DE2418360B2

DE2418360B2 - Numerische werkzeugkorrektur bei einer werkzeugmaschinensteuerung

Info

Publication number: DE2418360B2
Application number: DE19742418360
Authority: DE
Inventors: Peter Dipl.-Ing. 8520 Erlangen Schiewek
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1974-04-16
Filing date: 1974-04-16
Publication date: 1976-06-10
Also published as: GB1501134A; FR2268297B1; BE827910A; FR2268297A1; DE2418360A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine numerische Werkzeugkorrektur bei einer Werkzeugmaschinen-Steuerung, 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 zu fertigenden Werkstückes beschreibt. Zur Steuerung 4er Werkzeugmaschine muß jedoch die Bahn des Werkzeuges vorgegeben werden, die um z.B. den 9räserradius oder den Radius einer Brennerflamme Jegenüber der programmierten Bahn versetzt ist. Für iese Werkzeugradius-Kompensation bei der numeriichen Bahnsteuerung sind ihrerseits wieder die verschiedensten Verfahren bekannt (vgl. z. B-. VDI-Zeit-

schrift 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 2219705).

Es gibt eine Reihe von Fällen, in denen diese

ίο Schnittpunktermittlung versagt, z.B. wenn die Schnittpunktsgleichungen keine reellen Lösungen ergeben; d.h. beide korrigierten 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

ao gleich sind.

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

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß bei nicht ermittelbaren Schnittpunkten der Kurvengleichungen oder bei nur um einige Winkel-

grade verschiedenen Tangentenneigungen in den jeweiligen Endpunkten der Kurven 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 lieg* 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 Satzes und folgenden Satzes bilden.

Auf diese Weise besteht weitgehende Freiheit in der Wahl und Veränderung der Korrekturwerte, da

₊5 immer sichergestellt ist, daß für die Maschinensteuerung eine technologisch brauchbare Bahn vorgegeben wird. Das Verfahren des Übergangssatzes reduziert sich dabei im Fall des stetigen Übergangs zum Übergangssatz Null.

An Hand einer Zeichnung sei die Erfindung näher erläutert. Es zeigt.

Fig. 1 die Bahnkorrektur bei nicht reellen Schnittpunkten,

Fig. 2 die Bahnkorrektur bei einer unstetigen Kon-

turänderung 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 Sv (ν = 1,2 ... η, 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 Ar versetzten Bahn geführt werden und aus den Sätzen Sv, durch welche die Kontur K beschrieben ist, die entsprechenden Sätze Sv'bestimmt werden. Wie beispielsweise im Fall

S_r ersichtlich, handelt es sich beim Satz S_n' um eine um den Wert Ar verschobene Gerade mit gegenüber den ursprünglichen Werten verschobenen Anfangsund Endpunkten A_n' und E_n'. Der Punkt A_n' ist relativ einfach dadurch ermittelbar, daß der Schnittpunkt der Kurvengleichung des vorhergehenden korrigierten Satzes S_n _,' und der Kurvengleichung des korrigierten Satzes S/ bestimmt wird. Schwieriger ist dagegen die Bestimmung des Endpunktes E_n, da die durch den Satz S₁₁ ₊, beschriebene Kurve keinen Schnittpunkt mit der durch den Satz S_n' definierten Kurvengleichung aufweist. 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_n' und S'_{n +} , zu erhalten und die End- bzw. Anfangspunkte E_n', A_n '₊ j des laufenden und folgenden Satzes zu bestimmen, wird ais Endpunkt des laufenden Satzes S_n' selbsttätig derjenige Wert bestimmt, der sich ergibt, wenn man auf einer Senkrechten zur Bahnkurve des Satzes S_n im Endpunkt E_n um den Korrekturwert Ar weitergeht. Dieser so ermittelte Endpunkt E_n des korrigierten Satzes S_n' ist dann gleichzeitig Anfangspunkt A_ü eines Übergangssatzes S_ü, dessen Kurvengleichung durch einen Kreis mit dem Radius Ar, d.h. dem Korrekturwert, um den Punkt E_n beschrieben ist. Der Endpunkt E_a des Übergangssatzes S_ä und damit der Anfangspunkt A '„₊ ^ des Satzes S_n+ , liegt dann ebenfalls um den Wert Ar auf einer Senkrechten zum Punkt A_n+1 des folgenden Satzes S₁₁₊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. α = 2°, verschieden sind. Hier würde sich der Schnittpunkt SP', der durch die Sätze S_n' und S_n'₊, 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_n' des !aufenden korrigierten Satzes S_n'dadurch ermittelt, daß der Schnittpunkt E/ der Senkrechten im Punkte E_n mit der Kurvengleichung des korrigierten Satzes S_n' ermittelt wird. Dieser Endpunkt E_n ist dann gleichzeitig Anfangspunkt A_u eines Übergangssatzes S_a vom Radius Ar, dessen Endpunkt £_s wiederum mit dem Schnittpunkt der Senkrechten im Punkt A_{n + 1} des Satzes S_{n + 1} übereinstimmt.

Der einfachste Fall ergibt sich, wenn, wie in Fig. 3 dargestellt, die Bahntangenten der Kurvengleichungen des korrigierten laufenden Satzes S_n' und des folgenden korrigierten Satzes S_n'₊₁ bei stetigem Übergang gleich oder fast gleich sind. Hier kann der Anfangspunkt A'_n ₊₁ des folgenden Satzes S_n'₊₁ gleich der Endpunkt E_n des laufenden korrigierten Satzes S_n' sein.

Wie aus dem in Fig. 4 dargestellten schematischen Steuerungsablauf ersichtlich, wird das auf einem Datenträger 3, z. B. einem Lochstreifen, gespeicherte Programm in Form von die Werkzeugkorrektur beschreibenden Sätzen einem Datenspeicher D eines Rechners 1 zugeführt, der hieraus und aus dem vorgegebenen Korrekturwert Ar die korrigierten Sätze ermittelt. Hierzu wird in einer logischen Einheit SP des Rechners 1 eine Schnittpunktdiskussion SP durchgeführt und in einer Falluntersuchung FU 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 Grundfunktionen 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.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

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 ermiUelbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß bei nicht ermittelbaren Schnittpunkten der Kurvengleichungen oder bei nur um einige Winkelgrade verschiedenen Tangentenneigungen in den jeweiligen Endpunkten der Kurven ein Übergangssatz (S_u) einblendbar ist, dessen Anfangspunkt (A₁₁) 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 (£„) auf einer Senkrechten zur Bahnkurve im Anfangspunkt (A_n+1) ^{des mc}h^l korrigierten folgenden Satzes (S_n+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_ü, E_ü) des Übergangssatzes (S_ü) End- bzw. Anfangspunkt (E_n', A'„.{) des korrigierten laufenden Satzes (S_n*) und folgenden Satzes (S_{n + 1}) bilden.