DE3031085A1 - Copying milling machine control - high precision being achieved by numerical control of cutter according to model contour - Google Patents

Copying milling machine control - high precision being achieved by numerical control of cutter according to model contour

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DE3031085A1 DE19803031085 DE3031085A DE3031085A1 DE 3031085 A1 DE3031085 A1 DE 3031085A1 DE 19803031085 DE19803031085 DE 19803031085 DE 3031085 A DE3031085 A DE 3031085A DE 3031085 A1 DE3031085 A1 DE 3031085A1
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Abstract

Very precise copying of a model is made possible by milling machine control by determining the actual feeler position in at least two dimensions and by using this information for guiding the milling cutters. The high precision is achieved by numerical control of the speed of the cutter advance according to the model contour. A feeler sledge (3) with feeler (5) moves over the model contour (2) through a distance (A) corresponding to the distance (a) from a fixed reference line. The differential distance (a-A) is used for control data.

Description

Verfahren zum Steuern einer NachformfräsmaschineMethod for controlling a post-forming milling machine

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Steuern einer Nachformfräsmaschine durch Abtasten eines auf einem Tisch aufgespannten Modells mittels eines auslenkbaren Fühlers.The invention relates to a method for controlling a post-form milling machine by scanning a model stretched on a table by means of a deflectable one Feeler.

Obgleich ein solches Kopierverfahren seit Jahrzehnten bekannt und gebräuchlich ist, konnten systembedingte Fehler bis heute nicht behoben werden, so daß die erzeugten Werkstücke nicht vollkommen mit den Modellen übereinstimmten und eine Nachbearbeitung erforderlich ist.Although such a copying process has been known for decades and is common, system-related errors could not be corrected until today, so that the workpieces produced did not completely match the models and post-processing is required.

Eine wesentliche Ursache für Abweichungen zwischen dem Modell und dem erzeugten Werkstück liegt darin, daß infolge der unterschiedlichen Modellkonturen und Vorschubgeschwindigkeiten die Fühlerauslenkung nicht konstant ist. Dadurch verändert sich der Berührungspunkt des Fühlfingers mit dem Modell, was zu einem sogenannten Schleppfehler führt.A major cause of discrepancies between the model and the workpiece produced is that due to the different model contours and feed speeds the sensor deflection is not constant. Changed thereby the point of contact of the fingertip with the model, resulting in a so-called Following error leads.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu entwickeln, mit dem sich Werkstücke von besonders hoher Ubereinstimmung mit dem Modell erzielen lassen.The invention is based on the object of a method of the above called type to develop, with which workpieces of particularly high agreement can be achieved with the model.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Anspruch 1 angegebene Verfahrensschritte gelöst.This object is achieved according to the invention by what is specified in claim 1 Process steps solved.

Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren wird als Führungsgröße für die Nachformfräsmaschine die tatsächliche Position des Fühlerendes gewählt. Dadurch ist es für die Güte des Fräsvorganges völlig belanglos, ob und wie stark der Fühler ausgelenkt ist, weil diese Auslenkungen jeweils durch eine Rechenoperation eliminiert werden, indem beispielsweise jeweils die Fühlerauslenkung von der Fühlerschlittenposition subtrahiert wird. Der Fräser folgt daher dem Echtpositionswert des Fühlerendes und damit in idealer Weise der Modellkontur. Selbst bei Fühler maschinen-Schwingungen kommt es nicht zu Fräsfehlern, da der Fühler durch Federkraft stets in Anlage an das Modell gehalten werden kann.According to the method according to the invention is used as a reference variable for Postform milling machine the actual position of the probe end is selected. Through this it is completely irrelevant for the quality of the milling process whether and how strong the feeler is is deflected because these deflections are each eliminated by an arithmetic operation by, for example, the sensor deflection from the sensor carriage position is subtracted. The milling cutter therefore follows the real position value of the sensor end and thus ideally the model contour. Even with sensor machine vibrations there are no milling errors because the sensor always by spring force can be kept in attachment to the model.

Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt aus den vorgenannten Gründen die Erstellung von Werkstücken mit besonders hoher Übereinstimmung mit dem jeweiligen Modell, nach dem kopiert wird.The method according to the invention allows for the aforementioned reasons the creation of workpieces with a particularly high degree of correspondence with the respective Model to be copied to.

Ganz besonders vorteilhaft gestaltet sich das er£indungsgemäße Verfahren, wenn der Fühler in drei Achsen auslenkbar ist,und die Schlittenposition entsprechend in drei Achsen bestimmt wird, weil sich dann das Verfahren für das dreidimensionale Zeilenfräsen optimal eignet.The method according to the invention is particularly advantageous, if the sensor can be deflected in three axes, and the slide position accordingly is determined in three axes, because then the method for the three-dimensional Line milling is ideal.

Es ist natürlich auch denkbar, die Schlittenposition in weiteren Achsen zu bestimmen, um für bestimmte Anwendungsfälle optimale Modellgetreue zu erreichen. Bei dem Fühler handelt es sich vorzugsweise um einen parallel ausgelenkten Fühler, jedoch ist das erfindungsgemäße Verfahren auch mit einem schwenkbar gelagerten Fühler auszuführen.It is of course also conceivable to change the slide position in other axes to be determined in order to achieve optimal model accuracy for certain applications. The sensor is preferably a parallel deflected sensor, however, the method according to the invention is also possible with a pivotably mounted sensor to execute.

Vorteilhaft es ist, wenn mit der Tastmaschine ein Programm zur Steuerung einer Nachformfräsmaschine in drei Achsen erstellt wird. Bei komplizierten, mathematisch schwer oder überhaupt nicht erfaßbaren Werkstückkonturen würde das Programmieren wegen der erforderlichen Datenfülle große Schwierigkeiten bereiten. Durch die vorstehende Verfahrensweise ist es möglich, einfach von Hand die Tastmaschine zu bedienen und dabei die Zeilenrichtung und das Tastfeld optimal zu steuern.It is advantageous if a control program is used with the tracing machine a post-form milling machine is created in three axes. When it is complicated, mathematically Workpiece contours that are difficult or impossible to detect would be programmed cause great difficulties because of the amount of data required. Through the foregoing In the process, it is possible to simply operate the scanning machine by hand and to control the line direction and the touch field optimally.

Die Verschiebewege des Tisches der Tastmaschine und die Signale des Fühlers werden dabei aufgezeichnet, so daß auf einfache Weise ein Programm entsteht. Mit diesem Programm kann. dann anschließend eine Nachformfräsmaschine gesteuert werden. Denkbar ist es natürlich auch, mit dem Programm gleichzeitig mehrere Nachformfräsmaschinen zur Erzeugung mehrerer gleicher Werkstücke zur gleichen Zeit zu steuern.The displacement of the table of the scanning machine and the signals of the Sensors are recorded, so that a program is easily created. With this program you can. then subsequently controlled a post-forming milling machine will. It is of course also conceivable to use the program with several post-form milling machines at the same time to control the production of several identical workpieces at the same time.

Es ist ntürlich auch möglich, die Tastmaschine und die Fräsmaschine weitgehend gleichzeitig arbeiten zu lassen, indem gemäß einer anderen Ausgestaltung der Erfindung ein Datenpuffer zwischen der Tastmaschine und der Nachformfräsmaschine geschaltet wird. Dieser Datenpuffer erlaubt es der Nachformfräsmaschine, entsprechend den frästechnischen GegeDenheiten vorübergehend langsamer oder schneller als die Tastmaschine zu arbeiten.It is of course also possible to use the probing machine and the milling machine to let work largely at the same time by according to another embodiment According to the invention, a data buffer between the probing machine and the postform milling machine is switched. This data buffer allows the post-form milling machine to do so accordingly the milling conditions temporarily slower or faster than the Working tactile machine.

Auf eine separate Tastmaschine kann gemäß einer anderen Ausgestaltung der Erfindung verzichtet werden, wenn die Werkzeugmaschine zum Fräsen des Werkstückes zunächst als Tastmaschine benutzt und dabei das erforderliche Programm erstellt wird.According to another embodiment, a separate scanning machine can be used the invention can be dispensed with when the machine tool for milling the workpiece initially used as a probing machine and created the necessary program in the process will.

Besonders einfach wird das zur Steuerung der Fräsmaschine erforderliche Programm, wenn durch eine numerische Steuerung der X- und Y-Achse bei Zeilenfräsen die Zeilenrichtung und das Tastfeld entsprechend der Modellkontur gesteuert werden.That which is required to control the milling machine becomes particularly simple Program if by numerical control of the X and Y axes in line milling the line direction and the touch field can be controlled according to the model contour.

Bei einer solchen Steuerung kann man z.B. auf mechanische Anschläge zum Festlegen der Anfangs- und Endpunkte des Tastfeldes verzichten. Weiterhin-kann man die Zeilenrichtungen auf einfache Weise entsprechend der Modellkontur unterschiedlich legen.With such a control you can e.g. click on mechanical stops to set the start and end points of the touch panel. Furthermore-can the line directions can be easily varied according to the model contour place.

Zweckmäßig ist es auch, die Vorschubgeschwindigkeit der Tastmaschine und damit der Nachformfräsmaschine entsprechend der Modellkontur numerisch zu steuern. Diese Maßnahme erlaubt es, die Zerspanungsgeschwindigkeit unabhängig von der Form des Werkstückes konstant zu halten, so daß besonders hohe Zerspanungsleistungen zu erzielen sind. Auch ist es durch diese Verfahrensweise möglich, den Leitvorschub beispielsweise vor plötzlichen Umlenkungen zu verlangsamen oder kurzfristig anzuhalten, damit Fehler aufgrund der Trägheit der Fräsmaschine vermieden werden.It is also useful to set the feed speed of the scanning machine and thus to numerically control the post-form milling machine according to the model contour. This measure allows the cutting speed to be independent of the shape to keep the workpiece constant, so that particularly high cutting performance can be achieved. This procedure also enables the master feed for example to slow down or stop for a short time before sudden diversions, so that errors due to the inertia of the milling machine can be avoided.

Ganz besonders gering wird der Nachbearbeitungsaufwand, wenn die Tastzeilen mathematisch definierte Kurven sind.The post-processing effort is particularly low when the touch lines are mathematically defined curves.

Zur weiteren Leistungssteigerung der Nachformfräsmaschine trägt es bei, wenn in Abhängigkeit von der Position des Fühlers die Drehzahl des Fräswerkzeuges verändert wird.It helps to further increase the performance of the post-form milling machine at, if, depending on the position of the sensor, the speed of the milling tool is changed.

Günstig ist es auch, wenn durch die numerische Steuerung in Abhängigkeit von der Position des Fühlers das Fräswerkzeug und der Fühler automatisch gewechselt werden.It is also beneficial when dependent on the numerical control The milling tool and the sensor are automatically changed from the position of the sensor will.

Durch diese Maßnahme ist es möglich, beispielsweise in einem Bereich, in dem mehrere scharfe Umlenkungen auftreten, mit einem Fräser kleinen Durchmessers zu arbeiten, jedoch für die übrigen Bereiche automatisch ein Fräser grotsen Durchmessers wählen, der eine hohe Zerspanungsge# schwindigkeit erlaubt.This measure makes it possible, for example, in an area in which several sharp deflections occur, with a small-diameter milling cutter to work, but automatically a larger diameter milling cutter for the remaining areas choose that allows a high cutting speed.

Für das Pendelfräsen ist eine weitere Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens zweckmaßig, gemäß der für den Eilrundlauf zyklus eine weitere Achse hilfsweise numerisch gesteuert wird. Diese Zusatzachse muß natürlich über den gesamten Bereich voll analog sein, damit der Fühler in der Kopierzeile in der Z-Achse aus dem Meßsystem aussteigen und nach dem Kopieren zwecks Eilumlauf direkt wieder in das Meßsytem einsteigen kann.Another embodiment of the invention is for pendulum milling Appropriate procedure, according to the cycle for the rapid run-out, an additional axis as an alternative is numerically controlled. This additional axis must of course cover the entire area be fully analog, so that the sensor in the copy line in the Z-axis from the measuring system get out and after copying for the purpose of rapid circulation directly back into the measuring system can get in.

Zur Verdeutlichung des Grundprinzips der Erfindung sei auf die Zeichnung Bezug genommen. In ihr ist schematisch ein feststehender Tisch 1 mit einem Modell 2 dargestellt.To clarify the basic principle of the invention, refer to the drawing Referenced. In it is a fixed table 1 with a model schematically 2 shown.

Ein Fühlerschlitten 3 mit einem Fühler 4 soll sich in Richtung des eingetragenen Pfeil es X derart bewegen, daß der Fühlfinger 5 des Fühlers 4 über das Modell gleitet und sich dabei um das Maß A auslenkt. Mit a ist die Position des Fühlerschlittens 3 relativ zu einem Festpunkt gekennzeichnet.A sensor carriage 3 with a sensor 4 should move in the direction of the marked arrow move it X so that the feeler finger 5 of the sensor 4 over the model slides and is deflected by the amount A. With a is the position of the sensor slide 3 is marked relative to a fixed point.

Während nun beim Stand der Technik der Fräsvorgang in X-Richtung durch die Position des Fühlerschlittens also durch daß Maß a gesteuert wird, soll daß gemäß der Erfindung durch die Differenz a-A geschehen. Natürlich wird bei einem Fräsvorgang in den anderen Achsen die Fühlerauslenkung entsprechend berücksichtigt.While the milling process in the X direction is now carried out in the prior art the position of the sensor carriage is controlled by the dimension a, that should done according to the invention by the difference a-A. Of course with one In the milling process in the other axes, the sensor deflection is taken into account accordingly.

Für die Erfindung ist es nicht zwingend erforderlich, daß es sich um einen parallelauslenkbaren Fühler handelt.For the invention it is not absolutely necessary that it be is a parallel deflectable sensor.

Bei einem schräg auslenkbaren Fühler könnte aus der Winkellage des Fühlfingers die Echtposition des Fühlfingerendes bestimmt und danch die Fräsmaschine gesteuert werden. Statt des Fühlers kann sich natürlich auch der Tisch mit dem Modell bewegen.In the case of an obliquely deflectable sensor, the angular position of the Feeler determines the real position of the end of the Feeler Finger and then the milling machine being controlled. Instead of the probe, the table with the model can of course also be used move.

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Claims (11)

Ansprüche @ Verfahren zum Steuern einer Nachformfräsmaschine durch Abtasten eines auf einen Tisch aufgespannten Modells mittels eines auslenkbaren Fühlers, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte: a) Die Fühlerschlittenposition und /oder Tischposition wird ständig in zumindest zwei Achsen in Bezug auf einen Festpunkt bestimmt b) Die Auslenkung des Fühlfingers wird ständig in zumindest zwei Achsen bestimmt. Claims @ method for controlling a post-form milling machine Scanning a model stretched on a table by means of a deflectable one Sensor, characterized by the following process steps: a) The sensor carriage position and / or table position is constantly in at least two axes with respect to one Fixed point determined b) The deflection of the finger is constantly in at least two Axes determined. c) Aus der Fühlerschlittenposition und oder Tischposition und der Fühlerauslenkung wird die Echtposition des FUhlerfingerendes ermittelt. c) From the sensor carriage position and or table position and the Sensor deflection, the real position of the end of the sensor finger is determined. d) Die Echtposition des Fühifingerendes wird als Führungsgröße für die Nachformfräsmaschine benutzt. d) The real position of the leading finger end is used as a reference variable for used the post-form milling machine. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Fühlfinger in drei Achsen auslenkbar ist und die Schlittenposition entsprechend in allen Achsen bestimmt wird. 2. The method according to claim 1, characterized in that the sensing finger can be deflected in three axes and the slide position accordingly in all axes is determined. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß mit der Tastmaschine ein Programm zur Steuerung der Nachformfräsmaschine erstellt wird. 3. The method according to claim 1 or one of the following, characterized in, that created a program for controlling the post-forming milling machine with the probing machine will. 4. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß das Modell auf einer Tastmaschine angeordnet ist, welche unter Zwischenschaltung eines Datenpuffers mit der Nachformfräsmaschine verbunden ist. 4. The method according to claim 1 or one of the following, characterized in that that the model is arranged on a tactile machine, which is interposed a data buffer is connected to the post-form milling machine. 5. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Tastmaschine zugleich die Werkzeugmaschine zum Fräsen des Werkstückes aufgrund des zuvor mit ihr erstellten Programms ist. 5. The method according to claim 1 or one of the following, characterized in, that the probing machine at the same time the machine tool for milling the workpiece due of the program previously created with it. 6. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß beim Zeilenfräsen durch eine numerische Steuerung der X- und Y-Achse die Zeilenrichtung und das Tastfeld entsprechend der Modellkontur gesteuert wird. 6. The method according to claim 1 or one of the following, characterized in, that in the case of line milling, the line direction is determined by numerical control of the X and Y axes and the touch panel is controlled according to the model contour. 7. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorschubgeschwindigkeit entsprechend der Modellkontur numerisch gesteuert wird. 7. The method according to claim 1 or one of the following, characterized in, that the feed rate is numerically controlled according to the model contour will. 8. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß als Tastzeilen mathematisch definierte Kurven gefahren werden. 8. The method according to claim 1 or one of the following, characterized in, that mathematically defined curves are driven as touch lines. 9. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß in Abhängigkeit von der Position des Fühlers die Drehzahl des Fräswerkzeugs verändert wird. 9. The method according to claim 1 or one of the following, characterized in, that depending on the position of the sensor, the speed of the milling tool is changed. lo. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß durch die numerische Steuerung in Abhängigkeit von der Position des Fühlers das Fräswerkzeug und der Fühler automatisch gewechselt werden.lo. Method according to Claim 1 or one of the following, characterized in that that by the numerical control depending on the position of the probe the milling tool and the probe can be changed automatically. 11. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß beim Pendelfräsen für den Eilumlaufzyklus eine weitere Achse hilfsweise numerisch gesteuert wird.11. The method according to claim 1 or one of the following, characterized in, that with pendulum milling for the rapid circulation cycle, an additional axis can be added numerically is controlled.
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