DE2418360A1

DE2418360A1 - Numerische werkzeugkorrektur bei einer werkzeugmaschinensteuerung

Info

Publication number: DE2418360A1
Application number: DE19742418360
Authority: DE
Inventors: Peter Dipl Ing Schiewek
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1974-04-16
Filing date: 1974-04-16
Publication date: 1975-10-30
Also published as: FR2268297A1; BE827910A; DE2418360B2; GB1501134A; FR2268297B1

Description

SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT Erlangen, 11· APR. 1974 Berlin und München Werner-von-Siemens-Str.

Unser Zeichen: VPA 74/3079 Ch/Ar

Numerische Werkzeugkorrektur bei einer Werkzeugmaschinensteuerung -

Die Erfindung bezieht sich auf eine numerische Werkzeugkorrektur bei einer Werkzeugmaschinensteuerung, insbesondere bei einer Brennschneidmaschinensteuerung, bei der die Kontur des zu fertigenden Werkstückes in einer Folge von Sätzen programmiert ist und das Werkzeug durch jeweils korrigierte Sätze auf einer gegenüber der Kontur um den Korrekturwert verschobenen Bahnkurve geführt ist und bei der der Endpunkt des jeweils laufenden korrigierten Satzes und der Anfangspunkt des folgenden korrigierten Satzes aus dem Schnittpunkt der Kurvengleichungen der korrigierten Sätze ermittelbar ist.

Rechnerische Interpolationsverfahren zur Steuerung von Werkzeugmaschinen sind in mannigfacher Form bekannt. Hierbei handelt es sich darum, auf einer Kurve, deren Gleichung sowie Anfangs- und Endpunkte gegeben sind, eine Reihe^ von Zwischenwerten für die Steuerung zu berechnen (vgl. z.B. Siemens-Zeitschrift , Beiheft 1970, Seiten 52 bis 57).

Zur Vereinfachung der Programmierung wird häufig nur ein Programm erstellt, das die Kontur des su fertigenden Werkstückes beschreibt. Zur Steuerung der Werkzeugmaschine muß jedoch die Bahn des Werkzeuges vorgegeben werden, die um 2.B. den Fräserradius oder den Radius einer Brennerflamme gegenüber der programmierten Bahn versetzt ist, Pur diese Werkzeugradius-Koaapensation bei der numerischen Bahnsteuerung sind ihrerseits wieder dis verschiedensten Verfahren bekannt

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(vgl. z.B. VDI-Zeitsohrift 107, 1965, S. 1219 bis 1226).

Bei einer bekannten Methode werden z.B. hierzu die die Kontur beschreibenden Sätze entsprechend korrigiert; d.h. z.B. eine Gerade oder ein Kreis um den Korrekturwert verschoben und dann aus den Gleichungen der korrigierten Sätze die korrigierten Anfangs- und Endpunkte der jeweiligen korrigierten Sätze bestimmt (vgl. z.B. DT-OS 2 219 705).

Es gibt eine Reihe von Fällen, in denen diese Schnittpunktermittlung versagt, z.B. wenn die Schnittpunktsgleichungen keine reellen Lösungen ergeben; d.h. beide korrigerten Kurven sich nicht schneiden, oder wenn bei einem unstetigen Bahnübergang die Tangentenneigungen nur um einige Grade verschieden sind, so daß sich ein weit vom Schnittpunkt der nicht korrigierten Bahnstücke entfernter, technologisch nicht sinnvoller Schnittpunkt ergibt, oder als Extremfall, wenn bei stetigem Übergang die Bahntangenten der korrigierten Kurven gleich sind.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine numerische Werkzeugkorrektur der eingangs genannten Art auch für den FaIl anzugeben, bei dem die korrigierten Bahngleichungen keine rellen oder keine technologisch brauchbaren Schnittpunkte liefern.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß bei nicht ermittelbaren Schnittpunkten der Kurvengleichungen ein-Übergangssatz einblendbar ist, dessen Anfangspunkt auf einer Senkrechten zur Bahnkurve des nicht korrigierten laufenden Satzes im Endpunkt im Abstand des Korrekturwertes und dessen Endpunkt auf einer Senkrechten zur Bahnkurve im Anfangspunkt des nicht korrigierten folgenden Satzes im Abstand des Korrekturwertes liegt und dessen Kurvengleichung durch einen Kreis vom Radius des Korrekturwertes bestimmt ist, und daß Anfangs- und Endpunkt des Übergangssatzes End- bzw. Anfangspunkt des korrigierten laufenden und korrigier-

- 3 - VPA 74/3079 ten folgenden Satzes bilden.

Auf diese Weise besteht weitgehende Freiheit in der Wahl und Veränderung der Korrekturwerte, da immer sichergestellt ist, daß für die Maschinensteuerung eine technologisch brauchbare Bahn vorgegeben wird. Das Verfahren des Übergangssatzes reduziert sich dabei im FaIl des stetigen Übergangs zum Übergangssatz Null.

Anhand einer Zeichnung sei die Erfindung näher erläutert; es zeigen:

Fig. 1 die Bahnkorrektur bei nicht reellen Schnittpunkten,

Fig. 2 die Bahnkorrektur bei einer unstetigen Konturänderung mit einem Tangentenwinkel unter zwei Grad,

Fig. 3 die Bahnkorrektur bei stetigem Konturübergang zwischen zwei Sätzen und

Fig. 4 einen schematischen Steuerungsablauf.

Es liegt beispielsweise die Aufgabe vor, wie in Fig. 1 gezeigt, die durch die Folge der Sätze S^ (-^ = 1,2 ... n, η + 1 ..) beschriebene Kontur K eines Werkstückes W herzustellen. Hierzu muß das Werkzeug,z.B. ein Fräser oder die Flamme eines Brenners, auf einer um den Korrekturwert /\r versetzten Bahn geführt werden und aus den Sätzen S-^ , durch welche die Kontur K beschrieben ist, die entsprechenden Sätze S%^' bestimmt werden. Wie beispielsweise im Fall S ersichtlich, handelt es sich beim Satz S ' um eine um den Wert -A r verschobene Gerade mit gegenüber den ursprünglichen Werten verschobenen Anfangs- und Endpunkten A · und E_n ¹. Der Punkt A_n ¹ ist relativ einfach dadurch ermittelbar, daß der Schnittpunkt der Kurvengleichung des vorhergehenden korrigierten Satzes S -1 und der Kurvengleichung des korrigerten Satzes S ' bestimmt wird. Schwieriger ist dagegen die Bestimmung des Endpunktes E ', da die durch den Satz S_nZ₊I ^bescnriebene Kurve keinen Schnittpunkt mit der durch den Satz S_n' definierten Kurvengleichung aufweist.

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Wird dies vom Rechner festgestellt, so um in einem solchen während der Bearbeitung auftretenden Fall eine technologisch brauchbare Verbindungskurve zwischen den beiden korrigierten Sätzen S ^f und S' .. zu erhalten und die End- bzw. Anfangspunkte E ·, A^ _{+ 1} des laufenden und folgenden Satzes zu bestimmen, wird als Endpunkt des laufenden Satzes S ' selbstätig derjenige Wert bestimmt, der sich ergibt, wenn man auf einer Senkrechten zur Bahnkurve des Saztes S im Endpunkt E um den Korrekturwert A r weitergeht. Dieser so ermittelte Endpunkt E ' des korrigierten Satzes S ' ist dann gleichzeitig Anfangspunkt A.. eines Übergangssatzes S.., dessen Kurvengleichung durch einen Kreis mit dem Radius Ar, d.h. dem Korrekturwert, um den Punkt E beschrieben ist. Der Endpunkt E.. des Übergangssatzes S.. und damit der Anfangspunkt A¹ .. des Satzes S .. liegt dann ebenfalls um den Wert Λ r auf einer Senkrechten zum Punkt A-. des folgenden Satzes S +1.

Bei der in Fig. 2 gezeigten Korrektur soll ein Werkstück W mit einer Kontur K gefertigt werden, bei dem bei unstetigem Bahnübergang die Tangentenneigungen nur um einige Winkelgrade, z.B./?C = 2 , verschieden sind. Hier würde sich der Schnittpunkt SP¹, der durch die Sätze S ' und S '+1 beschriebenen Kurvengleichungen ergeben, der weit vom zu fertigenden Werkstück abliegt und unter Umständen technologisch nicht mehr brauchbar ist. Auch in einem solchen Falle wird analog der in Fig. 1 beschriebenen Weise der Endpunkt E ' des laufenden korrigierten Satzes S ' dadurch ermittelt, daß der Schnittpunkt E ' der Senkrechten im Punkte E mit der Kurvengleichung des korrigierten Satzes S ' ermittelt wird. Dieser Endpunkt E ' ist dann gleichzeitig Anfangspunkt A-, eines Übergangssatzes S., vom Radius/^r, dessen Endpunkt E-wiederum mit dem Schnittpunkt der Senkrechten im Punkt A + des Satzes S + 1 übereinstimmt.

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,Der einfachste Pall ergibt sich, wenn, wie in Pig. 3 dargestellt, die Bahntangenten der Kurvengleichungen des korrigierten laufenden Satzes S ' und des folgenden korrigierten Saztes S · + 1 bei stetigem Übergang gleich oder fast gleich sind. Hier kann der Anfangspunkt A¹ .. des folgenden Satzes S ¹^ gleich der Endpunkt E ' des laufenden korrigierten Satzes S · sein.

Wie aus dem in Pig. 4 dargestellten schematischen Steuerungsablauf ersichtlich, wird das auf einem Datenträger 3» z.B. einem Lochstreifen, gespeicherte Programm in Porm von die Werkzeugkorrektur beschreibenden Sätzen einem Datenspeicher D eines Rechners 1 zugeführt, der hieraus und aus dem vorgegebenen Korrekturwert Δ τ die korrigierten Sätze ermittelt. Hierzu wird in einer logischen Einheit SP des Rechners 1 eine Schnittpunktdiskussion SP durchgeführt und in einer Palluntersuchung PU festgestellt, ob sich ein brauchbarer Wert für Anfangs- und Endpunkt der korrigierten Sätze ergibt. Entsprechend wird dann auf die Schnittpunktsdiskussion SP eingewirkt, so daß der Rechner 1 der Maschine 2 die erforderlichen korrigierten Sätze vorgeben kann.

Bei der vorstehenden Beschreibung wurde auf eine Angabe der mathematischen Formel zur Bestimmung der Schnittpunkte zweier Kurven verzichtet, da diese elementare Grundfunktiöneii der analytischen Geometrie darstellen und als solche zum Verständnis der Erfindung nicht beitragen, die im wesentlichen auf eine brauchbare technische Verfahrensweise zur Auswahl der erforderlichen Schnittpunkte gerichtet ist.

1 Anspruch
4 Piguren

r η η Q I. I. I Π 1 Π %

Claims

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Patentans pruoh

Numerische Werkzeugkorrektur bei einer Werkzeugmaschinensteuerung, insbesondere bei einer Brennschneidmaschinensteuerung, bei der die Kontur des zu fertigenden Werkstückes in einer Folge von Sätzen programmierbar ist und das Werkzeug durch jeweils korrigierte Sätze auf einer gegenüber der Kontur um den Korrekturwert verschobenen Bahnkurve geführt ist und bei der der Endpunkt des jeweils laufenden korrigierten Satzes und der Anfangspunkt des folgenden korrigierten Satzes aus dem Schnittpunkt der Kurvengleichungen der korrigierten Sätze ermittelbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß bei nicht ermittelbaren Schnittpunkten der Kurvengleichungen ein Übergangssatz (S-) einblendbar ist, dessen Anfangspunkt (A_ü) auf einer Senkrechten zur Bahnkurve des nicht korrigierten laufenden Satzes (S_n) im Endpunkt (E_n) im Abstand (Ar) des Korrekturwertes (Ar) und dessen Endpunkt (E-) auf einer Senkrechten zur Bahnkurve im Anfangspunkt (A_n+1) des nicht korrigierten folgenden Satzes (S +1) im Abstand des Korrekturwertes (Ar) liegt und dessen Kurvengleichung durch einen Kreis vom Radius (Ar) des Korrekturwertes bestimmt ist und daß Anfangs- und Endpunkt (A^, E_ü) des Übergangssatzes (Sj-) End- bzw. Anfangspunkt (E ', A n-1) des korrigierten laufenden Satzes (S ') und folgenden Satzes (S bilden.

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