DE3586318T2 - Numerisches steuerungssystem. - Google Patents

Numerisches steuerungssystem.

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DE3586318T2 DE8585904139T DE3586318T DE3586318T2 DE 3586318 T2 DE3586318 T2 DE 3586318T2 DE 8585904139 T DE8585904139 T DE 8585904139T DE 3586318 T DE3586318 T DE 3586318T DE 3586318 T2 DE3586318 T2 DE 3586318T2
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Description

  • Die Erfindung betrifft ein numerisches Steuersystem für die automatische Steuerung einer Drehmaschine auf der Basis numerischer Informationen.
  • Numerisch gesteuerte Drehmaschinen umfassen sowohl normale Drehmaschinen als auch Revolver-Drehmaschinen. Viele dieser numerisch gesteuerten Drehmaschinen besitzen Werkzeughalter zum Halten von Werkzeugen für die spanabhebende Bearbeitung. Die Werkzeughalter sind in Längsrichtung eines Werkstücks, z.B. in Richtung der Z- Achse, orientiert. Bei denjenigen Drehmaschinen des einschlägigen Typs, bei denen der Werkzeughalter zur Durchführung eines Werkzeugwechsels gedreht wird, sind die Werkzeuge so an dem Werkzeughalter befestigt, daß die Spitze jedes Werkzeugs relativ zu dem Werkstück jedesmal dieselbe Position hat, wenn der Werkzeughalter für einen Werkzeugwechsel gedreht wird, so daß die Werkzeuge bequem gewechselt werden können. Somit können dann, wenn das in einem vorangehenden Arbeitsgang benutzte Werkzeug vor der weiteren Bearbeitung des Werkstücks zurückgezogen und der Werkzeughalter gedreht wird, um in dem nächstfolgenden Arbeitsgang ein anderes Werkzeug zu benutzen, die Positionswerte der Spitze des Werkzeugs auf der X- und der Z-Achse in einem NC-Programm zur Einstellung der Werte in dem Koordinatensystem bei dem nächsten Arbeitsgang verwendet werden.
  • Bei diesem Verfahren wird bei einem Werkzeugwechsel dasjenige Werkzeug, das in dem vorangehenden Arbeitsgang für die spanabhebende Bearbeitung des Werkstücks benutzt wurde, zurückgezogen, und dann der Werkzeughalter gedreht, um ein Werkzeug für den folgenden Arbeitsgang auszuwählen, und das ausgewählte Werkzeug wird in eine Position für die Bearbeitung des Werkstücks vorbewegt und dann mit dem Werkstück in Kontakt gebracht, um dieses in dem nächsten Arbeitsgang zu bearbeiten. Wenn mehrere Arbeitsgänge betroffen sind, wird deshalb bei jedem Werkzeugwechsel der Werkzeughalter zurückgezogen, dann gedreht und dann wieder vorbewegt. Da während dieser Zeit keine Bearbeitung stattfinden kann, hat dieses Vorgehen den Nachteil, daß der Zerspanungsvorgang zeitaufwendig ist. Die in FR-A-2 492 716 offenbarte Drehmaschine arbeitet in dieser Weise.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diesen bekannten Nachteil zu beseitigen. Ziel der Erfindung ist die Schaffung einer neuartigen Kombination von numerischer Steuerung und Drehmaschine für die spanabhebende Bearbeitung, die in der Lage ist, für einen nächstfolgenden spanabhebenden Bearbeitungsvorgang ein neues Werkzeug rasch zu Positionieren, ohne daß der Werkzeughalter beim Werkzeugwechsel gedreht werden muß.
  • Gemäß vorliegender Erfindung ist ein numerisches Steuersystem in Kombination mit einer Drehmaschine vorgesehen
  • mit einem Werkzeughalter, an dem mehrere Werkzeuge befestigt sind und der wenigstens zwei Seiten besitzt, an denen jeweils ein Werkzeug befestigt ist,
  • mit Mitteln zum Bewegen des Werkzeughalters in mehreren Achsenrichtungen,
  • mit einem Halter für ein Werkstück, das von den an dem Werkzeughalter befestigten Werkzeugen bearbeitet werden soll,
  • mit Speichermitteln zum Speichern von Positionsdaten der Spitzen der betreffenden Werkzeuge, wenn der Werkzeughalter sich an Referenzpunkten befindet,
  • mit Auswahlmitteln zum Auswählen des zu verwendenden Werkzeugs,
  • sowie mit Aufrufmitteln zum Aufrufen der ein ausgewähltes Werkzeug betreffenden Speichermittel, zum Berechnen des Abstands zwischen der Spitze des ausgewählten Werkzeugs und der äußeren Peripherie des Werkstücks und zum Bewegen der Spitze des Werkzeugs zu der äußeren Peripherie des Werkstücks, wenn das Werkstück durch das ausgewählte Werkzeug bearbeitet werden soll.
  • Die Kombination ist dadurch gekennzeichnet,
  • daß wenigstens zwei Seiten des Werkzeughalters sich um das Werkstück herum erstrecken, so daß die daran befestigten Werkzeuge zur Einwirkung auf das Werkstück durch Bewegen des Werkzeughalters in radialen Richtungen und ohne Drehung des Werkzeughalters ausgewählt werden können,
  • und daß die Speichermittel außerdem den Durchmesser des Werkstücks speichern, der von den Aufrufmitteln für die Verwendung bei der Berechnung des Abstands zwischen der Spitze des ausgewählten Werkzeugs und der äußeren Peripherie des Werkstücks aufzurufen ist.
  • An jeder Seite des Werkzeughalters sind vorzugsweise mehrere Werkzeuge vorgesehen, und die Positionsdaten für die Spitzen der einzelnen Werkzeuge können als Größe des geometrisches Versatzes und als Größe des durch Abnutzung verursachten Versatzes gespeichert werden.
  • Wie oben erläutert wurde, wird ein Werkstück in dem Werkzeughalter angeordnet, der das Werkstück umgibt, wobei die Positionen der Spitzen der einzelnen Werkzeuge an Referenzpunkten gespeichert und die gespeicherten Werte sowie der Abstand zu der äußeren Peripherie des Werkstücks berechnet werden, um die Werkzeuge zu bewegen. Wenn die Werkzeuge gewechselt und das Werkstück mit einem anderen Werkzeug weiter bearbeitet wird, kann das in dem nächstfolgenden Arbeitsgang zu benutzende Werkzeug an dem Werkzeughalter positioniert werden, unmittelbar nachdem das in dem vorangehenden Arbeitsgang benutzte Werkzeugs von dem Werkstück weggeführt wurde. Dadurch wird die für einen Werkzeugwechsel benötigte Zeit verkürzt und die Effizienz des spanabhebenden Bearbeitung wird erhöht.
  • Fig. 1 zeigt eine Darstellung zur Erläuterung einer Anordnung von Werkzeughalter und Werkzeugen nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung,
  • Fig. 2(A) bis 2(C) zeigen Diagramme zur Veranschaulichung der räumlichen Beziehungen zwischen einem Werkstück und einem Werkzeug,
  • Fig. 3 zeigt den Bildschirm eines numerischen Steuergeräts in einer Aufsicht.
  • Im folgenden sei ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung anhand der Zeichnung im Detail erläutert. Fig. 1 zeigt eine Darstellung zur Erläuterung einer Anordnung von Werkzeughalter und Werkzeugen nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Mit 1 ist ein zu bearbeitendes Werkstück bezeichnet, das in dem Spannfutter einer Drehmaschinenspindel befestigt ist und sich zusammen mit der Spindel dreht. Es werde von einem Koordinatensystem ausgegangen, in dem die Richtung der Spindel die Z- Achse, die dau senkrechte horizontale Richtung die X-Achse und die vertikale Richtung die Y-Achse definieren. Ein kanalförmiger Werkzeughalter 2 mit drei Seiten, die das Werkstück 1 umgeben, ist an einer Drehmaschine so befestigt, daß seine Öffnung nach unten weist. An den drei Seiten des Werkzeughalters 2 sind jeweils Werkzeuge 3a, 3b, 3c; 4a, 4b; 5a, 5b für die spanabhebende Bearbeitung des Werkstücks 1 befestigt wobei die Spitzen der betreffenden Werkzeuge zum Zentrum des Werkstücks 1 gerichtet sind. Die Werkzeuge 3a, 3b und 3c, die in Gegenrichtung des die X-Achse des Werkstücks 1 kennzeichnenden Pfeiles weisen, werden als eine Werkzeuggruppe I betrachtet, die Werkzeuge 5a und 5b die in derselben Richtung weisen wie der Pfeil der X- Achse, als eine Werkzeuggruppe III und die Werkzeuge 4a und 4b, die in Gegenrichtung des Pfeiles der Y-Achse weisen, als eine Werkzeuggruppe II. Deshalb wird, wie in Fig. 2(A) dargestellt, für die spanabhebende Bearbeitung des Werkstücks 1, das zu der Werkzeuggruppe I gehörende Werkzeug 3a mit seiner Spitze auf die X-Achse bewegt, auf der Y = 0 ist, und dann mit der äußeren Peripherie des Werkstücks 1 in Kontakt gebracht. Das Werkstück 1 kann spanabhebend bearbeitet werden, indem die X- und die Z-Koordinate auf die gewünschten Werte geändert werden. Das Werkzeug 5a der Werkzeuggruppe III wird ebenfalls so bewegt daß seine Spitze auf der X-Achse mit der äußeren Peripherie des Werkstücks 1 in Kontakt kommt, und die Werte auf der X- und Y-Achse werden auf die für die Bearbeitung des Werkstücks 1 gewünschten Werte geändert, wie dies in Fig. 2(C) dargestellt ist. Wie in Fig. 2(B) dargestellt, wird das Werkzeug 4a der Werkzeuggruppe II mit seiner Spitze längs der Y-Achse, auf der X = 0 ist, mit der äußeren Peripherie des Werkstücks 1 in Kontakt gebracht, und das Werkstück 1 wird spanabhebend bearbeitet, indem die Werte auf der Y- und Z-Achse in die gewünschten Werte geändert werden.
  • Im folgenden sei die Funktionsweise des vorliegenden Ausführungsbeispiels beschrieben.
  • Das System gemäß der Erfindung werden zunächst die Werte des geometrischen Versatzes eingerichtet. Und zwar werden die Abstände der Position der Spitze jedes Werkzeugs vom Zentrum (x&sub0;, y&sub0;) eingerichtet, wenn der Werkzeughalter 2 an Referenzpunkten auf den betreffenden Achsen einer Drehmaschine positioniert wird.
  • Bei der Einrichtung der Werte des geometrischen Versatzes werden die X-Werte für die Werkzeuggruppen I und III und der Y-Wert für die Werkzeuggruppe II als positive Werte eingestellt, und die anderen Werte werden mit den jeweils passenden Vorzeichen kombiniert.
  • Sodann werden Werte des Versatzes durch Abnutzung, d.h. Werte für die Kompensation der Abnutzung der betreffenden Werkzeuge eingerichtet. Diese Kompensationen werden so eingestellt, daß in Fig. 1 die Richtung, in der die Werkzeuge verlängert werden bzw. die Richtung, in der die Werkzeuge verkürzt werden, für die Werkzeuggruppen I und III als positive bzw. als negative X-Werte und für die Werkzeuggruppe II als positive bzw. als negative Y-Werte berücksichtigt werden, während die anderen Kompensationen mit den Vorzeichen kombiniert werden, die den Vorzeichen der Werte für die geometrischen Versatz entgegengesetzt sind.
  • Danach wird ein Werkstück-Durchmesser festgesetzt.
  • Bei der Bearbeitung auf der Drehmaschine werden die Namen der Werkzeuggruppe, zu der die betreffenden Werkzeuge gehören, die Größe des geometrischen Versatzes und die Größe des Versatzes durch Abnutzung für jedes Werkzeug sowie der Werkstück- Durchmesser in einem Speicher des NC-Geräts gespeichert. Die in dem Speicher gespeicherten Daten können auf einem Bildschirm des NC-Geräts dargestellt werden, und die numerischen Werte können nach Wunsch addiert, revidiert und gelöscht werden.
  • Fig. 3 zeigt in einer Aufsicht auf den Bildschirm des NC-Geräts den Werkstück-Durchmesser (DURCHMESSER), die Gruppennummer (NR), die Namen der Werkzeuggruppen (GP), zu denen die Werkzeuge gehören, sowie die Größen des geometrischen Versatzes für die betreffenden Werkzeuge (mit Ausnahme der Größen für den durch Abnutzung verursachten Versatz).
  • Zum Programmieren einer Drehmaschinen-Bearbeitungsprozedur wird die Werkzeugnummer eines zu benutzenden Werkzeugs unter Verwendung eines T-Kodes (Werkzeugauswahl) gekennzeichnet. Wenn das Werkstück unter Einsatz des Bearbeitungsprogramms spanabhebend bearbeitet wird und ein benötigtes Werkzeug ausgewählt und durch einen T-Kode gekennzeichnet wird, ruft die zentrale Steuereinheit (CPU) in dem NC-Gerät für das ausgewählte Werkzeug die Größe des geometrischen Versatzes, die Größe des durch die Abnutzung verursachten Versatzes, den Gruppennamen, zu der das ausgewählte Werkzeug gehört, und den Werkstück-Durchmesser aus dem Speicher auf. Diese Daten und der Abstand, den die Spitze des Werkzeugs von der gegenwärtigen Position bis zur äußeren Peripherie des Werkstücks 1 zurücklegen muß, werden berechnet, und der Werkzeughalter 2 wird so bewegt, daß er die Spitze des ausgewählten Werkzeugs mit der äußeren Peripherie des Werkstücks in Kontakt bringt und damit das Werkzeug, wie in Fig. 2(A) bis 2(C) dargestellt, positioniert.
  • Wenn der Arbeitsgang, bei dem das ausgewählte Werkzeug benutzt wird, beendet ist und das als nächstes zu benutzende Werkzeug durch einen T-Kode gekennzeichnet ist, findet ein dem oben beschriebenen Vorgang entsprechender Vorgang statt, durch den die Spitze des ausgewählten Werkzeugs zu der äußeren Peripherie des Werkstücks bewegt wird.
  • Während bei dem obigen Ausführungsbeispiel die Positionsdaten der Spitze für jedes Werkzeug durch eine geometrischen Versatzgröße und eine Abnutzungs-Versatzgröße repräsentiert sind, können die Koordinatenwerte der Spitzen der einzelnen Werkzeuge für den Zeitpunkt, in dem der Werkzeughalter 2 sich an den Referenzpunkten befindet, gespeichert werden. Der Abstand zwischen der Werkzeugspitze und der äußeren Peripherie des Werkstücks läßt sich unter Verwendung dieser Koordinatenwerte berechnen. Obwohl der Werkzeughalter im obigen Ausführungsbeispiel rechteckige Form hat und drei Seiten besitzt, kann auch ein Werkzeughalter verwendet werden, der die Form eines umgekehrten "L" hat und zwei Seiten besitzt.
  • Zahlreiche Drehmaschinen, bei denen die vorliegende Erfindung Anwendung findet, können mit einem Roboter kombiniert werden, der Werkstücke zuführt und auf Paletten anordnet, so daß eine schnelle automatische Bearbeitung von Werkstücken unterschiedlicher Art möglich ist.

Claims (6)

1. Numerisches Steuersystem in Kombination mit einer Drehmaschine
mit einem Werkzeughalter (5), an dem mehrere Werkzeuge (3a, b, c, 4a, b, 5a, b) befestigt sind und der wenigstens zwei Seiten besitzt, an denen jeweils ein Werkzeug befestigt ist,
mit Mitteln zum Bewegen des Werkzeughalters (2) in mehreren Achsenrichtungen (X, Y, Z),
mit einem Halter für ein Werkstück (1), das von den an dem Werkzeughalter (2) befestigten Werkzeugen bearbeitet werden soll,
mit Speichermitteln zum Speichern von Positionsdaten der Spitzen der betreffenden Werkzeuge, wenn der Werkzeughalter (2) sich an Referenzpunkten befindet,
mit Auswahlmitteln zum Auswählen des zu verwendenden Werkzeugs,
sowie mit Aufrufmitteln zum Aufrufen der ein ausgewähltes Werkzeug betreffenden Speichermittel, zum Berechnen des Abstands zwischen der Spitze des ausgewählten Werkzeugs und der äußeren Peripherie des Werkstücks (1) und zum Bewegen der Spitze des Werkzeugs zu der äußeren Peripherie des Werkstücks (1), wenn das Werkstück (1) durch das ausgewählte Werkzeug bearbeitet werden soll, dadurch gekennzeichnet,
daß wenigstens zwei Seiten des Werkzeughalters (2) sich um das Werkstück (1) herum erstrecken, so daß die daran befestigten Werkzeuge zur Einwirkung auf das Werkstück (1) durch Bewegen des Werkzeughalters (2) in radialen Richtungen und ohne Drehung des Werkzeughalters ausgewählt werden können,
und daß die Speichermittel außerdem den Durchmesser des Werkstücks (1) speichern, der von den Aufrufmitteln für die Verwendung bei der Berechnung des Abstands zwischen der Spitze des ausgewählten Werkzeugs und der äußeren Peripherie des Werkstücks (1) aufzurufen ist.
2. Numerisches Steuersystem nach Anspruch 1, bei dem auf jeder Seite des Werkzeughalters (2) mehrere Werkzeuge befestigt sind.
3. Numerisches Steuersystem nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Positionsdaten der Spitze des Werkzeugs gespeichert sind und einen geometrischen Versatz und einen Versatz durch Verschleiß beinhalten.
4. Numerisches Steuersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei die Werkzeuge lösbar an dem Werkzeughalter (2) angeordnet sind.
5. Numerisches Steuersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der Werkzeughalter (2) einen im wesentlichen U-förmigen Querschnitt besitzt.
6. Numerisches Steuersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der Werkzeughalter (2) einen im wesentlichen L-förmigen Querschnitt besitzt.
DE8585904139T 1984-08-18 1985-08-15 Numerisches steuerungssystem. Expired - Lifetime DE3586318T2 (de)

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DE3586318D1 DE3586318D1 (de) 1992-08-13
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