DE2434454A1

DE2434454A1 - Verfahren und vorrichtung zur erstellung und durchfuehrung eines programms an einer numerisch gesteuerten werkzeugmaschine

Info

Publication number: DE2434454A1
Application number: DE19742434454
Authority: DE
Inventors: Hymie Cutler; William John Tresh
Original assignee: Bendix Corp
Current assignee: Bendix Corp
Priority date: 1973-07-19
Filing date: 1974-07-17
Publication date: 1975-02-20
Also published as: JPS5939259B2; FR2238181A1; DE2434454B2; JPS5043583A

Description

Die Erfindung betrifft numerisch gesteuerte Werkzeugmaschinen
und dergleichen, insbesondere ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Programmierung und Durchführung des Abtrags einer formgebenden Spanmenge des Werkstoffes von einem sich drehenden Werkstück auf einer Dreh- oder ähnlichen Maschine.

Numerische Steuereinrichtungen für hoch entwickelte industrielle Anlagen wie Drehmaschinen, Schleifmaschinen, Fräsmaschinen und
dergleichen sind nun allgemein bekannt. Diese numerischen Steuereinrichtungen umfassen Vorrichtungen zum Ablesen'eines Programms von einem Datenspeicher oder Datenträger sowie eine elektromechanisch^ Anordnung zur Führung des Werkzeugs oder dergleichen ι

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in Abhängigkeit von Befehlen, die vom Speicher oder Datenträger ausgelesen worden sind. Der normale Speicher oder Datenträger für eine numerische Steuereinrichtung ist ein biegsames Band, welches eine kodierte Aufzeichnung der Werkzeugversetzungen oder Bahnen sowie anderer Haschinenfunktionen enthält, die zur Herstellung eines fertigen Werkstücks von bestimmten Abmessungen und Formen erforderlich sind. Die Abruf- oder Zugriffseinrichtung umfaßt somit einen Band- oder Lochstreifenleser zur Umsetzung der kodierten Aufzeichnung in eine für die Maschine lesbare Form. Gewöhnlich enthält der Lochstreifen eine in Blockform angeordnete serielle Folge von Datenzeichen, die alle einzelnen Maschinenfunktionen und Werkzeugwege beschreibt, welche zur Fertigung des gewünschten Werkstücks erforderlich sind. Eine Person mit besonderen Kenntnissen der numerischen Steuerung sowie Programmierkenntnissen ist dann zur Vorbereitung des Programmlöchstreifens vorgesehen, die jeden einzelnen der vielen und sich wiederholenden-Werkzeugschlittenbewegungen beschreibt und einen langen Lochstreifen mit vielen Datenblöcken aufbereitet, oder schreibt. Dies ist häufig eine zeitraubende und mühsame Aufgabe und erfordert in vielen Fällen einen Programmstreifen von außergewöhnlicher Länge.

Erfindungsgemäß ist ein Verfahren vorgesehen, wonach ein sich wiederholender Bearbeitungsvorgang wie das Abtragen von Metall von einer formgebenden Spanmenge bei einem sich drehenden Werkstück leicht und genau mit einem Minimum an Zeit- und Arbeitsaufwand für das Schreiben des Lochstreifens erreicht wird. Grob

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gesagt, umfaßt das Verfahren die Erst- oder Hauptsteuerung der Werkzeugbahri gegenüber einer¹, sich drehenden Werkstück durch Daten, welche von einem aktiven Speicher oder Datenträger wie einem Lochstreifen ausgelesen werden sowie die Neben- oder Sekundärsteuerung der Werkzeugbahn während einfacher, sich wiederholender Folgen von Arbeitsgängen durch Befehle, die von einem Großspeicher durch einen verhältnismäßig einfachen Abrufbefehl auf dem Lochstreifen abgerufen werden. Bei dem nachstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel der Erfindung kann das Werkzeug gegenüber dem Werkstück in mindestens zwei Achsen verfahren werden. Der besondere, Fall, auf welchem die Er-findung angewandt wird, betrifft einen Zerspanungsvorgang, bei welchem die zu verspanende Metallmenge durch eine Perimeterbahn bestimmt wird, die sich zwischen einem ersten Punkt auf einer ersten Fläche des Werkstücks und einem zweiten Punkt auf einer zweiten Fläche des Werkstücks erstreckt, wobei der erste und der zweite Punkt durch mindestens einen Zwischenpunkt miteinander verbunden sind; im Normalfall ' liegt dieser Zwischenpunkt tiefer im Werkstück als der erste oder zweite Punkt. Die vom Großspeicher abgerufenen Befehle führen die Eearbeitungsvorgänge aus, welche das Werkzeug periodisch über geschlossene Schleifen von schrittweise abnehmenden Längen zwischen dem ersten und dem zweiten Punkt führen, während sie gleichzeitig das Werkzeug schrittweise bei einer vorgegebenen Stufe in jeder der aufeinanderfolgenden VTerkzeugbahnschleifen zum Zwischenpunkt hin weitertakten; die Koordinaten des Zwischenpunktes werden hierbei im aktiven Speicher festgelegt.

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Dieses Verfahrenwird solange wiederholt, bis das Werkzeug den Zwischenpunkt erreicht. Jetzt kann der Bearbeitungsgang beendet werden, indem das Werkzeug kontinuierlich und voll auf der Perimeterbahn verfahren,wird, worauf die Steuerung der Werkzeugbahn oder Versetzung vollkommen an den Aktivspeicher zurückgegeben wird. ·

In einem nachstehend näher erläuterten Ausführungsbeispiel hat die Metallzerspanungsmenge einen dreieckigen Querschnitt und umfaßt die Programmierung von aufeinanderfolgenden Werkzeugbahnschleifen, wobei jede Schleife vier Werkzeugversetzungsbahnen umfaßt, die durch aufeinanderfolgende rechte Winkel verbunden oder aufeinander bezogen sind sowie eine lineare Bahn auf einer Achse, eine Abhubbahn auf einer anderen Achse, eine Rücklaufbahn auf der ersten Achse und einen Tiefenschnittgang auf der zweiten Achse, wpbei die lineare Schneidbahn und die Rücklaufbahn schrittweise verkürzt werden; die Rücklaufbahn ist von konstanter Länge und der Tiefenschnittgang ist entweder von konstanter oder schrittweise abnehmender Länge in Abhängigkeit vom Werkzeugverschleiß und dem geforderten Eingriff sdruck des Werkzeugs.

Somit braucht der Werkstuckprogrammierer mit Hilfe der Erfindung die sich wiederholende Folge, von Werkzeugbahnen nicht voll zu programmieren, die eigentlich, erfordert ist, um den Zerspanungsvorgang durchzuführen. Anstelle dessen braucht der Werkzeugprogranunierer nur bestimmte Daten vorzuschreiben,

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d.h. den Umriß der Perimeterbahn der formgebenden Spahmenge, von welcher der Werkstoff abzutragen ist, während die interne Sekunda rprogr aminierung der numerischen Steuereinrichtung alle erforderlichen Daten liefert, damit das Werkzeug über die sich wiederholende Folge von.Bahnen versetzt wird.

Die Erfindung ist nachstehend näher erläutert. Alle in der Beschreibung enthaltenen Merkmale und Maßnahmen können von erfindungswesentlicher Bedeutung sein. Die Zeichnungen zeigen;

Fig. 1 ein Blockschaltbild einer als Beispiel gezeigten numerischen Steueranlage mit einem internen Großspeicher, die das erfindungsgemäße Verfahren ausführen kann;

Fig. 2 einen Teilquerschnitt durch ein Werkstück, welches die Folge von Werkzeugbahnen zeigt, die erforderlich ' ist, um einen ausgeformten Körper zu zeigen, von welchem der gesamte Werkstoff des Werkstücks abgetragen worden ist;

Fig. 3 eine Schemazeichnung eines Segments des das Werkstück-' programm speichernden Lochstreifens,wobei das Daten- !

format dargestellt ist, das zur Durchführung des Pro- i gramms anhand eines Ausführungsbeispiels der Erfindung

erforderlich ist; I

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Fig. 4 die schematische Darstellung eines anderen Werkstücks, die eine andere Anwendung der Erfindung auf die spanabhebende Bearbeitung von einer Werkstückoberfläche zeigt;

Fig. 5 einen Ablaufplan, der im einzelnen die Befehle und die Beziehung zwischen den Befehlen zur Durchführung der Erfindung bei einer numerischen Steuerung zeigt, die mit einem Lochstreifenleser sowie einem internen Rechner ausgerüstet ist, der einen Großspeicher besitzt, in welchem das Sekundärprogramm gespeichert werden kann.

Fig. 1 ist ein Blockschaltbild einer numerischen Steuerung, bei welcher die Haupt- oder Primärsteuerung der Werkzeugmaschine 30 durch einen Aktivspeicher in der Form·des gelochten Mylarstreifens 12 und die Sekundärsteuerung durch das im Großspeicher 18 gespeicherte Programm durchgeführt wird, das von diesem durch Daten abgerufen wird, die in einer speziellen kodierten Form (nachstehend näher erläutert) auf dem Lochstreifen 12 gespeichert sind. Die numerische Steuerung umfaßt den Achtkanal-Lochstreifenleser 10 zur Umsetzung der Zeichen auf dem Lochstreifen 12 in elektri- ■ sehe Signale, über die Ausgangsleitung 14 ist der Lochstreifenleser 10 mit dem programmierbaren Allzweckrechner 16 verbunden, der den Großspeicher 18 mit wahlfreiem Zugriff besitzt, in welchem bestimmte Befehle dateiorganisiert und abrufbar ge-

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speichert werden können, wenn sie durch ein vom Lochstreifen 12 ausgelesenes Signal beaufschlagt werden. Die numerische Steuerung mit dem Rechner 16 wird vom Steuerpult 20 aus bedient, das mit verschiedenen Eingabevorrichtungen wie Schaltern bestückt ist, welche über die Eingangsleitung 22 an den Rechner 16 geführt sind. Über die Leitung oder den Kanal 24 ist der Rechner 16 auch ausgangsseitig mit dem Steuerpult 20 für Anzeigezwecke sowie mit den Achseninterpolatoren 26 verbunden. Die Interpolatoren, vorzugsweise als digitale Integriergeräte ausgebildet, sind ausgangsseitig mit den Steuerungen 28 für die Achsenservos verbunden, die wiederum an die Werkzeugmaschine 30 angeschlossen sind. Eine Stellungsrückführung erfolgt über die Rückführungsleitung 32 zwischen der Werkzeugmaschine 30 und den Servosteuerungen 28, um ein Fehlersignal zu entwickeln, welches im eigentlichen Sinne die Werkzeugbahn oder Versetzung, wie allgemein bekannt, steuert.

Die numerische Steuerung der Fig„ 1 umfaßt die Vorrangschaltung 36 mit der an den Rechner 16 geführten Ausgangsleitung 34 für die Unterbrechung des Vorxangsprogramms, um den Rechner den Zustand des Datenflusses zu melden,- d.h. die Anforderung durch eine oder mehrere der vom Rechner 16 gesteuerten Vorrichtungen für einen weiteren Datenblock vom Lochstreifen 12. Somit arbeitet der Rechner normalerweise in der Grundbetriebsart für die Datenübertragung und sorgt für die übertragung der numerischen Hauptsteuerungsdaten vom aktiven Programm auf dem Lochstreifen 12 mit einer durch die Aufnahmefähigkeit der empfangenden Vorrichtungen bestimmten Geschwindigkeit zur Durchführung der ver-

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schiedenen durch diese Daten befohlenen Funktionen. Diese Anlage wird gegenwärtig von der Industrial Controls Division.der Bendix j Corporation unter dem Markennamen "System 4" geliefert.

Erfindungsgemäß dient die Anlage der Fig. 1 zur Durchführung herkömmlicher Werkzeugversetzungen durch Ausführung der Befehle vom Lochstreifen 12, jedoch ebenso zur Durchführung von Spezialaufgaben wie die Abtragung von Metall, von einer formgebenden Spanmenge eines sich drehenden Werkstücks, indem eine Mindestmenge von Daten auf dem Lochstreifen 12 programmiert wird, damit vom Speicher 18 ein Programm abgerufen werden kann, das in Abhängigkeit von der Mindestmenge der Daten auf dem Lochstreifen einen sich wiederholenden MetallzerspanungsVorgang durchführt, nach dessen Ende die Steuerung an den Lochstreifen 12 für die weitere Durchführung der normalen, sich nicht wiederholenden Programmschritte zurückgegeben wird.

In Fig. 2 ist das Werkstück 38 mit der Mittellinie 40 gezeigt, j welche gleichzeitig auch eine Drehachse darstellt. In Fig. 2

arbeitet eine numerisch gesteuerte Drehmaschine als Werkzeug-ι maschine 30, wobei das Werkstück 38 drehbar um die Mittellinie

40 aufgespant ist und sich mit verschiedenen Drehgeschwindlgi

keiten in Abhängigkeit von den vom Lochstreifen 12 abgegriffenen Vorschubdaten dreht.

; Erfindungsgemäß wird das Werkstück 38 durch die Werkzeugmaschine 30 nach Befehlen am Lochstreifen 12 bearbeitet, um dadurch eine

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erste zylinderförmige Oberfläche 42 mit einem konstanten Durchmesser oder einer konstanten Abmessung in der X-Achse zu erhalten. Die Oberfläche 42 endet an einem Koordinatenpunkt, der die Stellung des Werkzeugs darstellt,, welches zur Bearbeitung der Oberfläche 42 dient, wobei die Koordinaten im X-Z-Achsensystern in Fig. 2 mit X_nZ bezeichnet sind. Der Koordinatenpunkt X_nZ kennzeichnet den Anfang einer Umfangsbahn mit den Schenkeln 44 und 46, welche die formgebende Spanmenge oder das formgebende Spanvolumen festlegen,, welches vom Werkstück 39 spanend abgetragen ' v/erden soll. Das formgebende Spanvolumen ist insgesamt dreieckig und endet am Punkt X₉Z₃, welcher den Anfang einer zweiten Oberfläche 48 mit konstantem Radius kennzeichnet, welche in herkömmlicher Weise bearbeitet wird. Zwischen den Punkten X_n^_n und ! X„Z_ liegt der Zwischenpunkt X₁Z vertieft im Werkstück 38 gegenüber dem Anfangs- oder Endpunkt auf der umfangsbahn mit den Schenkeln 44 und 46.

Fig. 2 zeigt bestimmte Dirnensionsgrößen , welche die Menge des abgetragenen Metalls festlegen und nachstehend zur Darstellung der mathematischen Seite der Erfindung dienen. Diese Abmessungen umfassen:

1 a. = Weg auf der X-Achse zwischen X_Q und X ; j

a~ = Weg auf der X-Achse zwischen X₁ und X₀; .

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' b₁ = Weg auf der Z-Achse zwischen Z_n und Z.; b₂ = Weg auf der Z-Achse zwischen Z und Z_.

Nach Fig. 2 umfaßt die Werkzeugbahn,die erfindungsgemaß zur Metallabtragung von der formgebenden Spanmenge des Werkstücks 38 zwischen den Oberflächen 42 und 48 des Werkstücks 38 eingesetzt wird, das Verfahren des Schneidwerkzeugs über eine Folge von geschlossenen Schleifen von schrittweise abnehmenden Längen zwischen den Punkten XqZq und X?²?' ^{während das} Werkzeug gleichzeitig schrittweise gegen den Zwischenpunkt X.Z verfahren wird. Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren sind die Schleifen so bemessen, daß der Anfang und das Ende von mindestens einem Schleifensegment auf den ümfangsbahnschenkeIn 44 und 46 liegt. Schließlich wird die Ausbildung des formgeberiden Metallvolumens durch einen Schlichtgang beendet, der einen linearen Lauf auf der gesamten Länge der ümfangsbahn von X_QZ_O bis X_Z₂ über den Zwischenpunkt XjZ umfaßt.

Betrachtet man die Werkzeugbahn der Fig. 2, dann wird das Werkzeug unter Steuerung vom Lochstreifen 12 auf dem Werkstück in der Z-Richtung verfahren, um die Oberfläche 42 auszuformen. Wenn das Werkzeug den Punkt X_O ^Z _Q erreicht, wird es von den im Speicher 18 gespeicherten Programm gesteuert, welches die Folge der ge- ! schlossenen Schleifen festlegt. Die erste Schleife umfaßt einen ', Gang mit der Tiefe Null an der Koordinate X_Q, dessen Länge gleich ist b₁+b^. Diesem folgt ein Abhubgang direkt auf der j

! ι X-Achse von einer vorgegebenen feststehenden Länge, die erheb-

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lieh kleiner ist als die Länge des ersten Tiefengangs. Dem Abhub schließt sich ein Rücklauf im Eilgang an, der um eine bestimmte Schrittlänge kurz vor der Abmessung Z endet. Dem Rücklauf folgt ein Tiefenschnittgang, der gleich ist der Summe der Länge des Abhubs plus einer vorgegebenen Schrittlänge auf der X-Achse, wobei die Länge dieses Schrittes entweder über die gesamte Schleifenfolge konstant bleibt oder um einen bestimmten mathematischen Faktor verändert wird, der normalerweise den Tiefenschnittgang verkürzt, wenn sich das Werkzeug dem Zwischenpunkt X₁Z, annähert. In jedem Fall endet der Tiefenschnittgang auf der X-Achse stets auf dem Umfangbahnschenkel 44. Der nächste Tiefenschnittgang verläuft auf der Z-Achse und endet auf dem Schenkel der Umfangbahn 46. Die periodische Folge wird solange fortgesetzt, bis das Werkzeug die Abmessung Χ,Ζ. erreicht, worauf das Werkzeug linear auf der gesamten Länge der Umfangbahn verfahren wird, um die dreieckigen Stufen von nicht zerspantem Material abzutragen, die sich durch den periodischen schrittweise fortschreitenden Schleifengang gebildet haben. Bei Erreichen des Punktes X₀Z- I wird die Steuerung der Werkzeugbahn an die auf dem Lochstreifen I gespeicherten Prgrammdaten zurückgegeben.

Die TiefenschnittgKnge auf der Z-Achse werden vorzugsweise in , der Betriebsart IPR (Längsvorschub/Umdrehung ist gleich Zoll/ Umdrehung oder Zentimeter/Umdrehung) durchgeführt, bei welcher der Werkzeugvorschub normalerweise langsam und in Abhängigkeit von der Drehzahl des Werkstücks 38 um die Achse 40 verläuft. Der Abhub und der Rücklauf erfolgen bei maximalem Vorschub, d.h. bei 180 U/min. -

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ί Fig. 3 zeigt ein Segment des Lochstreifens 12 mit dem Format der Daten, welche vom Lochstreifenleser 10 ausgelesen und dem Rechner 16 eingegeben werden, um das nachstehendbeschriebene Sekundäroder Unterprogramm zur Durchführung der anhand der Fig. 2 beschriebenen periodischen Folge von Zerspanungsvorgängen vom Speicher 18 abzurufen· Der Abruf des gespeicherten Unterprogramms sowie dessen Ausführung erfolgen in Abhängigkeit von Daten, die in nur zwei' Datenblöcken (52,54) des Lochstreifens 12 enthalten sind.

Der Lochstreifen 12 der Fig. 3 umfaßt den Block 50 mit der Blockzahl (N ), den Koordinaten des Endpunktes der Oberfläche (X Z), der Vorschubzahl zur Bestimmung des Werkzeugvorschubs auf der Oberfläche 42 (F) sowie mit dem Kode für das Blockende (EOB). Der Block 52 enthält die die Blockzahl (N₁), einen Kode (G28) des Unterprogrammsignals für die MetallZerspanung, die Koordinaten des Zwischenpunktes (X Z ) , die Schnittiefe auf der X-Achse eines jeden Zerspanganges im Werkstück (I), die Tiefe, falls nötig, gegenüber Z (K), eine Vorschubzahl, normalerweise in IPR (Zoll/Umdrehung) (F) ausgedrückt sowie einen Kode für das Blockende. Der Block 54 enthält die Blockzahl (N~), ein Unterprogrammsignäl (G28) für die Metallzerspanung, die Koordinaten des Anfangspunktes auf der Oberfläche 48, der auch der Endpunkt des Umfangbahnschenkels 46 (X₃Z₂) ist sowie einen Kode für das Blockende. Die Blöcke 52 und 54 liefern die gesamten Daten, die zur Durchführung aller periodischen Zwischengänge oder Schleifen der Werkzeugbahn benötigt werden, welche zur Erzeugung des gesamten dreieckigen Volumens von zerspantem Metall

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erforderlich ist. Der Block 56 zeigt den nächsten Teilschritt der Werkzeugversetzung auf der Oberfläche 48 sowie den .Rücksprung der Steuerung des Werkzeugs 30 auf den. Datenträger des Hauptwerkstückprogramms·, d.h. auf den Lochstreifen 12.

Das gespeicherte Unterprogramm bewirkt in Abhängigkeit; vom Kode G28 im Block 52, daß die Koordinaten X₀^₀ in den Speicher 18 eingegeben werden, daß die Daten vom Block 52 in den Speicher eingegeben werden und daß der Elock 5 4 ausgelesen und sein Inhalt ebenfalls in. den Speicher eingegeben wird.

Die Einzelheiten des Unterprogramms, welche vom Rechner 16 während einer metallzerspanenden Subroutine ausgeführt werden, sindj in Fig. 5 gezeigt. Es gelten jedoch die folgenden mathematischen ^! Grundbeziehungen: · ,

1. Die Länge des ersten Durchgangs ist gleich b. + b₂·

2. Die Länge aller folgenden Bearbeitungsgänge ist gleich Cb₁ + b₂) - (L + M) , worin M ist gleich A^/^/ ^multiP^liziert mit der Differenz zwischen a. und der gesamten Tiefe des am Werkstück auf der X-Achse ausgeführten Schneidgangs; L ist gleich b₁/a₁ multipliziert mit dem kumulierten Vorlaufweg des Werkzeugs in der positiven X-Richtung minus dem kumulierten Weg der Abhubgänge bis zu diesem Punkt. '

3. Alle Abhübe besitzen einen feststehenden Abstand bzw. eine feststehende Länge, d.h. 0,015 Zoll (0,381 mm).

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4. Die Länge aller Rücklaufbewegungen beträgt Q, so daß sie dort aufhören, wo der nächste Tiefen- oder Bearbeitungsschnitt auf der X-Achse durchgeführt werden soll, wobei Q gleich ist (L + M) = (b + b₀).

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5. Wenn die gesamte kumulierte Bewegung des Werkzeugs

in der positiven X-Richtung kleiner ist als die Summe a. + a~i dann ist M gleich 0.

6. Wenn der gesamte kumulierte Weg auf der positiven X-Achse größer ist als die Summe a. + a„, dann wird M nach der vorstehend gegebenen Gleichung berechnet.

Bei der Durchführung des gespeicherten Unterprogramms herrschen auch die folgenden Bedingungen:

1. Die X-Koordinate von X₂ Z darf nicht größer sein als die X-Koordinate von X_Q ^Z _O· Der Grund dafür besteht darin, daß der anfängliche Durchgang mit Null Schnittiefe auf der Z-Achse kein spanabhebender Durchgang sein darf, d.h. es darf kein spanabhebender Eingriff des Werkzeugs mit dem Werkstück erfolgen,

2. Die spanenden Bearbeitungsgänge dürfen nur durchgeführt werden, nachdem die Vorschubsteuerung in der Betriebsart IPR (Zoll pro Umdrehung) vorgeschrieben worden ist.

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Fig. 4 zeigt das Werkstück 58, bei dem die die formgebende Schnittflache bestimmende Zerspanungsmenge 60 auf der Frontfläche des Werkstücks und nicht auf der Seite wie im Falle der Fig. 2 liegt. Die Mittellinie· 62 des Werkstücks 58 der Fig. 4 dient ebenfalls gleichzeitig als Drehachse während des Zerspanungsvorgangs. Die.ümf.angsbahn enthält das Linearsegment zwischen X_nZ und X₁Zw ein zweites Linearsegment zwischen X-.Z. und X₂ ^Z2' ^^{as e:Lnen} anderen Neigungswinkel besitzt, sowie das Linearsegment zwischen X₂ ^Z2 ^un(^ eiern. Endpunkt X₃Z₃. Daß hierbei X₂ gleich ist X₃, ist ein Sonderfall. In keinem Falle jedoch kann X₂ größer sein als X₃.. Fig. 4 soll zeigen, daß das erfindungsgemäße Verfahren nicht auf die Spezialfälle der Fign-, 2 oder 4 beschränkt ist und auf eine Vielzahl von Fällen mit komplizierteren Innenformen anwendbar ist als sie hier beschrieben sind. ■

Fig; 5 2eigt einen detaillierten Ablaufplan eines beispielhaften und funktionierenden Unterprogramms, das durch den Kode G28 in den- Blöcken 52 und 54 des Lochstreifens 12 vom Speicher 18 abgerufen werden kann. Dieses Unterprogramm zeigt die verschiedenen Einschränkungen, die vorstehend beschrieben wurden sowie andere nachstehend beschriebene Einschränkungen., die auch in den verschiedenen Blöcken der Fig. 5 gezeigt werden, und es sei bemerkt, daß dieses Unterprogramm in einer Sprache und in einem Format ausgeführt v/erden kann, die vom Programmierer nach der Sprache seiner Kahl und für den Linsatz mit einen, Pechner seiner T-^Tahl ausgewählt werden können.

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Fig. 5a zeigt,daß das Unterprogramm die Prüfung eines jeden ^N Blocks des vom Lochstreifenleser IO ausgelesenen Lochstreifens umfaßt, um zu bestimmen, ob der Kode G28 vorhanden ist. Der Kode G2 8 stellt das Grundsignal für das Zerspanungs-Unterprogramm der Fign. 2 und 4dar. Wenn kein Kode G28 vorhanden ist, dann weist der Rechner 16 lediglich die numerische Steuerung an, in der normalen Betriebsart fortzufahren, in welcher Daten vom Lochstreifen 12 an die Interpolatofen 26 und die Achsenservos übertragen werden. Wenn jedoch der Block den Kode G28 enthält, dann wird nach dem Unterprogramm der Elock 52 bearbeitet, und die im Programmblock 66 der Fig. 5a aufgeführten variablen Größen werden eingestellt. Aus diesen Daten wird die Schneid achse (X oder Z-) bestimmt und, wenn das Beispiel der Fig, 2 gelten soll, dann ist die Schneidachse die Z-Achse, und dementsprechend wird Block 6 8 ausgeführt. Wenn jedoch die Daten des Lochstreifenblocks 52 anzeigen, daß die Schneidachse die X-Achse ist wie in Fig. A₁ dann werden die im Programmblock 70 angegeben weiteren Arbeitsgänge ausgeführt= Dann wird der nächste gespeicherte Programinblock_f \3.h. der Datenblock 54 vom Lochstreifen 12 ausgelesen wie im Prograiunblock 72 angegeben, und weitere variable Größen werden in Abhängigkeit von den Daten des Programmblocks 74 eingegeben. Wiederum wird die Schneidachse angezeigt und die vorstehend beschriebenen zusätzlichen Größen werden festgelegt und in den Speicher IS eingegeben.

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In Fig. 5b, der Fortsetzung der Fig. 5a, werden die Anfangsdaten in Abhängigkeit von den Texten des Programmblocks 76 festgelegt. Im Block 76 stellt TD die gesamte ,kumulierte Schnittiefe der Werkzeugbewegung auf der X-Achse der Fig. 2 und die Größe ND die negative Schnittiefe dar. Hierbei ist der mit Vorzeichen versehene Bewegungsschritt erforderlich, um den entsprechenden Tiefenschnitt bei jedem einzelnen Durchgang des Zyklus (ND = -(D + 0,015) (oder 0,381) durchzuführen. Das Programm durchläuft dann die. Arbeitsgänge der Fig. 5b, wobei an den angegebenen Stellen eine Prüfung auf den Schlicht- und den Schruppgang erfolgt.·

Fig. 5c stellt die direkte Fortsetzung der Programmstufen der Fig. 5b dar, die bei der weiteren Ze rspanungs arbeit ausgeführt werden. Fig. 5d ist wiederum eine direkte Fortsetzung der Fig.5c, in der die verschiedenen Vorschubzahlen für die Abhub- und Rücklaufbewegungen festgelegt werden und die Größe N berechnet wird; \

ferner wird die Durchführung des Schleifenprogramms aufgestellt, um die vorstehend beschriebene Schleifenbahn für das Werkzeug zu erhalten, und dies ist durch das Ausgangssymbol EM am Ende j der Fig. 5d und das Symbol EM für den Einsprungpunkt angezeigt, der sich in Fig. 5b unmittelbar unter dem Programmblock 76 be- ; findet. " .

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Claims

Patentanwalt·

D.pUng H.H=u*-

The Bendix Corporation

Executive Offices

Bendix Center . 12. Juli 1974

Southfield,Mich.48075,USA Anwaltsakte M-3162

Patentansprüche

( 1. Verfahren für den Betrieb einer numerisch gesteuerten Werkzeugmaschine, gekennzeichnet durch die folgenden Maßnahmen: Auslesen eines aktiven Datensatzes von Werkzeugbahnen und Maschinenfunktionen zur Auslösung eines ersten Bearbeitungsganges eines Werkstücks auf Abrufgrundlage, Auslesen und Speichern in einem Großspeicher der Endkoordinaten einer formgebenden Spanmenge, die vom Werkstück abgetragen werden soll/ Abruf eines Unterprogramms von sich wiederholenden Werkzeugbewegungen aus dem Großspeicher/ Durchführung der sich wiederholenden Werkzeugbewegungen innerhalb der durch die Endkoordi-ι naten bestimmten Grenzen für den Abtrag von Werk'stoff von der formgebenden Spanmenge sowie anschließende Fortsetzung der

\ Auslesung des aktiven Datensatzes und Durchführung der durch

!- I

j diesen dargestellten Werkzeugversetzungen.

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2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es auf eine Drehmaschine angewandt wird»
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche zum Abtrag einer forragebenden Spanmenge von Werkstoff von einem sich drehenden Werkstück unter Verwendung eines Werkzeugs, das gegenüber dem Werkstück auf mindestens zwei Achsen versetzt werden kann, und nach dem die Spanmenge durch eine Umfangsbahn bestimmt ist, welche sich zwischen einem ersten Punkt am Übergang der Umfangsbahn in eine erste Oberfläche, einem zweiten Punkt am Übergang der Umfangsbahn in eine zweite Oberfläche und mindestens einem Zwischenpunkt erstreckt, gekennzeichnet durch die folgenden Maßnahmen; Auslesen der Koordinaten dieser Punkte von einem Aktivspeicher, Speicherung der Koordinaten in einem Großspeicher, periodische Bewegung des Werkzeugs über geschlossene Schleifen von schrittweise abnehmender Länge zwischen dem ersten und zweiten Punkt unter Steuerung eines im Großspeicher gespeicherten Unterprogramms mit gleichzeitigem schrittweisem Vorschub des Werkzeugs gegen den Zwischenpunkt, wobei dieser Vorschub einen Teil der Schleifen darstellt»
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß alle Schleifen einen linearen Schneidgang auf einer Achse des Werkstücks unfassen, der an der Umfangsbahn beginnt und endet.

S 0 9 B 0 8 !■■ 0.7 3 h
5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß alle Schleifen noch die folgenden Arbeitsgänge umfassen: Einen dem linearen Schneidgang folgenden Abhubgang, einen dem Abhubgang folgenden Rücklauf, der parallel, jedoch in entgegengesetzter Richtung zum linearen Schneidgang verläuft sowie einem vom Werkstück spanabhebenden Vorschubschneidgang, der parallel, jedoch in entgegengesetzter Richtung zum Abhubgang verläuft.
6. Verfahren nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch die erhöhte Geschwindigkeit, mit welcher das Werkzeug gegenüber dem Werkstück während des Rücklaufs bewegt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,daß der Vorschub des Werkzeugs gegenüber dem Werkstück in Abhängigkeit von der Drehgeschwindigkeit bestimmt wird, welche das Werkstück mindestens während des linearen Schneidgangs besitzt.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge aller Abhubgänge konstant ist sowie dadurch, daß jeder Vorschubgang durch einen konstanten mathematischen Faktor auf den nächstfolgenden Vorschubgang bezogen ist. ■ , - .
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge des ersten linearen Schneidgangs

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gleich ist b_ + b. und die Länge eines jeden nachfolgenden Schneidgangs gleich ist (b₂ + b ) - (L + M), worin: b. der lineare Abstand auf der Schneidbahnachse zwischen dem ersten und dem Zwischenpunkt is-t, b₂ der lineare Abstand auf der Schneidbahnachse zwischen dem Zwischenpunkt und dem zweiten Punkt ist, L gleich ist b_± ^ _{M gle±ch lst} *₂ „

l^all^{x TD} |^a2\^x(ar^D) I

a₁ der lineare Abstand auf der Vorschubbahnachse zwischen dem ersten und dem Zwischenpunkt ist, a„ der lineare Abstand auf der Vorschubbahnachse zwischen dem Zwischenpunkt

und dem zweiten Punkt ist, TD der kumulierte Vorschubweg ;

des Werkzeugs minus der Abhübe ist und D die Tiefe des Vorschubschneidgangs plus der Tiefe eines Abhubgangs ist.
10. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch.gekennzeichnet, daß. es ι die programmgesteuerte Ausführung eines abschließenden Verfahrensschrittes umfaßt, wobei das Programm in einem Speicher gespeichert ist und das Werkzeug veranlaßt, die gesamte Umfangsbahn nachzufahren.
11. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der lineare Schneidgang sowie der Rücklauf in der Betriebsart IPR erfolgen.
12. Einrichtung zum Abtrag einer formgebenden Spanmenge von Werkstoff von einem sich drehenden Werkstück nach dem Ver- ' fahren der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet,

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daß sie die folgenden Baugruppen umfaßt: Eine Vorrichtung zur Drehung des Werkstückes, eine Vorrichtung zum Verfahren eines Werkzeugs (28) in mindestens zwei zueinander senkrecht stehenden Achsen gegenüber dem Werkstück, einen Lochstreifenleser (10) der einen Lochstreifen (12) mit dem Werkstückprogramm ausliest, welches Datenblöcke zur Festlegung der relativen Versetzungen zwischen Werkzeug und Werkstück enthält, einen Rechner (16) für das gespeicherte Programm mit einem Speicher (18), der die Daten vom Lochstreifenleser (10) erhält, ein im Speicher (19) des Rechners (16) gespeichertes Programm, welches die periodischen Bewegungen des Werkzeugs über geschlossene Schleifen von schrittweise abnehmender Länge bei gleichzeitig schrittweise zunehmenden Vorschüben des Werkzeugs auf einer bestimmten Achse festlegt sowie dadurch, daß der Lochstrelfen (12) einen Datenblock (50-56) mit einem Signal enthält, welches das gespeicherte Programm vom Speicher (18) abruft, wodurch die Auslesung des Blocks bewirkt, daß die Werkzeugbahn über die geschlossenen Schleifen hinweg versetzt wird, damit vom Werkstück Werkstoff abgespant werden kann.

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Leerse ite