DE2702498C3 - Vorrichtung zur numerischen Steuerung des Anfangspunktes des Gewindeschneidvorganges fur mehrgängige Gewinde - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine 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 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

ίο 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

is 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 SpindelimpuJse und das Eingangssignal an, das die Gewindesteigung pro Umdrehung definiert, um Befehlsimpulse für einen Servomechanismus zu erzeugen, der das Schneidwerkzeug steuert. Beim normalen Gewindeschneiden

-'3 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 Gewindeschneid-

)■> durchgang 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

-tu 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

4"> 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.

><i 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

w) 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

h" Programmierer für jeden einzelnen zu bearbeitenden Gewindegang diejenige Zahl von Spindelimpulsen 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 bekannt«,. 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 Bezugsspannungsquclle 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 er- -'⁵ forderlichen Parametern, z. B. Gewindesteigung, nur noch die Gesamtzahl der geforderten Gewindegänge sowie die jeweilige Zahl des gerade zu bearbeitenden 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. I veranschaulicht.

Fig. 1 zeigt ein allgemeines Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Vorrichtung. Gemäß dieser Figur sind eine Anzahl von Elementen gezeigt, die bei bekannten Gewindeschneid-Steuereinheiten vorhanden >⁵ 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 wiedergeben. Der Spindelimpulsgeber 12 enthält normalerweise ein «> Wandlerelement, das mech-v:i~ch mit einer Spindel 16 in Verbindung steht. L»ie Spindel 16 wird durch einen (nicht g*;zeig'en) Spindelmotor eine Drehbewegung erteilt und Cr* ist ein (nicht gezeigter) Spannmechanismus zum Festhalten eines Werkstücks vorgese- "> hen. Der Spinde'impulsgeber 12 spricht auf die Ausgangsgröße de* Wandlers an und erzeugt während jeder Umdrehung ^ler Spindel 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 erforderlichen 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 Gewindeschneidvorganges 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 Eingangssignal 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 Ausgangssignalc 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 Interpoliercr, die gleich ist der Zahl der Spindclimpulse 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 Sendeimpulse. 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 aiphanumTische 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 Bezugsspannungsquellc 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 Bczugssignal 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 NuIl-Detektor 54 erfaßt und dieser erzeugt ein Ausgangssignal für eine Torsteuerschaltung 56. Die Torsteuerschaitung 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)

Patentansprüche:

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 Zahl 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 Bezugsspannungsquellc (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.