DE3321072C2

DE3321072C2 -

Info

Publication number: DE3321072C2
Application number: DE19833321072
Authority: DE
Inventors: Rudolf 8520 Erlangen De Temming
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1983-06-10
Filing date: 1983-06-10
Publication date: 1990-08-09
Also published as: DE3321072A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine numerische Steuerung bestehend aus

a) einem Rechnerteil (CNC) mit Speichern für Teileprogramme und Werkzeugkorrekturen zur Lieferung der interpolierten Vorschubwerte,
1b) einem als speicherprogrammierbare Steuerung (PC) ausgebildeten Anpaßteil zwischen Rechnerteil und Maschine, und
c) einer Bedientafel mit Anzeige- und Eingabeelementen.

Eine Anordnung der vorstehend genannten Art ist hinsichtlich der Steuerung beispielsweise aus der deutschen Patentschrift 29 27 254 bekannt.

Es sind bereits Drehmaschinen bekannt, bei denen im Revolverkopf auch antreibbare Fräswerkzeuge vorgesehen sind. Im Regelfall werden diese Fräswerkzeuge nur für einfache Bearbeitungen benutzt, da eine Programmierung, die die Werkstückdrehung und den Vorschub des Revolverkopfes für zu fahrende Bahnkurven berücksichtigen müßte, relativ aufwendig ist.

Es wurde bereits vorgeschlagen, diese Schwierigkeiten dadurch zu verringern, daß bei Bahnkurven mit im Polarkoordinatensystem winkelabhängigem Radius die Bahnkurven in einem kartesischen, fest auf das Werkstück bezogenen Koordinatensystem vorgegeben werden, wodurch der Ursprung des kartesischen Koordinatensystems mit der Drehachse des Werkstückes übereinstimmt, worauf dann die kartesischen Koordinaten anschließend in einem Koordinatenwandler im Polarkoordinaten umgewandelt werden, die zur Steuerung der Spindeldrehung und des Revolverkopfvorschubes benutzt werden. Dieser Sachverhalt ist beispielsweise aus der DE 31 51 173 C2 entnehmbar.

Ferner ist es aus der Literaturstelle - G. Stute, M. Keppeler, Führungsgrößenerzeugung für Handhabungssysteme, wt Z. ind. Fertig. 71 (1981), Nr. 3 - bekannt, daß bei einer numerischen Steuerung Wegbefehle in einem kartesischen Koordinatensystem interpoliert und anschließend abhängig vom kinematischen Aufbau der zu steuernden Maschinen in Polarkoordinaten transformiert werden.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine flexible und benutzerfreundliche Steuerung zur wahlweisen Dreh- oder Fräsbearbeitung von Werkstücken auf einer Drehmaschine zu schaffen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zur numerischen Steuerung einer Drehmaschine mit einem in Quer- und Längsrichtung relativ zu einem Werkstück verschiebbaren Revolverkopf für Drehwerkzeuge und Fräswerkzeuge mit einem regelbaren Spindelantrieb folgende Merkmale vorgesehen sind:

d) mittels Eingabeelementen an der Bedientafel oder programmabhängig ist die Arbeitsweise des Rechnerteils über die speicherprogrammierbare Steuerung durch ein Eingangssignal von Dreh- auf Fräsbearbeitung umschaltbar und umgekehrt, wobei bei der Drehbearbeitung die auf die Werkstückdrehachse bezogenen Wegbefehle für die Querrichtung zusammen mit den Wegbefehlen für die Längsrichtung zur Erzeugung von Interpolationswerten für Längs- und Quervorschub des Revolverkopfes dienen und beim Fräsen die auf die gleiche Werkstückdrehachse in der Querebene bezogenen kartesischen Wegbefehle im kartesischen Koordinatensystem interpoliert und anschließend in Polarkoordinatenwerte gewandelt werden, derart, daß der Radiuswert den Quervorschub und der Winkel die Spindeldrehung bestimmt,
e) die speicherprogrammierbare Steuerung erfaßt die vom Rechnerteil quittierte Umschaltung und schaltet den Anzeigemodus der Bedientafel und den funktionellen Zusammenhang zwischen Bedientafeleingabeelementen und im Rechnerteil aufrufbaren Funktionen entsprechend um, und
f) im Rechnerteil sind gesonderte Korrekturspeicher für Werkzeugkorrekturen von Standarddreh- und -fräswerkzeugen vorgesehen, die entsprechend der gewählten Arbeitsweise für die Steuerung zugänglich sind.

Auf diese Weise kann durch einfachen Knopfdruck die Steuerung wahlweise für Fräs- oder Drehbetrieb eingerichtet oder betrieben werden.

Anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels sei die Erfindung näher erläutert; es zeigen:

Fig. 1 ein Prinzipschaltbild von Steuerung und Maschine, Fig. 2 die Verhältnisse bei der Drehbearbeitung, und Fig. 3 die Verhältnisse bei der Fräsbearbeitung.

Die numerische Steuerung 1 besteht aus dem eigentlichen Rechnerteil 3 (CNC), einem Anpaßteil 4 in Form einer speicherprogrammierbaren Steuerung (PC) und einer "flexiblen" Bedientafel 5.

Der Rechnerteil 3 umfaßt mindestens einen Teileprogrammspeicher 31 für Geometrie und Technologie der zu bearbeitenden Werkstücke, einen Maschinendatenspeicher 32, Korrekturspeicher 33 und 34 für Korrekturwerte von Standarddreh- und -fräswerkzeugen, einen Betriebssystemspeicher 35 und mindestens einen Prozessor 36.

Der Rechnerteil 3 erzeugt unter Berücksichtigung der Korrekturwerte aus den vorgegebenen Wegbefehlen durch Interpolation die erforderlichen Vorschübe des Werkstückes relativ zum Werkzeug und liefert diese Werte an die einzelnen Vorschubantriebe 26, 27 und gegebenenfalls 29 der Drehmaschine 2.

Die speicherprogrammierbare Steuerung 4, deren im Programmspeicher 42 untergebrachtes Programm zyklisch vom Prozessor 41 abgearbeitet wird, vermittelt den übrigen Datenverkehr der Rechnersteuerung 3, insbesondere hinsichtlich der Hilfsfunktionen mit der Drehmaschine 2.

Über die speicherprogrammierbare Steuerung 4 läuft außerdem der Datenverkehr zwischen Bedientafel 5 und Rechnersteuerung 3. Die Bedientafel 5 enthält neben der Anzeige 52, insbesondere in Form eines Bildschirmes, noch Eingabeelemente 51 in Form von Tasten und Schaltern.

Durch die speicherprogrammierbare Steuerung kann der funktionelle Zusammenhang zwischen den in der Rechnersteuerung 3 realisierten Funktionen und den Bedienelementen in der Bedientafel 5 verändert werden; ebenso das im Anzeigebildschirm aufgebaute Bild.

In der Maschine 2 ist schematisch ein Revolverkopf 23 angedeutet, der ein Drehwerkzeug 25 und ein Fräswerkzeug 24 trägt - in Wirklichkeit werden natürlich noch mehr Werkzeuge vorhanden sein. Das Fräswerkzeug 24 ist durch einen Motor 28 - wie gestrichelt angedeutet - mit der Spindeldrehzahl S₂ drehbar.

Der Revolverkopf 23 ist in Längsrichtung z und Querrichtung R relativ zu dem Werkstück 22 durch die Vorschubmotoren 26 und 27 verschiebbar.

Das Werkstück 22 ist seinerseits über das vom Hauptspindelantrieb 29 angetriebene Spindelfutter 21 um die Rotationsachse O drehbar.

Beim Drehen (Fig. 2) ist das Drehwerkzeug 25 mit dem Werkstück 22 in Eingriff. Bei Rotation des Werkstückes 22 um die Drehachse O auf der Drehmaschine 2 mit der Spindeldrehzahl S₁ kann durch Interpolation zwischen R und z die gewünschte Kontur des Werkstückes 22 erzeugt werden. Der Zustellwert R ist dabei unabhängig vom Drehwinkel, d. h. von der Spindeldrehzahl S₁, da das Werkstück rotationssymmetrisch ist.

Sollen mit einem Fräswerkzeug 24 beliebige Bahnkurven bearbeitet werden, muß im Regelfall der Abstand des Fräsers von der Werkstückdrehachse O während der Drehung des Werkstückes 22 um die Drehachse O, d. h. der Wert R entsprechend verändert werden (vgl. Fig. 3).

Die hierfür erforderliche drehwinkelabhängige Radiusprogrammierung ist relativ aufwendig, wenn man die Drehung um die O-Achse als Drehachse c auffaßt. Zur Vereinfachung wird daher, wie bei einer Fräsmaschine, eine auf das Werkstück 22 mit dem Ursprung O (Drehachse) bezogene Programmierung mit den kartesischen Koordinaten x, y in der Querebene vorgenommen. Wenn z. B. die Gerade P₁, P₂ bearbeitet werden soll, werden aus den entsprechenden x, y-Werten der beiden Punkte P₁, P₂ die dazwischenliegenden Punkte x _n, y _n in bekannter Weise interpoliert.

Diese interpolierten Werte werden dann in die R-Achsbewegung des Fräswerkzeuges 24 und in die c-Drehbewegung des Werkstückes 22 um die O-Achse nach folgender Beziehung umgesetzt:

Diese Werte werden dann von der eigentlichen Rechnersteuerung 3 an die jetzt als Vorschubantriebe dienenden Antriebe 27 und 29 gegeben.

Beim Einrichten der Maschine wird die Arbeitsweise "Drehen oder Fräsen" durch entsprechende Tastenbetätigung in der Bedientafel 5 vorgewählt. Dieses Vorwählkommando veranlaßt die speicherprogrammierbare Steuerung 4 dazu, einen Befehl an die Rechnersteuerung 3 zu geben, der das betreffende Betriebssystemteil für Fräsen oder Drehen in dieser Steuerung aktiviert, wobei dann jeweils der für diese Bearbeitung zuständige Korrekturspeicher 33 bzw. 34 für die Werkzeuge freigegeben wird. Die vollzogene Umschaltung wird als Quittungssignal an die speicherprogrammierbare Steuerung 3 zurückgemeldet, die dann entsprechend die Anzeige 52 in der Bedientafel 5 gestaltet und gegebenenfalls weitere erforderliche Hilfsfunktionen und Vorbereitungen ausführt. Anschließend wird dann z. B. der Korrekturspeicher 33 mit den Korrekturwerten für Drehwerkzeuge gefüllt; dann auf Fräsen umgestellt und der Korrekturspeicher 34 mit den Korrekturwerten für Standardfräswerkzeuge versorgt. Diese Daten können ein für allemal eingegeben bleiben, solange die gleichen Werkzeuge benutzt werden.

Dann beginnt in der jeweils angegebenen Betriebsart die Eingabe des Teileprogrammes von z. B. der Bedientafel 5 her. Sind die erforderlichen Programme im Programmspeicher 31 aufgebaut, so kann das Programm selbsttätig ablaufen, wobei die Arbeitsweise jetzt vom Programm vorgegeben wird. Die dann durch das Programm aufgerufene Arbeitsweise wird ebenfalls beim Auftauchen des entsprechenden Befehls vom Rechnerteil 3 an die speicherprogrammierbare Steuerung 4 gemeldet und von dieser die Rechnersteuerung dann entsprechend umgeschaltet. Die speicherprogrammierbare Steuerung 4 übernimmt dann auch entsprechende Umschaltungen für die Bedientafel 5 und für die Maschine 2.

Claims

Numerische Steuerung, bestehend aus
- a) einem Rechnerteil (CNC) mit Speichern für Teileprogramme und Werkzeugkorrekturen zur Lieferung der interpolierten Vorschubwerte,
- b) einem als speicherprogrammierbare Steuerung (PC) ausgebildeten Anpaßteil zwischen Rechnerteil und Maschine, und
- c) einer Bedientafel mit Anzeige- und Eingabeelementen, dadurch gekennzeichnet, daß zur numerischen Steuerung einer Drehmaschine mit einem in Quer- und Längsrichtung relativ zu einem Werkstück verschiebbaren Revolverkopf für Drehwerkzeuge und Fräswerkzeuge und mit einem regelbaren Spindelantrieb folgende Merkmale vorgesehen sind:
- d) mittels Eingabeelementen (51) an der Bedientafel (5) oder programmabhängig ist die Arbeitsweise des Rechnerteils (3) über die speicherprogrammierbare Steuerung (4) durch ein Eingangssignal von Dreh- auf Fräsbearbeitung umschaltbar und umgekehrt, wobei bei der Drehbearbeitung die auf die Werkstückdrehachse (o) bezogenen Wegbefehle für die Querrichtung (R) zusammen mit den Wegbefehlen für die Längsrichtung (Z) zur Erzeugung von Interpolationswerten für Längs- und Quervorschub des Revolverkopfes (23) dienen und beim Fräsen die auf die gleiche Werkstückdrehachse (o) in der Querebene bezogenen kartesischen Wegbefehle im kartesischen Koordinatensystem (x, y) interpoliert und anschließend in Polarkoordinatenwerte (R, c) gewandelt werden, derart, daß der Radiuswert den Quervorschub und der Winkel die Spindeldrehung bestimmt,
- e) die speicherprogrammierbare Steuerung (4) erfaßt die von dem Rechnerteil (3) quittierte Umschaltung und schaltet den Anzeigemodus der Bedientafel (5) und den funktionellen Zusammenhang zwischen Bedientafeleingabeelementen (51) und im Rechnerteil (3) aufrufbaren Funktionen entsprechend um,
- f) im Rechnerteil sind gesonderte Korrekturspeicher (33, 34) für Werkzeugkorrekturen von Standarddreh- und -fräswerkzeugen vorgesehen, die entsprechend der gewählten Arbeitsweise für die Steuerung (3) zugänglich sind.