DE2702498B2 - Vorrichtung zur numerischen Steuerung des Anfangspunktes des Gewindeschneidvorganges für mehrgängige Gewinde - Google Patents
Vorrichtung zur numerischen Steuerung des Anfangspunktes des Gewindeschneidvorganges für mehrgängige GewindeInfo
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Description
4ii
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur numerischen Steuerung des Anfangspunktes des
Gewindeschneidvorganges für mehrgängige Gewinde mit einer Interpolierschaltung, mit einem Spindelim- mi
pulsgeber, der pro Spindelumdrehung eine bestimmte Zahl von Spindelimpulsen und bei einer bestimmten
Spindeleinstellung einen Markierimpuls abgibt, mit einer Einrichtung, die eine die Versetzung des zu bearbeitenden
Gewindeanfanges gegenüber einem Be- ·.> zugspunkt bezeichnenden Zahl ausgibt und mit einer
Sperreinrichtung, die die Vorschubsteuerung für den Werkzeugvorschub so lange sperrt, bis eine der die
Versetzung bezeichnende Zahl entsprechende Anzahl von Spindelimpulsen abgezählt ist (vgl. DE-OS
2427531).
Allgemein können Gewinde und auch mehrgängige Gewinde auf Drehbänken mit numerischer Steuerung
geschnitten werden. Das Werkstück wird hierbei in einer sich drehenden Spindel festgehalten. Durch ein
Programm wird die gewünschte Gewindesteigung, die Spindeldrehgeschwindigkeit und die Gewindelänge
vorgegeben. Das Gewinde wird dadurch geschnitten, daß ein Werkzeug mit einer einzelnen Schneidspitze
iterativ über das Werkstück bewegt wird, wobei die Schnitttiefe mit jedem Schritt bzw. iterativer Bewegung
vergrößert wird, bis das gewünschte Gewinde geschnitten ist. Die numerische Steuereinheit enthält
einen Spindelimpulsgeber, der an die Spindel angeschlossen ist und einen Markierimpuls bei jeder Spindelumdrehung
abgibt und zusätzlich eine bestimmte Zahl von Spindelimpulsen bei jeder Umdrehung. Eine
Interpolierschaltung spricht auf die Spindelimpulse und das Eingangssignal an, das die Gewindesteigung
pro Umdrehung definiert, um Befehlsimpulse für einen Servomechanismus zu erzeugen, der das Schneidwerkzeug
steuert. Beim normalen Gewindeschneiden wird vor dem Schneiden des einzelnen Gewindeganges
das Schneidwerkzeug dicht an das Werkstück heran bewegt. Nachdem die programmierte Gewindeschneidinformation
von der Steuerung gelesen wurde, wird der Markierimpuls dazu verwendet, den Gewindeschneiddurchgang einzuleiten, d. h. der
Markierimpuls wird dazu verwendet, die Spindelimpulse tormäßig gesteuert zu der Interpolierschaltung
durchzulassen, um die Erzeugung von Befehlsimpulsen einzuleiten. Nach dem ersten Gewindeschneiddurchgang
wird das Schneidwerkzeug in die anfängliche Ausgangsstellung zurückgeführt. Das Schneidwerkzeug
wird jedoch in eine Position bewegt, die dichter an der Mittellinie des Werkstückes gelegen ist,
so daß dadurch die Schnittiefe erhöht wird. Auch in diesem Fall wird der Markierimpuls dazu verwendet,
die Spindelimpulse tormäßig gesteuert zur Interpolierschaltung zu übertragen. Der Markierimpuls garantiert
daher, daß bei jedem Gewindeschneiddurchgang das Schneidwerkzeug in Berührung mit dem
Werkstück gelangt, und zwar bei der gleichen relativen Drehlage. Beim Schneiden von mehrgängigen
Gewinden muß der Startpunkt des Schneidwerkzeugs geändert werden, da die relative Drehlage des Werkstücks
gegenüber dem Markierimpuls festgelegt ist. Soll beispielsweise ein Gewinde mit zwei Gewindegängen
geschnitten werden, so wird der zweite Gewindegang dadurch geschnitten, daß man das Werkzeug
relativ zum Werkstück um einen Betrag verschiebt, der gleich einer Hälfte der progammierten
Steigung ist. Um diesen Betrag muß das Werkzeug verschoben werden oder der Beginn seiner Bewegung
in axialer Richtung auf das Werkstück zu muß seitlich verzögert werden, bis sich die Spindel und damit das
Werkstück um einen Winkel gedreht hat, der dem Versetzungswinkel zwischen den einzelnen Gewindegängen
entspricht. Folglich muß der Programmierer so viele Anfangspunkte beachten und programmieren
wie Gewindegänge vorhanden sind.
Bei der Vorrichtung der DE-OS 2427 531 muß der Programmierer für jeden einzelnen zu bearbeitenden
Gewindegang diejenige Zahl von Spindeliinpulsen berechnen, um die das Werkzeug verschoben werden
oder um die der Beginn der Bewegung des Werkzeu-
ges verzögert werden muß. Dies ist relativ aufwendig und erschwert auch eine Änderung des Programmes.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, die aus der DE-OS 2427531 bekannte Vorrichtung
dahingehend zu verbessern, daß dem Programmierer die Möglichkeit gegeben wird, einen großen Bereich
von mehrgängigen Gewinden mit Hilfe eines einfachen Codes zu programmieren, der keine Änderung
des Startpunktes des Werkzeugs für unterschiedliche Gewindeschneidarten zur Folge hat.
Diese Aufgabe wird gemäß der vorliegenden Erfindung
dadurch gelöst, daß die die Versetzungszahl angebende Einrichtung folgende Merkmale umfaßt:
a) eine Bezugsspannungsquelle, die einen Wert gespeichert hält, der der pro Spindelumdrehung
auftretenden Zahl von Spindelimpulsen entspricht,
b) eine Vervielfacherschaltung, die das Produkt aus dem Wert der Bezugsspannungsquelle und einer
Zahl bildet, die den gerade zu bearbeitenden Gewindegang bezeichnet, und
c) eine Teilerschaltung, die den Produktwert aus der Vervielfacherschaltung durch die Gesamtzahl
der Gewindegänge teilt. ·
Der Programmierer muß damit neben den stets erforderlichen Parametern, z. B. Gewindesteigung, nur
noch die Gesamtzahl der geforderten Gewindegänge sowie die jeweilige Zahl des gerade zu bearbeit enden
Gewindeganges (z. B. erster, zweiter, dritter Gewindegang) angeben.
Die numerische Steuereinheit liefert also die Gesamtzahl der Gewindegänge und die Zahl des bestimmten
zu bearbeitenden Gewindeganges. In der vorliegenden Vorrichtung wird dann das Verhältnis
der bestimmten Gewindegangzahl, bezogen auf die Gesamtzahl der Gewindegänge, mit der bestimmten
Zahl von Spindelimpulsen pro Umdrehung multipliziert, was ein Steuersignal erzeugt, das die Zahl von
Spindelimpulsen darstellt, um die der Beginn der Bewegung des Werkzeuges verzögert werden muß, um
den bestimmten Gewindegang zu bearbeiten.
Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung ist in dem Unteranspruch angegeben.
Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles im Zusammenhang mit der
Zeichnung ausführlicher erläutert. Es zeigt
Fig. 1 ein Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Vorrichtung, und
Fig. 2 ein detailliertes Blockschaltbild, das die Grundelemente der erfindungsgemäßen Vorrichtung
gemäß Fig. 1 veranschaulicht.
Fig. 1 zeigt ein allgemeines Blockschaltbild der erfindungsgemäßen
Vorrichtung. Gemäß dieser Figur sind eine Anzahl von Elementen gezeigt, dH bei bekannten
Gewindeschneid-Steuereinheiten vorhanden sind. Eine Interpolierschaltung 10 spricht auf einen
Spindelimpulsgeber 12 und auf die Signale an, die von einem Dekodierer 14 erzeugt werden und die Gewindesteigung
und Gewindelänge wiedergeber,. Der Spindelimpulsgeber 12 enthält normalerweise ein
Wandlerelement, das mechanisch mit einer Spindel 16 in Verbindung steht. Die Spindel 16 wird durch
einen (nicht gezeigten) Spindelmotor eine Drehbewegung erteilt und es ist ein (nicht gezeigter) Spannmechanismus
zum Festhalten eines Werkstücks vorgesehen. Der Spindelimpulsgeber 12 spricht auf die
Ausgangsgröße des Wandlers an und erzeugt während jeder Umdrehung der Spinde! zwei Signale. Das erste
Signal ist ein Markier- oder Indeximpuls, von dem wenigstens einer bei jeder Umdrehung erzeugt wird.
Das zweite Signal besteht aus einer bestimmten Anzahl von Spindelimpulsen pro Umdrehung. Die Anzahl
der erforderliichen Spindelimpulse ist eine Funktion
der Auflösung und der Größe der programmierten Gewindesteigung. Die Frequenz der Spindelimpulse
ist eine Funktion der Umdrehungsgeschwindigkeit der Spindel.
Der Interpolierer 10 spricht auf ein programmiertes
Eingangssignal auf einer Leitung 11 an, welches die gewünschte Gewindesteigung wiedergibt. Die Spindelimpulse
auf einer Leitung 13 erzeugen Befehlsimpulse, die eine Bewegung des Gewindeschneidwerkzeugs
an einem Werkzeugmaschinenschlitten (nicht gezeigt) einleiten, und zwar relativ zum Werkstück
in der Spindel. Jeder durch den Interpolierer 10 erzeugte Befehlsimpuls stellt ein bestimmtes Bewegungsinkrement
des Schneidwerkzeuges dar. Eine Anzahl von Spindelimpulsen muß dem Interpolierer
10 derart zugeführt werden, daß während jeder Umdrehung der Spindel eine Anzahl von Befehlsimpulsen
durch die Schaltung erzeugt wird, um das Schneidwerkzeug linear um einen Betrag zu versetzen, der
der programmierten Gewindesteigung entspricht. Die zuvor erläuterte Schaltung ist beinahe bei allen numerischen
Steuereinheiten vorhanden, die mit Drehbänken versehen werden und die ein Gewindeschneiden
durchführen können.
Wie dargelegt, wird jede Gewindeschneidbewegung durch das Auftreten des Markierimpulses von
dem Spindelimpulsgeber 12 eingeleitet. Dadurch wird sichergestellt, daß bei jeder Schneiditeration des Gewindes
die lineare Verschiebung des Schneidwerkzeugs mit der Drehposition des Werkstücks koordiniert
wird. Bei der bekannten Vorrichtung mußte, um Mehrfachgewinde zu schneiden, der Startpunkt für jeden
Gewindeschneidstart in Abhängigkeit von der Gesamtzahl der Gewindegänge und der Größe der
Gewindesteigung eingestellt werden. Dies hatte natürlich die Funktion der Programmiereinrichtungen
kompliziert. In denjenigen Situationen, bei denen lange Gewindesteigungen gefordert werden, kam die
Versetzung des Startpunktes manchmal in Konflikt mit der Maschine oder mit dem Werkstück, wodurch
das Schneiden von Mehrfachgewinden unmöglich wurde.
Daher wird eine Vorrichtung 18 zur numerischen Steuerung des Anfangspunktes des Gewindeschneklvorganges
vorgesehen, die aus einer die Versetzungszahl angebende Verschiebeeinrichtung 20 und einer
Sperreinrichtung 22 besteht. Diese Vorrichtung wird in Verbindung mit einer ansonsten genormten Gewindeschneid-Steuereinheit
verwendet. Um das erwähnte System zu realisieren, sind Eingangssignale erforderlich,
die den bestimmten, gerade zu bearbeitenden Gewindegang relativ zur Gesamtzahl der Gewindegänge
definieren. Dies kann auf verschiedenen Wegen erreicht werden und geschieht bei der vorliegenden
Erfindung dadurch, daß diese Eingangsinformationen in einem Lochstreifen 24 in Zuordnung zu einer einheitlichen
alphabetischen Adresse programmiert werden. Bei der vorliegenden Erfindung ist es erforderlich,
daß der Programmierer in einem genormten Lochstreifenprogramm eine alphabetische Adresse
und einen numerischen Zweitzifferncode vorsieht. Die erste numerische Ziffer stellt die Gesamtzahl der
Gewindegänge dar und die zweite numerische Ziffer
stellt den bestimmten, gerade zu bearbeitenden Gewindegang dar, und zwar mit der laufenden Gewindeschneidinformation.
Der Lochstreifen wird durch einen Lochstreifenleser 26 gelesen, der dann Ausgangssignale
für den Dekodierer 14 erzeugt. Der Dekodierer 14 erzeugt Eingangssignale, die die numerischen
Ziffern ergeben, die in dem Lochstreifen enthalten sind. Diese gelangen zu der Verschiebeeinrichtung
20. Die Verschiebeeinrichtung 20 erzeugt ein Steuersignal, das eine »Verschiebezahl« wiedergibt.
Diese Verschiebezahl bezeichnet eine Anzahl von Spindelimpulsen und besitzt die gleiche Beziehung zur
Gesamtzahl der Spindelimpulse pro Umdrehung, wie die bestimmte, den gerade zu bearbeitenden Gewindegang
bezeichnende Zahl zur Gesamtzahl der Gewindegänge. Wenn beispielsweise ein zweigängiges
Gewinde geschnitten werden soll und weiter der Wunsch besteht, am ersten Gewindegang zu arbeiten,
so codiert der Programmierer eine alphabetische Adresse und die numerischen Ziffern 21 ein. Weiter
ist die Beziehung der bestimmten Gewindegangzahl zur Gesamtzahl der Gewindegänge gleich 1:2. Wenn
die Gesamtzahl der Spindelimpule, die während jeder Umdrehung erzeugt werden, gleich 1000 ist, so erzeugt
die Verschiebeeinrichtung 20 ein Steuersignal, das 500 Sendeimpulse, d.h. 1:2 wiedergibt.
Die Sperreinrichtung 22 spricht auf das Signal an, das von der Verschiebeeinrichtung 20 erzeugt wurde
und weiterhin auf die Markier- und Spindelimpulse, die von dem Spindelimpulsgeber 12 erzeugt wurden.
In Abhängigkeit von dem Markierimpuls, der normalerweise eine Gewindeschneidbewegung einleitet, arbeitet
die Sperreinrichtung 22 und blockiert eine Anzahl von Spindelimpulsen gegenüber dem Interpolierer,
die gleich ist der Zahl der Spindelimpulse entsprechend den von der Verschiebeeinrichtung 20
ausgegebenen Signalen. Mit anderen Worten spricht bei dem zuvor angegebenen Beispiel die Sperreinrichtung
22 auf den Markierimpuls an, der normalerweise den Gewindeschneidvorgang einleitet, und zwar durch
Sperren der nächsten 500 Sendeirnpulsc. Danach werden die Spindelimpulse direkt zum Interpolierer
übertragen, der dann Befehlsimpulse in der normalen Weise erzeugt, so daß dadurch das Schneidwerkzeug
relativ zum Werkstück bewegt wird.
Aus der vorangegangenen Beschreibung ergibt sich, daß zur Erstellung mehrgängiger Gewinde bei
der vorliegenden Vorrichtung der Zeitpunkt des Beginns des Gewindeschneidens für einen Abschnitt einer
Umdrehung der Spindel verzögert wird, der dem Anfang des bestimmten Gewindeganges entspricht.
Es ist klar, daß verschiedene alphanumerische Codes verwendet werden können, um den bestimmten,
gerade auszuführenden Gewindegang zu definieren. Beispielsweise kann eine alphabetische Adresse
einprogrammiert werden, auf die ein numerischer Code folgt, der das obengenannte Verhältnis der Zahl
des bestimmten Gewindeganges zur Gesamtzahl der Gewindegänge wiedergibt. Dieses Verhältnis wird
durch die Verschiebeeinrichtung 20 gebildet, die Steuersignale erzeugt. Aufgrund der Einschränkungen
der Auflösung des programmierten Codes und der Eigenschaften der Vorrichtung zur Berechnung der
Erzeugung des Steuersignals wird, wie oben angeführt, ein Zwei-Ziffern-Code angewandt.
Fig. 2 zeigt ein detailliertes Blockschaltbild der einzelnen Schaltungselemente, die zur Realisierung
der erfindungsgemäßen Vorrichtung verwendet werden. Die Verschiebeeinrichtung 20 besteht aus einer
Vervielfacherschaltung 28, einer Bezugsspannungsquelle 30 und einer Teilerschaltung 32. Ein die Zahl
des zu bearbeitenden Gewindeganges wiedergebendes Eingangssignal wird an einem Eingang 34 empfangen,
der mit dem Ausgang des Dekodierers 14 verbunden ist. Die Bezugsspannungsquelle 30 kann ein
Bezugssignal speichern, das die Zahl der Spindelimpulse wiedergibt, die von dem Spindelimpulsgeber pro
Umdrehung der Spindel erzeugt werden. Die Vervielfacherschaltung 28 multipliziert die Zahl des bestimmten,
zu bearbeitenden Gewindeganges mit dem Bezugssignal aus der Bezugsspannungsquelle 30 und
erzeugt ein Produktsignal auf einer Leitung 36. Die Teilerschaltung 32 empfängt dieses Signal auf der Leitung
36 und teilt dieses Produktsignal durch das Signal auf einer Leitung 38, das die Gesamtzahl der Gewindegänge
wiedergibt. Die Teilerschaltung erzeugt ein Steuersignal auf einer Ausgangsleitung 40. Die
Sperreinrichtung 22 enthält einen Abwärtszähler 22, der das Signal auf der Leitung 40 empfängt und die
diesem Signal entsprechende Zahl speichert. Eine Torsteuerschaltung 44 spricht auf die Markierimpulse
einer Leitung 46 und auf die Spindelimpulse auf einer Leitung 48 an, die durch den Spindelimpulsgeber 12
erzeugt werden.
Die Torsteuerschaltung 44 erzeugt ein Ausgangssignal auf einer Leitung 52 in Abhängigkeit vom Auftreten
des Markierimpulses und der Spindelimpulse. Der Abwärtszähler 42 spricht auf das Ausgangssignal
der Torsteuerschaltung 44 an. um von der Zahl, die in dem Abwärtszähler 42 enthalten ist, abwärts zu
zählen. Die Torsteuerschaltung 44 arbeitet in einer solchen Abhängigkeit von ihren Eingangssignalen,
daß nach dem Auftreten des Markierimpulses, der normalerweise eine Gewindeschneidbewegung einleitet,
mit jedem nachfolgenden Spindelimpuls ein Signal durch die Torsteuerschaltung 44 hindurchgelassen
wird, das den Abwärtszähler 42 um einen Zählschritt zurückschaltet. Nach dem Auftreten einer
Anzahl von Spindelimpulsen, die der in dem Zähler 42 anfänglich gespeicherten Zahl entspricht, erreicht
der Abwärtszähler 42 schließlich den Zählerstand »Null«. Dieser Null-Zustand wird durch einen Null-Detektor
54 erfaßt und dieser erzeugt ein Ausgangssignal für eine Torsteuerschaltung 56. Die Torsteuerschaltung
56 besitzt einen zweiten Eingang, der auf das Ausgangssignal der Torsteuerschaltung 44 anspricht.
Nachdem daher der Abwärtszähler 46 auf Null gezählt hat, gelangen alle weiteren Spindelimpulse,
die durch die Torsteuerschaltung 44 gelangt sind, auch durch das Gatter 56 zum Interpolierer 10.
Der Interpolierer 10 erzeugt Befehlsimpulse in der normalen Weise, so daß dadurch das Schneidwerkzeug
relativ zum Werkstück bewegt wird und ein Gewindegang geschnitten wird, der der programmierten
Zahl des zu bearbeitenden Gewindeganges entspricht.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (2)
1. Vorrichtung zur numerischen Steuerung des Anfangspunktes des Gewindeschneidvorganges
für mehrgängige Gewinde, mit einer Interpolierschaltung, mit einem Spindelimpulsgeber, der pro
Spindelumdrehung eine bestimmte Zahl von Spindelimpulsen und bei einer bestimmten Spindeleinstellung
einen Markierimpuls abgibt, mit einer Einrichtung, die eine die Versetzung des zu
bearbeitenden Gewindeanfanges gegenüber einem Bezugspunkt bezeichnende Zahl ausgibt und
mit einer Sperreinrichtung, die die Vorschubsteuerung für den Werkzeugvorschub so lange
sperrt, bis eine der die Versetzung bezeichnende ZahJ entsprechende Anzahl von Spindelimpulsen
abgezählt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die die Versetzungszahl ausgebende Einrichtung
(20) folgende Merkmale umfaßt:
a) eine Bezugsspannungsquelle (30), die einen Wert gespeichert hält, der der pro Spindelumdrehung
auftretenden Zahl von Spindelimpulsen entspricht,
b) eine Vervielfacherschaltung (28), die das Produkt aus dem Wert der Bezugsspannungsquelle
(30) und einer Zahl bildet, die den gerade zu bearbeitenden Gewindegang bezeichnet, und
c) eine Teilerschaltung (32), die den Produktwert aus der Vervielfacherschaltung (28)
durch die Gesamtzahl der Gewindegänge teilt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Sperreinrichtung einer erste Torsteuerschaltung
aufweist, die auf die Spindelimpulse anspricht, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:
a) die erste Torsteuerschaltung (44) läßt die Spindelimpulse erst nach dem Auftreten des
Markierimpulses durch,
b) ein Abwärtszähler (42), der das Ausgangssignal der Teilerschaltung (32) empfängt, wird
durch die Ausgangsimpulse der ersten Torsteuerschaltung (44) abwärts gezählt, wobei
ein Null-Detektor (54) den Zählerstand »Null« anzeigt, und
c) eine zweite Torsteuerschaltung (56) läßt die Ausgangssignale der ersten Torsteuerschaltung
(44) zu dem Interpolator durch, wenn der Null-Detektor (54) angesprochen hat.
15
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