DE2515907B2 - Numerische Steuerung für eine Werkzeugmaschine - Google Patents

Description

a) die gespeicherten Eingangsdaten die jeweilige Gestalt des Werkstückes für eine beschränkte Anzahl vge Werkstückquerschnitten angeben,

b) ein die jeweilige Winkelstellung (A) des Werkstückes (8) angebender Winkelstellungsgeber (10) und

c) ein die jeweilige Längsstellung (z) des Werkstückes (8) angebender Längsstellungsgeber (5) vorgesehen sind,

d) der Rechner (18) für die von diesen Gebern gelieferten Meßwerte (A, z>) in Abhängigkeit von den gespeicherten numerischen Eingangsdaten die jeweilige Gestalt des Werkstückes für den den Meßwerten entsprechenden Werkstückquerschnitt UBd ausgehend von dieser vorbestimmten Gestalt, eine Funktion (F_r(z, A)) berechnet, die für diesen Wer.¹ rtückquerschnitt die Soll-Eindringtiefe des Werkzeugs (15) in das Werkstück (8) kennzeichnet und

e) in die Steuereinrichtung (13) für die Relativbewegung ein von der Funktion (F_r(z,A)) abgeleitetes und den Abstand zwischen dem Werkstück und dem Werkzeug bestimmendes Signal eingespeist wird.

2. Numerische Steuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die von dem Rechner berechnete Funktion (F_r(z,A)) die Summe zweier Glieder (F_P(z); F₀(Z₁A)) ist, von denen das erste Glied (Fp(z)X die Profilfunktion, in einer rechtwinklig zu der Drehachse des Werkstückes verlaufenden Werkstückquerschnittebene den radialen Abstand zwischen einem dem Werkstückquerschnitt (S (ζ)) so umschriebenen Kreis (103) und einem Teil des Ausgangsdrehkörpers (101) für das Werkstück (8) ist und das zweite Glied (F₀(Z, A)), die Ovalitätsfunktion, in dem gleichen Werkstückquerschnitt (S (ζ)) den radialen Abstand zwischen dem bearbeiteten Werkstück i8) und dem diesem Werkstückquerschnitt (S ^/umschriebenen Kreis (103) darstellt

3. Numerische Steuerung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ovalitätsfunktion (F₀ (z, /4^Jdurch die Koeffizienten einer Fourier-Reihe definiert ist

4. Numerische Steuerung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkzeug ortsfest ist und das umlaufende Werkstück (8) in einer schwenkbaren Wippe (2) gelagert ist, deren jeweils Winkelstellung durch die Steuerungseinrichtung (13) bestimmt ist

5. Numerische Steuerung nach Anspruch 4,

dadurch gekennzeichnet, daß die jeweilige Winkelstellung der Wippe (2) durch eine elektromagnetische Vibrationsvorrichtung (7) bestimmt ist, deren durch die Steuereinrichtung (13) angesteuerten Pendelbewegungen sich der Drehbewegung (A) aes Werkstückes (8) und dessen Längsvorschubbewegung (z) unter Erzielung der Eindringbewegung (F_r (z, A)) des Werkzeuges überlagern.

6. Numerische Steuerung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine zwischen dem Rechner (18) und der Steuereinrichtung (13) liegende Schrittschalteinrichtung (21) aufweist, durch die die in aufeinanderfolgenden Schritten erfolgende Zustellbewegung der Wippe (2) dadurch erzeugt wird, daß der jeweils von dem Rechner (18) bestimmten Funktion (F_r (z, A)) ein Wert (F^) hinzugefügt wird.

7. Numerische Steuerung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (13) einen die Vibrationsvorrichtung (7) enthaltenden und diese betätigenden Leistungsschaltkreis (27, 25) und einen die jeweilige Stellung der Wippe (2) bestimmenden elektrischen Steuerkreis (12, 23) enthält, in den ein von einem der Wippe (2) zugeordneten Stellungsgeber (12) abgegebenes Stellungssignal eingespeist wird.

8. Numerische Steuerung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (13) einen Geschwindigkeits-Steuerkreis (11, 26) aufweist, in den ein von einem Geschwindigkeitsgeber (11) abgegebenes für die Verstellgeschwindigkeit der Wippe (2) kennzeichnendes Signal eingespeist wird.

9. Numerische Steuerung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkelstellungsgeber (10) einen mit dem das Werkstück (8) in Umdrehung versetzenden Antrieb (4) drehfest gekuppelten Impulsgenerator (S) aufweist, der pro Umdrehung 400, den 400° des Werkstückumfanges entsprechend'. Impulse abgibt

10. Numerische Steuerung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Rechner (18) jede Berechnung mit einer zeitlichen Voreilung von wenigstens zwei Impulsen vor dem Erreichen der jeweiligen tatsächlichen Stellung (z, A) des Werkstückes (8) beginnt

11. Numerische Steuerung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Rechner (18) die einzelnen Koeffizienten der Fourier-Reihe mit jeweils konstanten Korrekturkoeffizienten multipliziert durch die durch die Übertragungsfunktion der Steuerungseinrichtung (13) bedingte Fehler korrigiert werden.

Die Erfindung betrifft eine numerische Steuerung für eine Werkzeugmaschine zur dreidimensionalen Bearbeitung eines um eine Achse umlaufenden und in einer Z-Richtung längsverschieblichen Werkstückes, mittels eines Werkzeuges, dessen radialer Abstand zu der Drechachse des Werkstückes kontinuierlich veränderlich ist, mit einem Rechner in dem die die dreidimensionale Gestalt des bearbeiteten Werkstückes definierenden Eingangsdaten gespeichert sind und der mit Hilfe dieser Eingangsdaten Zwischenwerte bestimmt aus denen Signale für eine Steuereinrichtung für die Relativbewegung zwischen dem Werkstück und dem

Werkzeug abgeleitet werden.

Bei einer aus der FR-PS 2 t 25 069 bekannten numerischen Steuerung dieser Art, die dort anhand einer Schleifmaschine erläutert ist, geben die in dem Rechner gespeicherten Eingangsdaten für eine beschränkte Anzahl von Punkten die Gestalt der zu erzielenden bearbeiteten, dreidimensionalen Oberfläche des Werkstückes an. Aus diesen Eingangsdaten werden schrittweise einzelne Punkte der in einem Polarkoordinatensystem dargestellten Schraubenlinie berechnet, die 1 υ von dem Werkzeug — bezogen auf das Werkstück — durchlaufen werden muß, um die gewünschte Oberflächengestalt des Werkstückes zu erzeugen. Dabei nimmt der Rechner eine Interpolation zwischen den einzelnen, diskreten, gespeicherten Eingangswerten vor.

Die Programmierung der Schraubenbahn und die Koordinierung der Werkzeugbewegung mit der Werkstückbewegung machen einen verhältnismäßig aufwendigen Rechner erforderlich, weil dauernd drei Bewegungen miteinander zu verknüpfen sind, nämlich die Längsvorschubbewegung des Werkstückträger^ die Drehbewegung des Werkstückes und die Zustellbewegung der Schleifscheibe. Diese Bewegungen sind dauernd so miteinander zu koordinieren, daß die Berührungsstelle zwischen der Schleifscheibe und dem Werkstück auf der vorausberechneten Schraubenbahn liegt Wenn die Steigung dieser Schraubenbahn, beispielsweise mit Rücksicht auf die zu erzielende Oberflächengüte des Werkstückes verändert werden soll, muß die gesamte Schraubenbahn neu programmiert werden. Die mehrdimensionale Steuerung dieser Art erfordert für jede Dimension je einen eigenen Antrieb, der für sich angesteuert werden muß.

Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, bei einer zur Herstellung von dreidimensionalen Oberflächen bestimmten numerischen Steuerung für Werkzeugmaschinen den Rechneraufwand wesentlich zu verringern.

Diese Aufgabe wird durch die in dem Patentanspruch 1 gekennzeichneten Merkmale gelöst

Bei der neuen numerischen Steuerung ist der Rechneraufwand deshalb wesentlich herabgesetzt, als nunmehr lediglich der die Relativbewegung und damit den Abstand zwischen dem Werkstück und dem Werkzeug bestimmende Antrieb angesteuert wird, während die anderen Achsen nicht iß die numerische Steuerung einbezogen zu werden brauchen. Dadurch, daß nicht mehr eine auf der zu erzeugenden Oberfläche des Werkstückes verlaufende Schraubenbahn programmiert wird, kann mit verhältnismäßig wenigen Daten das Auslangen gefunden werden, während die Oberfläehe selbst auf sehr einfache Weise und unabhängig von der Art und Weise in der sie durch das Werkzeug erzeugt werden soll, programmiert ist Es können deshalb auf Maschinenebene ohne Programmiereingriff Veränderungen durchgeführt, beispielsweise die Längsvorschubbewegung des Werkstückes bezüglich des Werkzeuges in der z-Richtung und die Drehzahl des Werkstückes unabhängig voneinander verändert werden, wie dies mit Rücksicht auf die jeweils zu erzielende Oberflächengüte zweckmäßig ist

Vorteilhafte Weiterbildungen der numerischen Steuerung sind Gegenstand von Unteransprüchen.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel einer Werkzeugmaschine mit einer numerischen Steuerung gemäß der Erfindung dargestellt Es zeigt

P i g. 1 eine Schleifmaschine mit einer numerischen Steuerung gemäß der Erfindung, zum Schleifen komplizierter Drehflächen bei Werkstücken in Gestalt von Schablonenmodellen für Kolbenkopierdrehbänke, in einer schematischen Gesamtdarstellung einschließlich der Steuerungseinrichtung,

Fig.2a die geometrische Gestalt eines mit der Schleifmaschine nach F i g. 1 herzustellenden Werkstükkes. in einer schematischen perspektivischen Ansicht,

F i g. 2b bis 2g weitere Einzelheiten des Werkstückes nach F i g. 2a,

F i g. 3 die Schleifmaschine nach F i g. 1 in einer vereinfachten Blockdiagramm-Darstellung,

Fig.4 eine glättende Interpoiiereinrichtung der Schleifmaschine nach Fig. 1, in BIockdiagramm-DarsteElung und

Fig.5 das Wirkungsprinzip einer Schrittschalteinrichtung der Schleifmaschine nach Fig. 1, in Blockdiagramm-Darstellung.

Die numerische Steuerung ist besonders für die Herstellung von Oberflächen geeignet, die durch geometrische Formänderung eines vorzugsweise einfachen Ausgangs- oder Grunddrehkörpeis, beispielsweise eines Zylinders oder eines Kegels mit dem Radius R hergestellt werden. Die Formänderung des Ausgangsoder Grundkörpers kann durch eine von dem Radius R abzuziehende algebraische Größe F_r(z,A) gekennzeichnet werden. Um eine Formänderung der Erzeugenden des Ausgangs- oder Grundkörpers zu erhalten, genügt es, über eine Funktion F_p(z) zu verfügen, die sogenannte Profilfunktion, wobei ζ die Höhenkoordinate eines laufenden Querschnitts ist, die durch Projektion auf die Achse des so formveränderten Zylinders gemessen wird.

Die »Profilfunktion« F_p (z) kann entweder mathematisch oder durch Festlegung einer begrenzten Anzahl von Punkten definiert werden, zwischen denen interpoliert wird. Die Interpolation wird vorzugsweise linear durchgeführt, es kann aber jede beliebige andere Interpolation angewandt werden, für die der Rechenaufwand nicht allzu groß ist

Wenn keine weitere Art von Formänderung eingeführt wird, so verbleiben die Querschnittsflächen des so formgeänderten Ausgangs- oder Grunddrehkörpers kreisförmig. Um andere als kreisförmige Querschnittsflächen zu erhalten, addiert man zu der Funktion F_p (z) algebraisch eine Funktion F_n(Z₁A), die sogenannte »Ovalitätsfunktion«, die von ζ und A abhängig ist; der Winkel A ändert sich von 0 bis 400° und ermöglicht es, einen auf der Schnittebene in der jeweilig betrachteten Höhe ζ umlaufenden Radius, von einem Ausgangsradius ausgehend, zu bestimmen. Somit wird F_r(z,A) eine Funktion von ζ und von A, die folgendermaßen darstellbar ist:

F_r(z,A) = F_p(z) + F₀(ZA)-

Die Funktion F₀ (z, /ijkann durch eine, beispielsweise auf 10 Harmonische beschränkte, Fourier-Reihe definiert werden. In dieser Fourier-Reihe sind die Koeffizienten a, Funktionen von z. Wenn man sich auf Querschnitte mit mindestens einer Symmetrieachse beschränkt, kann man eine Fourier-Reihe verwenden, die nur Kosinusglieder aufweist Wenn Querschnitte mit mehr als einer Symmetrieachse beschrieben werden sollen, ist es zweckmäßiger, als Grundfrequenz nicht die Drehfrequenz des Werkstückes, sondern eine Frequenz zu wählen, die gleich dem Produkt der Drehfrequenz mal der Anzahl der gewünschten Symmetrie-Achsen ist Wenn beispielsweise b — Anzahl der Symmetrieachsen, / - Rang oder Ordnung der Harmonischen, so kann

Fq(A) für eine gegebene Höhe ζ folgendermaßen geschrieben werden:

F₀[A) = Σ M¹ -cosibA)

I= I

η η

σ ^α/ ~ Σ

Die Vereinbarung einer Schreibweise, in der das Glied

Σ «ι

erscheint, ist nicht unbedingt erforderlich, aber man erhält damit in einfacher Weise Fo (z, 0) — 0 und daraus

Fr(Z₁G) = Fp (z), WH5 bedeutet, daß die FöiTneüdciüfig

der zu dem Winkel A - 0 gehörenden Erzeugenden des Ausgangs- oder Grundzylinders nur von der Profilfunktion herrührt

Wie bereits erwähnt, genügt es, um F_p(z) zu definieren, beispielsweise eine begrenzte Anzahl von Punkten festzulegen, zwischen denen dann, vorzugsweise linear, interpoliert wird. Um Fo (z, A) in einem bestimmten Querschnitt zu definieren, genügt es die Fourier-Koeffizienten festzulegen. Um die Definition von F₀ (z, A) auf der gesamten Oberfläche zu erhalten, interpoliert man ebenfalls und legt die Werte der Fourier-Koeffizienten in einigen bevorzugten Schnittebenen vorgegebener Höhe fest Zwischen diesen Schnittebenen werden die Werte der Koeffizienten durch Linearinterpolation, vorzugsweise der gleichrangigen Harmonischen, bestimmt Die Stetigkeit der Tangentialebenen in allen Punkten der so definierten Oberfläche ist gewährleistet ausgenommen die bevorzugten Querschnitte in denen Sprünge des Wertes der Profilfunktion F_p(z) festgelegt werden und in den bevorzugten Querschnitten, in denen die Koeffizienten der Ovalitätsfunktion definiert sind, falls man linear interpoliert hat um F_p (z) und Fo (z, A) zwischen den bevorzugten Querschnitten zu erhalten. Durch Verwendung einer etwas höheren Interpolation, kann die Stetigkeit der Tangentialebenen in allen Oberflächenpunkten gewährleistet werden.

Die Vorteile dieser Art der Oberflächendefinition oder -festlegung sind dreifach:

a) Zum Programmieren einer Oberfläche sind wenige Daten (etwa 5 bis 10 Profilwerte mit ihren jeweiligen Höhen) erforderlich und dazu noch 2 bis 10 Koeffizienten der Harmonischen in 4 bis 10 bevorzugten Querschnitten mit den zugehörigen Höhen, d. h. etwa 70 Zahlen für einen Verbrennungsmotor-Kolben. Nach den herkömmlichen Verfahren sind für die Bestimmung derselben Oberfläche etwa 100000 bis 200 000 Zahlen erforderlich, um eine vergleichbare Genauigkeit zu erreichen.

b) Die Oberfläche wird unabhängig von der Bahn des Werkzeugs definiert, wodurch es möglich wird, die Drehzahl und die Vorschubgeschwindigkeit unabhängig voneinander zu verändern und somit Schraubenbannen mit vollkommen beliebiger Steigung zu durchfahren, ohne in die Daten des Programms einzugreifen.

c) Der die Funktion F₀(z,A) in Echtzeit durch Bestimmen der Fourier-Koeffizienten durch Interpolation berechnende Rechner, kann diese in einfacher Weise korrigieren, tun die Übertragungsfunktion der

Stellungs-Steuercinrichtung zu berücksichtigen, welche

den Abstand zwischen dem Werkzeug und der

Werkstückachse steuert Die Korrektur ist einfach, da

der Rechner die Frequenz jeder Harmonischen kennt und da man von vornherein in seinen Speicher die

Fehlerfaktoren der Steuereinrichtung für verschiedene

mögliche Frequenzen für eine Harmonische hat eingeben können.

Bei der numerischen Steuerung kann auf die

ίο Berechnung von Kosinusfunktionen verzichtet und diese durch eine direkte Abfrage einer in den Speicher des Rechners eingegebenen Kosinustabelle ersetzt werden, die auf 100 Werte — den 100 Neugrad eines Kreisquadraten entsprechend — beschränkt sind. Die

r, ganzzahligen Winkelwerte machen jede von dieser Tabelle ausgehende Interpolation zwischen zwei aufeinanderfolgenden Werten überflüssig.

Es kann somit eine Tabelle mit entsprechenden Küsiiiuswerien festgelegt werden, die beispielsweise auf 100 Werte, entsprechend den 100 Winkelgraden eines jeden Kreisquadraten, zurückgeführt sind. Bei einer Drehzahl von 1 U/min erhält man somit eine Stellungsberechnung pro Grad. Da keine Kosinusberechnungen durchgeführt werden müssen, sind keine Unterprogram me mit daraus sich ergebender langer Rechenzeit erforderlich, woraus ein wesentlicher Zeitgewinn bei der Berechnung sich ergibt

Was üa Genauigkeit anbelangt so gestattet es die numerische Steuerung für die Winkelstellung des

jo Werkstücks einen Winkelstellungsgeber mit einer verhältnismäßig kleinen Zahl von diskreten Ausgangsimpulssignalen (beispielsweise 460 pro Umdrehung) zu verwenden, der billig ist Der Rechner kann die von den Gebern herrührenden Impulse zählen, so daß die

j5 herkömmlichen Absolutwertgeber durch einen einfachen Impulsgenerator-Geber, beispielsweise mit einem Impuls pro Grad, ersetzbar sind, wobei der Rechner selbst den Inhalt der jeweils die Koordinaten ζ und A darstellenden Datenspeicher weiterverarbeitet

Die Impulse der Geber bewirken bei dem Rechner priorisierte Programmunterbrechungen, in deren Folge die die Winkelstellung des Werkstückes (im folgenden mit A bezeichnet) und die die axiale Relativstellung Werkstück/Werkzeug kennzeichnenden Werte (im folgenden mit ζ bezeichnet) jeweils unverzüglich auf den neuesten Stand gebracht werden.

Die Änderung des Relativabstandes Werkzeug/ Werkstück — die einzige durch Steuerbefehle der Steuereinrichtung gesteuerte Variable — wird durch Verschwenken einer durch eine statische Auswuchteinrichtung kompensierten schwenkbaren Werkzeugträgerwippe erreicht, die durch einen elektromechanischen Schwingtopf bekannter Bauart betätigt wird, welcher einen Positionierbefehl, d. h. ein Stellungssignal von der Steuereinrichtung erhält

Dieses SteHungssignal ist die Summe der Steueranweisungen, die einerseits in Abhängigkeit von der Winkelstellung und der axialen Relativstellung Werkzeug/Werkstück durch den Rechner errechnet sind und andererseits einer die aufeinanderfolgenden Zustellbewegungen des Werkzeugs oder Bearbeitungsdurchgänge berücksichtigenden statischen Wippenstellung entsprechen. Wie bereits ausgeführt, werden bei der Berechnung der auf die Steuereinrichtung übertragenen Anweisung der Profilwert in verschiedenen Querschnitten, die Ovalität in denselben oder in anderen Querschnitten, eine die systematischen Fehler der Steuereinrichtung verhindernde Korrektur und schließ-

lieh aufeinanderfolgende Auslösungen, die die verschiedenen Bearbeitungsdurchgange ermöglichen, berücksichtigt

Die in F i g. 1 schematisch dargestellte Schleifmaschine weist einen Tisch 1 auf, auf dem eine Werkstückhalterwippe 2 montiert ist Die Längsbewegung des Tisches 1 entlang einer Achse ζ wird durch eine Spindel 3 g&iWuert, die von einem Gleichstrommotor 4 Ober ein Untersetzungsgetriebe angetrieben wird. Der Motor 4 und das zugeordnete Untersetzungsgetriebe bewirken die Verschiebung des Tisches 1 längs der Achse ζ während des Langsamvorschubs bei der Halbfertig- und bei der Fertigbearbeitung des Werkstücks und während des Positionierschnellgangs. Der Motor 4 ist beispielsweise ein Gleichstrommotor mit einem Drehzahlbereich von etwa 300 bis 3000 U/min. Wenn der Grundoder Ausgangsdrehkörper des Werkstückes 8 ein Kegel mit dem Winkel 2 C ist, bildet die Achse des Werkstückes 8 mit der Verschiebungsachse ζ des Tisches 1 einen Winkel = C. Formänderungen des Grundkegels werden in der gleichen Weise erzeugt wie die eines zylindrischen Grunddrehkörpers.

Ein Impulsgenerator-Geber 5 wird ebenfalls durch den Gleichstrommotor 4 angetrieben: Der Tisch 1 ist mit in der Zeichnung nicht dargestellten Bewegungsbegrenzern, insbesondere für den Schnellgang, versehen.

Die auf dem Tisch 1 montierte Werkstückhalter-Wippe 2 ist im wesentlichen als Winkelstück ausgebildet In ihrem Eckbereich ist sie auf einer parallel zu der z-Achse verlaufenden Schwenkachse 6 gegenüber dem Tisch 1 drehbar gelagert Ein Schenkel 2a der Wippe 2 wird durch das bewegliche Teil eines Vibrator-Topfes 7, beispielsweise einer herkömmlichen elektromagnetischen Schwenkvorrichtung, angetrieben. Der Vibrator- oder Schwingtopf 7 ist im übrigen an dem Tisch 1 der Schleifmaschine befestigt

Ein zu dem Schenkel 2a der Wippe 2 senkrechter Schenkel 2b trägt über nicht dargestellte Führungslager das zu bearbeitende Werkstück 8, im vorliegenden Fall ein Kolben-Kopiermodell. Ein Antriebsmotor 9 (beispielsweise ein Gleichstrommotor mit einem Drehzahlbereich von etwa 30 bis 300 U/min) ist ebenfalls mit dem Schenkel 2b der Wippe 2 verbunden. Der Motor 9 treibt einen die Winkelstellung des Werkstücks 8 anzeigenden Impulsgenerator-Geber 10 an.

Als Geber 5,10 sind vorzugsweise Winkelinkrement-Kodierer verwendet, die in dem Speicher des Rechners aufzusummierende Impulse abgeben. Es handelt sich dabei um eine kleine Zahl von diskreten Ausgangswerten, in der Größenordnung von 400.

Der dem von dem Gleichstrommotor 4 gebildeten Drehantrieb des Werkstückes zugeordnete Geber 5 kann eine doppelte Überwachungsfunktion ausführen, nämlich Synchronisierung der Rechnung und der Steuerbefehle sowie die Winkelbestimmung der Werkstückdrehung. Die Synchronisation der Berechnungen erfolgen bei jedem Impuls bzw. jeder Impulsflanke des Gebers 5.

Somit bewirkt die Synchronisierung der Berechnungen und der Abgabe der Steuersignale von den Gebern 5, 10, daß die Berechnungen nur für Winkelwerte durchgeführt werden, die so gewählt sind, daß sie ganzzahlig sind. So entsprechen beispielsweise die 400 Winkelgrade eines Kreises einem Geber mit 400 diskreten Werten. Dies ermöglicht die Verwendung eines Gebers, der bei einem herkömmlichen Verfahren absolut ungenügend wäre, um die erforderliche Genauigkeit zu erreichen. Die Genauigkeit der Erfassung des Wertes A hängt im wesentlichen von der Genauigkeit der Rechteckimpulse erzeugenden Teile der Kodiererscheibe des Gebers ab und ist von der Anzahl der Ausgangswerte unabhängig, woraus sich die Möglichkeit ergibt, einen Geber mit wenigen diskreten Ausgangswerten zu verwenden, der wirtschaftlich und zuverlässig ist

Würde dagegen die Rechnung als mit der Drehbewegung nichtsynchroner Vorgang durchgeführt werden, so

ίο wäre die Genauigkeit der Ermittlung des Winkels A bei der Abfrage des Gebers 5,10 durch den Rechner durch die Zahl der Ausgangswerte des Gebers 5,10 bestimmt, und es müßte dabei diese Zahl in der Größenordnung von 5000 liegen.

Die Bewegungen des beweglichen Teils des Vibrator- oder Schwingtopfes 7 bewirken eine Pendelbewegung der Wippe 2 und damit eine Zustell- oder Einstechbewegung des Werkstückes 8 bezüglich einer Schleifscheibe 15. Diese Bewegung überlagert sich der Drehbewegung

μ »A« des Werkstückes 8 und dessen Längsvorschub »z« mit dem Tisch 1.

Es können beispielsweise sechs mögliche Drehzahlen für das Werkstück 8, etwa 0,5 -1 - 2 - 5/2 - 4 - 5 U/min, vorgesehen sein.

Eine (in der Zeichnung nicht dargestellte) statische Auswuchteinrichtung sorgt für ein Auswuchten der Werkstückhalter-Wippe 2 bezüglich ihrer Schwenkachse 6. Ein elektrodynamischer Geschwindigkeitsgeber 11 und ein Stellungsfühler 12, beispielsweise ein kapaziti-

jo ver Fühler in Brückenschaltung, sind zwischen dem Tisch 1 und der Wippe 2 angeordnet und liegen in einem Schaltkreis einer Steuervorrichtung 13.

Ein Abrichtdiamant 14 ist ebenfalls auf dem Tisch 1 montiert Es kann am Ende jedes Bearbeitungsdurch ganges oder jedes Arbeitsspiels zum Abrichten der Schleifscheibe 15 an diese herangeführt werden.

Zwei Wählschalter 16 und 17 dienen zum Einstellen der Drehzahl der Motoren 4 bzw. 9. Die Schleifmaschine weist außerdem einen Rechner 18 auf, der mit einem alphanumerischen Eingabepult 19 versehen und an eine glättende oder ausgleichende Interpoliereinrichtung 20 angeschlossen ist

Eine Schalteinrichtung 21 erhält gleichzeitig Signale von einem Schaltpult 22 und von der Interpoliereinrich-

tung 20 und leitet ein Signal an die Steuereinrichtung 13 weiter. Die Steuereinrichtung 13 enthält unter anderem einen an den Stellungsgeber 12 angeschlossenen elektronischen Schaltkreis 23, einen Integrator 24 und ein Filter 25. Ein Vorverstärker 26 liegt zwischen dem

so Geschwindigkeitsgeber 11 und der Steuereinrichtung 13. Die Steuereinrichtung 13 steuert den Vibrator 7 mit Hilfe eines Steuersignal-Verstärkers 27.

Das in F i g. 2a schematisch dargestellte Werkstück 8 wird mit der Schleifmaschine direkt bearbeitet

Ein durch Bearbeiten eines Rohzylinders 100 erhaltenes, tonnenförmiges Werkstück 8 ist in der Zeichnung mit Vollinien dargestellt Es ist an seinen beiden Enden durch schraffiert dargestellte, ebene Schnittflächen begrenzt Ein mittlerer schraffierter Querschnitt stellt seine größte Querschnittsfläche dar; sie ist durch einen umschriebenen Zylinder 101 umfaßt, der durch gestrichelte linien dargestellt ist und dieselbe Drehachse XX' aufweist Die Drehachse XX' durchdringt in dem Punkt O⁷ die Ebene maximalen Querschnitts, die als Bezugsebene für die Höhen ζ von mit der Oberfläche des Werkstücks 8 Schnitte Sfz) ergebenden Ebene dient FJz) sind als das Profil oder der Querschnitt und F₀ (z, A) als die jeweilige Ovalität

definiert. Eine durch die tangentialen Berührungspunkte des Profils maximalen Querschnitts mit dem umschriebenen Zylinder gehende Achse OO'Yist als Bezugsachse für die zur Messung der Winkelverschiebung der Punkte der zu bearbeitenden Oberfläche bestimmten Winkel A gewählt Jeder dieser Oberflächenpunkte ist durch seine Höhe ζ und durch seinen Winkel A festgelegt

Ein Bezugszeichen 102 bezeichnet den Schnitt einer waagrechten Ebene mit der Oberfläche des Werkstükkes 8 und ein Bezugszeichen 103 einen der Schnittfläche S(z) umschriebenen Kreis. Die von dem Rechner 18 zu erzeugende Funktion F_r(z,A) ist, wie erwähnt die Summe des Profilwertes F_p (z)und der Ovalität Fo (z, A):

F_r(z,A) = F„(z) + F₀ (ζ, A).

Für einen bestimmten Wert ζ und einen bestimmten Wert A muß das Werkzeug um einen Wert F_r(z,A) in den Zylinder 101 eindringen, der dem fertigen Werkstück 8 umschrieben ist Ein Querschnitt S(z)\n der Höhe zdes Werkstückes 8 ist in der F i g. 2b dargestellt

Die in dem Querschnitt S(z) für einen von 0 bis 2 π sich ändernden Winkel A - (O'Y, O'u) betrachtete Funktion F_r (z, A) kann in der Ebene (F_n A) dargestellt werden, wobei ζ Parameter ist (F i g. 2e). Die positive Richtung des Winkels A ist in F i g. 2b durch einen Pfeil dargestellt.

Diese Darstellung der Funktion F_r in der Ebene (Fr · A) für A von 0 bis 2 Jf wird auch Darstellung einer »geometrischen Periode« genannt

Je nachdem das zu bearbeitende Werkstückprofil eine oder zwei Symmetrieachsen aufweist spricht man in unpräziser Ausdrucksweise von »einhöckerigen« bzw. von »zweihöckerigen« Werkstücken. Dasselbe gilt für Werkstücke, die Abbildung eines Kolbens sind, aber einen anderen Maßstab aufweisen.

Das Werkstück 8 mit einer Symmetrieachse in jeder Schnittebene Sfzjt von dem in F i g. 2d ein Schnitt in der Höhe ζ dargestellt ist zeigt eine Symmetrie bezüglich einer Geraden durch den Punkt O'. In Fig.2c ist die entsprechende geometrische Periode dargestellt

Ein in F i g. 2f in einem Querschnitt S(z) dargestelltes Werkstück 8 mit zwei Symmetrieachsen in jeder Schnittebene weist eine Symmetrie bezüglich dem Mittelpunkt O'des dem Querschnitt S(z) umschriebenen Kreis auf. F i g. 2e zeigt die zugehörige »geometrische Periode«.

Die physikalische Bedeutung dieser geometrischen Periode entspricht der zu erzeugenden periodischen Funktion F_r (z, A^ (für ein gegebenes z)

Die Funktion F_p (z) ist keine periodische Funktion. Für eine gegebene Höhe zist F_p (z)e'me Konstante (vgL die F ig. 2a, 2b, 2c, 2e).

Die Darstellung von F_p(z) ergibt sich aus einem Axialschnitt in der Fig.2a; sie entspricht einem Längsprofil des Werkstücks auf dessen Höhe H.

In Wirklichkeit ist die Kurve F_P(z) »weniger winkelig«. Man kann sie mit Hilfe einer bestimmten Anzahl n_z von Punkten definieren, zwischen denen linear interpoliert wird. Die Anzahl der Punkte hängt von der Form und von der gewünschten Genauigkeit ab.

Die Definition von F_p(z) kann zusammengefaßt in Form einer Tabelle (oder Matrix) mit (n_z χ 2) Elementen dargestellt werden:

F, (Z₁)... F_p(z_nr)

Z\ ■■■ Z_n.

Die Höhe z\.., .?„ sind die Höhen der sogenannten »bevorzugten Querschnitte des Profils«.

Die Berechnung der Fourier-Koeffizienten a,(z) nach der Formel

η

F₀(z,A) = J^ a,(\ - cosbi A)

i= I

erfolgt mit Hilfe der folgenden Überlegungen: ίο Die Koeffizienten ai(z) verändern sich von einem laufenden Querschnitt S(z) in der Höhe ζ zu dem nächsten Querschnitt S(z + Iz) in der Höhe (z + Iz), wobei Izdie Zunahme auf der Längsachse zist

Man bezeichnet mit »bevorzugten Querschnitt« einen η Querschnitt S(z,) für den alle Fourier-Koeffizienten bis zu der Ordnung »n« bekannt sind (S (z_p) befindet sich in der Höhe z_P).

Von den bevorzugen Querschnitten ausgehend, für die die Fourier-Koeffizienten genau festgelegt sind, berechnet man die Fourier-Koeffizienten des gleichen harmonischen Rangs / für irgend einen zwischen den bevorzugten Querschnitten S(z_p) und S(z_p+\),(wobei ζ zwischen z_p und z_p+\ liegt), liegenden Querschnitt S(z) durch lineare Interpolation:

Oj(Z) = CJ, (z) +

jo wobei ι -f- (1 ,n)
undp-f (l,fc)

und k die Anzahl der bevorzugten Querschnitte für die Ovalität bedeutet Man definiert folglich k bevorzugte Querschnitte für die Ovalität eines kolbenförmigen Werkstücks. In jedem bevorzugten Querschnitt S(z_p) gibt es »n« Fourier-Koeffizienten. Um sich diese »bevorzugten« Koeffizienten zu merken, benützt man eine Tabelle (oder Matrix) mit (n + 1) χ it Gliedern (n = Anzahl der Harmoni sehen, k für die Höhe z)

Wenn man beispielsweise wählt: k = 4 und wenn π = 10, ergibt sich eine Matrix mit 4 χ 11 = 44 Elementen, in welcher der Fourier-Koeffizient eines Schnitts j und mit dem Rang / mit a₀ bezeichnet wird.

Die Koeffizienten S-, können folgendermaßen geschrie ben werden:

die von S_k:

a_2k . . . a„i

woraus sich die folgende Matrixdarsieilung der Fouricr-Koeffizienten ergibt:

... O₁J ... a_lk

Ci₂₁ a₂₂

0*2

0»

zusammenfassend ist die Geometrie eines Werkstückes

als Funktion eines durch folgende Tabelle oder Matrix definierten Profils festgelegt:

₁)... F_p(z_x)...F_p(z_nz)

Z₁ ... Z_x ... Z_n

wobei die Ovalität durch folgende Tabelle definiert ist:

Cl₁₁ Cl₁₂ O₁, O₁

C₂₁ (I₂₂ ■ ■ ■ «2/ · · · «21k

en

und die Anzahl b = 1 oder 2, je nachdem Querschnitte mit einer oder zwei Symmetrieachsen gewünscht sind. Die durch ihre jeweilige Höhe Z_x bezeichneten bevorzugten Querschnitte der ersten Tabelle, der sogenannten Profiltabelle, können mit den durch die jo jeweilige Höhe Zy festgelegten bevorzugten Querschnitte der zweiten Tabelle, der sogenannten Ovalitätstabel-Ie, identisch sein oder nicht

Aus der vorstehenden geometrischen Definition ergibt sich die in Fig.3 schematisch dargestellte r> Steuerung. Aus Fig.3 ist die Reihenfolge der Schritte beim Herstellen eines Werkstücks auf einer Maschine der vorbeschriebenen Art ersichtlich. Dieses Herstellungsverfahren erfolgt in drei Stufen: die erste, mit 28 gekennzeichnete Stufe ist eine -»ο außerhalb der Maschine durchgeführte Vorberechnungsstufe. Sie besteht aus der Berechnung der verschiedenen, das herzustellende Werkstück kennzeichnenden Zahlenwerte (Profil und Ovalität in jedem der bevorzugten Querschnitte, sowie der Zahl b).

Diese Zahlenwerte werden dann, beispielsweise durch Lochstreifen oder durch direkte Eingabe über die Tastatur des alphanumerischen Eingabepults, eingegeben, wo sie für die Verarbeitung in der zweiten Stufe 29 dienen. Diese Datenverarbeitung wird ausgeführt von:

einem numerischen Rechner,

einer »glättenden Inierpoliereinrichtung«

einer sogenannten »Schrittschalteinrichtung«, die für die Durchführung der erforderlichen Bearbei tungsschritte sorgt

Die Schritte der dritten Stufe 3(1 werden von den mechanischen Teilen der Schleifmaschine und durch deren Stellungs-Steuereinrichtung ausgeführt

Die Tätigkeit der ersten Stufe 28 besteht in der Erarbeitung der für die zweite Stufe 29 erforderlichen numerischen Daten. Diese Daten ergeben sich aus der Zeichnung des herzustellenden Werkstückes. Die in dieser Stufe zu leistende Rechenarbeit wird außerhalb der Maschine durchgeführt Sie kann von Hand durchgeführt werden oder mit der Hilfe beliebiger Rechenhilfsmittel.

Die Rechenschritte der erstem Stufe 28 sind

55 vorbereitende Schritte und deshalb hier nicht weiter beschrieben.

Die Arbeit und die Einrichtung der zweiten Stufe 29 dienen dazu, die Steuerbefehle für die die Relativstellung Schleifscheibe/Werkstück bestimmende Steuereinrichtung in Echtzeit zu berechnen und in Form einer Analogspannung auf die Steuereinrichtung zu übertragen. Es wird dabei von folgenden Gliedern ausgegangen:

a) dem Digitalrechner 18, einem Kleinrechner, dessen Zykluszeit 1 μβ beträgt. Er weist eine Ebene für äußere Unterbrechungen, logische Eingänge und Ausgänge und zwei Analogausgänge auf.

Der Rechner 18 führt eine Anzahl Rechenschritte durch, die es ermöglichen — wenn es während eines Arbeitsgangs erforderlich ist, die die Relativstellung Schleifscheibe/Werkstück bestimmende Steuereinrichtung durch einen sieh verändernden Stpnprhi-fphl 711 steuern — den Relativabstand Schleifscheibe/Werkstück in Echtzeit zu berechnen, ohne dabei die stufenweise Zustellbewegung der schwingenden Wippe 2 in Richtung auf die Schleifscheibe zu zu berücksichtigen, welcher durch die »Schrittschalteinrichtung« 21 bewirkt wird.

Diese Gruppe von Operationen, die nicht mit den Rechenoperationen der ersten Stufe 28 verwechselt werden dürfen, schließen einen »Dialog«-Betrieb ein, bei welchem die die zu bearbeitende Oberfläche bestimmenden Daten so umgeformt werden, daß die weiteren Rechenvorgänge in Echtzeit ausgeführt werden können. Dies erfolgt bei nicht arbeitender Maschine. Der »Dialog«-Betrieb gestattet es die Elemente der Profil- und Ovalitäts-Tabelle, die Zahl b sowie die Größe der Profil- und Ovalitätstabellen, das heißt die Zahl der bevorzugten Querschnitte für das Profil, der bevorzugten Querschnitte für die Ovalität und die Zahl der Harmonischen von Hand in das alphanumerische Eingabepult einzugeben.

Während dieses Dialogbetriebes findet eine Kohärenzkontrolle der eingegebenen Daten statt Andererseits wird der Dialog durch eine »Datenerfassung« für von dem Schaltpult stammende Informationen ergänzt insbesondere:

die Drehzahl »/,« oder Drehfrequenz in U/min, die weiter unten beschriebenen Anfangswerte für die Zählung von zund A.

Zusammenfassend kann gesagt werden, daß der »Dialog« und die »Datenerfassung« den Zweck haben, alle für die Echtzeitrechnung erforderlichen Daten in fest in dem Speicher des Rechners vorgesehene Register einzulesen, wobei diese Daten in eine solche Form gebracht sind, so daß die zum Durchführen der Echtzeitrechnung erforderliche Zeit aaf ein Minimum reduziert wird. Die Daten sind folgende:

die Anzahl der bevorzugten Profilschnitte, n_a die Anzahl der bevorzugten Ovalitätsschnitte, k, die Anzahl der Harmonischen, n, die Zahl b,

die Höhenkoordinaten (z_x) der Profilschnitte, nach steigenden Z_x geordnet (maximale in dem Ausführungsbeispiel vorgesehene Anzahl: 20), die entsprechenden Profilwerte in der gleichen Reihenfolge (die Folge der F_p (Z_x)), die Folge der Werte (z_x+ 1 -Z_x), die Folge der Werte (F_p (z_x+ 1) - F_p (z_x)), die Höhenkoordinaten (z\ der Ovalitätsschnitte.

nach steigenden ζ/geordnet (maximal vorgesehene Anzahl: 10),

die Folge der Werte (zj+1 — Z₁),

die Werte der Harmonischen des Schnitts j = 0:

BlO. ϋΧ,·-· BaO, die Werte der Harmonischen des Schnitts./= 1:

3||,32Ι,... 3nI,

die Werte der Hannonischen des letzten Ovalitäts schnitts aifa... a„t und

die Folge der den algebraischen Zuwachs jeder ι ο

Hannonischen zwischen dem Schnitt j = 1 und J=O anzeigenden Werte, das heißt:

ßn. ι — 3_ao) für jede Harmonische des Rangs π usw.

und dies bis zur Eingabe des letzten Ovalitätsschnittes und zu dem letzten Schritt Die Echtzeitberechnung setzt sich zusammen aus:

der Verarbeitung der von den inkrementalen

Gebern stammenden Impulse,

einem Startvorgang und der eigentlichen Berechnung des Reiadvabstandes

Schleifscheibe/Werkstück.

Die Verarbeitung der Impulse der Geber ist ein von den Impulsflanken selbst ausgelöster Vorgang, welche den Aufruf eines entsprechenden Unterbrechungs-Unterprogramms bewirken. Bei jedem von dem z- oder A-Geber 5,10 stammenden Impuls wird der Stand des Zählers oder der Stand des Zählers A aufgezählt Der Datenspeicher A wird offensichtlich als ein Modulo 400-Zähler in Einheiten von Winkelgrad (Neugrad) betrachtet Außerdem setzt das Unterprogramm alle 2,5 ms, das heißt bei jedem Impuls eines Gebers mit 400 diskreten Weiten und einer Frequenz f_r — 1 Hz, einen Programmzeiger zum Rechneraufruf. Auf diese Weise wird die Synchronisierung des Rechenbetriebs erreicht Schließlich wird bei jeder Umdrehung des Gebers für ζ oder A überprüft, ob die Zahl der gezahlten Impulse genau gleich der Zahl der Geberwerte ist und, falls nicht, wird eine Sicherheitsvorrichtung ausgelöst Somit gewährleistet das Unterbrechungs-Unterprogramm die Steuerung der Zähler A und z, die Synchronisierung der Rechenvorgänge und die Überprüfung der je Umdrehung empfangenen Impulse.

Die Überführung der Zähler A und ζ in den Anfangszustand besteht darin, daß nach einer Rückkehr der Maschine in die Ausgangsstellung der Abfall eines Mikrokontaktes abgewartet wird, der den Rechner benachrichtigt, daß ihm der z-Nullpunkt der Maschine -durch den ersten Zahn auf dem Umfang des Gebers ζ so zugeführt wird.

Bei Empfang des entsprechenden Impulses wird der »Zähler 2« genannte Datenspeicher in den Anfangszustand überführt Der Anfangswert kann von Null verschieden sein, um die Abnutzung der Werkstückauf- ss nahmen oder deren Austausch bei Bearbeitung unterschiedlich großer Werkstücke zu berücksichtigen. Dies ermöglicht die Arbeit mit einem Werkstück-Nullpunkt und einem Maschinen-Nullpunkt die gegeneinander gleitend sind. Desgleichen wird, nach dem Abfall des μ vorstehend genannten Mikrokontaktes der Datenspeicher A in den Anfangszustand gebracht Dabei wird, abgesehen von der sich aus dem Vorhandensein von zwei gleitenden Nullpunkten ergebenden Erleichterung, ein Voreihingsglied berücksichtigt Die Voreilung ist für die Echtzeitrechnung erforderlich, da die Rechnung nicht in einer konstanten Zeit durchgeführt werden kann. Die wechselnde Verzögerung zwischen dem Augenblick, in dem die Variablen ζ und A eingelesen werden und dem Augenblick der Beendigung der Berechnung würde sonst einen nichtkonstanten systematischen Fehler einführen, der deshalb dem einwandfreien Arbeiten der Maschine abträglich wäre. Wenn man dagegen den bestimmten Werten von ζ und A 2J5 Millisekunden später entsprechenden Wert des Relativabstands Schleifscheibe/Werkstück berechnet so kann man das Ergebnis speichern und bei dem nächsten Rechnungsaufruf abgeben. Tatsächlich beträgt die ausgeführte Voreilung nicht ein Abtastzeitintervall (2^ ms), sondern zwei, um als Ausgangssignal nicht nur den Relativabstand Schleifscheibe/Werkstück im Augenblick des Rechnungsaufrufes, sondern zusätzlich die Änderung dieses Abstandes während des nächsten Intervalls abgeben zu können. Diese beiden analogen Informationen werden dann von der glättenden Interpoliereinrichtung verarbeitet Es ist erforderlich, die Koordinate ζ um den Wert 2 V_xAT zu erhöhen (worin V_x = Vorschubgeschwindigkeit, AT= 2J5 ms); was aber V₁ auf der Maschine anbelangt, se bleibt 2 V₂ATbCi beliebigem V_x vemachlässigbar,und es muß der Winkel A mit um 2 f_rA T χ 400 größerem Wert vorgesehen werden. Da i· während eines Bearbeitungsvorganges eine Konstante ist, kann diese außerhalb des Bearbeitungsvorgangs erfaßt werden. Daraus erklärt sich, daß die Initialisierung des Datenspeichers Λ ein für allemal die Voreilung von A bei einer gegebenen Drehzahl bewirkt Die eigentliche Echtzeitrechnung zerfällt in:

das Warten auf den Rechnungsaufruf und Ausgabe der für die Interpoliereinrichtung erforderlichen Analogwerte,

eine Profilberechnung durch Interpolation, d. h. von einem vorgezogenen F_p (z% eine Berechnung der Fourier-Koeffizienten a,y durch Interpolation,

eine Korrektur des Koeffizienten a,y zur Berücksichtigung der Übertragungsfunktion der Stellungs-Steuereinrichtung, woraus sich die a 'y ergeben, Ermitteln der Werte cos (bi'A), worin /der Rang der Harmonischen ist, Multiplizieren der a'/,mit den cos (b iA), eine Ermittlung der Ovalität, d.h. von dem vorgezogenen Fo(Z₁A),

eine Berechnung der (um 2JS χ 2 ms) vorgezogenen Funktion

Fr(Z₁A) - F₀(Z, A) + F_p(z) - F_r(z,A),

die beim Auftreten des nächsten Rechnungsaufrufes eine um nur 2JS ms vorgezogene oder vorauseilende Funktion ftwird und eine Vorbereitung der Analogausgänge für die glättende Interpoliereinrichtung.

Die Berechnung des Profils wird nach einem der herkömmlichen Verfahren unter Anwendung der gewählten Interpolationsformel (linear oder quadratisch) durchgeführt

Die Berechnung der Fourier-Koeffizienten ay muß ebenfalls nach einem herkömmlichen Verfahren mit linearer oder quadratischer Interpolation durchgeführt werden.

Die Korrektur der Fourier-Koeffizienten zur Berücksichtigung der Übertragungsfunktion der Siellungs-Steuereinrichtung 13 bei offenem Schaltkreis wird folgendermaßen durchgeführt:

Wenn a,y ein Koeffizient vom Rang /ist, die Drehung mit einer konstanten Drehzahl /_r erfolgt, so erregt diese Harmonische die Steuereinrichtung mit einer Frequenz fi=f_rxix b. Wenn man die Verstärkung der Steuereinrichtung mit offenem Schaltkreis bei dieser Frequenz /j kennt, kann man die Korrektur für ag leicht berechnen. Wenn a'j der korrigierte Koeffizient ist, so gilt:

' ^l

worin G(I) die Verstärkung der Stellungs-Steuereinrichtung 13 bei offenem Schaltkreis und bei einer sinusförmigen Erregung mit der Frequenz /j-ist

Um wirklich genau zu sein, müßte man, da G(Q nicht unendlich ist, berücksichtigen, daß das Argument der die Verstärkung der Steuereinrichtung bei offenem Schaltkreis kennzeichnenden komplexen Zahl F_r (z, A) nicht konstant ist, sondern von /j abhängt.

Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel liegt dieses Argument in der Nähe von i8G°, d. h. der sich hieraus ergebende Fehler ist vernachlässigbar, was eine Verringerung der für das Durchfahren der Korrektur erforderlichen Zeit ermöglicht Man hätte aber in die Berechnung, indem man die Gleichung Ai ·= / χ Α durch Hinzufügen eines, beispielsweise in einer Tabelle festgelegten, algebraischen Wertes Φ (f) verändert, das Argument einführen können. (A, ist hierbei der Winkelwert der Harmonischen mit dem Rang /und der Frequenz/jd.h.f-, = b χ /χ f^.

Die Ermittlung von Werten wie cos A-, = cos QbA) besteht in:

einer Berechnung von A-, = der Rest der Division von (i χ b χ Λ^ durch 400,
einem Vergleich von A-, mit den aufeinanderfolgenden Werten 100,200,300,400, um festzustellen, zu welchem Quadranten A gehört,
der Verwendung einer Kosinustafel des ersten Quadranten,um das Ergebnis: cos Α-,τλ erhalten.

Wenn man somit die interpolierten und korrigierten Fourier-Koeffizienten und die Werte der Glieder cos A₁ hat, kann die Ovalität berechnet werden. Sie wird iterativ für eine Harmonische nach der anderen ermittelt

Nachdem die Ovalität und das Profil berechnet worden sind, genügt es diese beiden Werte nach der folgenden Gleichung zusammenzusetzen:

F_t(z,A) = F_p(z) + F₀(z,A)

Nun ist es erforderlich, bei dem nächsten Rechnungsaufruf auf die Interpoliereinrichtung zu übermittelnden Analoginformationen vorzubereiten. Für die Interpoliereinrichtung müssen der den Relativabstand Schleifscheibe/Werkstück zu Beginn der nächsten Abtastzeit kennzeichnende Wert, der mit VPRE bezeichnet wird, sowie die Gesamtänderung dieses Relativabstandes während des nächsten Zeitintervalls, mit ZJ/FFbezeichnet, verarbeitet werden. Diese beiden Werte werden nach der folgenden Vorschrift bestimmt:

(VFtN)
letzter berechneter Wert

VPRE

F_r(2,A) — VFl N (VFIN) - (VPRE) — DlFF

VPRE und VFIN sind die symbolischen Bezeichnungen von zwei Datenspeichern, die zwischen zwei Abtastungen die jeweiligen Werte speichern, die jeweils mit (VPRE)bzsN. (VFIN)bezeichnet sind.

s Nachdem diese Verarbeitung beendet ist, gelangt das Programm in eine Warteschleife, in der der Programmzeiger für den Rechnungsaufruf überprüft wird. Sowie dieser durch das Unterbrechungs-Unterprogramm angesteuert ist, tritt das Echtzeit-Rechenprogramm aus

to seiner Warteschleife aus, quittiert den Programmzeiger und bewirkt die Schaltfolge für die Abgabe von Informationen an die Interpoliereinrichtung 20.
Diese Schaltfolge besteht aus:

einer Rückstellung der Interpolier einrichtung 20 auf Null,

einer Ausgabe des Wertes (VPRE), und

einer Ausgabe des Wertes (DIFF)

Schließlich wird die Interpoliereinrichtung 20 auf Null zurückgestellt

b) Die in Fi g. 4 dargestellte glättende interpoiiereinrichtung 20 enthält im einzelnen einen monostabilen Kippschalter 31 und eine Antisättigungseinrichtung 3Z Sie liefert der »Schrittschalteinrichtung« 21 einen

Steuerbefehl, der mit F_r (z, A) bezeichnet ist, um sie von der durch den Rechner berechneten Funktion F_r(z,A) zu unterscheiden, deren zeitabhängige Veränderung zwischen zwei Rechnungsaufrufen linear ist Der Rechner dagegen gibt bei jedem Rechnungsaufruf über zwei verschiedene Digital-Analogwandler zwei konstante Analogsignale ab, die während einer Abtastperiode (d. h. eines zwei aufeinanderfolgende Rechnungsaufrufe trennenden Zeitintervalls), konstant ist
Die von der analogen Interpoliereinrichtung 20 ausgeführte Funktion ist somit:

F_r(z,A) =

(DIFF) Λ Τ

χ ί + (VPRE)

wobei sich t ändert von 0 bis t^,_x = T

und mit 4 Γ die Abtastzeit bezeichnet ist, die für die vorliegende Maschine konstant und gleich 2$ ms ist Es ist offensichtlich, daß für t - 0 F_r(z, A) - (VPRE) wird und für t - ΔΤ; F_r(z,A) = (DIFF) + (VPRE), welcher

Wert in dem Rechner das nächste (VPRE) für die nachfolgende Abtastzeit ergibt

Die Interpoliereinrichtung 20 enthält einen ausreichend leistungsfähigen Integrator 124, der zum Berechnen der Funktion

(DIFF)

IT

χ ί

bestimmt ist, ein die Funktion F_t(z,A) ergebendes Summierglied 123, einen monostabilen Schalter 31, der dazu bestimmt ist, die Dauer des von dem Rechner bei jedem Rechnungsaufruf abgegebenen Impulses für die Rückstellung des Integrators auf Null zu verkleinern, sowie die Antisättigungseinrichtung 32.
Der Integrator 124 muß so ausgebildet sein, daß er wenig Fehler in die zu berechnende Funktion einführt (Fehlerströme, Veränderungen der Werte der Bauelemente usw.). Die tntegrationskonstante beträgt hier RC-ΔΤ-. 2JS ms.

Auf die gesamte Schleifmaschine zurückkommend, sei festgehalten, daß die möglichen Drehzahländerungen des Werkstückes so begrenzt sein müssen, daß einerseits der durch jede Veränderung von t_m„

eingeführte Fehler klein gehalten wird und andererseits aber verhindert wird, daß tm* vorübergehend so weit verringert wird, daß ein Rechnungsaufruf vor Abschluß der letzten Berechnung F_r(z, ^erfolgt

Der monostabile Schalter 31 erhält einen Impuls von 100 us Dauer und überträgt einen Impuls in der Größenordnung von 15 μβ auf einen parallel zu einem Integrationskondensator 129 liegenden Feldeffekttransistor 125. Der Letztere ist während 15 us leitend und entlädt den Kondensator 129 vollständig. Während der ι ο restlichen Abtastzeit ist der Widerstand des Feldeffekttransistors 125 genügend hoch, um die Funktion des Integrators nicht zu beeinträchtigen.

Das die Funktion F_r (z, Abliefernde analoge Summierglied 123 filtert außerdem die Frequenzen über 300 Hz heraus, um den Einfluß der Zeitdauer der Nullrückstellung des Integrators auf F_r(z,A)zu verringern.

In dem Fall, daß entweder aufgrund eines zu hohen Wertes von (DIFF) oder als Folge eines anormalen Betriebes (Verringerung der Drehzahl für Λ Fehler des Integrators,...), an dem Ausgang des Integrators 124 ein in der Nähe des Sättigungswertes liegender Spannungswert erreicht wird, wird die Antisättigungseinrichtung 32 wirksam. Sie dient dazu, die Ausgangsspannung des Integrators 124 auf einen unter der Sättigungsspannung des Verstärkers liegenden Wert zu begrenzen. Wenn somit bei Eingang des Nullrückstellungsimpulses der Integrator 124 nicht gesättigt ist, beeinflußt die Erholzeit des in dem Integrator enthaltenen Verstärkers 122 die Zeitdauer der Nullrückstellung nicht und verlängert sie so:^it auch nicht Die Vorrichtung 32 gewährleistet daß der Feldeffekttransistor 128 von dem Augenblick an leitend wird, in dem der Ausgang des Integrators 124 einen geget-enen positiven oder negativen Schwellenwert erreicht Der Feldeffekttransistör 128 liegt in Reihe mit zwei entgegengesetzt geschalteten Zener-Dioden 126 und 127, und alle die Teile liegen parallel zu dem Kondensator 129. Diese spezielle Schaltungsanordnung ergibt wenn die Ausgangsspannung des Integrators 124 unter dem genannten Schwellenwert bleibt, eine Impedanz, die deutlich über der der beiden entgegengesetzt geschalteten Dioden liegt und somit die Funktion des Integrators sehr wenig beeinflußt Sobald der Schwellenwert am Ausgang des Integrators 124 erreicht ist werden der in Reihe mit den Zener-Dioden 126 und 127 liegende Feldeffekttransistor 128 leitend und die Ausgangsspannung des Integrators 124 auf einen Wert begrenzt der durch die zu dem Schwellenwert der anderen Zener* Diode addierten Spannung der einen Zener-Diode so gegeben ist wobei der Gesamtwert unterhalb der Sättigungsspannung des Verstärkers liegt

Die beschriebene Interpoliereinrichtung weist einen Linearitätsfehler kleiner als 5 mV (auf den gesamten Skalenbereich von 10 V bezogen auf.

c) Die in Fig.5 dargestellte »Schrittschalteinrichtung« enthält einen Summierer 33, der an eine logische Schaltung 34 mit Permanentspeicher angeschlossen ist.

Die Stellung der schwenkbaren Wippe 2 wird durch den Wert des der Steuereinrichtung 13 für die Wippenstellung zugeführten Steuersignales bestimmt Wie oben bereits erläutert ist das von dem Signalgenerator erarbeitete Steuersignal:

F_t (ZiA).

Dies ist in der Tat das dynamische oder sich verändernde Steuersignal, das für die zu erzeugende geometrische Form kennzeichnend ist Das tatsächlich der Stellungs-Steuereinrichtung 13 zugeführte Signal ist die Summe des Signals F_r(z, A) und des Wertes Fp₁; die Schrittschalteinrichtung bewirkt sodann die Zustellung des Werkstückes in Richtung auf die Schleifscheibe stufenweise oder in diskreten Schritten bis zu dem letzten Schritt indem sie den Wert von Fp₅ nach jedem Schritt ändert

Man definiert ein zylindrisches Werkstück 104 (Fig,2g), das »Bezugswerkstück« genannt wird und dessen Radius RE kleiner als der Radius RB des zu bearbeitenden Rohlings ist Sämtliche Koordinaten und Abmessungen werden von diesem zylindrischen Bezugswerkstück 104 aus gemessen, das den mechanischen und elektrischen Nullpunkt der Maschine für die Steuerung der Stellung der schwenkbaren Wippe 2 darstellt Mit RU ist der Radius des dem bearbeitenden Werkstück umschriebenen Zylinders bezeichnet Der Parameter RU-RE stellt somit den Abstand zwischen dem dem Werkstück umschriebenen Zylinder und dem Werkstück dar.

Zwischen zwei auf beiden Seiten des Werkstückes liegenden Ebenen ist eine Bearbeitungszone definiert Außerhalb dieser Zone und während der ganzen Dauer eines Bearbeitungsganges befindet sich die Wippe in einer »zurückgezogenen« Stellung, die durch F_1x = Fp_x, definiert ist

Während des Dialogbetriebs des Rechners 18 kann die Berechnung des Maximalwertes von F_r (z, A), für das jeweilige Werkstück veranlaßt werden.

Dieser Wert wird der Bedienungsperson mitgeteilt die so den Parameter Fp₁ der Funktion Fps so einstellen kann, daß die Schleifscheibe in dem ersten Durchgang das Werkstück an der (oder den) Stellen) tangiert wo Fr (z, A) - F_r (z, A)max. ist

Die Ungenauigkeiten der Oberfläche des Rohlings für das Werkstück werden durch Einführen eines Maßes Fg₁₁ — einer Bearbeitungszugabe — berücksichtigt die der geringsten Materialmenge entspricht die von dem Radius des Rohlings abgearbeitet werden muß, damit gewährleistet ist daß die gesamte Oberfläche des Werkstückes bearbeitet wird

Die Aufgabe der Schrittschalteinrichtung 21 besteht darin, einerseits das Steuersignal für die Stellung der Wippe 2 durch analoge Aufsummierung von F_r(z,A) und von Fp, zu berechnen und andererseits den Wert Fp, zu bestimmen, welcher außerhalb der Bearbeitungszone den Wert F_pso und innerhalb der Bearbeitungszone den Wert Fp* wie anschließend erläutert wird, annimmt:

F., = (RU - RE) + F₀

\F_pa\^\F_r(z,4)max.\

vor der Ausführung des ersten Bearbeitungsgangs oder -schnittes

Fp, stellt nun die Gesamteindringtiefe der eingestellten Abarbeitungsphase dar.

Das so gewählte, durch die oben aufgeführten Gleichungen gegebene Prinzip der Berechnung der statischen Stellung der Wippe 2 führt am Ende der Bearbeitung (wenn alle Durchgänge oder Schritte aufgebracht sind, d h. F_p, - 0) zu dem kleinsten Fehler bezüglich der Positionierung der Wippe 2.

Die Bedienungsperson stellt auf dem Steuerpult ein die Eindringtiefe für den Rohling ppe, die Eindringtiefe

für die Halbfertigbearbeitung ppa, die Eindringtiefe für die Fertigbearbeitung ppi und danach mit der Hilfe von Wählschaltern die Anzahl der gewünschten Zustellschritte fttr den Rohling npe, die Anzahl der Zustellschritte bei der Halbfertigbearbeitung npa und die Anzahl der Zustellschnitte für die Fertigbearbeitung npf.

Andererseits stellt sie den Wert RU-RE ein. Dieser Wert weist in eier Regel den gleichen Richtungssinn (oder Vorzeichen) wie F auf. Es ist allerdings möglich, ι ο wenn man ein Werkstück wiederbearbeitet oder verändert werden soll, bei dem der Wert RU—REnahe bei Null liegt, ein RU-RE mit zu F_p, entgegengesetztem Sinn einzustellen.

Um diese Einstellung durchzuführen steht der Bedienungsperson eine Dekaden-Meßeinrichtung zur Verfügung, mit der die einzustellenden Koordinaten sichtbar gemacht werden können.

Für die Funktion Fp, gilt:

— ⁿP^{e x n}P^e

ⁿP^a + ¹¹Pf ^y·

Diese Funktion wird in der Schrittschalteinrichtung 21 mit Hilfe eines analogen Summiergliedes 130 ausgeführt, das mit Eingangswiderstanden 133,134,135 versehen ist, deren Zahl von der Anzahl der vorgewählten npe, npa und np/abhängt

Ein zweites analoges Summierglied 131 stellt die Funktion Fp, + (RU-RE) = Fp, dar und berechnet außerdem, von den 7 über das Schaltpult eingegebenen Parametern npe, npa, npf, ppe, ppa, ppi, RU-RE ausgehend, die jeweils statische Stellung der Wippe 2 bei der Bearbeitung, Außerhalb der Bearbeitungszone wird das Steuersignal />in Fp_n, umgewandelt, und keine Veränderung von F₁ während dieses Arbeitsgangs wirkt sich auf die Stellung der Wippe 2 aus.

Ein drittes Summierglied 132 stellt die Funktion Fr(z, A)+ Fpjdar.

Bei jedem Bearbeitungsgang (außer beim Glätten) wird ein Zustellschritt oder Durchgang — ppe, ppa oder ppi — von der Funktion Fp, weggenommen oder abgezogen.

Der Befehl zum Abziehen wird durch eine logische Schaltung mit Permanentspeicher übertragen, die diesen Befehl dem Summierglied für Fp, zuleitet Die logische Schaltung berücksichtigt die Reihenfolge der Bearbeitungsphasen, die folgendermaßen vorgegeben ist: zuerst eine Rohbearbeitung, dann eine Halbfertigbearbeitung und schließlich eine Fertigbearbeitung. Außerdem berücksichtigt sie die Zahl der bei der jeweiligen Bearbeitungsphase durchgeführten Zustell- so schritte und die Zahl der noch bei der jeweiligen Bearbeitungsphase durchzuführenden Zustellschritte. Die Speicherung ist für den Fall notwendig, daß etwa die Stromzufuhr unterbrochen oder die Maschine abgestellt wird (beispielsweise am Ende eines Arbeitstages). Eine Bearbeitungsphase ist dann beendigt, wenn die Zahl der ausgeführten Zustellschritte der eingegebenen Zahl von Zustellschritten entspricht

In die Steuerung sind Sicherheitsschaltungen für den Fall von »Parameterveränderungen« während der Bearbeitung eingefügt So führt eine auch noch so langsame Verdrehung eines der Analogeinstellpotentiometer für ppe, ppa, ppf, RU- RE zu einem sofortigen Anhalten der Maschine durch eine Reihe von Rückstelleinrichtungen für gefährliche Teile. Entsprechend führt auch eine Veränderung der Zahl der Zustellschritte während der Bearbeitung Hi der gleichen Sicherheitsabschaltfolge.

Wenn die Bedienungsperson einen Zustellschriu ohne Abziehen durchführen will, daß heißt einen Durchgang ohne Verändern von Fp₁ wiederholen will, besteht die Möglichkeit, diesen als Glättungsschritt auszuführen. Es wird dabei die Zählung der Zustellschritte ausgesetzt und es erfolgt keine Abnahme.

Für die Maschine sind zwei Betriebsarten vorgesehen:

eine »handgesteuerte«, bei der die Bedienungsperson jede Bewegung des Arbeitsganges getrennt auslöst,

eine automatische, bei der die Bedienungsperson lediglich beim Start eingreift

Eine Zusatzeinrichtung ermöglicht es, den Steuerbefehl F_r (z, A) durch ein von Hand steuerbares Potentiometer zu ersetzen, was den Vorteil hat, daß Werkstücke hergestellt werden können, ohne den Rechner zu benützen und die Parameter der Maschine zu steuern.

Durch die Arbeitsgänge der drittv-a Stufe wird die Schleifscheibenstellung in bezug auf das Werkstück mit Hilfe der zugeordneten eigenen Einrichtungen und der verschiedenen Geber gesteuert

Die Steuerung der jeweiligen Stellung der schwenkbaren Wippe 2 erfolgt durch eine Stellungssteuereinrichtung mit drei ineinanderliegenden Schaltkreisen. Der erste oder innere Schaltkreis ist ein Strom- oder Leistungsschaltkreis, durch den als Betätigungseinrichtung ein Linearmotor, beispielsweise der elektromagnetische Schwingungstopf 7 gesteuert wird. Der zweite Schaltkreis ist ein Geschwindigkeitsschaltkreis mit einem elektromagnetischen Geber 11. Der dritte oder äußere Schaltkreis ist ein Stellungsschaltkreis mit kapazitivem Geber IZ Die Kapazität liegt dabei in einer Trägerfrequenz-Brückenschaltung, wobei die Stellung nach der Demodulation in einem Maßstab von 1 mV/μ übertragen wird.

Die Betätigungseinrichtung ist so ausgelegt, daß sie starke Beanspruchungen bei den geforderten Frequenzen bis zu 20 Hz aufnehmen und, wegen der Masse der zu verschwenkenden Wippe 2, große Beschleunigungen bewirken kann.

Die Beschleunigung hängt nicht nur von der Frequenz des eingegebenen Signals ab, sondern auch von dessen Amplitude. Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel muß in Anbetracht der verlangten großen Zahl von Harmonischen die Amplitude der Harmonischen folgende Bedingungen erfüllen:

wobei fl_lm„ die maximale Amplitude der Grundschwir. jung ist, die hier 750 μ beträgt.

Der Stromregelkreis hat bei geschlossenem Schaltkreis einen DurchlaQoereich in der Größenordnung von 2000 Hz. Der Geschwindigkeitsschaltkreis muß wegen der Resonanzfrequenzen der verschiedenen mechanischen Teile einen begrenzten Durchlaßbereich haben. Bei geschlossenem Kreis liegt der Durchlaßbereich hier bei 200 Hz.

Der Stellungsregelkreis muß einerseits den Veränderungen der Funktion F_r(z,A) folgen, die bei einer Fourier-Zerlegung Harmonische mit einer Frequenz bis zu 20Hz aufweist, und sie erfährt andererseits verschiedene Störungen. Der Stellungsregelkreis muß aus diesen Gründen, bei offenem Kreis, in dem Frequenzbereich von 0 bis 20 Hz eine möglichst große Verstärkung aufweisen. Deshalb ist in dem Verstär-

kungskreis ein Integrator 23 enthalten. Damit gilt innerhalb des Frequenzbereiches von 0 bis 20 Hz für die Verstärkung des offenen Stellungsregelkreises:

G(f) = -

Die Verstärkung bei der Frequenz /) der Harmonischen mit dem Rang /ist somit

°<» - w²

wobei die Phasenverschiebung im wesentlichen konstant und gleich - 180 ist.

Die Durchlaßbandbreite der Stellungsregeleinrichtung bei geschlossenem Kreis liegt in der Größenordnung von 100 Hz.

Um solche Leistungen zu erreichen, war es, neben den herkömmlichen Vorsichtsmaßnahmen, erforderlich,

gcccr ; J zu verwenden

ccsscn

pegel bei Frequenzen unterhalb von 200 Hz kleiner als 500 μV ist, wobei der Maßstabsfaktor des Fühlers 1 mV/μ beträgt.

Die Stellungsregeleinrichtung weist ein Fehlersignal E auf. Wenn man ein periodisches Sinussignal mit der Amplitude a, und der Frequenz fj eingibt, so unterscheidet sich das Ausgangs- von dem Eingangssignal (ein einheitlicher Rücklauf vorausgesetzt) durch die Größe Er.

E_t = Eingabe - Ausgabe = «,· — S

Wenn ein Sinussignal eingegeben wird, dessen Amplitude a'/sich folgendermaßen berechnet:

ι -.

10

21)

J(I

α ι =

weist das Ausgangssignal eine Amplitude a, auf. Somit kann in dem Rechner eine Korrektur für jeden berechneten Koeffizienten a,; durchgeführt werden, um den systematischen Fehler der Stellungsregeleinrichtung auszugleichen. Damit werden allerdings die durch eigene Störungen der Regeleinrichtung erzeugten Fehler (Einfluß der Schleifscheibe, Schwingungen usw.) nicht ausgeglichen.

Bei einer heftigen Verschwenkung der Wippe 2 aus ■* > der statischen Stellung F^ in die Bearbeitungsstellung Fps ist das Stellungssignal stufenartig und die Regeleinrichtung geht in den Sättigungszustand Zu diesem Zweck stellen zwei verzögernde Sicherheitseinrichtungen eine zu lange Sättigung fest, indem sie einerseits Informationen über einen Stellungsfehler und andererseits Informationen über einen Drehzahlfehler oder ein Stromsignal erhalten. Die eine oder die andere Sicherheitseinrichtung oder beide zusammen bewirken zuerst eine Rückstellung der Schleifscheibe und danach eine Abkupplung des die Wippe 2 betätigenden Schwingtopfes 7, sobald eine anomale Sättigung auftritt (anomale Beanspruchung, Blockierung eines Werkstücks, Unterbrechung der Verbindung eines Gebers, Fehler in der Elektronik der Regeleinrichtung usw.).

Die beschriebene Stellungsregeleinrichtung kann eine zu schwache Dämpfung aufweisen und bei einem Stufensignal, insbesondere bei dem Anlegen der Spannung und bei dem Ansteuern der Stellung Fp₅ oder Fpso ungedämpfte Schwingungen um die vorgegebene Stellung bewirken. Es ist deshaib, auf die Gefahr, einen Stelhmgsfehler oder einen Drehzahlfehler aufzulösen, vorzuziehen, den Integrator zeitweise zu überbrücken.

Das beschriebene Ausführungsbeispiel kann naturgemäß abgeändert werden, und es können auch eine Reihe von Einrichtungen durch gleichwertige Einrichtungen ersetzt werden. Insbesondere können verschiedene Änderungen an dem Rechner vorgenommen werden:

1) das Abtastintervall bei der oben beschriebenen Maschine ist konstant Um höhere Drehzahlen zu ermöglichen, kann die Tatsache ausgenützt werden, daß die für die »Echtzeitrechnung« erforderliche Zeit eine Funktion der Zahl der Harmonischen ist. Wenn man beispielsweise mit einer Verringerung der Zahl der Harmonischen eine Verringerung der Abtastzeit um einen Faktor q erreichen kann, genügt es den der glättenden Interpoliereinrichtung zugeführten Wert (DIFF) mit dem Faktor q zu multiplizieren und, wegen der Voreilung, die Anfangskonstanten des Datenzählers der Variablen A neu einzustellen.

2) Neben der linearen Interpolation ist jede andere Interpolation möglich, um die Werte F_n (z) zwischen den bevorzugten Profilschnitten oder die Koeffizienten Aj (z) zwischen den bevorzugten Ovalitätsschnitten zu ermitteln, solange die gewählte Art der Interpolation nicht einen zu langen Zeitbedarf für die Echtzeitrechnung zur Folge hat.

3) Die Ovalitätsfunktion kann auch eine periodische Funktion ohne Symmetrie sein. Es müssen dann entweder nur Kosinusglieder mit innerhalb eines bevorzugten Querschnitts konstanten, aber wie die Koeffizienten a,> von ζ abhängigen Phasenverschiebungen betrachtet werden, oder aber es ist der Reihe mit Kosinusgliedern eine Reihe mit Sinusgliedern hinzuzufügen.

Das Rechenverfahren ändert sich dabei nicht, die Voreilung, das Prinzip der Verwendung einer Kosinustabelle, und des Einsatzes von einer Eingriffssteuerung durch die Geber bleiben unberührt.

4) Wenn die Drehzahl des Werkstückes so groß ist, daß die Zeit zwischen zwei Geberimpulsen kleiner als die Rechenzeit ist, kann man nach ρ Impulsen die Rechnung auslösen, wobei ρ so gewählt ist, daß ρ mal die Zeit zwischen zwei Impulsen so nah wie möglich bei der Zeit für einen Rechenzyklus liegt.

5) Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel erarbeitet der der Interpoliereinrichtung zugeordnete Rechner bei jedem Zustellschritt einen Steuerbefehl Fr (z, A), der nicht von der statischen Stellung Fps der Wippe 2 abhängt. Der Zweck der Schrittschalteinrichtung liegt darin, bei jedem neuen Zustellschritt durch geeignetes Verändern von Fps den schritt- oder absatzweisen Vorschub der Wippe 2 in Richtung auf die Schleifscheibe zu bewirken.

Man kann dasselbe Ergebnis durch Berechnung von F_r(z, A) + Fps in dem Rechner anstatt durch eine analoge Aufsummierung außerhalb des Rechners erhalten, ohne daß dabei der Aufbau des Rechners verändert werden muß, ausgenommen die Zahleneingabe (npe, npa, npf, ppe, ppa, ppi, RU, RE). Hierbei wird aber, in Anbetracht der beachtlichen Werte, die Fp₅ annehmen kann und in Anbetracht der von den Digital-Analog-Umsetzern abgegebenen Maximalspannung, die für ein Mikron kennzeichnende Analogspannung etwa zwei- bis dreimal kleiner sein, als bei der vorbeschriebenen Maschine und damit das Rauschen einen zwei- bis dreimal größeren Einfluß haben.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

Patentansprüche;

1. Numerische Steuerung für eine Werkzeugmaschine zur dreidimensionalen Bearbeitung eines um s eine Achse umlaufenden und in einer z-Richtung längsverschieblichen Werkstückes, mittels eines Werkzeuges, dessen radialer Abstand zu der Drehachse des Werkstückes kontinuierlich veränderlich ist, mit einem Rechner in dem die die dreidimensionale Gestalt des bearbeitenden Werkstückes definierenden Eingangsdaten gespeichert sind und der mit Hilfe dieser Eingangsdaten Zwischenwerte bestimmt, aus denen Signale für eine Steuereinrichtung für die Relativbewegung zwisehen dem Werkstück und dem Werkzeug abgeleitet werden, dadurch gekennzeichnet, daß