DE3240000A1

DE3240000A1 - Verfahren zur steuerung der werkzeugauswahl in einer vielfach-bearbeitungsmaschine

Info

Publication number: DE3240000A1
Application number: DE19823240000
Authority: DE
Inventors: Hiroyuki Konan Aichi Kanematsu; Kiyohisa Nagoya Aichi Mizoguchi; Akimitsu Kasugai Aichi Nagae; Hajime Inuyama Aichi Ohashi
Original assignee: Yamazaki Machinery Works Ltd
Current assignee: Yamazaki Mazak Corp
Priority date: 1981-10-28
Filing date: 1982-10-28
Publication date: 1983-05-11
Also published as: GB2108721B; IT1156089B; JPS5877424A; FR2515378A1; FR2515378B1; DE3240000C2; GB2108721A; JPH0248378B2; IT8268244A0

Description

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YAMAZAKI MACHINERY WORKS, LTD.
Niwa-Gun / JAPAN

Verfahren zur Steuerung der Werkzeugauswahl in einer Vielfach-Bearbeitungsmaschine
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Die Erfindung betrifft die Auswahlsteuerung für die Werkzeuge bei einer Maschine, die vielerlei verschiedene Bearbeitungsvorgänge durchführen kann.

Für die Ausführung eines bestimmten Bearbeitungsvorgangs in einer Vielfach-Bearbeitungsmaschine war es bisher nötig, einen das zu verwendende Werkzeug betreffenden Befehl entsprechend der Form der Bearbeitung jedesmal an die Maschine zu geben. Ein Programmierer hat dabei das Bearbeitungsprogramm, nach welchem die Vielfach-Bearbeitungsmaschine zu arbeiten hat, auszuarbeiten, indem er die einzusetzenden Werkzeuge und die Einsatzfolge optimal zusammenstellt, um die in den vorliegenden technischen Zeichnungen dargestellte Endform eines Werkstücks zu erhalten. Ein derartiger ProgrammierungsVorgang nimmt jedoch viel Zeit in Anspruch und benötigt außerdem einen geschickten und sachkundigen Programmierer, der den Arbeitsbereich sehr gut kennt, während andererseits auch der Maschinist an der Maschine benötigt wird, um im Endeffekt einen zufriedenstellenden Arbeitsablauf der Maschine zu erreichen. Diese Notwendigkeiten schränken die weite Verbreitung derartiger Vielfachbearbeitungsmaschinen ein.

Unter diesen Umständen wurde ein Verfahren vorgeschlagen, bei dem die Bearbeitungsvorgänge nach der Bearbeitungsform

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in drei Arten unterteilt werden, nämlich in Punktsteuerung, Streckensteuerung und Bahnsteuerung, und wenn der Maschinist die Bearbeitungsform, die in den Zeichnungen in Begriffen nach diesen drei Arten dargestellt sind, eingibt, wird auf Seiten der Maschine das Bearbeitungsprogramm automatisch hergestellt, und die Maschine führt die Bearbeitung dann nach diesem Bearbeitungsprogramm durch, so daß ein Programmierer nicht mehr ein solches Programm aufstellen muß, damit das älteren Maschinen anhaftende, oben erläuterte Problem beseitigt ist. Es wurde jedoch bisher noch kein Verfahren geschaffen, nach welchem aufgrund der vom Maschinisten eingegebenen Bearbeitungsart die Bearbeitungswerkzeuge automatisch ausgewählt und ihre Einsatzfolge bestimmt werden, so daß die Forderung nach der Entwicklung eines derartigen Verfahrens immer drängender wird.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde., ein Verfahren zum Steuern der Werkzeugauswahl in einer Vielfach-Bearbeitungsmaschine zu schaffen, bei dem der Maschinist lediglich einen Befehl über Bearbeitungseinheiten gemäß den Bearbeitungsarten eingibt, wonach dann die in den Bearbeitungseinheiten einzusetzenden Werkzeuge wie auch ihre Einsatzfolge automatisch bestimmt werden.

Gemäß der Erfindung wird deshalb ein Verfahren zur Steuerung der Auswahl von Werkzeugen in einer Vielfach-Bearbeitungsmaschine geschaffen, welches gekennzeichnet ist durch Aufteilen der erforderlichen Bearbeitung in Punktbearbeitung, Kantenbearbeitung und Flächenbearbeitung gemäß der Bearbeitungsform, Klassifizieren der Bearbeitungsarten in eine Vielzahl von Bearbeitungseinheiten, Speichern von Werkzeugkombinationszeilen, die die Namen von Werkzeugen in ihrer Einsatzfolge für einzelne Bearbeitungseinheiten enthalten, in einem Werkzeugkombinationsspeicher, Festlegen einer Bearbeitungseinheit, um die Werkzeugkombinations-

zeile als Einheit auszulesen, und Durchführen der festgelegten Bearbeitungseinheit entsprechend den Werkzeugarten und der Einsatzfolge dieser Werkzeuge, die durch die Werkzeugkombinationszeile vorgegeben sind.
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Die nun folgende Beschreibung .von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung gibt eine detaillierte Erläuterung der Erfindung. Im einzelnen zeigen:

Fig. 1 eine Vorderansicht einer Vielfach-

Bearbeitungsmaschine, an der das erfindungsgemäße Verfahren eingesetzt wird;

Fig. 2 eine Seitenansicht dieser Maschine;

Fig. 3 das Blockschaltbild der Maschine

aus Fig. 1;

Fig. 4 eine Darstellung von Bearbeitungs

einheiten für unterschiedliche Bear be i tungs art en ;

Fig. 5 Schnittdarstellungen einzelner Be-

arbeitungsformen von Bearbeitungs

einheiten bei der Punktsteuerung;

Fig. 6 verschiedene Bearbeitungsformen

bei der Kantenbearbeitung in Draufsieht und Schnittdarstellung;

Fig. 7 verschiedene Bearbeitungsformen

bei Bearbeitungseinheiten der Flächenbearbeitung in Draufsicht und Schnittdarstellung;

Fig. 8 der Inhalt eines Werkzeugkombina

tionsspeichers in schematischer Darstellung.

In den Figuren 1 und 2 ist eine Vielfach-Bearbeitungsmaschine insgesamt gezeigt, an der die Erfindung ausgeübt wird. Die Maschine 1 weist ein Maschinengestell 2 und einen zweiachsig bewegbaren Werkstücktisch 3, der in einer horizontalen Ebene gegenüber dem Maschinengestell 2 in zueinander senkrechten Richtungen verschiebbar ist, auf. Ein scheibenförmiges Magazin 5 ist drehbar am Maschinengestellt 2 befestigt. An seinem Umfang befinden sich zahlreiche Magazintaschen 5a in untereinander gleichem Abstand. Jede Tasche hat eine eigene Erkennungsziffer und enthält ein Werkzeug 6. Eine Arbeitsspindel 7 ist oberhalb des Tisches 3 im Maschinengestell gelagert. Links in Fig. 1 von der Spindel 7 befindet sich eine Werkzeugwechselvorrichtung 9, die aus dem Magazin 5 ein Werkzeug für den nächsten Bearbeitungsvorgang herausnehmen und in der Spindel 7 befestigen kann, während zugleich das vorherige Werkzeug 6 aus der Spindel 7 entnommen und in seinen Platz im Magazin 5 zurückgegeben wird. Ein Tastenfeld 11 und eine Anzeigevorrichtung 12," die später noch beschrieben werden, befinden sich auf einer vom Maschinengestell 2 getragenen Steuertafel 10. Wie Fig. 3 zeigt, sind das Tastenfeld 11 und die Anzeige 12 mit der Hauptsteuereinheit 13 verbunden, mit der auch ein Materialspeicher 15, ein Bearbeitungsartenspeicher 16, ein Bearbeitungseinheitenspeicher 17, eine die Schneidbedingungen berechnende Einheit 19, ein Bearbeitungsprogrammspeicher 20, eine Programmumsetzeinheit 21 und eine Steuereinheit für die Bearbeitungsform 22 verbunden sind. Mit einem Werkzeugkombinationsspeicher 30 sind eine Punktbearbeitungsberechnungseinheit 26, eine Kantenbearbeitungsberechnungseinheit 27 und eine Flächenbearbeitungsberechnungseinheit 29 verbunden. Die Punktbearbeitungsberechnungseinheit 26 weist

in Gestalt einer Hintereinanderschaltung einen Mittenlochbearbeitungs-Berechnungsabschnitt 31 , der mit dem Werkzeugkombinationsspeicher 30 verbunden ist, sowie einen Bearbeitungsberechnungszwischenabschnitt 32 und einen Kantenbrech-Bearbeitungsberechnungsabschnitt 33 auf, der mit der Hauptsteuereinheit 13 in Verbindung steht. Mit dieser Hauptsteuereinheit 13 ist ein Durchführprogrammpufferspeicher 35 verbunden« Mit diesem sind eine Hilfssteuereinheit 36, eine Spindel-Steuereinheit 37 und eine WeI-lensteuereinheit 39 in Verbindung» Die HilfsSteuereinheit 36 hat den Zweck, verschiedene Hilfssteuerfunktionen wie die Antriebssteuerung des Magazins 5 und der Werkzeugwechselvorrichtung 9 sowie das Ein- und Ausschalten der Flüssigkeitszufuhr usw. zu steuern. Die Spindel-Steuereinheit 37 und die Wellensteuereinheit 39 sind mit einem Spindelantriebsmotor 40 bzw. mehreren Wellenantriebsmotoren 41 für deren Antrieb verbunden.

Um ein Werkstück in der Maschine 1 mit dem beschriebenen Aufbau zu bearbeiten, liest die Hauptsteuereinheit 13 vom Materialspeicher 15 die Materialtabelle aus und zeigt sie auf der Anzeigevorrichtung 12 an, damit der Maschinist die Materialart des Werkstücks über das Tastenfeld 11 eingeben kann. Anschließend liest die Hauptsteuereinheit 13 aus dem Speicher 16 für die Bearbeitungsart die durchzuführende Bearbeitungsart aus und zeigt sie dem Maschinisten an. Wie in Fig. 4 dargestellt, sind die Bearbeitungsarten in drei Gruppen unterteilt, nämlich eine Punktbearbeitung, wobei ein Bohrer oder dergleichen verwendet wird, eine Kantenbearbeitung, wozu ein Schaftfräser eingesetzt wird, und eine Oberflächenbearbeitung, bei der ein Stirnfräser Einsatz findet. Der Maschinist prüft dann die endgültige Form des Werkstücks in der Zeichnung und beurteilt, zu welcher dieser drei Bearbeitungsarten die zuerst auszuführende Bearbeitung gehört, woraufhin er die so gewählte Bearbeitungsart über das Tastenfeld 11 eingibt.

Daraufhin sorgt die Hauptsteuereinheit 13 für die Anzei¹-ge der Bearbeitungsgruppen auf der Anzeigevorrichtung 12, die der gewählten Bearbeitungsart zugehören, so daß der Maschinist beurteilen kann, zu welcher der angezeigten Bearbeitungsmöglichkeiten die in der Zeichnung dargestellte zu bearbeitende Form gehört, von denen er dann die geeignete Bearbeitung auswählt und eingibt. Der Speicher speichert, wie in Fig. 4 im einzelnen aufgeführt, mehrere Bearbeitungen 1A bis 1H, 2A bis 21 und 3A bis 3G über die einzelnen Bearbeitungsarten. Die sich für die einzelnen Bearbeitungen 1A bis 1H der Punktbearbeitungsart ergebenden Formen sind in Fig. 5 wiedergegeben, Fig. 6 zeigt die Formen der Bearbeitung bei der Kantenbearbeitungsart gemäß verschiedener Bearbeitungen 2A bis 21, und für die FIachenbearbeitungen sind die sich bei der Bearbeitung ergebenden Formen 3A bis 3G in der Fig. 7 dargestellt. In diesen Zeichnungen ist mit 6 ein Werkzeug gekennzeichnet, während das Werkstück mit W und die Bahn der Werkzeugachse mit K bezeichnet ist. Da praktisch alle Musterformen der Bearbeitung, die mit einer Vielfach-Bearbeitungsmaschine 1 vorgenommen werden können, erfaßt sind, kann der Maschinist sofort die geeignete Bearbeitung auswählen und eingeben, die sich durch die Überprüfung der Endform des Werkstücks in der Zeichnung ergeben, indem er die auf der Anzeige dargestellten Bearbeitungsformen auswählt. Nachdem die Bearbeitung eingegeben worden ist, liest die Hauptsteuereinheit 13 aus dem Werkzeugkombinationsspeicher 30 eine Werkzeugkombinationsfolge TCL entsprechend der ausgewählten Bearbeitung aus und gibt sie an eine der zuvor ausgewählten Bearbeitungsberechnungseinheiten 26, 27 oder 29.

Genauer gesagt, speichert der Werkzeugkombinationsspeicher 30, wie in Fig. 8 gezeigt, die Bezeichnungen der Werkzeuge, die für die Durchführung einer jeden Bearbeitungseinheit eingesetzt werden, in einer Zeile von links

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nach rechts in Gestalt einer Werkzeugkombinationszeile .

TCL in jeder Adresse ADS. Die Anordnung ist so, daß, wenn einmal eine Bearbeitungseinheit festgelegt ist, die Werkzeugkombinationszeile TCL entsprechend der ausgewählten Bearbeitungseinheit an die entsprechende Berechnungseinheit 26, 27 oder 28 abgegeben wird. Es sei hier angenommen, daß der Maschinist eine Bearbeitungseinheit zum Bohren eines Loches eingegeben hat, die zur Punktbearbeitungsart gehört; die Hauptspeichereinheit 13 liest dann eine Reihe von Werkzeugen aus, d. h. die Werkzeugkombinationszeile TCL, die aus Vorbohrer, Bohrer und Kantenfräser besteht, welche für den Bohrvorgang benötigt werden, und zwar aus der Adresse 001 der Adreßzeile ADS im Speicher 30, und die so ausgelesene Werkzeugkombinationszeile TCL wird als Einheit an die Punktbearbeitungsberechnungseinheit 26 abgegeben. Der Mittenbohrungsbearbeitungs-Berechnungsabschnitt 31 berechnet den Durchmesser des Vorbohrers, der als erstes - einzusetzen ist, aus den Bearbeitungsdaten wie dem Lochdurchmesser, welches der Maschinist über das Tastenfeld 11 eingegeben hat. Der Berechnungsabschnitt 31 bestimmt auch, ob das Abf äsen oder Kantenbrechen gleichzeitig mit dem Mittenbohrvorgang durchgeführt werden kann, indem ein Vergleich zwischen dem Lochdurchmesser und dem Durchmesser des Vorbohrers hergestellt wird. Ist der Durchmesser des Bohrers größer als der Durchmesser des Bohrloches, dann ist es möglich, auch die Fase 4 2 gleichzeitig mit dem Bohren des Loches mit dem Bohrer herzustellen. Der Bearbeitungs-Berechnungszwischenabschnitt 32 berechnet den Durchmesser des Bohrers, der anschließend an den Lochbohrvorgang verwendet wird, und das Muster des einen Satzes des Bohrers, z. B. den Vorschub je Umdrehung, die Gesamteindringtiefe usw. In der Zwischenzeit berechnet der Kantenbrechungs-Berechnungsabschnitt 33 den Durchmesser des Abfasfrasers oder Ansenkers, der für den Brechungskantenabschnitt 42 der Löcher einzusetzen ist, sofern dies nicht mit Hilfe eines Bohrers durchgeführt wird. Das Ergebnis dieser Berechnung

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wird über den Hauptsteuerabschnitt 13 der Schneidbedingungsberechnungseinheit 19 zugeleitet, die die Schneidbedingungen wie die Vorschubgeschwindigkeit und die Umfangsgeschwindigkeit eines jeden Werkzeugs berechnet und festlegt. Diese Daten werden zusammen mit der Werkzeugskombinationszeile TCL, welche von der Punktbearbeitungs-Berechnungseinheit 26 abgegeben werden und die Einzeldaten wie Werkzeugdurchmesser enthalten im Bearbeitungsprogrammspeicher 20 gespeichert. Die so gespeicherten Da- ten und die Werkzeugkombinationszeile TCL bilden ein Bearbeitungsprogramm PRO1. Auf der Anzeige 12 wird dann über die Gestaltsteuereinheit 22 eine Forderung nach Eingabe der Bearbeitungspositionsinformation gegeben. Daraufhin gibt der Maschinist über die Tastatur 11 die erforderlichen Daten ein. Diese werden als Bearbeitungspositionsinformation im Bearbeitungsprogramm PRO1 gespeichert. So legt der Maschinist die Bearbeitungseinheit für jede Bearbeitungsart fest und gibt sie ein, und an jedem Zeitpunkt der Eingabe wird die Werkzeugkombinationszeile TCL entsprechend der festgelegten Einheit aus dem Werkzeugkombinationsspeicher 13 ausgelesen. Die Werkzeugdurchmesser und die Schneidbedingungen werden entsprechend den Werkzeugen und ihrer Einsat'zfolge, die durch die Werkzeugkombinationszeile TCL vorgegeben ist, bestimmt und im Programmspeicher 20 zusammen mit der Bearbeitungspositionsinformation gespeichert. Für andere Bearbeitungseinheiten bestimmt der Bearbeitungsberechnungszwischenabschnitt 32 die Durchmesser der Werkzeuge wie Stirnfräser, Bohrer, Kantenfräser, Reibahle, usw., die in der Werkzeugkombinationszeile TCL aufgeführt sind, wie auch das Einsatzmuster dieser Werkzeuge für die Bearbeitung von Löchern, die vom Mittenlochbohren und Abfasen abweichen, und der Kantenbearbeitungsberechnungsabschnitt 27 und der Oberflächenbearbeitungs-Berechnungsabschnitt 29 bestimmen aus der aus dem Werkzeugkombinationsspeicher 30 ausgelesenen Werkzeug-

kombinationszeile TCL (diese Zeile TCL kann unter Umständen auch nur ein einziges Werkzeug enthalten), die Zahl der Werkzeuge und ihrer Bahnen bis zur Fertigstellung, was vom Maschinisten über die Tastatur 11 eingegeben wird. Außerdem bestimmt die Oberflächenbearbeitungs-Berechnungseinheit 29 die Einzelheiten der Daten, die die Werkzeuge betreffen, wobei auch die Bearbeitungsrichtung in Betracht gezogen wird. Gemäß dieser Daten berechnet die Schneidbedingungsberechnungseinheit 19 die Schneidbedingungen und speichert die so festgelegten Bedingungen als Bearbeitungsprogramm PRO1 im Speicher 20. Die Eingabe von einer Reihe von Bearbeitungseinheiten für ein Werkstück ist damit beendet. Danach liest die Hauptspeichereinheit 13 das Bearbeitungsprogramm PRO1 aus dem Speicher 20 aus, und das ausgelesene Programm wird von der Programmwandlereinheit 21 in ein Ausführungsprogramm PRO2 in Maschinencode umgewandelt. Das Ausführungsprogramm PRO2 wird dann im Ausführungsprogrammpufferspeicher 35 gespeichert. Anschließend richtet der Maschinist das Werkstück W auf dem Maschinentisch 3 aus und gibt der Hauptsteuereinheit 13 über das Steuerpanel den Startbefehl. Auf diesen Befehl hin setzt die Hauptsteuereinheit 1 3 die HilfsSteuereinheit 36, die Spindelsteuereinheit 37 und die Wellensteuereinheit 39 in' Gang, so daß gemäß dem Ausführungsprogramm PRO2 die benötigten Bearbeitungen ablaufen. Die Bearbeitung wird somit genau entsprechend dem Bearbeitungsprogramm PRO1 durchgeführt. Bei der Durchführung der einzelnen Bearbeitungseinheiten werden aus dem Magazin 5 die Werkzeuge 6 entnommen und durch den Werkzeugwechsler 9 in die Spindel 7 eingesetzt, so daß die Bearbeitung in der Werkzeugreihenfolge vorgenommen wird, wie sie in der Werkzeugkombinationszeile TCL vorgegeben ist, welche aus dem Werkzeugkombinationsspeicher 30 ausgelesen wird.

Während das Werkstück W nun bearbeitet wird, nimmt sich der Maschinist bereits die Zeichnung eines im Anschluß da-

ran zu bearbeitenden Werkstückes vor und stellt mit Hilfe der Tastatur 11 in derselben Weise ein neues Bearbeitungsprogramm PRO1 her. Der Bearbeitungsprogrammspeicher 20 hat gewöhnlich ein Fassungsvermögen, das ausreicht, mehrere Programme für gewöhnliche Bearbeitung eines Werkstücks W aufzunehmen, so daß es möglich ist, bereits ein weiteres Bearbeitungsprogramm PRO1 für ein neues Werkstück einzugeben, wenn die Maschine noch die Bearbeitung eines Werkstücks ausführt. Auf diese Weise kann der Maschinist bei sehr wirksamer Ausnutzung der Bearbeitungszeit ein weiteres Programm erstellen.

Wie beschrieben, ist die Werkzeugkombinationszeile TCL, in der die Namen der zu verwendenden Werkzeuge in der Reihenfolge ihres Einsatzes aufgeführt sind, für jede Bearbeitungseinheit im Werkzeugkombinationsspeicher 30 gespeichert, so daß die eine Folge von Werkzeugen, welche eine Werkzeugkombinationszeile. TCL darstellen, betreffenden Daten als Einheit aus dem Speicher 30 durch Auswahl dieser Bearbei-0 tungseinheit ausgelesen werden. Die Arten von Werkzeugen, welche für die Durchführung einer jeden Bearbeitungsein^vheit benötigt werden, sind also in ihrer Einsatzfolge einfach durch die Auswahl der Bearbeitungseinheit bestimmt, was der Maschinist in Übereinstimmung mit der Bearbeitungsart macht.

Man versteht leicht aus der vorangehenden Beschreibung der Erfindung, in welch hohem Maß diese zur Automatisierung der Programmierarbeit in einer Vielfach-Bearbeitungsmaschine 1 beiträgt.

Claims

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YAMAZAKI MACHINERY WORKS, LTD.
Niwa-Gun / JAPAN

Verfahren zur Steuerung der Werkzeugauswahl in einer Vielfach-Bearbeitungsmaschine
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Patentansprüche

ΓΪ .) Verfahren zur Steuerung der Werkzeugauswahl in einer Vielfach-Bearbeitungsmaschine,
gekennzeichnet durch Aufteilen der erforderlichen Bearbeitung in Punktbearbeitung, Kantenbearbeitung und Flächenbearbeitung gemäß der Bearbeitungsform, Klassifizieren der Bearbeitungsarten in eine Vielzahl von Bearbeitungseinheiten, Speichern von Werkzeugkombinationszeilen, die die Namen von Werkzeugen in ihrer Einsatzfolge für einzelne Bearbeitungseinheiten enthalten, in einem Werkzeugkombinationsspeicher, Festlegen einer Bearbeitungseinheit, um die Werkzeugkombinationszeile als Einheit auszulesen, und Durchführen der festgelegten Bearbeitungseinheit entsprechend den Werkzeugarten und der Einsatzfolge dieser Werkzeuge, die durch die Werkzeugkombinationszeile vorgegeben sind.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,

daß folgende Bearbeitungsarten zur Punktbearbeitung gehören: Bohrlochbearbeitungseinheit, Lochbearbeitungseinheit mit Ansenkung, Lochbearbeitungseinheit mit Ansenkung

von der Rückseite, Rexberlochbearbeitungseinheit, Gewindelochbearbeitungseinheit, Stufenbohrungsbearbeitungseinheit, Bohrungsbearbeitungseinheit mit Stufenbohrung von der Rückseite und Rundfräsen von Bohrungen. 5
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Kantenbearbeitung folgende Bearbeitungseinheiten gehören: Kantenmittenbearbeitung, Rechtskantenbearbeitung, Linkskantenbearbeitung, Außenkantenbearbeitung, Innenkantenbearbeitung, Kantenbrechen rechts, Kantenbrechen links, Kantenbrechen außen und Kantenbrechen innen.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Oberflächenbearbeitungsart folgende Bearbeitungseinheiten gehören: Flächenfräsen, Stirnfräserplanbearbeitung, Außenkonturfrasen, Taschenfräsen, Rillenfräsen, Nutenfräsen.