeiten F₁₁ bis F_u6 sind entweder' Potentiometer oder Dekaden

to schaller vorhanden, die einzeln auf den Wen zwischer 300 bis 3000 mm/min eingestellt werden können.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 13a ist dei Winkel ß_q = 0- Hier fällt also der Geschwindigkeits· anfangs-Winkel y mit Winkel ß = 0 zusammen, währenc in Fig. 13b der Winkel β =72 ist. In diesem Fall sine die 72° für den Umlauf-Anfang = 0 .

Die Geschwindigkeitswinkel y müssen wie die Lagewinkel β in Quadrantenwinkel y_q umgerechnet werden, wobei der Winkel ß_q in die Festlegung der /,-Werte eingeht. Dies ermöglicht, während des Arbeitsganges »Umlauf« die Winkel y_q aufzufinden und damit eine Umschaltung auf den entsprechenden Geschwindigkeilsschaller vorzunehmen.

Fig. 13b zeigt die Quadrantenlage der Winkel y, — y„ Die Umrechung in die Quadrantenwinkel y_q findet im Rechner A (Fig. 13c I) statt, ähnlich der Methode für die Berechnung des Quadranten-Winkels ß_q nach Fig. 6 I. Die Winkel y_q für den ersten Zaplcn. und die Winkel y_q mit anderen ß_q der weiteren Zapfen, z.B. Za 2 — 4. werden im Speicher B mit entsprechender »Adresse« abgelegt. Arbeitet der Kreis-Inlerpolator nach Einheits-Winkel, so ergibt deren laufende Addition die talsächliche Winkellage der Fräsermilte im Umlaufkreis 2 in Graden. Dieser Innen-Winkel y_q wird im Komperator Γ (Fig. 13c I) mit dem salzweise anstehenden Winkel y, aus dem Speicher B verglichen. Bei Übereinstimmung wird ein Signal an den Zähler £(Fig. 13c I) gegeben, der seinerseits über die Komperaloren F die entsprechenden Potentiometer für den Taktgenerator T₁₁ des Interpolators oder des Einheilsrechners wirksam macht. Gleichzeitig ruft der Zähler den nächsten Satz aus dem Speicher B ab. der dann dem Komperator C zugeführt wird. Arbeilet der Interpolator jedoch nach dem Prinzip des Einheits-Schriites. so können nur Anfang und Ende eines Quadranten vom Interpolator her erkannt werden. Anstelle des tatsächlichen Winkelwertes in Graden wird dann gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung die Stellung der Fräsermilte im Umlauf aus dem Quotienten der laufend angebotenen Strecken

-Y

x:v (Zähler χ■';·) und dem Radius R erkannt, da —- = sin

R„

in den Quadranten II und IV und — = sin ■■„ in den

Quadranten I und III ist (Fig. 13c II).

Über einen Divisor D nach Fig. 13c 1 wird dieser sin-Wert erzeugt und dem Komperator Czugeführt. Andrerseits muß in diesem Fall der Rechner A anstelle des errechneten Winkels y_q dessen sin-Wert errechnen und über den Speicher B sinngemäß dem Komperator C zuführen. Dieser A sin-Wert wird dann mit dem D sin-Wert des Divisors D verglichen und bei Übereinstimmung ein Signal erzeugt, das, wie bereits beschrieben, über den Zähler £ zur Auswahl der Potentiometer F für den Taktgenerator 7>(Fig. 13c I) dient.

Diese erfindungsgemäße Anordnung ermöglicht es also, während des Arbeitsganges »Umlauf« die vorpro-

23 24

gianimierten Winkel ν, aufzufinden und damit eine Um- lauf-Geschwindigkeitsstufen (z. B. 1 -6) nacheinander in

schallung auf den entsprechenden Geschwindigkeits- Wirkung gebracht. Beim Versetzen zum nächsten Zapfen

schalter vorzunehmen. (Za 1 -4) ändert sich auch die erste Vorziffer sinngemäß

Während eines Fräser-Umlaufs werden also alle Um- von 1 auf 2 bzw. 3 oder 4 für die Komperatören F.

Hierzu 16 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Elektrische Programmsteuerung für Kurbelwellenfräsmaschinen mit einem Rechner zur elektrischen Steuerung eines mittels Kreuzschlitten bewegbaren Trägers für ein mit Innenschneiden versehenes Fräswerkzeug, wobei das Werkstück während des Fräsens eines Kurbelzapfens jeweils in vorbestimmter Winkellage fest eingespannt stillsteht, dadurch ge- ίο kennzeichnet, daß der Rechner ein an der Maschine angebrachter Einzweck-Rechner ist, in den unmittelbar die aus den Zeichnungen des Werkstücks entnommenen Abmessungen (Strecken und Winkel) für Zapfen und Wangen über Dekadenschalter eingebbar sind und in dem die eingegebenen Zeichnungswinkel (ß) über die Lage der Kurbelzapfen (K) über Komperatorer. und deren besondere Auswertung in Quadrantenwinkel (/f,i_iv) umrechenbar und zugleich die dazu gehörenden Winkelfunktionen (sin/cos) und die Vorzeichen feststellbar und als Winkel-Zwischenwerte in Speichern speicherbar sind, daß aus den Strecken-Abmessungen des Werkstücks, nämlich: für den Zapfen (K) der Hub (H), der Zapfenradius (R.), die Materialzugabe (S₁J (Vorschubweg) und den Fräserradius (R_F) die Strecken-Zwischenwerte für den Einstechweg (s_a), den Eilgangweg (s_e) und den Radius (R_u) des Umlaufkreises der Fräsermitte über Addierer-Subtrahierer errechenbar und in Speichern speicherbar sind, und daß für das Fräsen von Kurbel- und Lagerzapfen über Multiplikatoren die zusammengehörenden Zwischenwerte für Winkel und Strecken multiplizierbar und damit die Steuerdaten (x, y) für den Geraden- und Kreisinterpolator (.v, _₄, y, _₄) für den Antrieb der Achsen (.y,y) errechenbar sind und diese Steuerdaten entsprechend dem programmierten Arbeitsablauf (Einstechen, Umlauffräsen und Rücklauf) unter Verarbeitung der Rückmeldungen der Stellungen Mnd der Bewegungen der Maschine dem Interpolator und der Steuerung der Maschine zuführbar sind, und daß besondere Ist-Werte (z. B. X₂' Λ' *5« ^s) zusätzlich zum laufenden Soll-Ist-Wert-Vergleich des Interpolators über Zähler, Addierer und Komperatoren überwachbar sind.

2. Elektrische Programmsteuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die eingegebenen Zeichnungswinkel (/?) über Komperatoren mit den Koordinantenwinkeln (90^ü, 180°, 270°, 360°) vergleichbar und die Quadrantenwinkel (/?,) durch die über einen Subtrahierer gebildete Differenz von so Zeichnungswinkel (ß) und dem sich ergebenden zugehörigen Koordinatenwinkel feststellbar sind und daß aus dem Quadrantenwinkel (/?,) für die Lage der K urbelzapfen im Koordinatenkreuz des Quadrantenkreises und hieraus unterschiedlich für die Arbeitsgänge: Einstechen, Umlauffräsen für Kurbel- und Lagerzapfen die Vorzeichen für die Strecken .v und y, deren Quadrantenlage (MV) und die sin- und cos-Funktionen des zugehörigen Quadrantenwinkels bestimmbar und in dem Quadnintenzähler (Z,) speicherbar sind.

3. Elektrische Programmsteuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die unterschiedlichen Winkel-Lagen der zu fräsenden Kurbel-Zapfen und Wangen einer Kurbelwelle durch die rechnerische Festlegung der Richtung der Einsteckbewegung der Schlittenachsen χ und y im Koordinatensystem über die Quadrantenschaltung berücksichtigbar sind, wobei der Nullpunkt (Referenzpunkt) dieser Rechnungen die geometrische einheitliche Mitte der beiden Schlitten, des Innenfräsers, der Längsachse des Werkstücks und des Koordinaten-Systems 1 bildet.

4. Elektrische Programmsteuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch eine elektronische Schrittschaltung des Rechners (Re) die bei jedem Schritt erforderlichen eingegebenen Werkstückdaten abrufbar sind, die dann über Addierer bzw. Subtrahierer verarbeitbar und mit den in der Quadrantenschaltung festgelegten Winkel-Daten einem oder mehreren Multiplizierern zuführbar sind und daraus die Werte +.ν,/ν, für Einstechen-Eilgang, ±.y₂/.v₂ für Einstechen-Vorschub und ±.y₄/v₄, ±.v₅/>'₅ für Umlauf als Rechenstützpunkte an den Geraden- und den Kreis-Interplator ausgebbar sind.

5. Elektrische Programmsteuerung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Einzweck-Rechner (Re) für die abzufahrenden Strecken .v und>· beim geradlinigen Einstechen je ein Zähler (Z_x und Zy) vorgesehen ist, der seine Impulse unmittelbar von den Ist-Gebern erhält, wobei die Summen aus den Werten für die Eilgang-Strecken (.v,/v,) und die Vorschubstrecken (.v₂/y₂) und der darin enthaltenen Schleichgangstrecke, also die Werte der Zähler (Z_x und Z₁.), dem Abstand des Fräsermittelpunktes vom Maschinenmittelpunkt entsprechen und daß die errechneten Achsenabstands-Werte der Ge^amtstrecke s_a = Einstechen mittels eines Komperators mi! der Summe der Teilstrecken .v,/>·, +.v₂/>'₂ vergleichbar ist, die Ende Einstechen in den Zählern (Z_x) für die Achse .v und (Z,.) für die Achse y enthalten ist, und daß bei Überschreitung einer Toleranzeingabe ein Störsignal zur Beeinflussung der Maschinensteuerung herausgeht.

6. Elektrische Programmsteuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Radius (R₁₁) des Umlaufkreises der Fräsermitte (F₀) (Quadrantenkreis 2) aus den eingegebenen Daten (R_U = R_F — R.) mit dem Mittelpunkt Z₀ = Zapfenmitte errechenbar ist, wobei der Abstand zwischen M₀ und Z₀ = // der Nullpunkt-Verschiebung mit den Werten xjy_} entspricht, die für die Einstellung der x- und j'-Zähler für die Lage der Achsen im Umlaufkreis benötigt wird (Fig. 9).

7. Elektrische Programmsteuerung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß für den Umlauf des Fräser-Mittelpunktes (F₀) im Quadrantenkreis (2) die dem Interplator gegebenen Stützpunkte (.v₄/.v₄) zugleich in die Zähler (Z_x und Z_x) setzbar sind, wobei diese Zähler bei fortschreitender Kreis-Interpolation entgegengesetzt dem Uhrzeigersinn die entsprechenden x- und ^-Impulse in der Weise erhalten, daß je nach Quadrantenlage des 1. Umlauf-Arbeitsvorgangs, z.B. im Quadranten II und IV, der .Y₄-Wert des Zählers (Z_x) in Richtung auf .Y₅ = Radius R_u des Quadrantenkreises 2, der >'₄-Wert des Zählers (Z,.) zugleich in Richtung auf j'₀ = 0 über die Impulsgeber DG x/y zählbar ist und beim Wechsel des Quadranten sinngemäß vom Wert R₁₁ auf Null und Z_y von Null auf den Wert R_u zählbar ist, und daß vor der Umschaltung auf den nächsten Quadranten durch den Kreisinterpolator der Inhalt des Zählers (Z_x) je nach Quadrantenstellung mit dem Wert Null oder dem Rechnungswert (RJ und sinngemäß ebenso der Inhalt des Zählers (Z,.) über Komperatoren vergleichbar ist und bei Überschreitung einer Toleranzeingabe ein Störsignal herausgeht.

8. Elektrische Programmsteuerung nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß zum Fräsen von Wangen aus den einzugebenden Zeichnungsdaten, nämlich: dem Winkel (α)des kleinen Warigenbogens, dem kleinen Radius (r), dem großen Radius (R), der halben Mittelachse (a) und dem Abstand C von Mitte Wange zum Dreh-Mittelpunkt einerseits die zusätzlichen Strecken-Zwischenwerte für den Einstechweg (i„„), den großen Radius der Umlauf-Teü-Bögen für die Fräsermitte (/?„,), den kleinen Radius der Umlauf-Teil-oögen (R_u2). über Addierer-Subtrahierer feststellbar und speicherbar sind, andererseits die Wangen-Teilbögen-Winkel (α,— α₅) und in Verbindung mit den in der Quadrantenschaltung bereits festgelegten Qi^adrantenwinkel Ji₁₁ für die Lage der !5 Wange die Umlauf-Quadranten-Winkel (ε, — ε₅) und deren Winkelfunktionen und Vorzeichen feststellbar und speicherbar sind, und daß die zusammengehörigen Zwischenwerte für Strecken und Winkel über Multiplizierer die Steuerdaten für das Wangen-Umlauffräsen (±.v_Bu]_, A/E, ±y_Blll-_s A/E) sinngemäß errechenbar und speicherbür sind (Fig. 10b —f).

9. Elektrische Programmsteuerung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß für das Umlauffräsen von Wangen die Quadrantenschaltung mit einem weiteren Zähler (Z_Bu) versehen ist. der festhält, in welchem Umlaufbogen sich die Fräsennitte (F_n) gerade befindet und damit auch die zugehörigen Kreisbogen-Mittelpunkte (Koordinaten-Mittelpunkte A₁ , A₁. B₁. B₂) feststellt und speichert.

10. Elektrische Programmsteuerung nach Anspruch 8. dadurch gekennzeichnet, daß nach Abfahren des Einsiechweges (s„„.) das rechnungsmäßig in Richtung der langen Achse der Wange erfolgt, die im Punkt A₁, befindliche Fräsermitte(F_u)das Umlauffräsen für die Herstellung der Wange beginnt, wobei die für den Kreis-lnierpolator erforderlichen Stützpunkte vr für Anfang und Ende eines jeden Umlaufbogens einschließlich der erforderlichen Radien und Winkel. Vorzeichen und Winkelfunktionen über den Bogenzähler Z_s„ nacheinander in der erforderlichen Reihenfolge zur Wirkung bringbar sind (Fig. lOb-f).

11. Elektrische Programmsteuerung nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß bei den Kommandos »Rücklauf« am Ende des Umlaufs und »Not-Rücklauf« aus der Geraden oder dem Umlauf für Zapfen und Wangen die Numerik und der Einzweck-Rechner unwirksam gemacht werden, und das Fahren der Schlitten (.v und y) unmittelbar zur Maschinen-Mille (.W₀) stattfindet, wobei den beiden Achs-Antrieben χ y die gleiche, höchst zulässige Steuerspannung zugeführt wird, so daß die Bewegung der Fräsernlille unter 45° im Eilgang zur Koordinatenniille I erfolgt, wobei die Richtung, die die einzelnen Achsen nehmen müssen, durch die Richtungserkennungs-Endschalter-Anordnung nach Fig. 3a bis c bestimmt wird, wobei kurz vor der Stellung Mitte jeder Bewegung der Schlitten, unabhängig voneinander, der Eilgang auf Schleichgang umgeschaltet wird und am Ende beider Bewegungen alle Zähler (Z_x, Z₁., Z₁₁, Z,,„) auf Null gestellt werden.

12. Elektrische Programmsteuerung nach Anspruch 7. dadurch gekennzeichnet, daß während eines Umlaufs des Fräser;· (F) im Quadrantenkreis (2) in vorbestimmten Winkelabschnitten (■;, bis ■;„) (s. Fig. 13a) vorbestimmte Umfangsgeschwindigkeiten (I '„) über einer Änderung der Rechcngescnwindigkeit in vorbestimmten Winki-'labschnitten (Taktfreauenz) wirksam werden, wobei das Ende des Einstechweges unter dem Quadrantenwinkel (/?,) für den Beginn des Umlauffräsens zugleich der Anfang für den ersten Geschwindigkeits-Winkelabschnitt ist, und daß die Umschaltung von einem Geschwindigkeits-Abschnitt zum nächsten jeweils dem Quadranten-Winkel (ν,»)· gebildet in einer Quadrantenschaltung aus der Summe der Winkel (/?, + ■/,,) (F-:g. 13 b), entspricht, und daß der sin-Zahlenwert dieses Winkels (Fig. 13b) mit dem Quotienten aus dem Ist-Zählwert (Z_x, Z₁.) und dem Radius (R₁₁) verglichen wird, und bei Übereinstimmung das Signal der Geschwindigkeit für den nächsten Winkel-Abschnitt eingegeben wird (Fig. 13a, 53b/c).