DE3329658A1 - Verfahren zum zurueckziehen eines werkzeugs und zum erneuten anfahren eines werkstuecks durch das werkzeug bei der spanabhebenden bearbeitung dieses werkstuecks durch eine numerisch gesteuerte werkzeugmaschine und numerisch gesteuerte werkzeugmaschine zur durchfuehrung dieses verfahrens - Google Patents

Verfahren zum zurueckziehen eines werkzeugs und zum erneuten anfahren eines werkstuecks durch das werkzeug bei der spanabhebenden bearbeitung dieses werkstuecks durch eine numerisch gesteuerte werkzeugmaschine und numerisch gesteuerte werkzeugmaschine zur durchfuehrung dieses verfahrens

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Description

PHN 10 h'Z7 % 3 . 2.3-
Verfahren zum Zurückziehen eines Werkzeugs und zum erneuten Anfahren eines Werkstücks duj-cli da« Werkzeug bei der spanabhebenden Bearbeitung dieses Werkstück» durch eine numerisch gesteuerte Werkzeugmaschine und numerisch gesteuerte Werkzeugmaschine zur Durchführung dieses Verfahrens
. ' : ;·- .' ' Die Erfindung betriiTfc ein Verl'ahren zum Zurück-
: ziehen eines Werkzeugs und zum erneuten Anfaliren eines Werk-■ Stücks.durch das Werkzeug bei der spanabhebenden Bearbeitung " ..einer Fläche dieses Werkstücks durch eine numerisch ge-..steuerte Werkzeugmaschine, wobei das Werkzeug bei der Be-'. *■ arbeitung des Werkstücks eine Werkzeugbahn durchläui't, wobei ■■ auf der Werkzeugbahn jeder Arbeitsposition eine zugeordnete berechnete Keferenzposition zugeordnet ist, welches Verfahren folgende Schritte umfasst:
a) die Bearbeitungsunterbrechung;
b) die Speicherung:
1. von Daten, die im unterbrochenen Bearbei tungsprograinm den dort erreichten Fortschritt kennzeichnen,
2. Ortsdaten der beim Auftreten der Unterbrechung erreichten Referenzposition;
c) die Bestimmung einer Rückzugposition für das Werkzeug, die im Abstand vom Werkstück liegt;
d) das Ausfahren des Werkzeugs in die Rückzugposition;
e) das erneute Anfahren des Werkstücks durch das Werkzeug auf einer Anfahrstrecke.
Ein derartiges Verfaliren ist aus der Europatentanmeldung O θ4ό 032 bekannt. Das dort beschriebene Verfuhren betrifft das Zurückziehen eines Meisseis und das erneute Anfahren eines Werkstücks mit dem Meissei aiii' einer numerisch gesteuerten Drehbank. Eine Unterbrechung eines laufenden Bearbeitungsprogramins, das den Meissei auf der Werkzeugbahn steuert, wird entweder durch die Steuerung der Drehbank selbst, die eine Abweichung festgestellt Jiac, oder durch einen Benutzer erzeugt. Nach der Erzeugung des= Unterbrechungssignals uvVolgt die Speicherung inelirerer Daten in den Speicher der Steuerung üor Drehbank. So werden u.a.
Dei ten über dun Ort, z.U. die Koordinaten einer l'u^ L Liun P
an der der Meissei sich zum Zeitpunkt der Unterbrechung;
PHN 10 Ί27 £ 2.3.1983
befand, sowie bereits bex'eelmete Daten zum Steuern des Meisseis und des im Programm erreichten Fortschritts gespeichert. Ansehliessend wird eine Rückzugposition für das Werkzeug bestimmt, beispielsweise die Koordinaten eines Punktes P . Diese Bestimmung erfolgt u.a. unter Berück-
k? J. L
sichtigung eines Abstands zwischen den Punkten P, . und P ,, der vorgegeben ist, und eines vorgegebenen ¥inkels, den der Linienabschnitt P, P . mit einer Tangente an der Werkzeugbahn in der Position bilden soll, an der die Unterbrechung
Ό erfolgte. Die Grosse dieses Winkels liegt ungefähr zwischen 10 und 80°. Bei der Berechnung der Rückzugposition werden u.a. die Meisselgeometrie, der Unterbrechungsort und das Werkstückbearbeitungsmuster berücksichtigt, damit vermieden wird, dass beim Abnehmen des Meisseis sich letzterer noch-
^ mais mit dem Werkstück berührt. Nach der Bestimmung der Rüekzugposition wird der Meissel in diese Rückzugposition überführt, so dass nunmehr der Meissel vom Werkstück entfernt ist. Es ist weiter möglich, aus dieser Rückzugposition den Meissel in eine noch weiter vom Werkstück entfernte Position zu bringen, beispielsweise zum Austauschen eines defekten Meisseis. Nach der Beauftragung dazu von einem Benutzer wird der Meissel über eine gerade Strecke erneut dem Werkstück zugeführt und das unterbrochene Programm fortgesetzt. Zum erneuten Anfahren der zu bearbeitenden Fläche des Werkstücks mit dem Meissel kann der Unterbrechungsort oder ein beliebiger Di^ t auf dez- bereits bearbeiteten Oberfläche des Wei'kstücks gewählt werden.
Ein Nachteil eines derartigen Verfahrens besteht darin, dass beim erneuten Anfahren des Werkstücks das
JU Wei'kzeug gleichsam in das Werkstück hineingeht. Denn jeder Arbeitsposition der Werkzeugbalixi ist eine berechnete RcI' oi'euzpo.si tion zugeordnet, die sich innerhalb des ¥erk-H lüelss befindet. Die berechnete Referenzposi tion befindet sich im Werkstück, weil bei dor Festlegung der Werkzeugbahn
die elastische Vex'formung des Werkstücks und des Werkzeugs beiTicksichtigt wix-d. Diese elastische Verformung hat u.a. zur Folge, dass das Werkzeug einen Gegendruck vom Werkstück erfährt, wodurch das Werkzeug vorn Werkstück weggedrückt wird.
INSPECTED
PHN 1O Π27 '/ 2.3.1983
Es ist dafüi* bei der Festlegung dor Werkzeugbahn zu korrigieren, so dass die berechneten Hel'erenzpos L tionen der Werkzeugbahn sich Taktisch Lm Weks tiick befinden. Diese "Ladung" gleichsam im Werkstück lässt beim erneuten An-
c fahren des Werkstücks darin eine Markierung zurück. Die Folge einer Markierung ist, dass das Drehmuster an der Stelle der Neustartarbeitsposition eine Unterbrechung aufweist. Ein weiterer Nachteil des erneuten Anfahrens mit dem Werkzeug über eine gerade Strecke bestellt darin, dass an der Stelle der Neustartarbeitsposition eine Richtungsänderung der Werkzeugbewegung auftritt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu verwirklichen, bei dem beim erneuten Anfahren des Werkstücks, das Werkstück minimale Beschädigungen bekommt, das Drehmuster eine kaum wahrnehmbare Unterbrechung an der Stelle der Neus tar tai'bei tsposi tion hat und ausserdem der der Geschwindigkeitsvektor des Werkzeugs nahezu keine Richtungsänderung an der Stelle der Neustartarbeitsposition auf weis t.
Diese Aufgabe wird bei einem erfindungsgemässen Verfahren dadurch, gelöst, dass eine zum erneuten Anfahren mit dem Werkzeug berechnete Rückführungsstrecke zwischen einer Anfangsposition und einer mit einer bereits beschriebenen Position auf der Werkzeugbahn zusammenfallenden Neu-Startarbeitsposition zugeordneten Neustartreferenzposition nahe bei der Neustartreferenzposition nahe bei der Neustax^treferenz dort streifend auf die Linie ausläul't, die aufeinanderfolgende Referenzpositionen miteinander verbindet, und zwar in ungefähr der gleichen Richtung wie die Werkzeugbahn. Da die berechnete Neuanfahrstrecke nahe bei der Neustartreferenzposition einen gekrümmten Abschnitt enthält, wird das Werkzeug streifend entlang einer gebogenen Strecke an die zu bearbeitende Fläche des Werkstücks geführt und tritt das Zurückdrücken des Werkzeugs vom Werkstück viel regelmässi(';er auf, wodurch die Beschädigung des Werkstücks minimal ist. Da weiter die Richtung der Neuanfahrstrecke Ln der Neus tar treferenv.pos L L Lon iialmzu gleich der do;· Werkzeii,",-bahn ist, tritt in der Neus taj· turbo i tsposi tion keine
PHN IO h27 Jt- 2.3.1983
-■0·
Richtungsänderung der VerkzüUgbewegung auf.
Es wii^d klar sein, dass unter dem erneuten Anfahren des Wei'kstücks mit dem Werkzeug nicht nur das erneute Anfahren mil. demselben, zunächst zurückgezogenen Werkzeug vorstanden wird, sondern auch das Anfahren mit einem anderen Werkzeug. Denn wie bereits erwähnt, ist es möglich, nachdem das Werkzeug vom.Werkstück zurückgezogen wurde, das Werkzeug durch ein anderes Werkzeug zu ersetzen, beispielsweise wenn das zurückgezogene Werkzeug beschädigt sein sollte.
Eine erste bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemässen Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass die' Neuanfahrstrecke und die Werkzeugbahn in der gleichen Ebene liegen. Hierdurch ist die Festlegung der Neuanfahrstrecke in einer flachen Ebene einfach realisierbar.
Eine zweite bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgeiiiässen Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass die Rückzugposition und die Anfangsposition zusammenfallende Positionen sind. ,Da die Rückzugposition eine bekannte Position ist, die beim Zurückziehen des Werkzeugs bestimmt wurde, ist es vorteilhaft, die Neuanfahrstrecke von dieser Rückzugposition.aus anfangen zu lassen, weil auf diese Weise Rechenzeit erspart wird.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemässen Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass die Neuanfahrstrecke eine Kreissegmentstrecke ist, weil eine Ivreissegmentätrecke eine einfach zu bestimmende Strecke ist.
Eine andere bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemässen Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass die Kreissegmeii l.s treckt; mihezu ein Viertelkreis ist. Wenn der Winkel einerseits zwischen, dem Linieriabschnitt, dex* die Refer en up υ si tion des Werkzeugs bei der Unterbrechung mit der Rückzugposition verbindet, und andererseits einer Tangente an der berechneten Werkzeugbahn in
^ dieser genannten Reforenzposition des Werkzeugs im wesentlirhoj] -*5O beträgt, ist die lies Llinimnig des Kreisradius des Kx'oise.s, zu dem das Kreissegment gehört, besonders einfach reali.-iiei'bar und bot.rügL die Kre i.s.segmen ts trecke nahezu
PHN IO h2~ ' «Γ Ji. 3· 1'>Ö'J
■"■■■■- ' ' " . ■ ·?·-.
■ einen VLcrf:elkreis.
Eine bevorzugte Aus L'ührungs form eines eri'iiKlujiysgemässen Verfahrens ist dadurch (jekemizeicJuie t, dass nahe bei der Neustar tarbeitsposi t Lon das Werkzeug sich mit dem Werkstück berührt, wodurch nahe bei der Neustartarbeits-■" position eine elastische Verformung des Werkzeugs und/oder der Werkzeugmaschine auftritt. Diese elastische Verformung . ; wird bei der Festlegung; der Referenzpositionen der Werk-.-■■": r',t-:j-.-"-\":'-:zeugbahn berücksichtigt. x
. .'", .··'. · Die Erfindung bezieht sich weiter auf eine nume-• '..: risch gesteuerte Werkzeugmaschine zum Durchführen des er-•.':·■·.:■-.-;:■■'.findungsgemässen Verfahrens.
■"'--·. -;■'·'■■.' Nachstehend wird die Erfindung an Hand eines Ausführungsbeispiels beschrieben, in dem als Werkzeug ein :' ^ Meissel und als numerisch gesteuerte Werkzeugmaschine eine numerisch gesteuerte Drehbank guwäiii t sind. Es wix-d klar sein, dass das erfindungsgemässe Verfahren auch auf jede andere numerisch gesteuerte Werkzeugmaschine für spanabhebende Bearbeitungen, wie beispielsweise eine Fräsbank
on
oder eine Schleifmaschine, verwendbar ist.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen
Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel der wesentlichen Bestandteile einer Steuerung einer numerisch gesteuerten Drehbank,
Fig. 2a einen Quoi'scluiitt durch das Werkstück, Fig. 2b das Zurückziehen des Meisseis vom Werkstück, Fig£. '3a> b und c das ernuuLc Anfahren des Werkstücks mit dem Meissel,
Fig. 4 ein Heispiol eines Unterprogramms in Form eines Flussdiagramms zum Zurückziehen eines Meissels von einem Werkstück,
Fig. 5 ein I3e.isp.Lel eines Vn terprogranuns in Form eines Flussdiagramins zum erneuten Anfuhren eines Werkstücks mit einem Meissel.
In Fig. 1 ist ein Au* ruh niii^sheisi) iel tier wesentlichen Bestandteile einer Steuerung einer- numerisch ge,- ^ T steuerten Drehbank dar/1;«.·* ti· I. I l . An eine Summe Llei tun?; 11,
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•ff-
über die die Steuerinformation übertragen wird, ist eine Zentraisteuereinheit 1 (CPU) angeschlossen. Diese Zentralsteuereinlieit steuert und verarbeitet die Steuerinformation und beniiLzL dazu e Laien an die Saiiime!leitung angeschlossenen ersten Speichel- 2 und einen zweiten Speicher 3. Der erste Speicher ist beispielsweise ein ROM oder ein EPROM (Intel 2716) und tuen t zum einschreiben der für die Steuerung der Drehbank erforderlichen Maschinenprogramme. Der zweite Speicher ist beispielsweise ein RAM und dient u.a. zum Zwischenspeichern von Daten bei der Behandlung von Anwenderprogrammen durch die Zentralsteuereinheit. Weiter ist an die Sammelleitung eine erste Eingabe/Ausgabe-Schnittstelle k angeschlossen, von der ein Ausgang mit einem Abbildungsgerät 5> beispielsweise einem Fernsehmonitor, zum Darstellen von Informationen für einen Benutzer der Drehbank, verbunden ist. An die Sammelleitung is L weiter eine Servosteuereinheit ό zum Steuern von Servomotoren SM angeschlossen. Diese Servomotoren versorgen dabei z-.13. die Verschiebung nach einer von der Zeil fcrais teuere Lnheit angewiesenen Stelle des Schlittens, auf dem ein Meissel befestigt ist. Der Betrieb einer Hauptspindel mit einer vorgegebenen Drehzahl, auf welcher Spindel ein Werkstück mit Hilfe eines Einspannfutters oder einer Spannvorrichtung befestigt ist, ist ebenfalls eine Funktion, die beispielsweise ein Servomotor versorgt. An die Sammelleitung ist -weiter eine zweite Schnittstelle 7 angeschlossen. Mit dieser zweiten Schnittstelle sind Dateneingabe/Ausgabegeräte verbunden, beispielsweise eine Aufzeichnungsbandeinheit 8 zum Lesen (und ggf. auch zum Schreiben) von Bearbei Lunc'sprogr aminen auf einem Uaiid, ein J3edienfeld 1J zum Eingeben der vom Benutzer zugeführten Steuerdaten. Daw Element IO ist ein Servoadapter J'ür eine oder mehrere Koordinatenachsen (xf y, z) des Bezugssystems der Drehbank. Dem Ausgang dieses Servoadapturs werden Positionierungskoordinate zugeführt. Weiter hat der Sei'voadap ter einen Eingang zum Empfangen von Position i er ungnk ο or din ει ten .
Die Bearbeitung eines Werkstücks auf einer Drehbank
mit e i.ner numerischen Steuerung geschieht jetzt wie folgt.
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• ί·
Das Muster, nach dem das Werkstück zu bearbeiten ist, um einen Gegenstand mit einer gewünschten Form zu erhalten, wird entweder über die Aufzeiohnungsbandeinheit S (beispielsweise eine Lochs lreifenlesema.schine oder einen Casset tenrecorder) der Steuerung zugeführ t, oder aus dem ersten Speicher 2 herangezogen. Über das Bedienfeld [) gibt der Benutzer bestimmte Daten, beispielsweise den Ort des Werkstücks, die Beschaffenheit des Werkstücks und der Meissel, die Abmessungen der Meissel usw. in die Anordnung 1 und
^ beantwortet damit z.B. die Fragen aus dem Verarbeitungsprogramm, die am Schirm des ÄbbLidungsgeräts 5 dargestellt werden, an dem dabei auch die vom Benutzer eingeführten Daten dargestellt werden, so dass er prüfen kann ob die eingeführten Daten einwandfrei empfangen werden sind.
^ Unter der Steuerung der Zentraleinheit 1 wird ein Maschinenprogramm zum Schneiden eines Werkstücks gemäss einem gegebenen Muster behandelt, wobei u.a. Steuersignale für die Servomotoren erzeugt werden. Diese Servomotoren treiben selbst wieder den Schlitten, auf dem sich einer
2" oder mehrere Meissel befinden, und erteilen dem Werkstück ebenfalls die erforderliche Geschwindigkeit. Der Schlitten kann mit hoher Präzision in der Grössenordnung von 1 bis 20/Um in einer zweidimensionalen (x,z) Fläche oder einem dreidimensionalen (x,y,z) Raum über eine bestimmte Strecke
mittels der Servomotoren verschoben werden. Wenn der Schlitten mehrere Meissel trägt, ist es möglich, die Meisselwahl aus den verschiedenen, eiuf dem Schlitten vorhandenen Meissein durch dtis Bearbc i. tungspr ogramm abhängig von der Art der durchzuführenden .Bearbeitung und der Aus—
ou führung der Drehbank treffen zu lassen.
Bei der Bearbeitung des Werkstücks kann es aus
verschiedenen Gründen erforderlich oder wünseheiKswer t «ein, das Bearbeitungsprogramm zu unterbrechen. Die Gründe einer derartigen Unterbrechung werden weiter unten bei der Be-Schreibung der Fig. h näher erläutert. Bei υ in or dc-x'ai" Ligen Unterbrechung wird der Meissel vom Werkstück zurückgezogen und in eine Rückzugposition über führt.
In Fig. 2a ist ein Querschn i. 11 durch ein Werkstück.-'}
BAD ORIGINAL
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AO ■
dargestellt. Das (x,z)-Bezugssystem ist ein Bezugssystem, das der Drehbank zugeordnet und dessen positive Richtung der Achsen mit Pfeilspitzen in der Figur angegeben ist. Die Mitte (28) des Werkstücks deckt sich mit der z-Achse des Bezugssystems und die x-Achse befindet sich in einer Grenzfläche des Werkstücks, das sich im Einspannfutter der Hauptspindel befindet. Bei einer Bearbeitung dreht sich das Werkstück um die z-Achse und bewegt sich der Meissel in diesem (x,z)-Bezugssystem. Es wird klar sein, dass sich
'G der Meissel auch in einer Richtung senkrecht zu der von der x-Achse und der z-Achse des Bezugssystems bestimmten Ebene bewegen kann, jedoch wird dies nicht weiter erörtert. Alle in der weiteren Beschreibung genannten Koordinaten werden in diesem (x,z)-Bezugssystem gegeben. Der Meissel
^ bewegt sich auf einer Werkzeugbahn 25· Diese Werkzeugbahn ist die in der Realität vom Meissel durchlaufene Bahn und weicht von der berechneten Werkzeugbahn 26 ab. Diese Abweichung wird dadurch verursacht, dass durch elastische Verformung des Meisseis und des Werkstücks bei der Berührung
miteinander der Meissel vom Werkstück weggedrückt wird.
Dieses Wegdrücken wird bei der Festlegung der Werkzeugbahn berücksichtigt, so dass sich die berechnete Werkzeugbahn im Werkstück befindet. Auf diese Weise ist jeder Arbeitsposition A auf der Werkzeugbahn 25 eine Bezugsposition A1 auf der berechneten Werkzeugbahn 26 zugeordnet.
In Fig. 2b ist das Zurückziehen des Meisseis vom Werkstück dargestellt. Angenommen sei, dass sich der Meissel in einem Punkt P, dem Unterbrechungspunkt, mit den Koordinaten (x ,z ) auf der Werkzeugbahn 25 beim Auftreten der PP
Unterbrechung befindet.(Die Bezugsziffern der Fig. 2b und der Fig.3 entsprechen den Bezugsziffern der Fig. 2a).Der Meissel wird vom Werkstück entfernt, weil bei einer Unterbrechung das Werkstück meistens weiterdreht. Falls der Meissel nicht vom Werkstück entfernt wird, reibt er nach wie vor am Werkstück,
wodurch sich beim Unterbrechungspunkt P eine Mit im Werkstück
ORIGINAL JNSPECTED
PHN ίο 42? if 2.3.1983
bildet und zusätzlicher Verschleiss des Meisseis auftritt.
Der die Punkte P1 und R miteinander verbindende Linienabschnitt 20 bildet einen Winkel ;& mit dem Richtungsvektor 22 im Punkt P' auf der Wei'kzeugbahn. Unter Rich- tunßsvektor in einem Punkt auf der berechneten Werkzeugbahn sei die Tangente an der berechneten Werkzeugbahn in diesem Punkt i im (x,z)-Bezugssystem verstanden. Die Richtung des Richtungsvektors deckt sich mit der Richtung der Speisung. Der Winkel -^ wird im Gegeiluhrzeigersinn bestimmt, also vom Richtungsvektor 22 zum Linienabschnitt P1 R. Dieser Winkel ck liegt zwischen etwa 10 und 80°. Vorzugsweise befindet sich der Winkel cr\. zwischen Kh und kb und der Grund dazu wird weiter unten näher erläutert.
Es ist weiter möglich, wie bekannt, den Meissel aus seiner Rückzugposition nach einer weiter vom Werkstück entfernten Position unter numerischer Steuerung zu verschieben. Dies wird beispielsweise zum Ersetzen eines gebrochenen Meisseis gemacht. Auch wird bei der Verschiebung des Meisseis vom Untorbrechung.spunkt P zum Rückzugpunkt R die Geometrie des Werkstücks und die momentane Meisselposition berücksichtigt, wie sie aus der Europaten tanineldung 0 O46 032 bekannt sind.
Das erneute Zustellen des Meisseis oder eines Ersatzmeissels am Werkstück nach einer Unterbrechung erfolgt, nachdem der Benutzer der Drehbank den Auftrag dazu gegeben hat. In Fig. 3a ist eine erste erfindungsgemässe Ausführungsform des Vorgangs des erneuten AnJ'ahrens des Werkstücks mit dem Meissel dargesteilt. Dor Meissel wird nun auf einer Anfahrstrecke 2 1 dem Werkstück zugeführt, so dass ein ununterbrochenes Tangen lialeinlaui'eii des Meisseis längs des Werkstücks erfolgt. Die Meisselgeschwiiidigkeit beim Einlaufen ist gleich der Speisung. Es gibt mehrere Möglichkeiten zur Verwirklichung der berechneten Anfahrstrecke 21 '. Xn der ersten Ausfülirungsf arm nach Fig. 3a ist die Strecke 2 1 ' durch ein Kreissegment zwischen dem Rückzugpunkt R und dem Unterbrechungsbezugspunkt P' gebildet. Der Anfang des Kreissegments beim Rückzugpunkt R ist aus praktischen Gründen deshalb so gewählt, weil dar ORIGiMAL INSPECTED
PIIN 10 427 \ff 2.3- 1983
Al-
Meissel sich meistens dort nach, einer Unterbrechung befinden wird und ausserdem die Koordinaten (xr , ζ ) dieses
Z 1Zt
Punkts bereits beim Zurückziehen des Meisseis bestimmt wurden und datier bekannt sind. Selbstverständlich ist; es auch möglich, die Anfahrstrecke 21 von einem anderen Punkt als dem Punkt R aus anfangen zu lassen, aber dies erfordert mehr Berechnungszeit. Neben der Wahl eines Kreissegments ist es weiter noch möglich, eine andere Form einer gekrümmten Bahn für die Strecke 21· zu wählen, beispielsweise eixie ellipsförmige oder eine sinusförmige Bahn.
Wichtig ist jedoch, dass das Einlaufen des Meisseis längs des Werkstücks einen tangentialen Verlauf hat, so dass der Meissel streifend längs des Werkstücks nahe bei der Neustartarbeitsposition, in diesem Fall P, neu zugestellt
^ wird. Wie bereits erwähnt, gehört zu jeder Arbeitsposition der Werkzeugbahn eine geeignete Bezugsposition. Das Kreissegment für die Aufahrstrecke 21' wird zwischen den Punk-Len R und P1 bestimmt. In der Wirklichkeit verläuft der Meissel auf der Strecke 21 zwischen den Punkten R und P. Da diese Strecke 21 ein mit der berechneten Strecke 21* nahezu vergleichbares Muster aufweist, wird in der weiteren Besciireibung nicht mehr zwischen der reellen und der berechneten Anfahrstrecke unterschieden. Die weiter Beschreibung bezieht sich auf die reelle, vom Meissel durchlaufene
" Anfahrstrecke. Die Richtung der Aufahx'strecke· 21 im Punkt P
; entspricht nahezu der Richtung der Werkzeugbahn in diesem Punkt, so dass die Richtung der Meisselgeschwindigkeit in P nahezu der Speisung ejitapricht.
Es ist noch möglich, mit dem Meissel einen anderen Punkt als don TJn torbrochungspunJ-i L P mn Werkstück anzufahren, Dies ist beispielsweise erforderl Li-Ji, wenn ein defekter Meissel das Werks Lück be.sohnd.Lg L oder ungenau bearbeitet, hat. In FLi',. '3b ist ein Au.s rührurigsbeispiel dargestellt,, bei dem dor Me i ms öl iiacJi einem Punkt Q mit den Koordinaten (xq» Zq) a-11·1-' der Werkzeugbalui geführt wird. Der Abschnitt zwischen P und Q der Werkzeugbahn wird dabei erneut bearbeitet. Hei der Bewegung von R nach Q durchläuft der MeisseL auch jct.y.L wieder - das Kru Lssegmen t. 21 '.
PHN 10 427: Η' ' 2.3·
Wenn nunmehr der Winkel ofC zwischen dem Richtungsvektör 22 im Punkt P1 und dem Linienabschnitt PR im wesentlichen 45° beträgt, wie in Fig. 3c angegeben, beschreibt das Kreissegment 21' genau einen Viertelkreis mit der Mitte M. Diese Mit Ce M wird durch die senkrechte ■•Projektion von R auf die Linie '2^ bestimmt, die senkx'echt ' 'zum Richtungsvektor 22 im Punkt P verläuft. Der Radius (r = PQ = QR) wird einfach durch folgende Gleichung bestimmt:
..wobei ! P'R~\ die Länge des Linienabsclmitts P1R darstellt. Es wird hiermit klar sein, aus welchem Grunde vorzugsweise der Winkel cC im wesentlichen gleich 45° gewählt wird. Die » . Bestimmung der Mitte M und des Radius r ist durch diese Wahl des Winkels c£ besonders einfach.
Wenn der Winkel *£ ungleich 45° ist und einen Wert zwischen etwa 10 und 80° hat, wird eine Mitte M beispielsweise nach folgenden Bedingungen bestimmt.
1. M ist ein der Senkrechte (24) in P auf dem Richtungsvektor 22 zugeordneter Punkt.
2. der Abstand d (P ' , M) = d(M, R) = r,
wobei'r der Radius des Kreises ist, von dein das Kreissegment 21 ein Teil ist. Mit der Cosinusregel kann folgendes bestimmt werden:
Cp 'Rl
r ~ 2 sj.ncC \ >
Dies ist in Fig. 3a veranschaulicht. Es wird klar sein, dass die Wahl der Mitte M auf der Senkrechte (24) nicht die einzige Möglichkeit für eine Kreissegmentstrecke 21 zwischen den Punkten P und R ist. Wenn nicht zum Punkt, P sondern zu einem Punkt Q wie in Fig. 3b gegangen wird, sieht die zweite Bedingung wie foJgt aus:
d (Q' , M)= d (M, R) = r ';
Die Mitte M wird beispielsweise erneut auf ilvr Senkrechte '-' Ί gewählt. Dieser Radius r wird dabei wie folgt bestimmt: im Dreieck PRM gilt (Cosinu.srogel)
[MR]~ = U"m]'" + [p'kV - 2 \j"li) · Γρι-Μ] · co-s (!'u"--*)' ' welche Gleichung wie folgt ,".escJu-icben werden kann
•R"] . [!-Μ] . sin -χ (Ij
PIIN ίο .',:.·7 \έ 2.3. ϊ983
Wo i Um· LhL P1Q e.i.xie bekaiinLc Läxige mid das ÜJ-eieck PP1M ein rechtwinkliges Dreieck. Üai'ür gilt also
JQ'M^2 = [p'm)2 + [J51Q']2
was wieder wie folgt geschrieben werden kann
l 2
/ r - [P'Q1P (2)
Substition von (2) und (1) ergibt —
.sin
r = Vfl>^ JL) + [ρ,^/ (3)
V \ 2 sin ' u
Venn dich, die Mitte M nicht auf der Senkrechte 2k befindet, kann r auf analoge Weise bestimmt werden.
Das Zurückziehen des Meisseis vom Werkstück bei
. einer Unterbrechung erfüllt unter der Steuerung des Steuerteils der Drehbank. In Fig. k 1st In der Form eines Flussdiagramms ein Beispiel eines Unterprogramms zum Zurückziehen eines Meisseis von einem Werkstück dargestellt. In der weiteren Beschreibung wird auf dieses Unterprogramm mit der Bezeichnung "Rückzugunterprogramm" verwiesen. Diese* UjHurpru/jraiinn ist beispielsweise im ersten Speicher (2 in Fig. 1) der SLeuerung der Drehbank gespeichert. Das Rückzugunterprograrnm kann sowohl von der Drehbank selbst als von einem Benutzer aufgex'ufon werden. Ein Aufruf vom Benutzer erfolgt beispielsweise mittels eines Schalters am Bedienfeld (Q in Fig. i) der Steuerung. Vie bereits erwähnt, kann das Rückzugunterprogramm aus verschiedenen Gründen aufgerufen werden. Wachs teJiend werden zur Erläuterung einige Beispiele möglicher Gründe zum Aufrufen des Rückzugun terprograinms gegeben.
a) Der Benutzer der Drehbank stell L eine Abweichung fest (beispielsweise eine Beschädigung des Werkstücks) und möchte eine Kon trol Le ausführen.
b) Dvr UomiLssor wünscht, .sich eine Unterbrechung, beispielsweise* l'iir eine Pause.
c) Die Steuerung hat e Lne Abwe Lcliuiif, festgestellt, VUr die eint.· 1·Ίΐ ι ei· brechung erforderlich 1st, beispielsweise ist clLc Temperatur tlu* Werkstücks Ln iler liaxik zu hoch auge — stiegen.
PHN 10 427 yf 2.3.1083
d) Ein Stopp in dem von dar Zexi tra.1 κ tuuoreixihei t durcliisuf iilireiidexi Programm cri'ordert eine Uu terbreehung, bei — spielsweise die Vorwoxiduiig eines anderen Meisseityps. In Fig. 4 wie LJi Fi;;. 5 stellen eixie Raute einen c Abfrageschritt und ein Rechteck eixien Dm^chführungsschrit t dar. Nachdem ein Aufruf Tür das Un Lerpx'ograram (5θ) erfolgt ·. Vis t, wird untersucht (51 ) ob der behandelte Schritt des ■ laufenden Programms aus^ei'ührt ist. 1st dieser Schritt aus-
. geführt, wird das laufende Programm unterbrochen und das Rückzugunterprogramm gestartet (jii) . ' Vexin nicht, wird ge- ;': >'i wartet, bis dieser genannte Schritt ausgeführt ist. Das .Rückzugunterprogramm .fängt .mil dem Stoppen der Meisselbewegung (33.) an. Axischliessend (3^) werden alle Daten, die einerseits für das Unterprogramm selbst und zum anderen für das erneute Anfahrexi des Werkstücks mit dem Meissel und das Fortsetzen des lauf oxiden Programms er£ ordorlicli sind, in den Speicher eingesehriebexi. So werden u.a. in den Speicher (beispielsweise den zweiten Speicher 3 nach Fig. 1) eingeschrieben:
a) die Koordinaten (χ , ζ ) des Un terbrechujigspunkts P,
b) die momentane Position des Meisseis in der Werkzeugbalui,
c) die Verkzeuggeometrie des Meisseis, was ein jedem Meissel zugeordnete!' Kode ist, der Information enthält, wie die Länge des Meisseis, dexi Sclmeidkopfradius, den Typ usw. ,
d) die Adresse des letzten behandelten Schritts des durchgeführten Programms. Dies kann beispielsweise dadurch verwirklicht werden, dass die Position des Programnizeigers aus der Zentraleinheit markiert wix*d, die die verschiedenen SchriLle des Progj-amins axizuLgt.
e) die Daten der Melsselposition nach dem Unterbrechungspunkt. Dies ist notwexidig, weiL es üblich ist, bei Drehbänken mit nuineri scher Sleuuxunig diese Position vorzugeben, in dai- Wirklichkeit kommt dies darauf heraus, den Inhalt aus dom Pufferspeicher des Servoad;i[)Lern Ιυ und der Servos ton «»ro inhui t 6 κιι mark i.uren , da die erwähn Lon Daten dort vor lumbar sind.
Anschliessend (jj) wux-doxi die Koordinatexi tier Rückzugposi t Lon R bestimmt: Uiid <.iur MeL.s.^ol in «I Lf Rückxii,··,-
pun ίο i\:i7 Yf 2.3.1983
position R geführt. Der Abstand des Linienabschnitts P1R ist ein Parameter, der im Speicher der Steuerung gespeichert ist. Es ist möglich, dieses Parameter dadurch zu variieren, dass Ln der Speichers teile, an der dieser Parameter gespeichert ist, ein anderer Wert für diesen Parameter eingeschrieben wird. Es ist jedoch wünschenswert, jede Änderung dieses Parameters vor dem Start dos Unterbrechungsunterpi'Ofjramins durchzuführen, da bei der Durchführung des Unterprogramms dafür keine Zeit zur Verfügung steht. Gleiches gilt für die Grosse des Winkels cC zwischen dem Richtungsvektor und dem Linienabschnitt P1R, welche Grosse auch vorzugsweise vor dem Aufrufen des Unterbrechungsunterprogramms in den Speieher eingeschrieben wird. Die berechneten Koordinaten (χ , ζ ) der Rückzugposition R werden in den Speicher eingeschrieben. Die Berechnung der Koordinaten (χ , ζ ) des Punkts R erfolgt durch die Verwendung des Richtungsvektors an der Stelle P1, des Abstands P1R, des Winkels oC und der Werkzeuggeoinetrie des Meisseis. Der" Meissel wird, wie bereits erwähnt, vorzugsweise unter einem Winkel von nahezu ,'^o Γχ-ei von der Schnoidflache und von der Werkstückoberfläche zurückgezogen. Das Zurückziehen des Meisseis erfolgt im "Eilgang", was bedeutet, dass die Rückzugbewegung mit der für die betreffende Maschine geltenden Positionierunggeschwindigkeit durchgefühi·^ wird. Wenn nunmehr der Meissel
im Rückzugpunkt R angekommen ist, ist damit des Rückzugun'cerprogramm beendet (5i>). Die im Schritt jk des Rückzugunterprogramms gespeicherten Daten werden im Speicher festgehalten, da sie zum erneuten Anfahren des Werkstücks mit «lern Meissel erforderlich sind. Nach der Beendung des Rückzugun r orprogramms besteht i'l\r den Benutzer die Wahl aus mehreren Möglichkeiten. So Lst es beispielsweise möglich auf Handbedienung uinzu.scJial tun.
Das erneute Anfahren des Werkstücks mit dem Meissel
erfolgt narli der lieauJ"tragtuif·; vom Benutzer beispielsweise durch il Le Mo tat Lguiif, einer dazu bestimmten Taste des Bedienfelds und se 1 L)S tvcr.s tänd Li«:h nurh iler Beendung des Rückzuguii torprograinms. Dieses erneute Anfahren des Werkstücks mit dem Meissel erfolgt unter der Steuerung des Steuer teils
PHN 10 h27
ν der Drehbank. In Fi;.1;. 3 ist in Ι'Όιίιι eiims Fl ussdiagramms ein Beispiel eines Unterprogramms zum ürrinduii(jsgemi'is.scj] Anfahren des Werkstücks mit einem Me.is sei dargestellt. • Jn der weiteren Beschreibung; wird auf dieses Unterprogramm
" - ■ 5 unter der Bezeichnung "Anralu'unterprogramm" verwiesen. ·.-. -J .:.' Auch dieses Unterprogramm ist beispielsweise in den ersten '.. " : Speicher der Steuerung der Drehbank eingeschrieben. Nach .". ·.-.-- einem erfolgten Aufruf (6ü) für das Anfahrprogramm wird dem '■- "Benutzer gefragt (6 I ), ob zum UnterbrecJmngspunkt P zurück-■.;■':'■ J1?, gekehrt werden muss. Ist die Antwort des Benutzers negativ, ■·' -■"■'-" wird gefragt (62), den Punkt Q anzugeben, zu dem der Meissel
■·"■ ' zurückkehren muss. Der Benutzer gibt dabei beispielsweise '. eine Lange in bezug auf den Punkt P und auf der Werkzeug-
"""'.■-.- bahn in die Steuerung. Hier bestimmt die Zentraleinheit die . -15 Koordinaten (xo> ζ ) von Q.
Nach dem Zuführen von Q oder nach der positiven Beantwortung der Frage im Schritt bI werden (63) die Koordinaten der Anfahrstrecke zwischen den Punkten R und P' (oder Q1) bestimmt. Diese Bestimmung der Anfahrstrecke, beispielsweise der Kreis se/jmentstrecke, erfolgt, wie an Hand der Fig. 3a, b und c durch die Verwendung u.a. der Koordinaten von R, P1 oder Q1 sowie des Winkels c£ und des Richtungsvektors beschrieben. Diese Berechnung wird von der Recheneinheit dei^ Zentraleinheit durchgeführt. · Im folgenden Schritt 6^1 untersucht die Steuerung, ob der Meissel sich tatsächlich am Rückzugpunkt R befindet (65)· Wenn nunmehr die Steuerung davon überzeugt ist, dass der Meissel sich an der Stelle R befindet, wird nocli den Benutze!' gefragt - (ob) , ob das erneute Anfahren des Werk-Stücks mit dem Meissel anfangen kann, 1^t der Benutzer einverstanden (67)1 wird der Meissel unter der Steuerung der Zentraleinhei t über die borecJuiute Anf ahrs trecke tangential auf die /u boarbuitende Oberfläche des Werkstücks gebracht. Dieses Zuführen erfolgt mit der BearbeitungsgescJiwindxgkei I- ("Speisung" genannt), die der MuisseJ iiucJi vor di,*r Unterbrechung hu L Le. Wenn diese Opera L ion vollendet ist, wird (t>8) zu dom durchgeführten Bearbei turigs-T Programm, "das unterbrochen wird, zurückgekehrt, um
PIIN K) -Ί27 yf 2.3. 1983
zu vollenden, womit das Uj) Lerbrechuiig-sunterprogramm beondu Li-SL(O',.))..
Wenn der Benutzer niclit damit einverstanden ist, dass der MeisseL zum Werk.-; Lück zurückgebracht wird (Schritt 06), wird der Benutzer gebeteri, seine Jns truktionen zu formulieren (7'0· Diese Mötjiichkei C wird vom Benutzer verwende L, wenn er letzten Endes noch einen Fehler feststellen würde. Die Zen tr als teiiereinheit fülirt anschliessend die Instruktion des Benutzers (7 Ό durcii und kehrt danach abhängig von der i'ormuliei-teii Instruktion zum Unterbrechungsun terprogramm (Schritt 67) zurück oder rührt eine andere Handlung aus.

Claims (1)

  1. PHN 10 h27 ■-■·;■ 2.3.1983
    Patentansprüche ■ . . ' . · -
    • . . ί 1. j .' .' . Verfahren zum Zurückziehen eines Werkzeugs und zum ·.". erneuten Anfahren eines'Verksl'öoks bei der spanabhebenden
    Bearbeitung einer FLache des Werkstücks durch eine nume-.risch gesteuerte Werkzeugmaschine, wobei das Werkzeug bei · v " 5' der Bearbeitung des Werkstücks eine Werkzeugbahn durchläuft, ···:.■■ wobei auf der Werkzeugbahn jeder Arbei tsposition eine be-'.·■;··.rechnete :Ref erenzposition zugeördne t ist, welches Verfahren
    :" folgende · Schritte umfasst: .
    ' a) die Bearbeitungsunterbrechung;
    b) die Speicherung von:
    1. Daten im unterbrochenen Bearbeitungsprogramm, die den . , " """dort "erreichten Fortschritt kenrizeicJmen ; **!-'-·2·;'· Ortsdaten der beim Auftreten der Unterbrechung erreichter J :Jitj}". ,.=.·, .Bezugsposition;
    c) die Bestimmung einer Rückzugposition für das Werkzeug, die im Abstand vom Werkstück liegt, , .
    d) das Anfahren des Werkzeugs in die Rückzugposition,
    e) das erneute Anfahren des Werkstücks mit dem Werkzeug auf einer Anfahrstrecke,
    dadurch gekennzeichnet, dass eine zum erneuten Anfahren des Werkstücks berechnete Anfahrstrecke zwischen einer Anfangsposition und einer mit einer bereits beschriebenen Position auf der Werkzeugbahn zusammenfallenden Neustartarbeitsposition zugeordneten Neustartbezugsposition nahe bei der Neustartbezugsposition einen'gekrümmten Abschnitt enthält, der dort streifend auf die aufeinanderfolgende Referenzposition verbindende Linie nahezu in der gleichen Richtung wie die Werkzeugbahh ausläuft.
    2. Verfahren nacli Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ULc Anfahrstrecke und die Werkxougbuiui in der gleichen Ebene liegen.
    T-- Ί' Verfahren nach Anyprurh 1 oder 2, dadurch gekexin-/ zeichnet,, dass die Kück zu ;·,ρ <->.-; L ι ion ujid die An l"aii,",s|>(jy.L t. to
    PHN 10 ·ΊIi7 - &· 2·3· 1983
    /usaiiiiiioni'a I ionde Positionen sind. •Ί . Vorfahren nach Anspruch I, 2 oder 3> dadurch gekennzeichnet, dass die Ani'alii'sti-ecke eine Kreissegment— ρ trecke Ls ~). . Verraiiren njicJi Anspx'iich 'l , dadurch gekennzeichnet, dass die KreissegmenLs trecke nahezu ein Viertelkreis ist. b. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nahe bei der Neustartarbeitsposition dtis Werkzeug sich mit dem Werkstück berührt, -■-wodurch nahe bei dei' Neus tar Larbei t^position eine elastische Verformung des Werkzeugs und/oder der Werkzeugmaschine au Γ tr i 11. -
    7. Numerisch gesteuerte Werkzeugmaschine zum Durchführen des Verfahrens nach einem der vorangehenden Ansprüche, ö. Numerisch gesteuerte Werkzeugmaschine nach Anspruch 7i welche numerisch gesteuerte Werkzeugmaschine eine Drehbank ibt.
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