DE2821760C2

DE2821760C2 - Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung der Herstellung von Gewindedrehteilen

Info

Publication number: DE2821760C2
Application number: DE2821760A
Authority: DE
Inventors: Randall Curtis Lebanon Ohio Tanner
Original assignee: Milacron Inc
Current assignee: Milacron Inc
Priority date: 1977-06-06
Filing date: 1978-05-18
Publication date: 1981-11-12
Also published as: JPS6116568B2; JPS543982A; DE2821760A1; GB1572237A; US4096770A

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Iteueruiig der Herstellung von Gewindedrehteilen, emäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 sowie uf eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens emäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 8.

Ein derartiges Verfahren bzw. eine derartige Vorrichtung sind aus der DE-OS 23 13 707 bekannt. Dort sollen Gewinde mit sich ändernder, d. h. zunehmender oder abnehmender Steigung geschnitten werden. Hierzu wird eine das Werkstück drehende Hauptspindel mit konstanter Geschwindigkeit gedreht, während eine das Werkzeug längs des Werkstückes bewegende Spindel mit veränderlicher Geschwindigkeit gedreht wird.

Der DE-OS 23 13 707 ist nichts darüber zu entnehmen, ob die Gewinde in einem Arbeitsgang geschnitten werden oder in mehreren aufeinanderfolgenden Arbeitsgängen. Selbst wenn — was mit der Maschine der DE-OS 23 13 707 möglich ist — ein Gewinde in mehreren aufeinanderfolgenden Arbeitsgängen geschnitten wird, so ist gleichwohl festzuhalten, daß die Drehzahl der das Werkstück tragenden Hauptspindel bei diesen verschiedenen Arbeitsgängen konstant ist.

Mit dem Verfahren bzw. der Vorrichtung nach der vorliegenden Erfindung sollen dagegen Gewinde mit konstanter Steigung in mehreren aufeinanderfolgenden Arbeitsgängen geschnitten werden, wie beispielsweise aus der US-PS 3174 367 bzw. 38 54 353 bekannt. Hierbei muß sichergestellt werden, daß das Werkzeug bei späteren B-jarbeitungsgängen jeweils exakt die gleiche Gewindebihn durchläuft wie bei den vorhergehenden Arbeitsgängen. Dies beinhaltet auch, daß das Schneidwerkstück das Werkstück bei jedem Gewindeschneiddurchgang präzise an dem gleichen Anfangspunktberührt.

Weiterhin sollen bei der vorliegenden Erfindung aus Gründen einer schnelleren und damit rationelleren Fertigung die einzelnen Gewindeschneiddurchgänge mit verschiedenen Geschwindigkeiten durchgeführt werden. So wird beispielsweise der erste Gewindeschneiddurchgang als »Schruppdurchgang« mit langsamer Geschwindigkeit durchgeführt, während ein Enddurchgang, bei dem nur noch sehr wenig Material abgetragen wird, mit deutlich höherer Geschwindigkeit durchgeführt wird. Hierbei werden die Drehzahl des Werkstückes und die Vorschubgeschwindigkeit des Werkzeuges bei den einzelnen Gewindeschneiddurchgängen verändert.

Hierbei tritt nun zwangsläufig ein bei jedem Folgeregelkreis auftretender geschwindigkeitsabhängiger Fehler auf. Dieser Fehler wird im Werkzeugmaschinenbau auch mit »Schleppabstand« bezeichnet. In der amerikanischen Literatur wird er als »following error« oder »velocity a lag error« bezeichnet.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, das eingangs genannte Verfahren bzw. die eingangs genannte Vorrichtung dahingehend zu verbessern, daß der Einfluß des bei aufeinanderfolgenden Gewindeschneiddurchgängen mit unterschiedlicher Geschwindigkeit auftretenden Schleppabstandes beseitigt wird.

Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichenteil des Patentanspruches 1 bzw. des Patentanspruches 8 angegebenen Merkmale gelöst.

Der wesentliche Grundgedanke der vorliegenden Erfindung liegt darin, daß der Anfangspunkt des Werkzeuges für die einzelnen Gewindeschneiddurchgänge entsprechend der Änderung des Schleppabstandes in Abhängigkeit der unterschiedlichen Spindelgeschwindigkeiten verschoben wird. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles im Zusammenhang mit den Figuren ausführlicher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein allgemeines Blockschaltbild, das die Teile einer numerisch gesteuerten Drehmaschine, bei der die

Erfindung ausführbar ist, zeigt;

F i g. 2 ein Flußdiagramm, das die grundlegenden Schritte, die zur Ausführung eines Schleppabstandkompensationszyklus benötigt werden, darstellt;

F i g. 3 ein Flußdiagramm der Schrittfolge, die einen Schleppabstandkonipensationszyklus enthält;

F i g. 4 ein dc.iilliertes Flußdiagramm einer Tcstschrittfolge für Schleppabstandkompensationsparameter;

F i g. 5 ein detailliertes Flußdiagramm einer Testschrittfolge für einen Grundbearbeitungsdurchgang in einem Schleppabstandkompensationszyklus;

Fig. 6 ein detailliertes Flußdiagramm einer Testschrittfolge für einen Kompensationsbearbeitungsdurchgang in einem Schleppabstandkompensationszykius.

F i g. 1 ist ein generelles Blockschaltbild, das die Grundkomponenten einer numerischen Steuerung für eine Folgeregelung zeigt. Die gezeigten Elemente sind solche, wie sie in einer numerischen Steuerung der Firma Cincinnati Milacron Inc. mit dem Namen ACRAMATIC verwendet werden. Die genaue Bestimmung und Zuordnung dieser Elemente kann sich allerdings von Fall zu Fall ändern. Die vorliegende Erfindung kann bei jeglicher erhältlichen numerischen Steuerung aufgeführt werden. Daher sollen die exakten Details und die Zuordnung der in Fig. 1 gezeigten Elemente nicht als Beschränkung des beanspruchten Verfahrens und der Vorrichtung angesehen werden.

Die numerische Steuerung ist in Fig. 1 generell mit 10 bezeichnet. Informationen werden durch mit einem Steuerungsinterface 12 verbundene Peripheriegeräte der Steuerung zu- und von ihr weggeführt. Derartige Peripheriegeräte enthalten eine Kathodenstrahlröhre 14. ein Tastenfeld 16, einen Eingangsdatendekodierer 18. einen Ausgangsdatenkodierer 19, eine rechnerabhängige (on-line) Speichereinheit 20 und Steuerungs-Drucktasten und Lampen 22. Die Eingangsinformation wird durch einen Rechner 24 verarbeitet, die eine Zentraleinheit 26 enthält, einen Datenspeicher 28 und einen Programmspeicher, der eine Anzahl spezifischer Programme enthält. Der Informationsfluß zu dem Rechner und aus ihm heraus wird ebenso, wie sein Gesamtbetrieb, durch ein Betriebssystemprogramm 30 gesteuert. Dieses Programm ist grundsätzlich eine Funktion des verwendeten speziellen Rechners und ist relativ unabhängig von der Verwendung des Rechners.

Ein Eingangssteuerprogramm 32 steuert die Übertragung der Eingangsinformation von einer einzelnen mit dem Steuerungsinterface verbundenen Quelle zu einem Datenzwischenspeicher in dem Rechner. Die Eingangs- !P.iormation wird vor. einen¹. NC-Block-Prozessorprogramm 33 empfangen, das die Information aus dem Zwischenspeicher liest. Syntax-Fehlertests durchführt und entsprechende Kode-Umwandlungen ausführt wie z. B. BCD- in Binärkode, etc. Ein Datenvorbereitungsprogramm 34 verarbeitet alle Achsen-Bewegungsinformaiionen. Dieses Programm berechnet die Spannlängen- und Vorschubgeschwindigkeitsinformation, steuert die Interpolationsart und zusätzliche Einrichtungen, die die Achsenbewegung beeinflussen, wie z. B. die Werkzeugversetzung, eine Werkzeuglängenkompensation usw. Nachdem die Datenvorbereitung vervollständigt ist empfängt ein Ausgangssteuerprogramm 36 die gesamte verarbeitete Information und trennt die Achsen- Bewegungsinformation von der Maschinenfunktionssteuerinformation. Zusätzlich zur Übertragung der Maschinenfunktionssteuerinformation zu einem Maschinenfunktionsprogramm 38 steuert das Ausgangssteuerprogramni 36 die Abfolge des Auftretens der Maschinenfunktioncn relativ zu den Achsenbewegungen. Ein Zyklusstcucrprogramm 40 steuert die serielle Aufeinanderfolge von Betriebssehritlcn des NC-Blockprozessorprograninis i3. des Datenvorbcreitungsprogramms 34 und des Ausgangssteuerprogramms 36.

Die Maschinenfunktionssleuerinformation wird unter der Steuerung des Betriebssystemprogramms 30 zu einem Maschineninterface 42 übertragen und von diesem weg. Das Maschineninterface 42 verteilt die Prozeßinformation zu spezifischen Maschinenfunktionselementen 44 und Maschinen-Drucktasten und -lampen 46 und empfängt eine Eingangsinformation von diesen. Zu von dem Betriebssystemprogramm 30 bestimmten Zeitpunkten wird durch das Ausgangssteuerprogramm 36 die Achsenbewegungsinformaiion durch das Maschineninterface 42 hindurch zu Vorschubgeschwindigkeitssteuerkreisen und Interpolationskreisen 48 übertragen. Der Interpolationskreis 48 erzeugt ein Kommandosignal für einen Servomechanismusschaltkreis 50, der weiterhin auf ein Rückkopplungssignal auf einer Leitung 51 anspricht und ein Fehlersignal für einen Schlittenantrieb 52 erzeugt. Der Schlittenantrieb steuert den Betrieb eines Maschinenschlittens 54, der mit einem Rückkopplungselement 56 mechanisch verbunden ist. Das Rückkopplungselement überwacht die Bewegung des Maschinenschlitlens und erzeugt auf der Leitung 51 ein Rückkopplungssignal als Funktion dieser Bewegung.

Die Erfindung wird in Verbindung mit einem Gewindeschneidvorgang, der auf einer Drehmaschine ausgeführt wird, beschrieben. Dabei bewegt sich ein Einzelgewindeschneidmeißel 58 relativ zu einem in einer Spindel 62 gehaltenen, sich drehenden Werkstück 60. Ein Spindel-Meßwertumwandler 64 ist mit der Spindel 62 mechanisch verbunden und erzeugt Signale zurück zu dem Vorschubgeschwindigkeitssteuerkreis 48.

Bei einem Gewindeschneidvorgang ist es notwendig, die Bewegung des Schneidwerkzeuges 58 entlang einer parallel zu der Mittellinie des Werkstückes 60 liegenden Achse mit der Drehung der Spindel 62 zu synchronisieren. Um dies zu erreichen, erzeugt der Spindel-MeD-wertumwandler 64 ein Signal zurück zu dem Vorschubgeschwindigkeitssteuerschahkreis 48, der zwei weitere Signale erzeugt. Ein erstes Signal stellt die Winkelgeschwindigkeit der Spindel dar und ein zweites Signal ist

so ein Index- oder Abtastimpuls, der einmal bei jeder Umdrehung der Spindel erzeugt wird. Ein Gewinde wird durch Ausführung einer Anzahl von Durchgängen des Gewindeschneidwerkzeuges über das Werkstück 60 hergestellt. Bei jedem Gewindeschneiddurchgang wird das Werkzeug anfänglich in ungefähr die gleiche Stellung gebracht von der aus der Gewindeschneiddurchgang begonnen hat Der Indeximpuls wird dazu verwendet den Gewindeschneiddurchgang einzuleiten, so daß das Gewindeschneidwerkzeug anfänglich mit dem sich drehenden Werkstück bei jedem Gewindeschneiddurchgang an derselben Winkelstellung in Berührung kommt Die bisher beschriebenen Elemente sind aus dem Stand der Technik bekannt und bilden den Ausgangspunkt von dem aus die vorliegende Erfindung gemacht wurde. Wie oben erläutert weisen die bisher beschriebenen Elemente den Nachteil auf. daß eine Änderung der Geschwindigkeit des Schneidwerkzeuges von einem Bearbeitungsdurchgang zu dem nächsten

einen unterschiedlichen Schleppabstand mit sich bringt. Daher wird, selbst wenn ein Bearbeitungsvorgang von demselben Staripunkt mit dem Indeximpuls eingeleitet wird, der unterschiedliche Schleppabstand das Schneidwerkzeug dazu bringen, das sich drehende Werkstück an unterschiedlichen Winkelstellungen anfänglich zu berühren. Folglich wird das Schneidwerkzeug nicht durch eine vorher geschnittene Gewinderille laufen und das Gewinde wird zerstört werden.

Zur Beseitigung dieses obigen Nachteiles und um unterschiedliche Schneidwerkzeuggeschwindigkeiten zwischen den Bearbeitungsdurchgängen zu erlauben, wird durch die vorliegende Erfindung eine Schleppabstandkompensationseinrichtung 68 vorgesehen, die ein Teil der Datenvorbereitungseinrichtung 34 ist. Der Zweck dieser Einrichtung 58 liegt darin, die Differenz der Schleppabstände zwischen einem ersten und darauffolgenden Bearbeitungsdurchgängon zu begrenzen und den Startpunkt für den nächsten Bearbeitungsdurchgang als Funktion dieser Differenz zu modifizieren. Beispielsweise sei angenommen, daß ein Gewinde mittels einer Serie iterativer Schrupp-Gewindeschneiddurchgängen bei relativ geringer Spindeldrehzahl geschnitten wurde und es gewünscht ist, einen abschließenden Gewindeschneiddurchgang bei höherer Spindeldrehzahl auszuführen, um die Güte des Gewindes zu verbessern. Bevor der abschließende Gewindeschneiddurchgang ausgeführt wird, bestimmt die erfindungsgemäße Vorrichtung die Geschwindigkeitsdifferenz zwischen einem Schrupp-Durchgang und dem abschließenden Gewindeschneiddurchgang und berechnet die Differenz der Schleppabstände zwischen diesen Durchgängen. Das Schneidwerkzeug wird dann um einen Betrag, der der Differenz der Schleppabstände proportional ist, verschoben. Die Richtung dieser Verschiebung wird durch die Richtung der Änderung des Schleppabstandes bestimmt. Wenn sich der Schleppabstand vergrößert hat, wird das Schneidwerkzeug näher zu dem Werkstück hin bewegt. Hat sich der Schleppabstand verringert, so wird das Schneidwerkzeug von dem Werkstück wegbewegt.

F i g. 2 ist ein Flußdiagramm, das die grundlegenden Testschritte darstellt, die bei einem Datenvorbereitungsprogramm ausgeführt werden. Die numerische Steuerung geht kontinuierlich in Zyklen durch das Datenvorbereitungsprogramm, wobei es die Funktionen liefert, die während der Maschinenoperalion benötigt werden. Viele Funktionen werden gleichzeitig verarbeitet. Nach einer Anzahl von Zyklen des Datenvorbereitungsprogramms sind die für eine einzelne Funktion benötigten Daten bestimmt und werden über das Betriebssystemprogramm ausgegeben.

In F i g. 2 testet ein Block 70 die Schleppabstandkompensationsparameter. Diese Parameter steuern den Betrieb des Kompensationszyklus und werden weiter unten ausführlicher erläutert. Ein Block 72 testet einen Grundbearbeitungsdurchgang. Um die Schleppabstandkompensation auszuführen, muß ein Bezugsschleppabstand bestimmt sein, von dem aus der Kompensationsbetrag bestimmt wird. Hierzu wird einer der Bearbeitungsdurchgänge als Grund-Durchgang ausgewählt und der Schleppabstand während des Grundbearbeitungsdurchganges wird als Bezugswert für die Schleppabstandkompensation eines nachfolgenden Bearbeitungsdurchganges verwendet.

Ein Verarbeitungsblock 74 testet einen Kompensationsbearbeitungsdurchgang. Nachdem der Grunddurchgang ausgeführt wurde, kann ein nachfolgender Bcarbeimngsdurchgang zur Kompensation ausgewählt werden. Die Differenz der Schleppabstände zwischen dem Grunddurchgang und einem nachfolgenden Bearbeitungsdurchgang wird bestimmt und das Schneidwerkzeug wird linear verschoben, um eine Strecke, die dieser Differenz entspricht. Hiernach wird der nachfolgende Bearbeitungsdurchgang ausgeführt und das Schneidwerkzeug wird das Werkstück an der gleichen Winkelstellung berühren, wie bei dem Grunddurchgang.

ίο Fig. 3 ist ein Flußdiagramm, das die grundlegende Schrittfolge darstellt, die einen Schleppabstandkompensationszyklus enthält. Ein erster Schritt 76 erfordert die Erfassung eines Startsignals für den Schleppabstandkompensationszyklus. Nach Erfassen des Startsignals erfordert ein Verarbeitungsschritt 78 die Ausführung des Grund-Durchganges. Während der Ausführung des Grund-Durchganges wird die Information, die die Geschwindigkeit des Schneidwerkzeuges bestimmt, gespeichert. Diese Information wird durch Messen der

2(i tatsächlichen Geschwindigkeit des das Schneidwerkzeug haltenden Maschinenschlittens erzeugt oder die Information wird von der programmierten Eingangsinformation, die diese Geschwindigkeit bestimmt, erhalten. Dann erfaßt ein Verarbeitungsschritt 80 ein Ausführungs-Kompensationssignal, das die tatsächliche Schleppabstandkompensation einleitet.

Bei dem Beispiel eines Gewindeschneidvorganges kann eine Anzahl von Schrupp-Durchgängen erforderlich sein, bevor die kompensierten Schluß-Gewinde-Schneiddurchgänge ausgeführt werden. Das Kompensationsstartsignal des Schrittes 76 kann in Verbindung mit irgendeinem der Schrupp-Durchgänge programmiert sein. Allerdings muß das Ausführungs-Kompensationssignal des Schrittes 80 vor dem ersten Schluß-Gewinde-Schneiddurchgang, bei dem sich der Schleppabstand ändert, auftreten.

Ein Verarbeitungsschritt 82 berechnet ein Kompensationssignal, das die Differenz der Schleppabstände darstellt, die durch die Differenz der Geschwindigkeiten zwischen dem Grund-Durchgang und einem programmierten, jedoch nicht ausgeführten Schluß-Durchgang verursacht ist. Dieses Kompensationssignal wird zu dem Folgeregelkreis übertragen und entspricht einer Bewegung des Schneidwerkzeuges längs einer Koordinatenachse. Ein Verarbeitungsschritt 84 befiehlt die Ausführung des Schluß-Gewindeschneiddurchganges, nachdem die Schleppabstandkompensation erfolgt ist. Folglich wird das Schneidwerkzeug während eines Schluß-Durchganges das Werkstück an der gleichen

so Winkelstellung anfänglich berühren, die während der Ausführung des Grund-Durchganges festgelegt wurde. Nachdem das Kompensationssignal durch das Ausführungskompensationssignal. das in dem Schritt SO erfaßt wurde, gestartet worden ist, fährt es bei jedem nachfolgenden Bearbeitungsdurchgang fort, bis ein Verarbeitungsschritt 86 ein Signal erfaßt, das den Schleppabstandkompensationszyklus beendet

F i g. 4 ist ein Flußdiagramm einer Routine, die die Schritte zum Testen der Schleppabstandkompensationsparameter darstellt Diese Parameter starten und beenden den Schleppabstandkompensationszyklus und steuern die tatsächliche Ausführung der Kompensation. Zuerst bestimmt ein Entscheidungsblock 88, ob ein Schleppabstandkompensationsparameter programmiert worden ist oder nicht

Zum Programmieren von Schleppabstandkompensationskodes, die die in F i g. 1 beschriebene numerische Steuerung verwenden, muß ein spezieller Funktions-

block der Information verwendet werden. Dieser spezielle Funktionsbluck kann an irgendeinem Punkt in einem Standardteilprogramm zwischen .Standardblocks eines Bandes, das die Achsenbewegungen und Maschinenfunktionen bestimmt, ausgeführt werden. Diese speziellen Funktionsblocks sind von den Standardfunklionsblocks durch die Verwendung anderer Symbole in Form von Klammerausdrücken unterschieden. Der Entscheidungsblock 88 bestimmt, ob die Klammerausdrücke tatsächlich programmiert wurden oder nicht. Wenn nicht, so führt die Verarbeitung durch den Standarddatenvorbereitungszyklus fort. Wenn ja, so geht die Verarbeitung auf den Entscheidungsblock 90 über, der ein GO feststellt, das innerhalb des Klammerausdruckes programmiert ist und dazu verwendet wird, den Schleppabstandkompensationszyklus zu starten und anzuhalten. Der Ausdruck GO und der nachfolgend verwendete Ausdruck Gi werden weiter unten erläutert.

Wenn der G0-Kode festgestellt wurde, so geht die Verarbeitung auf den Entscheidungsblock 92 über, der bestimmt, ob die Kompensation aktiv ist oder nicht. Da bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel der G0-Kode dazu verwendet wird, die Kompensation an- und abzuschalten. Wenn die Kompensation aktiv ist, so wird die Anwesenheit des G0-Kodes dazu verwendet, die Kompensation über den Verarbeitungsblock 94 aozuschalten. Ist die Kompensation nicht aktiv, so setzt der G0-Kode eine Marke (flag) für die Anforderung eines Grund-Durchganges, was in dem Verarbeitungsblock 96 definiert ist.

Zurück zu dem Entscheidungsblock 90. Wenn der programmierte Parameter kein GO ist, so bestimmt ein Entscheidungsblock 98, ob er ein GI ist oder nicht. 1st der programmierte Parameter weder ein GO noch ein Gl, so wird ein Fehler über einen Verarbeitungsblock 104 gemeldet. Wenn der Entscheidungsblock 98 ein GI feststellt, so bestimmt ein Entscheidungsblock 100, ob ein Grund-Durchgang ausgeführt wurde oder nicht. Wenn der Grund-Durchgang, der einen Bezugsschleppabstand festsetzt, nicht aufgetreten ist, so kann ein Gl-Kode eine Kompensationsspannweite nicht einleiten. Folglich wird, wenn der Entscheidungsblock 100 keinen Grund-Durchgang feststellt, der Verarbeitungsblock 104 eine Fehlerbedingung melden. Wenn der Grund-Durchgang ausgeführt worden ist, setzt der Verarbeitungsblock 102 eine »Kompensations-Aktiv«- Marke.

Fig. 5 zeigt ein detailliertes rlußdiagramm einer Routine, die die beim Testen eines Grundbearbeitungsdurchganges benötigten Schritte darstellt Ein Entscheidungsblock 106 bestimmt ob eine Gewindeschneidlänge programmiert worden ist. In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel bleibt er, nachdem der Schleppabstandkompensationszyklus eingeleitet worden ist so lange ruhend, bis eine Gewindeschneidlänge programmiert ist Folglich fährt die Verarbeitung, wenn der Entscheidungsblock 106 keine nachfolgende Gewindeschneidlänge erfaßt hat in dem Standarddatenvorbereitungszyklus fort Wurde die Gewindeschneidlänge erfaßt, so geht die Verarbeitung auf den Entscheidungsblock 108 über, der bestimmt, ob eine Grund-Durchgangsanforderungsmarke gesetzt ist oder nicht Wenn sie nicht gesetzt ist fährt die Verarbeitung in dem Standarddatenvorbereitungsprogramm fort Sofern sie gesetzt ist geht die Verarbeitung auf einen Verarbeitungsblock 110 über, der die Achsenbewegungswerte für einen Gewindeschneiddurchgang in bekannter

Weise berechnet. Im einzelnen werden Eingangsstellungs- und Geschwindigkeitssignale dazu verwendet, Kommandosignale zu erzeugen, die die Achsenbewegungswerte darstellen, die zu dem Folgeregelkreis übertragen werden.

Ein Verarbeitungsblock 112 speichert diejenigen Faktoren, die zur Bestimmung der Geschwindigkeit des Schneidwerkzeuges relevant sind. Die gespeicherte Zahl kann eine programmierte GeschwindigKcitsvorgabe, eine Spindelgeschwindigkeit oder eine Kombination dieser Größen darstellen. Ein Verarbeitungsblock 1!4 prüft den Bereich des Gewindeschneidens, der in dem Block UO errechnet wurde. Sind die Gewindeschneidwerte innerhalb vorDestimmter Grenzen, so überträgt der Verarbeitungsblock 116 diese Gewindeschneidwertc zu den Vorschubsteuerschaltkreisen 48. Folglich bewegt der Folgeregelkreis das Werkzeug für den Grundgewindeschneiddurchgang, der zwei Dinge ausführt. Erstens wird ein anfänglicher Berührungspunkt des Schneidwerkzeuges relativ zu einer Winkelstellung des Werkstücks festgelegt. Dieser anfängliche Berührungspunkt für alle Gewindeschneiddurchgänge beibehalten werden, unabhängig von der Geschwindigkeit des Schneidwerkzeuges. Zweitens wird ein Sehleppabstand bestimmt, auf den nachfolgende Gewindeschneiddurchgänge bezogen werden können

Fig. 6 ist ein detailliertes Flußdiagramm, das die Schritte zeigt, die zum Testen eines Kompensationsbearbeitungsdurchganges benötigt weiden. Ein Entscheidungsblock 118 bestimmt, ob eine Gewindeschneidlänge programmiert wurde oder nicht. Sofern nicht, fährt die Verarbeitung durch das Datenvorbereitungsprogramm hindurch fort. Wurde eineGewindeschneidlänge programmiert, so bestimmt ein Entscheidungsblock 120, ob eine Kompensations-Aktiv-Marke gesetzt ist oder nicht. Ist sie nicht gesetzt, so fährt die Verarbeitung durch das Standarddatenvorbereitungsprogramm hindurch fort. Ist die Marke gesetzt, so bestimmt ein Entscheidungsblock 122, ob eine Kompensationsspanne ausgeführt wurde oder nicht. Wurde die Kompensationsspanne nicht ausgeführt, so errechnet ein Verarbeitungsblock 124 den Kompensationsbetrag.

Der Kompensationsbetrag kann auf irgendeine Weise auf verschiedenen Wegen errechnet werden. Aufgrund einer Dimensionsbestimmung ist der Schleppabstand gleich dem Quotienten der Geschwindigkeit in Millimeter pro Minute geteilt durch eine Verstärkungsoder Geschwindigkeitskonstante des Folgeregelkreises, der in Millimeter pro Minute pro 0,0254 mm gemessen wird. Bei der vorliegenden Erfindung ist die Geschwindigkeitsverstärkung des Folgeregelkreises konstant, wobei die entsprechende Konstante ständig in dem Rechner gespeichert sein kann. Allerdings kann diese Verstärkung des Folgeregelkreises, sofern während des Betriebes der Maschine annehmbare Differenzen in der Verstärkung auftreten, während der Ausführung des Grund-Durchganges gemessen und gespeichert werden. Folglich kann die Differenz der Schleppabstände durch Errechnen des Schleppabstandes während des Grund-Durchganges und Subtrahieren dieses Schleppabstandes von dem zu erwartenden Schleppabstand während des Schluß-Durchganges errechnet werden. In gleicher Weise kann die Geschwindigkeitsdifferenz zwischen dem Grunddurchgang und dem Schlußdurchgang errechnet werden.

Diese Differenz kann durch die Geschwindigkeitsverstärkung des Folgeregelkreises dividiert werden.

Bei einem typischen Gewindeschneidprogramm ist

die Geschwindigkeit des Schneidwerkzeuges nicht direkt programmiert. Jedoch ist die Gewindesteigung oder die Verschiebung des Schneidwerkzeuges relativ zu dem sich drehenden Werkstück programmiert, sowie die gewünschte Winkelgeschwindigkeit der Spindel. Für eine Dimensionsbetrachtung ist die Geschwindigkeit das Produkt aus Gewindesieigung mal der Winkelgeschwindigkeit der Spindel. Weiterhin wird die Gewindesteigung beim Schneiden eines Gewindes von dem Schruppen bis zum Schlußgewindeschneiddurchgang konstant bleiben. Folglich muß während des Schruppens oder des Grundgewindeschneiddurchganges nur die Winkelgeschwindigkeit der Spindel gespeichert sein. Die gespeicherte Zahl kann wiederum die programmierte Winkelgeschwindigkeit oder das Ergebnis einer tatsächlichen Messung der Winkelgeschwindigkeit sein. Wenn die Eingangsinformation, die den Schlußgewindeschneiddurchgang definiert, verarbeitet ist, ist die Differenz der Winkelgeschwindigkeiten zwischen dem Schrupp-Gewindeschneiddurchgang und dem Schluß-Gewindeschneiddurchgang bestimmt. Diese Differenz wird mit der Gewindesteigung multipliziert und durch die Geschwindigkeitsverstärkung des Folgeregelkreises dividiert, um die Differenz der Schleppabstände zwischen dem Schrupp- und dem Schluß-Gewindeschneiddurchgang zu bestimmen. Es ist ersichtlich, daß die Division durch die Geschwindigkeitsverstärkung bei einem Folgeregelkreis mit einer Verstärkung von 1 nicht notwendig ist. Die zur Errechnung des Kompensationsbetrages in dem Block 124 verwendete Ausführung ist von dem einzelnen System abhängig.

Nachdem der Kompensationsbetrag in dem Block 124 bestimmt worden ist, überträgt der Verarbeitungsblock 126 diesen Betrag zu den Vorsehubgeschwindigkeitssteuerkreisen, die dann den Interpolationsschaltkreis veranlassen, hiermit übereinstimmende Befehlssignale zu erzeugen. Diese Befehlssignale veranlassen den Folgeregelkreis, das Werkzeug um eine Strecke zu verschieben, die mit der errechneten .Schleppabstanddifferenz übereinstimmt.

Wenn der Entscheidungsblock 122 feststellt, daß die Kompensationsspanne bzw. Kompensationsverschiebung bereits ausgeführt ist, so errechnet ein Verarbeitungsblock 128 die Achsenbewegungswerte, die zur Durchführung des Schluß-Gewindeschneiddurchganges benötigt werden. Ein Verarbeitungsblock 130 prüft den Bereich dieser errechneten Werte und ein Verarbeitungsblock 132 überträgt diese Gewindeschneidwerte zu dem Vorschubgeschwindigkeitssteuerkreis. Dies bewirkt, daß der Schluß-Gewindeschneiddurchgang mit einer unterschiedlichen Geschwindigkeit gegenüber dem Grundgewindeschneiddurchgang ausgeführt wird, wobei jedoch die Ausfuhrung der Kompensationsspanne das Schneidwerkzeug veranlassen wird, das Werkstück an der gleichen Winkelstellung anfänglich zu berühren, die durch den Grund-Gewindeschneiddurchgang festgelegt worden war.

Wie oben angekündigt, sollen die Ausdrücke GO und Gl näher erläutert werden. Die GO- und Gl-Kodes werden unter Verwendung von Klammerausdrücken programmiert. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel werden sie, wie folgt, programmiert:

^s (FECGO) (FEC₁Gl)

wobei der Ausdruck FEC die Schleppabstandkompensationsart bestimmt, wobei dessen Verwendung fakultativ ist. Sie ist jedoch bevorzugt, da sie die spezielle

κι Verwendung der GO- und Gl-Kodes von anderen Verwendungen dieser Kodes unterscheidet. Wären keine weilercn Verwendungen dieser Kodes vorgesehen, so wäre der FEC-Kode nicht erforderlich.

Wie oben erläutert, wird der GO-Kodc dazu

ι-, verwendet, den Kompensaiionsvorgang beginnen zu lassen. Folglich wird ein »(FEC, GO)« während eines der Schrupp-Gewindeschneiddurchgänge zwischen irgendeinem der anderen programmierten Informationsblocks programmiert. Nachdem dieser Kode erkannt wurde,

2t, wird der nächste Gewindeschneiddurchgang als Grunddurchgang festgelegt. Dieser Grunddurchgang ist als derjenige Gewindeschneiddurchgang definiert, bei dem der Schleppabstand gemessen wird. Folglich liegt kein Bearbeitungsunterschied zwischen einem Grundduich-

y, gang und irgendeinem anderen Bearbeitungsdurchgang vor. Weiterhin wird, sofern die Geschwindigkeiisveisiiirkung des Folgeregelkreises als konstant angenommen wird, unter dem Grunddurchgang lediglich verstanden, daß die programmierte Gewindesteigung

,Ii und Spindelgeschwindigkeit zur Berechnung des Schleppabstandes, der zur weiteren Verwendung gespeichert wird, verwendet werden können.

Unmittelbar vor dem Informationsblock, der einen Bearbeitungsdurchgang mit neuer Geschwindigkeit und

;-, daher mit neuem Schieppabstand festlegt, wird ein »(FEC, Gl)« programmiert. Die Steuerung erkenn; das Gl und benützi die gespeicherte und programmierte Information dazu, die Differenz der Schleppabstandc /u bestimmen, leder nachfolgende Bearbeitungsdurchgang

κι wird aufgrund irgendeiner Änderung des Schleppabstandes gegenüber dem Grunddurchgang kompensiert. Wenn die Notwendigkeit einer Kompensation beendet ist, wird für einen zweiten Zeitpunkt ein »(FEC. GO)« programmiert, das eine kompensierte Betriebsweise

Ji beendet.

Abschließend sei noch auf folgende Punkte hingewiesen. Die Verwendung des FEC-Kodes ist nicht notwendig, jedoch bevorzugt. Weiterhin ist die Verwendung der speziellen Kodes GO und Gl vollständig willkürlich und es können auch zwei andere Kodes verwendet werden. Die spezielle Verwendung der gespeicherten und programmierten Information zur Berechnung des Schieppabstandes isi in gewissem Maße ebenfalls willkürlich. Der Grund-Schleppabstand kann während des Grunddurchganges errechnet werden oder die Parameter können gespeichert werden und die Differenz der Schleppabstände kann zu einem späteren Zeitpunkt errechnet werden.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Steuerung der Herstellung von Gewindedrehteilen, unter Verwendung einer das Werkstück drehenden, numerisch gesteuerten Drehmaschine, bei dem ein Schneidwerkzeug am Anfang des Bearbeitungsganges in einer uestimmten Winkelstellung mit dem Werkstück in Berührung gebracht wird und die numerische Steuerung eine Folgeregelung der Lage des Schneidwerkzeuges entlang des Werkstücks durchführt, wobei die Eingangssignale der numerischen Steuerung bestehen aus Startsteuersignalen, Lageistwert- und Sollwertsignalen sowie zur Synchronisierung der Werkzeugbewegung mit der Spindelgeschwindigkeit der Drehmaschine dienende Geschwindigksitsrückführungsignale und die numerische Steuerung in Abhängigkeit dieser Eingangsdaten Befehlssignale an ein Folgesteuerglied konstanter Geschwindigkeitsverstärkung für den Werkzeugantrieb abgibt, dadurch gekennzeichnet, daß für aufeinanderfolgende Bearbeitungsgänge außer dem Lagesollwert noch ein für den jeweiligen Bearbeitungsvorgang typischer Geschwindigkeitssollwert vorge- geben wird und das Sleuerungsverfahren folgende Schritte umfaßt:

a) Erzeugung eines ersten Befehlssignals für den Folgeregelkreis in Abhängigkeit von den ersten Lage- und Geschwindigkeitssollwertsignalen derart, daß das Schneidwerkzeug zum Werkstück gefahren, dieses in einer ersten Winkelstellung berührt und entlang des Werkstücks geführt wird,

b) Vorgabe des für den nachfolgenden Bearbeitungsgang typischen Geschwindigkeitssollwertsignals

c) Erzeugung eines Kompensationssignals in Abhängigkeit des ersten und nachfolgenden Geschwindigkeitssollwertsignals, wobei das Kompensationssignal den durch den Unterschied der Geschwindigkeiten bei konstanter Geschwindigkeitsverstärkung bedingten unterschiedlichen Schleppabstand der Folgeregelung darstellt,

d) Erzeugung eines zweiten Befehlssignals für den Folgeregelkreis in Abhängigkeit vom Kompensationssignal, das eine die Schleppabstanddifferenz kompensierende Bewegung des Werkzeugs veranlaßt,

e) Erzeugung eines dritten Befehlssignals für den Folgeregelkreis in Abhängigkeit von dem Lage- und Geschwindigkeitssollwertsignal für den nachfolgenden Bearbeitungsvorgang, derart, daß das Schneidwerkzeug zum Werkstück gefahren, dieses in der gleichen Winkelstellung wie beim vorangehenden Bearbeitungsgang berührt und entlang des Werkstücks geführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich der Schritt (c) während des Schrittes (e) iterativ ausgeführt wird, um zu veranlassen, daß das Schneidwerkzeug mit dem sich drehenden Werkstück an der ersten Winkelstellung während nachfolgender Bearbeitungsdurchgänge in Berührung kommt, unabhängig von der Geschwindigkeit des Schneidwerkzeuges während dieser Durchgänge.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Geschwindigkeitssignal durch ein die Verschiebung des Werkzeuges relativ zur Drehung des Werkstückes darstellendes Gewindesteigungssignal und ein die Winkelgeschwindigkeit des sich drehenden Werkstückes darstellendes Winkelgeschwindigkeitssignal gebildet wird, wobei weiterhin der Schritt der Erzeugung des Kompensationssignals den Schritt enthält, die Geschwindigkeitsverstärkung des Folgeregelkreises zu vervielfachen durch die Geschwindigkeitsdifferenz zwischen dem ersten und nachfolgenden Bearbeitungsdurchgängen, die durch die Differenz zwischen einem ersten und einem nachfolgenden Winkelgeschwindigkeitssignal definiert ist.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt zur Erzeugung des Kompensationssignals weiterhin folgende Schritte enthält:

a) Ermitteln eines ersten Geschwindigkeitssignals durch Multiplizieren eines ersten Gewindesteigungssignals mit einem ersten Winkelgeschwindigkeitssignal;

b) Erzeugen eines zweiten Geschwindigkeitssignals durch Multiplizieren eines nachfolgenden Gewindesteigungssignals mit einem nachfolgenden Winkelgeschwindigkeitssignai;

c) algebraische Subtraktion des zweiten Geschwindigkeitssignals von dem ersten Geschwindigkeitssignal zur Erzeugung eines Differenzsignals; und

d) Multiplizieren des Differenzsignals mit der Geschwindigkeitsverstärkung des Folgeregelkreises zur Erzeugung des Kompensationssignals.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Schritt der Erzeugung des Kompensationssignals weiterhin der Schritt enthalten ist, ein erstes Steuersignal zu erfassen, um eine Kompensation nachfolgender Bearbeitungsdurchgänge einzuleiten für Differenzen in dem Schleppabstand von dem ersten Bearbeitungsdurchgang.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß weiterhin der Schritt durchgeführt wird, ein zweites Steuersignal zu erfassen, um einen Schleppabstandkompensationszyklus zu beenden.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Durchführung des Schrittes der Erzeugung des ersten Befehlssignals weiterhin der Schritt durchgeführt wird, ein drittes Steuersignal zu erfassen, zur Einleitung des Schleppabstandkompensationszyklus.

8. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 7, mit einer ein Werkstück drehenden numerisch gesteuerten Drehmaschine, bei der die numerische Steuerung eine Folgeregelung der Lage des Schneidwerkzeuges entlang des Werkstückes durchführt, bei der eine Synchronisation zwischen Werkzeugbewegung und einer Spindelgescnwindigkeit der Werkzeugmaschine aufrechterhalten wird, wobei die numerische Steuerung in Abhängigkeit von Eingangssignalen, die aus Startsteuersignalen, Lageistwert- und -sullwertsignalen sowie aus zur Synchronisation dienenden Geschwindigkeitsrückführsignalen bestehen, Befehlssignale für den Folgeregelkreis erzeugt, wobei der Folgeregelkreis eine konstante Geschwindigkeitsverstärkung aufweist, gekennzeichnet

durch folgende Merkmale:

a) einen ersten Schaltkreis (12, 18, 24, 88, 90, 92, 96) zum Erfassen eines ersten Steuersignals zur Einleitung eines Kompensationszyklus für einen durch unterschiedliche Geschwindigkeiten bedingten unterschiedlichen Schleppabstand des Folgeregelkreises;

b) eine Grunddurchlaufsteuerung (12, 18, 24, 42, 48, 49, 108, 109, 110, 112, 116), die auf erste Stellungs-, Gewindesteigungs- und Winkelgeschwir.digkeitssignale anspricht, um erste Befehlssignale zu erzeugen, die den Folgeregelkreis veranlassen, das Schneidwerkzeug durch Schruppgewindeschneiddurchgänge zu bewegen, wobei das Schneidwerkzeug zum Werkstück gefahren, dieses in einer ersten Winkelstellung berührt und entlang des Werkstücks gefahren wird;

c) einen zweiten Schaltkreis (12, 18, 24, 88, 90, 98, 100, 102) zum Erfassen eines zweiten Steuersignals zum Einleiten einer Schleppabstandkompensation für nachfolgende Gewindeschneiddurchgänge;

d) einen Kompensationssignalsgenerator (12, 18, 24, 118, 120, 122, 124), der auf die ersten Gewindesteigungs- und Winkelgeschwindigkeitssignale und nachfolgende Gewindesteigungs- und Winkelgeschwindigkeitssignale anspricht, zur Erzeugung eines Kompensationssignals, das die Differenz von Schleppabständen darstellt, die der Differenz zwischen den ersten und den nachfolgenden Gewindesteigungs- und Winkelgeschwindigkeitssignalen entspricht;

e) eine Kompensationsstcuerung (24, 42, 48, 49, 126), die auf das Kompensationssignal anspricht, um zweite Befehlssignale zu erzeugen, die den Folgeregelkreis veranlassen, das Schneidwerkzeug um eine durch das Kompensationssignal definierte Versetzung zu verschieben;

f) eine Schlußdurchgangssteuerung (12, 18, 24, 42, 48, 49, 118, 120, 122, 128, 132), die auf ein nachfolgendes Stellungssignal und auf die nachfolgenden Gewindesteigungs- und Geschwindigkeitssignale anspricht, zur Erzeugung von dritten Befehlssignalen, die den Folgeregelkreis veranlassen, das Schneidwerkzeug für den nachfolgenden Bearbeitungsvorgang zum Werkstück zu fahren, dieses in der gleichen Winkelstellung wie beim vorangehenden Bearbeitungsgang zu berühren und entlang des Werkstückes zu führen;

g) einen dritten Schaltkreis (12, 18, 24, 88, 90, 92, 94) zum Erfassen eines dritten Steuersignals zum Beendigen des Arbeitens des Schleppab-Standkompensationszyklus.