DE2848439A1 - Einrichtung zur numerischen steuerung einer werkzeugmaschine fuer die herstellung eines ovalen werkstuecks - Google Patents

Description

TF-846-G

1A-2645 8. November 1978

TOYODA-KOKI KABUSHIKI-KAISHA, Kariya-shi, Aichi-ken, Japan

Einrichtung zur numerischen Steuerung einer Werkzeugmaschine für die Herstellung eines ovalen Werkstückes

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Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur numerischen Steuerung einer Werkzeugmaschine zur Herstellung von Werkstücken mit einer gewünschten ovalen Form gemäß einem Profilierungsprogramm.

Bei einer Einrichtung zur numerischen Steuerung einer Werkzeugmaschine zur Ausbildung eines ovalen Werkstücks, z. B. einer Nocke einer Automobil-Nockenwelle, programmiert man gewöhnlich eine Reihe von Vorschubbeträgen eines Werkstückschlittens pro Winkeleinheit der Drehung des Werkstückes, und zwar Block für Block, so daß eine Reihe von Profilierungsdaten-Blocks gebildet werden. Dieses Programm wird vor der Werkstückbearbeitung in einer Speichereinrichtung gespeichert. Die Profilierungsdaten-Blocks werden sukzessive aus der Speichereinrichtung ausgelesen und zwar entsprechend der Winkeleinheitsdrehungen des Werkstücks. Ein Zustellbetrag für die Zustellung der Werkzeugschlittens gemäß einem Bearbeitungsfolgeprogramm wird während jeder Winkeleinheitsdrehung des Werkstücks zu einem Vorschubbetrag addiert, welcher in jedem der ausgelesenen Profilierungsdaten-Blocks enthalten ist. Nach einer solchen Addition wird jeder der Profilierungsdaten-Blocks einer Impulsinterpolationsverarbeitung unterworfen, wobei Interpolationsdaten gebildet werden. Gemäß diesen Interpolationsdaten wird sodann ein Impulsverteilungsbetrieb bewirkt. Auf diese Weise erzielt man eine numerische Steuerung zur Bearbeitung eines Werkstücks unter Ausbildung der gewünschten ovalen Form.

Das Auslesen der einzelnen Profilierungsdaten-Blocks und die Datenverarbeitungen zur Addition des Zustellbetrags zu den ausgelesenen Profilierungsdaten sowie zur Interpolation, erfolgen gemäß Fig. 4a und 4b parallel zum Impulsverteilungsbetrieb, welcher gemäß den in einem vorhergehenden Betriebszyklus errechneten

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Interpolationsdaten vorgenommen wird. Beim Grobschleifen ist die Geschwindigkeit der Impulsverteilung äußerst groß. Das Auslesen der einzelnen Profilierungsdaten-Blocks und die Datenverarbeitungen sind erst nach der Terminierung der Impulsverteilung beendet und erfordern eine erhebliche Zeit. Bei herkömmlichen numerischen Steuereinrichtungen ist es unmöglich, die Geschwindigkeit der Impulsverteilung zu erhöhen und auf diese Weise die Bearbeitungsleistung beim Grobschleifen zu steigern.

Bei numerischen Steuereinrichtungen mit Rechenwerken (CNC) wird ein Digitalrechner für allgemeine Zwecke von geringer Kapazität verwendet. In diesem Falle ist die Maximalgeschwindigkeit der Impulsverteilung auf einen recht geringen Wert beschränkt aufgrund der Tatsache, daß die Datenverarbeitungen für die Addition des Zustellbetrags und für die Interpolation und dgl. eine recht lange Zeit in Anspruch nehmen, da sie aufgrund von Software erfolgen und da bei jeder Drehung des Werkstücks um eine Drehwinkeleinheit Datenverarbeitungen zur Verhinderung eines Obersteuerns der Vorschubgeschwindigkeit zur Steuerung der Beschleunigung und der Verlangsamung und zur Errechnung der jeweils vorliegenden Position usw. ausgeführt werden müssen. Es soll z. B. angenommen werden, daß die Datenverarbeitung für eine Impulsverteilung bei jeder Drehung des Werkstücks um 0,1 ° vorgenommen werden muß, um mit der Schleifmaschine eine Nockenprofilierungsbewegung auszuführen. Es ist in diesem Falle unmöglich, die Drehgeschwindigkeit des Werkstücks beim Grobschleifen auf mehr als 3 Umdrehungen/min zu erhöhen.

Alternativ kann man ein Verfahren ins Auge fassen, bei dem ein Profilierungsprogramm für das Grobschleifen erstellt wird, welches eine Reihe von Datenblocks umfaßt, welche 1/4 oder 1/5 derjenigen des oben beschriebenen Profilierungsprogramms für das Feinschleifen betragen und wobei

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die Impulsverteilung für das Grobschleifen gemäß dem Profi-1ierungsprogramm für das Grobschleifen ausgeführt wird. Bei diesem Verfahren ist die Anzahl der Auslesevorgänge und der Datenverarbeitungsvorgänge zur Ermittlung der Profi1ierungsdaten während einer Drehung des Werkstücks herabgesetzt. Es ist daher möglich, die Impulsverteilungsgeschwindigkeit beim Grobschleifen zu erhöhen und somit auch die Werkstückdrehgeschwindigkeit zu erhöhen. Dieses Verfahren erfordert jedoch die Bereitstellung eines Datenbereichs in der Speichereinrichtung für die Speicherung des Profilierungsprogramms für das Grobschleifen, und zwar unabhängig vom Speicherbereich für die Speicherung des Profilierungsprogramms für das Feinschleifen. Darüber hinaus muß aber auch ein besonderes Profilierungsprogramm für das Grobschleifen erstellt werden, wodurch die Erstellung des Programms kompliziert und aufwendig wird.

Fis ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Einrichtung zur numerischen Steuerung einer Werkzeugmaschine zu schaffen, welche eine Erhöhung der Impulsverteilungsgeschwindigkeit beim Grobbearbeiten eines ovalen Werkstücks erlaubt.

Es ist ferner Aufgabe der Erfindung, eine verbesserte Einrichtung zur numerischen Steuerung von Werkzeugmaschinen zu schaffen, mit der das Grobbearbeiten eines ovalen Werkstücks gemäß einem Profilierungsprogramm für die Feinbearbeitung des Werkstücks gesteuert werden kann.

Es ist ferner Aufgabe der Erfindung, eine verbesserte Einrichtung zur numerischen Steuerung einer Werkzeugmaschine zu schaffen, welche vor jedem Impulsverteilungsvorgang beim Grobbearbeiten des Werkstücks eine vorbestimmte Anzahl von Datenblocks eines Profilierungsprogramms aus einer Speichereinrichtung auszulesen vermag und die in der vorbestimmten Anzahl von Datenblocks enthaltenen Profilierungsdaten kumuliert und die kumulierten Profilierungsdaten

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als einen Datenblock verarbeitet, und zwar bei jedem der Impulsverteilungsvorgänge.

Erfindungsgemäß wird eine numerische Steuereinrichtung geschaffen, welche eine Speichereinrichtung zur Speicherung eines Profilierungsprogramms umfaßt. Das Profilierungsprogramm umfaßt eine Reihe von Datenblocks. Ferner ist eine Datenverarbeitungseinrichtung vorgesehen, welche aufeinander folgende Datenblocks aus der Speichereinrichtung ausliest und die Profilierungsdaten in diesen aufeinander folgenden Datenblocks verarbeitet. Dabei werden Interpolationsdaten in Form eines ersten Impulszuges von Vorschubimpulsen gebildet, welche in Verbindung mit einem zweiten Impulszug von Vorschubimpulsen verteilt werden müssen. Es ist eine Impulsverteilungsschaltung vorgesehen, welche den ersten Vorschubimpulszug und den zweiten Vorschubimpulszug an einen ersten bzw. einen zweiten Servomechanismus ausgibt. Diese bewirken die Drehung des Werkstücks bzw. die Vorschubbewegung eines Werkzeugschlittens auf das Werkstück zu und von diesem weg derart, daß das Werkstück gemäß dem Profilierungsprogramm eine vorbestimmte ovale Form erhält. Die numerische Steuereinrichtung gemäß der Erfindung ist durch eine spezielle Datenverarbeitungseinrichtung gekennzeichnet, welche zunächst feststellt, ob das Werkstück grob bearbeitet wird und welche im Falle einer solchen Grobbearbeitung eine vorbestimmte Anzahl von Datenblocks aus der Reihe von Datenblocks in der Speichereinrichtung sukzessive ausliest. Ferner kumuliert die Datenverarbeitungseinrichtung die Profilierungsdaten in der vorbestimmten Anzahl der Datenblocks und gewinnt Interpolationsdaten aufgrund der kumulierten Profilierungsdaten.

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Bei dieser numerischen Steuereinrichtung wird die Zeitdauer für die Datenverarbeitung pro Datenblock erheblich verkürzt, da beim Grobschleifen das Datenauslesen und die Verarbeitung für die Impulsverteilung für die vorbestimmte Anzahl von Datenblocks nur jeweils einmal vorgenommen wird. Daher kann man die Impulsverteilungsgeschwindigkeit beim Grobbearbeiten des Werkstücks erhöhen, so daß das Grobschleifen in kürzerer Zeit gelingt. Das Profilierungsprogramm für die Feinbearbeitung kann auch für die Grobbearbeitung verwendet werden, da die Profilierungsdaten in einer vorbestimmten Anzahl von Datenblocks jeweils kumuliert werden. Man kann daher die Erstellung eines gesonderten Profilierungsprogramms für die ausschließliche Verwendung beim Grobbearbeiten zusätzlich zum Profilierungsprogramm beim Feinbearbeiten vermeiden.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer numerisch gesteuerten Werkzeugmaschine mit einer numerischen Steuereinrichtung gemäß vorliegender Erfindung;

Fig. 2 ein Fließdiagramm zur Erläuterung der Arbeitsweise der numerischen Steuereinrichtung;

Fig. 3 ein Fließdiagramm zur Veranschaulichung der Stufe (xiii) der Fig. 2 und

Fig. 4 ein Laufzeitdiagramm zur Veranschaulichung des zeitlichen Bezugs zwischen der Impulsverteilung und der Datenverarbeitung.

Fig. 1 zeigt eine numerisch gesteuerte Schleifmaschine mit einem Maschinenbett 10,auf der ein Schlitten 11 verschiebbar geführt ist. Am linken Ende desselben ist ein Spindelstock 12 angeordnet, welcher eine drehbar gelagerte Werkstückspindel aufweist, welch letztere durch einen Servomotor 14 gedreht werden kann. Ferner ist am rechten Ende des Schlittens 11 ein Reitstock 15 vorgesehen, dessen

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Spitze 16 mit einer Spitze 17 des Spindelstocks 13 zusammenwirkt und der drehbaren Lagerung eines Werkstücks W dient. Das Werkstück W wird über ein Antriebsglied I8 vom Spindelstock 13 angetrieben. Ein Werkzeugschlitten 20 ist verschiebbar im hinteren Teil des Maschinenbetts 10 gelagert und auf das Werkstück W zu und von diesem weg bewegbar, liine Schleifscheibe 22 ist als Werkzeug drehbar auf dem Werkzeugschlitten 20 gelagert und steht in Antriebsverbindung mit einem Motor 21.

Ferner ist eine numerische Steuereinrichtung 30 vorgesehen, welche u. a. eine digitale Datenverarbeitungseinrichtung 29 für allgemeine Verwendung umfaßt. Es handelt sich dabei um eine Datenverarbeitungseinrichtung geringerer Größe, d. h. um einen sogenannten Mini-Computer. Die Datenverarbeitungseinrichtung 29 ist derart programmiert, daß Vorschub impulse auf die Servomotoren 14 und 23 verteilt werden, und zwar gemäß sowohl einem Profilierungsprogramm, welches in einer Speichereinrichtung 31 gespeichert ist als auch einem Werkstückbearbeitungs-Folgeprogramm in einem Folgeprogrammstreifen 33, welcher von einem Lochstreifenleser 32 gelesen wird. Genauer gesprochen erfolgt einmal eine Addition der Zustelldaten im Folgeprogramm zu den Vorschubdaten, welche im Profilierungsprogramm enthalten sind und die Profilierungs bewegung des Werkzeugschlittens 20 bewirken. Zum anderen erfolgt eine Interpolation zur Erzeugung einer Impulsverteilung für den Servomotor 23 aufgrund der bei der Addition gebildeten Vorschubdaten.

Das Profilierungsprogramm ist in der Speichereinrichtung 31 gespeichert. Es definiert die Verschiebungsbewegungen des Werkzeugschlittens (X-Achse) 22 relativ zu den jeweiligen Winkeldrehungen der Werkstückspindel 13 (C-Achse). Gemäß Tabelle 1 besteht das Profilierungsprogramm aus einer Reihe von Datenblocks, deren jeder einen inkrementellen Einheitsdrehwinkel der Werkstückspindel 13 und einen inkrementellen Zustellbetrag des Werkzeugschlittens 20 pro

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inkrementellen Einheitsdrehwinkeln umfaßt. Zur Einspeicherung des Profilierungsprogramms in die Speichereinrichtung 31 wird vor der eigentlichen numerischen Steuerung ein Profilierungslochstreifen 34 mit dem Profilierungsprogramm unter Steuerung durch die numerische Steuereinrichtung 30 vom Lesegerät 32 gelesen.

Tabelle 1

Profilxerungsprogramm

Block Nr.

C-Achse

X-Achse

1	C10	X+1
2	C10	X+2
3	C10	X+2
4	CTO	X+3
5 •	C10	X+4
3597	• C10	X-3
3598	C10	X-2
3599	C10	X-1
3600	C10	X-1

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Tabelle 2

Bearbeitungs-Folgeprogramm

Block Nr.

Daten

Bedeutung

S1OOX-2OOOOF1OOO

Drehgeschwindigkeit der Werkstückspindel: 10 Umdr./min Gesamtzustellbetrag: 20 000 Impulse Zustellbetrag pro Werkstückspindelumdrehung: 1000 Impulse

S 10X- 1000F 200

Drehgeschwindigkeit der Werkstückspindel: 1 Umdr./min
Gesamtzustellbetrag: 1000 Impulse Zustellbetrag pro Umdrehung der Werkstückspindel: 200 Impulse

S 10X- 100F 10

Werkstückspindeldrehgeschwindigkeit: 1 Umdr./min
Gesamtzustellbetrag: 100 Impulse Zustellbetrag pro Umdrehung der Werkstückspindel: 10 Impulse

Wie Tabelle 2 zeigt, weist der Programmstreifen 33 Datenblocks Nr. 1 bis Nr. 3 auf, deren jeder die Drehzahl der Werkstückspindel, den Gesamtzustellbetrag des Werkzeugschlittens und den Zustellbetrag des Werkzeugschlittens pro Umdrehung der Werkstückspindel bezeichnet. Die Daten im ersten, zweiten
und dritten Datenblock dienen der Definierung des Grobschleifens bzw. des Feinschleifens bzw. der Endschleifbearbeitung. Da die Drehgeschwindigkeit der Werkstückspindel 13 beim Grobschleifen größer ist als beim Feinschleifen und bei der Endschleifbearbeitung, kann man anhand der Drehzahl der Werkstückspindel im ersten bis dritten Datenblock feststellen, ob das Werkstück W einer Grobschleifbearbeitung unterzogen wird. Die numerische Steuereinrichtung 30 oder die Datenverarbeitungseinrichtung 29 bei der gezeigten speziellen
Ausführungsform ist derart programmiert, daß sie feststellt,

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ob das Werkstück W einer Grobschleifbearbeitung unterzogen wird. Die Datenverarbeitungseinrichtung 29 ist weiterhin derart programmiert, daß sie die Datenblocks des Profilierungsprogramms der Speichereinrichtung 31 ausliest und zwar beim Grobschleifen jeweils vier Datenblocks. Die Daten in den jeweils ausgelesenen vier Datenblocks werden so verarbeitet, als ob es sich um Daten in nur einem Datenblock handelte.

l^;erner sind ein voreinstellbarer Zähler 35 und ein Schieberegister 36 vorgesehen, so daß die numerische Steuereinrichtung 30 den Impulsverteilungsbetrieb und den Datenverarbeitungsbetrieb für einen jeweils nachfolgenden Impulsbearbeitungsbetrieb parallel oder gleichzeitig ausführen kann. Der voreinstellbare Zähler 35 zählt Referenzimpulse SP, welche von der numerischen Steuereinrichtung 30 über eine Torschaltung G dem Servomotor 14 zugeführt werden und deren Wiederholungsperiode der Werkstückspindeldrehzahl entspricht, welche in dem jeweiligen Datenblock des Folgeprogramms programmiert ist. Der voreinstellbare Zähler 35 wird auf einen Anfangswert von "10" voreingestellt, welcher den inkrementellen Dreheinheitswinkelbetrag der Werkstückspindel 13 bezeichnet. Dieser Wert ist in jedem Datenblock des Profilierungsprogramms enthalten. Bei Verringerung des Zählerstandes auf Null wird ein Verteilungendsignal DFS gebildet und hierdurch erhält die numerische Steuereinrichtung 30 die Information, daß die Impulsverteilung gemäß dem jeweiligen Datenblock des Profilierungsprogramms beendet ist. Ferner wird hierdurch das Tor G geschlossen. Die Datenverarbeitungseinrichtung 29 spricht auf das Verteilungsendsignal DFS an und gibt die Daten "10" an den voreinstellbaren Zähler 35 aus, so daß dieser voreingestellt wird. Das Schieberegister 36 dient einer zwischenzeitlichen Speicherung der Daten der Vorschubimpulse, welche dem Servomotor 32 in zeitlicher Verteilung zugeführt werden müssen. Die Datenverarbeitungseinrichtung 29 addiert einen Zustellbetrag um den der Werkzeugschlitten 20 verschoben

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wird, während das Werkzeug W. um einen inkrementeilen Einheitsdrehwinkelbetrag (10 Impulse) gedreht wird. Dieser Zustellbetrag wird zu einem Vorschubbetrag des Werkzeugschlittens 20 addiert, welcher in den jeweiligen Block des Profilierungsprogramms programmiert ist. Sodann wird der durch die Addition erhaltene Vorschubbetrag verarbeitet, wobei Musterdaten der Vorschubimpulse gebildet werden. Diese werden dem Servomotor 23 in zeitlich verteilter Form zugeführt, und zwar in Verbindung mit Vorschubimpulsen welche dem Servomotor 14 zugeführt werden. Die Datenverarbeitungseinrichtung 29 spricht ferner auf das Verteilungsendsignal DFS an und führt die Musterdaten der Vorschubimpulse in das Schieberegister 36 ein. Die Impulsmusterdaten bestehen aus einer Kombination der Signal "1" und "0", z. B. "1001001001". Die Anzahl der Bits entspricht dem inkrementellen Einheitsdrehbetrag, welcher im voreinstellbaren Zähler 35 vorgegeben wurde. Wenn man daher die Impulsmusterdaten im Schieberegister 36 vorgibt, so wird ein Zug von Vorschubimpulsen, welcher in Koinzidenz mit den Impulsmusterdaten steht vom Schieberegister 36 ausgegeben, und zwar synchron mit den Referenzimpulsen SP, welche von der numerischen Steuereinrichtung 30 bereitgestellt werden und diese Vorschubimpulse werden dem Servomotor 23 zugeführt. Hierdurch kommt es zu einer glatten Drehbewegung des Servomotors 23, so daß das Werkstück W geschliffen wird und eine glatte Oberfläche erhält.

Beim Grobschleifen liest die Datenverarbeitungseinrichtung Datenblocks aus dem Profilierungsprogramm der Speichereinrichtung 31 aus, und zwar jeweils vier Datenblocks, und zwar jedesmal, wenn die Impulsverteilung beendet ist, d. h. mit jedem Empfang des Impulsverteilungsendsignals DFS vom voreingestellten Zähler 35. Die Datenverarbeitungseinrichtung verarbeitet die ausgelesenen Daten der vier Datenblocks als ob sie Daten eines einzigen Datenblocks wären. Dabei

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werden die Impulsmusterdaten für einen nachfolgenden Verteilungsvorgang erhalten. Ferner wird die Summe "40" der inkrementellen Einheitsdrehbeträge der Spindel 13, welche in den ausgelesenen vier Datenblocks enthalten sind, im voreinstellbaren Zähler 35 eingestellt, und zwar jedesmal, wenn die Impulsverteilung beendet wird und gleichzeitig hiermit werden die Impulsmusterdaten der vier Datenblocks im Schieberegister 36 vorgegeben. Die Impulsmusterdaten werden erhalten durch' Addition eines Zustellbetrags um den der Werkzeugschlitten 20 gemäß dem Folgeprogramm zugestellt werden muß, während die Werkstückspindel 13 gemäß den ausgelesenen vier Datenblocks rotiert wird. Dieser Zustellbetrag wird zur Summe "40" der inkrementellen Drehbeträge der vier Datenblocks addiert und der Gesamtvorschubbetrag, welcher bei dieser Addition erhalten wird, wird sodann nach einem bekannten Verarbeitungsverfahren für die Impulsinterpolation verarbeitet.

Fig. 2 zeigt ein Fließdiagramm zur Erläuterung der Arbeitsweise der numerischen Steuereinrichtung 30. Die Stufe Ci) betrifft das Auslesen eines Datenblocks aus dem Folgeprogramm des Folgeprogrammstreifens 33. In Stufe (ii) wird aus den Daten des in Stufe (i) ausgelesenen Datenblocks ein Endpunkt des Impulsverteilungsbetriebs gemäß dem ausgelesenen Datenblock errechnet sowie ein Zustellbetrag für den Werkzeugschlitten 20 pro inkrementelle Drehwinkeleinheit der Werkstückspindel 13. Der Endpunkt des Impulsverteilungsbetriebs ist durch den Gesamtdrehbetrag der Werkstückspindel 13 definiert, welcher aus dem Gesamtwerkzeug-Zustellbetrag und dem Werkzeugzustellbetrag pro Werkstückspindeldrehung errechnet wird. Zum Beispiel kann gemäß dem ersten Datenblock in Tabelle 2 der ausgelesene Datenblock den Gesamtwerkzeugzustellbetrag von 20 000 Impulsen umfassen. Andererseits beträgt die Werkzeugzustellung pro Umdrehung der Werkstückspindel 1 Impulse. Der Endpunkt des Impulsverteilungsbetriebs ist

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daher erreicht, wenn die Werkstückspindel 13 zwanzig Umdrehungen beendet hat. Der Zustellbetrag pro inkrementelle Einheitsdrehung errechnet sich aus dem Werkzeugzustellbetrag pro Werkstückspindeldrehung und aus dem Drehwinkel pro inkrementelle Einheitswinkeldrehung der Werkstückspindel 13. Wenn z. B. der Zustellbetrag pro Werkstückspindelumdrehung 1000 Impulse beträgt, und wenn der Drehwinkel pro inkrementelle Drehwinkeleinheit 0,1 ° beträgt, so beträgt der Zustellbetrag pro inkrementelle Drehwinkeleinheit 1000/3600 Impulse. Die Auflösung der Drehung der Werkstückspindel beträgt 0,01 °.

In Stufe Cüi) wird beurteilt, ob der Endpunkt erreicht ist oder nicht. Dies geschieht durch Überprüfen des Gesamtdrehbetrags der Werkstückspindel 13 im Impulsverteilungsbetrieb gemäß dem ausgelesenen Datenblock des Bearbeitungsfolgeprogramms. Wenn die Erreichung des Endpunktes festgestellt wird, so kehrt der Betrieb zur Stufe (i) zurück und nunmehr werden die Daten des nachfolgenden Datenblocks des Folgeprogramms ausgelesen.

In Stufe (iv) wird festgestellt, ob das Werkstück W einer Grobschleifbearbeitung unterworfen wird oder nicht. Bei der beschriebenen speziellen Ausführungsform unterliegt das Werkstück W der Grobschleifbearbeitung, wenn in einem einzigen Datenblock des in Stufe Ci) ausgelesenen Folgeprogramms eine Drehzahl von 5 Umdrehungen/min oder eine größere Drehzahl angegeben ist. Wenn die Grobschleifbearbeitung festgestellt wird, schreitet die Routine zur Stufe Cv) vor, andernfalls zur Stufe Cxi)·

Die Stufen Cv) bis Cx) dienen dem sukzessiven Auslesen von jeweils vier Datenblocks aus dem Profilierungsprogramm, welches in der Speichereinrichtung 31 gespeichert ist und der Addition des Zustellbetrags, um den der Werkzeugschlitten 20 während des Profilierungsbetriebs gemäß den vier Daten-

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blocks zugestellt werden muß. Dieser Zustellbetrag wird zu den Daten addiert, welche in den vier Datenblocks enthalten sind. Die Stufe Cv) betrifft die Rückstellung eines nicht gezeigten Auslesezählers, welcher in der Datenverarbeitungseinrichtung 29 enthalten ist. Dies geschieht vor der Initiierung des Datenauslesens. In der Stufe Oi) wird beurteilt, ob der Inhalt des Auslesezählers "4" erreicht hat oder nicht. Zu Beginn des Datenauslesens schreitet die Routine zur Stufe (vii) vor, da der Auslesezähler zurückgestellt ist und Null anzeigt. Die Stufe (vii) betrifft das Auslesen eines einzigen Datenblocks aus dem Profi1ierungsprogramm der Speichereinrichtung 31. In Stufe (viii) werden die Daten oder der Vorschubbetrag in dem ausgelesenen einen Datenblock zu dem Zustellbetrag addiert, welcher in Stufe (ii) errechnet wurde. Dabei erhält man einen Gesamtvorschubbetrag um den der Werkzeugschlitten 20 während eines Impulsverteilungsbetriebs gemäß dem ausgelesenen Datenblock bewegt wird. Die Stufe (ix) betrifft die Kumulierung des Gesamtvorschubbetrags, welcher durch Addition erhalten wurde und des inkrementellen Dreheinheitswinkelbetrags der Werkstückspindel 13 und zwar in einem vorbestimmten Speicherbereich der Speichereinrichtung 31. Daher erreicht man durch wiederholte Ausführung der Programmstufen(vii) bis (ix), daß die Gesamtvorschubbeträge und die inkrementellen Einheitsdrehbeträge jeweils in dem vorbestimmten Speicherbereich kumuliert werden.

Die Stufe (x) wird jedesmal ausgeführt, wenn die Stufe (ix) beendet ist. In der Stufe (x) wird das Inkrement "1" zum Inhalt des Auslesezählers addiert. Wenn somit die Stufen (vii) bis (ix) viermal wiederholt ausgeführt werden, und in den vorbestimmten Speicherbereich die Gesamtvorschubbeträge und die inkrementellen Einheitsdrehbeträge für die vier Datenblocks des Profilierungsprogramms kumuliert werden, so zeigt der Auslesezähler den Zählerstand

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Dies wird in Stufe (vi) festgestellt. Sobald in Stufe Cvi) festgestellt wird, daß der Auslesezähler den Zählerstand "4" erreicht hat, schreitet die Routine zur Stufe (xiü) vor, in der die Datenverarbeitung für die Impulsverteilung erfolgt.

Die Stufen (xi) und (xii) erfolgen jeweils beim Feinschleifen und beim Endschleifen. Sie bewirken das Auslesen eines Datenblocks aus dem Profilierungsprogramm und das Addieren des Zustellbetrags pro inkrementelle Einheitswinkeldrehung zu den im ausgelesenen Datenblock enthaltenen Daten. In Stufe (xi) wird ein Datenblock des Profilierungsprogramms aus der Speichereinrichtung 31 ausgelesen und in Stufe (xii) wird der Zustellbetrag pro inkrementelle Einheitswinkeldrehung, welcher in Stufe (ii) errechnet wurde, zu den Daten oder zu dem Werkzeugvorschubbetrag des in Stufe Cxi) ausgelesenen einen Datenblocks addiert. Nach Durchführung des Auslesens des einen Datenblocks aus dem Profilierungsprogramm und der Addition des Werkzeugzustellbetrags schreitet die Routine (wie beim Grobschleifen) zur Stufe (xiii) vor. Nun werden die Datenverarbeitungen für die Impulsverteilung ausgeführt.

In der Stufe (xiii) werden verschiedene Datenverarbeitungen gemäß Fig. 3 vorgenommen, z. B. eine arithmetische Operation zur Errechnung der Wiederholungsperiode der Referenzimpulse SP. Zunächst wird in einer Stufe (xiii-a) die Wiederholungsperiode der Referenzimpulse SP errechnet und zwar auf Grundlage der Werkzeugspindeldrehzahl, welche in jedem Datenblock des Folgeprogramms angegeben ist und auf Grundlage des Vorschubgeschwindigkeits-Ubersteuerungsbefehlswertes. In Stufe (xiii-b) wird die jeweils vorliegende Position in jedem Impulsverteilungsbetrieb ermittelt und zwar durch Prüfung des Drehbetrags, um den die Werkzeugspindel 13 gedreht wurde, bis zum Suchzeitpunkt im Ver-

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teilungsbetrieb. Wenn die gesuchte jeweils vorliegende Position sich im Drehbereich befindet, in dem eine Beschleunigungssteuerung oder eine Verlangsamungssteuerung erforderlich ist, so wird die Wiederholungsperiode der Referenzimpulse SP geändert. Die Stufe (xiii-c) dient der Kompensation des toten Spiels. Es wird geprüft, ob die Richtung der Bewegung des Werkzeugschlittens 20 geändert wird oder nicht. Wenn eine solche Änderung festgestellt wird, so erfolgt eine- Korrektur des kumulierten Vorschubbetrages oder des Gesamtvorschubbetrages des Werkzeugschlittens 20, welcher in Stufe (ix) oder in Stufe (xii) errechnet wurde. Dabei werden die Lose-Fehlerkompensationsdaten berücksichtigt. In der Stufe (xiii-d) erfolgt die Ausführung der Datenverarbeitung für die Impuls interpolation in bekannter Weise, wobei man die Impulsmusterdaten erhält, welche in das Schieberegister 36 eingegeben werden. In dieser Stufe erfolgt die Datenverarbeitung für die Impulsinterpolation aufgrund der Daten, welche in Stufe (ix) oder in Stufe (xii) erhalten wurden. Aufgrund der Ergebnisse dieser Datenverarbeitung werden Teile der Impulsmusterdaten der dem Servomotor 23 in verteilter Form zuzuführenden Vorschubimpuls sukzessive gebildet und in einem vorbestimmten Musterspeicherbereich gespeichert. Die Stufe (xiii-e) betrifft die Kumulierung des Drehbetrags, um den die Werkstückspindel 13 gedreht wurde, und zwar gemäß jedem Datenblock im Folgeprogramm. Auf diese Weise errechnet man die neue jeweils vorliegende Position in jedem Impulsverteilungsbetrieb und die neue aktuelle Position wird in einem nicht gezeigten Register für die aktuelle Position in der Dateneinrichtung 29 gespeichert. In der Stufe (xiii-f) wird festgestellt, ob ein Steuerschalter, z. B. ein Rückkehrbefehlsschalter oder ein Notausschalter betätigt wurde oder nicht und ob eine andere Unterbrechung vorliegt oder nicht.

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Nach Beendigung der vorstehend beschriebenen üatenverarbeitungsschritte der Impulsinterpolation schreitet die Routine zur Stufe (xiv) voran. Nunmehr wird festgestellt, ob der Impulsverteilungsbetrieb gemäß den Impulsmusterdaten, welche im vorhergehenden Datenverarbeitungszyklus errechnet wurden, beendet ist oder nicht. Diese Beurteilung erfolgt durch Feststellung der Anwesenheit des Verteilungsendsignals DFS, welches vom voreinstellbaren Zähler 35 gegeben wird. Wenn der Impulsverteilungsbetrieb noch nicht beendet ist, so verharrt die Routine in Stufe (xiv) bis der Impulsverteilungsbetrieb beendet ist. Erst dann schreitet die Routine zur Stufe (xv) voran. In der Stufe (xv) werden die in Stufe (xiii) errechneten Impulsmusterdaten in das Schieberegister 36 überführt. Ferner wird im voreinstellbaren Zähler 35 der inkrementelle Einheitsdrehbetrag in jedem Datenblock des Profilierungsprogramms voreingestellt oder die Summe der inkrementellen Einheitsdrehbeträge, welche in Stufe (ix) erhalten wurde, ferner wird bei Ausführung der Stufe (xv) der Impulsverteilungsbetrieb gemäß den neuen Daten initiiert. Nach der Stufe (xv) kehrt die Routine zur Stufe(iii) zurück und die vorgenannten Datenverarbeitungen der Stufen (iii) bis (xv) werden wiederholt. Sobald der Werkzeugschlitten 20 um den gesamten Zustellbetrag zugestellt worden ist und den Endpunkt erreicht hat, -so wird dies in Stufe (iii) festgestellt und nun kehrt die Routine zur Stufe (i) zurück, so daß nunmehr ein SchleifVorgang gemäß dem nachfolgenden Datenblock des Folgeprogramms erfolgen kann.

Im folgenden soll der gesamte Betriebsablauf der numerischen Steuereinrichtung 30 erläutert werden. Sobald durch Betätigen eines nicht gezeigten Startdruckschalters die numerische Steuerung initiiert wird, erfolgt in Stufe (i) das Auslesen der numerischen Steuerdaten "SIOOX-ZOOOOFIOOO", welche im ersten Datenblock des Folgeprogramms enthalten sind. Diese Steuerdaten des ersten Datenblocks betreffen das Grobschleifen des Werkstücks. Aus diesen Daten wird in Stufe (ii)

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ein Endpunkt des Impulsverteilungsbetriebs errechnet, sowie ein Zustellbetrag für den Werkzeugschlitten pro inkrementellen Einheitsdrehwinkel der Werkstückspindel 13. Wie zuvor erwähnt, ist der Endpunkt des Impulsverteilungsbetriebs für das Grobschleifen dadurch definiert, daß die Werkstückspindel 13 zwanzig (20) Umdrehungen beendet und der Zustellbetrag pro inkrementelle Einheitswinkeldrehung beträgt 1000/3600 Impulse. Sobald diese arithmetische Operation beendet ist, schreitet die Routine zur Stufe (iii) vor. Nunmehr wird festgestellt, ob der Endpunkt bereits erreicht ist oder nicht. Da der Endpunkt naturgemäß noch nicht erreicht ist, schreitet die Routine nun zur Stufe (iv) vor. In dieser Stufe wird festgestellt, ob die Drehzahl der Werkstückspindel, welche im ersten in Stufe (i) ausgelesenen Datenblock angegeben ist bei 5 Umdrehungen/min oder darüber liegt oder nicht. Dies geschieht zum Zwecke der Feststellung, ob das Werkstück der Grobschleifbearbeitung unterliegt. Da die Werkstückspindel-Drehzahl mit 10 Umdrehungen/min angegeben ist, wird der Fall des Grobschleifens des Werkstücks W festgestellt und die Routine schreitet zur Stufe (v) vor.

In der Stufe Cv) wird der nicht gezeigte Auslesezähler vor dem Auslesen von vier Datenblocks des Profilierungsprogramms zurückgestellt. In Stufe (vi) wird festgestellt, ob das Auslesen der vier DatBnblocks beendet ist oder nicht. Dies geschieht durch Prüfen des Zählerstandes des Auslesezählers. Es wird festgestellt, ob dieser Zähler den Zählerstand "4" hat. In dem vorliegenden Zeitpunkt ist der Auslesezähler zurückgestellt, d. h. er hat den Zählstand "Null". Es wird somit festgestellt, daß das Auslesen der vier Datenblocks noch nicht beendet ist. Hierdurch schreitet die Routine zur Stufe (vii) vor.

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In dieser Stufe werden die Daten "C10X+1" im ersten Datenblock des Profilierungsprogramms ausgelesen und in Stufe

(viii) wird ein Werkzeugzustellbetrag pro inkrementelle Einheitswinkeldrehung zu dem Werkzeugvorschubbetrag des ersten Profilierungsdatenblocks addiert. Es muß bemerkt werden, daß der Werkzeugzustellbetrag pro inkrementelle Einheitswinkeldrehung in diesem speziellen Fall 1000/3600 Impulse beträgt und somit geringer als ein Impuls ist. Die Datenverarbeitungseinrichtung 29 ist derart programmiert, daß sie den Werkzeugzustellbetrag pro inkrementelle Einheitswinkeldrehung kumuliert und den kumulierten Wert zu dem Werkzeugvorschubbetrag eines Datenblocks des Profilierungsprogramms addiert, sobald der kumulierte Werte("1")erreicht. Somit erfolgt keine Addition des Zustellbetrages zum Vorschubbetrag für jede einzelne inkrementelle Einheitswinkeldrehung. In Stufe (ix) werden die in Stue (viii) ausgelesenen Daten im vorbestimmten Speicherbereich gespeichert. Die Routine schreitet zur Stufe Cx) vor. Hierdurch wird der Inhalt des Auslesezählers um "1" erhöht. Sodann kehrt die Routine zur Stufe (vi) zurück. Wenn der vorstehende Betrieb viermal wiederholt wird, so werden die Daten "X4OX+9", welche erhalten werden als Ergebnis der Additionswerkzeugzustellbeträge "1" für die vier inkrementellen Einheitswinkeldrehungen zu den kumulierten Daten "X4OX+8" des ersten bis vierten Datenblocks des Profilierungsprogramms, im vorbestimmten Speicherbereich der Speichereinrichtung 31 gespeichert gehalten und der Inhalt des Auslesezählers schreitet voran und erreicht den Zählstand "4". Dieser Zählstand des Auslesezählers wird in Stufe (vi) festgestellt und nunmehr schreitet die Routine zur Stufe (xiii) voran. In dieser Stufe erfolgt die Datenverarbeitung zur Vorschubgeschwindigkeit über Steuerungsverhinderung und zur Beschleunigungssteuerung oder Verlangsamungssteuerung und es wird die Wiederholungsperiode der Referenzimpulse SP errechnet. Ferner erfolgt die Interpolation mit den Vorschubimpulsen, welche dem Servomotor 23 in verteilter

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Form zugeführt werden. Ferner werden die Impulsmusterdaten, welche in das Schieberegister 36 einzugeben sind, gewonnen. Sodann erfolgt die Errechnung der neuen aktuellen Position und die Prüfung, ob eine Unterbrechung von einer externen Einrichtung her vorliegt. Sodann schreitet die Routine zur Stufe (xiv) voran. Hier erfolgt die Überprüfung, ob ein Impulsverteilungsbetrieb gemäß den Impulsmusterdaten, welche in dem vorhergehenden Arbeitszyklus errechnet wurden, beendet ist oder nicht. Da in diesem Stadium ein Impulsverteilungsbetrieb gemäß den im vorhergehenden Arbeitszyklus errechneten Inipulsmusterdaten noch nicht initiiert wurde, und die Ausgabe des Verteilungsendsignals DFS vom voreinstellbaren Zähler 35 beibehalten wird, so wird die Beendigung des vorhergehenden Impulsverteilungsbetriebs festgestellt. Nunmehr schreitet die Routine zur Stufe (xv) voran. In dieser Stufe werden die Impulsmusterdaten, welche in Stufe (xiii) errechnet wurden, in das Schieberegister 36 eingespeichert und die Daten 40 für die C-Achse der kumulierten Daten der vier Datenblocks, welche im vorbestimmten Speicherbereich der Speichereinrichtung 31 gespeichert wurden, werden in dem voreinstellbaren Zähler 35 vorgegeben. Nunmehr wird die Impulsverteilung initiiert und es werden Vorschubimpulse an die Servomotoren 14 und 23 in verteilter Form abgegeben und das Grobschleifen des Werkstücks W beginnt.

Nach der Überführung der Voreinstelldaten in das Schieberegister 36 und den Voreinstellzähler 35 kehrt die Routine zur Stufe (iii) zurück und die zuvor beschriebenen Operationen werden wiederholt. Beim Grobschleifen schreitet die Routine von der Stufe Civ) zur Stufe Cv) voran, wonach das Auslesen und Kumulieren mit den in aufeinander folgenden vier Datenblocks des Profilierungsprogramms enthaltenen Profilierungsdaten erfolgt und ein Zustellbetrag wird zu den Profilierungsdaten addiert. Sodann schreitet die Routine zur Stufe (xiii) voran. Nunmehr erfolgt die Daten-

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verarbeitung zur Impuls interpolation. Da die Datenverarbeitung für die Impulsinterpolation beim Grobschleifen nur ein einziges Mal für insgesamt vier Datenblocks des Profilierungsprogramms erfolgt, so ist der Zeitbedarf der numerischen Steuereinrichtung 30 gemäß vorliegender Erfindung zum Auslesen der Profilierungsdaten der vier Datenblocks sowie zur Verarbeitung der Profilierungsdaten für die Impulsinterpolation auf 1/3 verkürzt, im Vergleich zum Zeitbedarf einer herkömmlichen numerischen Steuereinrichtung. Dies ist aus Fig. 4d und e ersichtlich. Es .ist daher möglich, die Impulsverteilungsgeschwindigkeit beim Grobschleifen wesentlich zu erhöhen. In der Praxis ist die Zeitdauer zum Auslesen der Datenblocks wesentlich kürzer als die Zeitdauer zur Verarbeitung der Daten der ausgelesenen Datenblocks zum Zwecke der Impulsinterpolation. Daher kann die Impulsverteilungsgeschwindigkeit beim Grobschleifen auf das Vierfache gesteigert werden im Vergleich zu einer herkömmlichen numerischen Steuereinrichtung. Dies erlaubt das Grobschleifen des Werkstücks W mit erhöhter Geschwindigkeit und somit eine Beendigung des Grobschleifvorgangs innerhalb kurzer Zeit. Beim Grobschleifen wird eine verringerte Schleifgenauigkeit in Kauf genommen aufgrund der Tatsache, daß jeder Impulsverteilungsbetrieb auf Basis von kumulierten Profilierungsdaten von vier Datenblocks ausgeführt wird. Es sollte jedoch bemerkt werden, daß eine solche Verschlechterung der Genauigkeit des Grobschleifens das endgültige Profil des Werkstücks W nicht beeinträchtigt, da das Endprofil durch das auf das Grobschleifen folgende Feinschleifen gebildet wird.

Das Grobschleifen erfolgt in der vorstehend beschriebenen Weise. Sobald der Endpunkt des Impulsverteilungsbetriebs erreicht ist, so wird dies in der Stufe Ciü) festgestellt und nunmehr kehrt das Programm zur Stufe (i) zurück. In

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dieser Stufe werden nun die Daten "S10X-1000F200" für das Feinschleifen, welche im zweiten Datenblock des Folgeprogrammstreifens 33 enthalten sind, ausgelesen. Nunmehr beträgt die Werkstückspindeldrehzahl für das Feinschleifen eine Umdrehungen pro Minute und ist ist daher geringer als 5 Umdrehungen/min. Daher wird in Stufe (iv) festgestellt, daß das Werkstück W nicht grob geschliffen wird. Nunmehr schreitet die Routine über die Stufen Cxi) und (xii) zur Stufe (xiii) voran. Daher erfolgt bei der Feinschleifbearbeitung das Auslesen und Verarbeiten der Profilierungsdaten jeweils aufgrund eines einzigen Datenblocks und der Impulsverteilungsbetrieb erfolgt daher ebenfalls für jeweils nur einen einzigen Datenblock. Daher wird das Werkstück W äußerst genau gemäß der Reihe von Datenblocks im Profilierungsprogramm geschliffen. Schließlich schließt sich eine Endschleifbearbeitung an und auch hier erfolgt das Auslesen und Verarbeiten der Profilierungsdaten wie beim Feinschleifen jeweils immer nur für einen einzigen Datenblock. Hierdurch wird die Schleifgenauigkeit des Werkstücks W noch weiter gesteigert.

Bei der beschriebenen Ausführungsform wird ermittelt, ob das Werkstück W grob geschliffen wird oder nicht. Dies geschieht anhand der Werkstückspindeldaten, welche im jeweiligen Datenblock des Folgeprogrammstreifens 33 enthalten sind. Andererseits kann diese Beurteilung auch anhand der Zustellgeschwindigkeitsdaten des Werkzeugschlittens, welche im jeweiligen Datenblock des Folgeprogrammstreifens 33 enthalten sind, erfolgen. Außerdem kann im Programm des Folgeprogrammstreifens 33 ein gesondertes Wort für die Bezeichnung des Grobschleifvorgangs vorhanden sein.

Bei der oben beschriebenen Ausführungsform wurden die Datenblocks des Profilierungsprogramms während des Grobschleifens oder Schruppschleifens jeweils in Gruppen von vier Datenblocks ausgelesen. Die Anzahl der auszulesenden und gemeinsam als ein einziger Datenblock zu verarbeitenden Datenblocks kann jedoch geändert werden, und zwar je nach der Schleif-

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geschwindigkeit beim Grobschleifen, je nach der Verabeitungsgeschwindigkeit der Datenverarbeitungseinrichtung 29 usw.

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Claims (4)

1. PATENTANSPRÜCHE

   1 J Numerische Steuereinrichtung mit einer Speichereinrichtung zur Speicherung eines Profilierungsprogramms, bestehend aus einer Reihe von Datenblocks, deren jeder den Vorschubbetrag des Werkzeugschlittens relativ zur Winkeldrehung des Werkstücks definiert und die zur Steuerung einer Werkzeugmaschine mit einem Werkzeugschlitten und zur Bearbeitung eines Werkstücks unter Erzeugung einer vorbestimmten ovalen Form sukzessive aus der Speichereinrichtung ausgelesen werden, gekennzeichnet durch eine Ermittlungseinrichtung zur Feststellung, ob das Werkstück einer Grobbearbeitung unterworfen wird oder nicht, eine Datenausleseeinrichtung zum Auslesen einer vorbestimmten Anzahl von Datenblocks aus der Reihe der Datenblocks im Falle der Ermittlung einer Grobbearbeitung des Werkstücks, eine Datenkumulierungseinrichtung zur Kumulierung der vorbestimmten Anzahl der ausgelesenen Datenblocks unter Erzeugung eines kumulierten Datenblocks und eine Impulsverteilungseinrichtung zur Durchführung einer Impulsverteilungsoperation gemäß dem kumulierten Datenblock.
2. 2. Numerische Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Datenblock aus der Reihe der Datenblocks einen inkrementellen Drehwinkeleinheitsbetrag des Werkstücks CW) und einen inkrementellen Vorschubbetrag des Werkzeugschlittens (20) umfaßt, daß die Datenkumulierungseinrichtung jeweils kumulierte Werte der inkrementellen Drehwinkeleinheitsbeträge und der inkrementellen Vorschubbeträge in der vorbestimmten Anzahl von Datenblocks errechnet und daß die Impulsverteilungseinrichtung die Impulsverteilungsoperation gemäß den jeweiligen kumulierten Werten ausführt.

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   --21T-
3. 3. Numerische Steuereinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Bandlesegerät (32) zum Lesen eines Bearbeitungsfolgeprogramms aus Grobbearbeitungs-Folgedatenblocks und Feinbeärbeitungs-Folgedatenblocks vorgesehen ist und daß die Ermittlungseinrichtung anhand der in den Grobbearbeitungs-Folgedatenblocks und den Feinbearbeitungs- Iblgedatenblocks angegebenen Werkstückdrehzahl ermittelt ob das Werkstück einer Grobbearbeitung unterzogen"wird oder nicht.
4. 4. Numerische Steuereinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der Grobbearbeitungs-Folgedatenblocks und der Feinbearbeitungs-Folgedatenblocks pro Werkstückumdrehung einen Werkzeugzustellbetrag beinhaltet und daß 'eine Rechnereinrichtung vorgesehen ist, welche den Werkzeugzustellbetrag pro inkrementelle Drehwinkeleinheit des Werkstücks aufgrund des Werkzeugzustellbetrags pro Werkstückumdrehung errechnet und daß die Datenkumulierungseinrichtung den Werkzeugzustellbetrag pro inkrementelle Drehwinkeleinheit des Werkstücks zu jedem der inkrementellen Vorschubbeträge des Werkzeugschlittens, welche in der vorbestimmten Anzahl der Datenblocks enthalten sind, addiert.

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