DE4205189A1 - Innenkreis-schneidsteuervorrichtung fuer eine numerisch gesteuerte werkzeugmaschine - Google Patents
Innenkreis-schneidsteuervorrichtung fuer eine numerisch gesteuerte werkzeugmaschineInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Innenkreis-Schneidsteuer
vorrichtung für eine numerisch gesteuerte Werkzeugma
schine, die Steuerbefehle in Form von Parametern liefert,
darunter ein Anfangs-Spanradius I, ein End-Spanradius J,
eine radiale Spantiefe K und ein Schneidwerkzeugdurch
messer D, um ein Schneidwerkzeug von der Mitte eines
Innenkreises eines Werkzeugs nach Maßgabe des Anfangs-
Spanradius I ein vorbestimmtes Stück linear zu bewegen,
und um anschließend das Schneidwerkzeug so zu steuern,
daß ein Innenkreis in dem Werkstück nach Maßgabe der
radialen Spantiefe K geschnitten wird, bis der End
spanradius J erreicht ist.
Numerisch gesteuerte Werkzeugmaschinen werden in
großer Vielfalt in verschiedensten technischen Gebie
ten eingesetzt. Viele Anwendungsfälle erfordern das
Schneiden von Innenkreisen in ein Werkstück mit Hilfe
der numerisch gesteuerten Werkzeugmaschine. Zum Schnei
den eines Innenkreises in ein Werkstück mit einer nume
risch gesteuerten Werkzeugmaschine war es bislang üb
lich, Steuerparameter bezüglich des zu schneidenden
Innenkreises in Form von numerischen Werten für den
Innenkreis vorzugeben, um ein Schneidwerkzeug so zu
steuern, daß dieses das Werkstück auf der Grundlage
der Steuerparameter durch numerische Steuerung span
abhebend bearbeitete.
Fig. 7 der Zeichnung zeigt eine herkömmliche Innen
kreis-Schneidvorrichtung für numerisch gesteuerte
Werkzeugmaschinen. Ein gewünschter Innenkreis soll
mit Hilfe eines Schneidwerkzeugs 2 in ein Werkstück
4 geschnitten werden. Die Innenkreis-Schneidvorrich
tung erhält Steuerparameter, nämlich einen Anfangs-
Spanradius I, einen End-Spanradius J, eine radiale Span
tiefe K, einen Schneidwerkzeugdurchmesser D, eine
Schneidgeschwindigkeit F, eine vertikale Endposition Z
in Richtung der Z-Achse, und eine vertikale Schneid-
oder Spantiefe Q.
Zunächst bewegt sich das Werkzeug 2 von der Mitte
eines Innenkreises in dem Werkstück 4 gemäß Pfeil "1"
gemäß einer Betriebsweise, die als sogenanntes linea
res Verfahren bezeichnet wird, und anschließend
schneidet das Werkzeug das Werkstück 4 bogenförmig
gemäß dem Pfeil "2", bis der Anfangs-Spanradius I
erreicht ist. Anschließend schneidet das Schneid
werkzeug 2 das Werkstück 4 entlang einem vollständi
gen Umfang entsprechend dem Anfangsradius, wie durch
den Pfeil "3" angedeutet ist. Danach bewegt sich das
Werkzeug bogenförmig gemäß dem Pfeil "4", woraufhin
das Werkzeug 2 sich geradlinig zurück zum Mittel
punkt bewegt, wie durch den Pfeil "5" angedeutet ist.
Das Schneidwerkzeug 2 vollzieht den oben geschilder
ten Bewegungsablauf innerhalb eines Schneidzyklus.
Beim nächsten Schneidzyklus wird der Anfangs-Spanra
dius I um ein gewisses Intervall erhöht, basierend
auf der radialen Schneidtiefe K, und der erläuterte
Schneidzyklus wird wiederholt. Das Werkstück 4 wird
von dem Schneidwerkzeug 2 in aufeinanderfolgenden
Schneidzyklen bearbeitet, bis der Radius des ge
schnittenen Kreises den End-Spanradius J erreicht.
Das Schneidwerkzeug 2 beginnt mit dem Bearbeiten des
Werkstücks 4 in einer vertikalen oder Z-Achsen-Rich
tung an einem Punkt Z0.
Die geradlinige Bewegung des Schneidwerkzeugs 2 von
der Mitte des inneren Kreises aus gemäß Pfeil "1",
d. h. das Linearverfahren, soll anhand der Fig. 8
näher erläutert werden. Bei dem hier als Linearver
fahren bezeichneten Schneidvorgang wird, wenn der
Anfangsradius I vorgegeben ist, das Schneidwerk
zeug 2 bei 45° linear um ein Stück Icos 45° bewegt.
Während dieser Zeit kann das Schneidwerkzeug 2 ent
weder mit Schnellvorschubgeschwindigkeit oder mit
Schneidvorschubgeschwindigkeit bewegt werden. Mit
D ist der Durchmesser des Schneidwerkzeugs 2 bezeichnet.
Wenn das Werkzeug 2 das Werkstück 4 bogenförmig
schneidet, wie durch den Pfeil "2" angedeutet ist,
bewegt sich das Werkzeug 2 bogenförmig über 90° bei
einem Radius ½ I, nachdem es im Linearverfahren
sich geradlinig bewegt hat.
Wenn das Schneidwerkzeug 2 sich mit Schnellvorschub
geschwindigkeit (im folgenden einfach als "Schnell
vorschub" bezeichnet) im Linearverfahren bewegt,
so verkürzt sich die Zeit für den gesamten Bearbei
tungsvorgang im Vergleich zu einer Bearbeitung, bei
dem das Werkzeug mit Schneidvorschubgeschwindigkeit
bewegt wird. Wenn allerdings das Schneidwerkzeug 2
mit dem Werkstück 4 beim Linearverfahren kollidiert,
und sich dabei das Schneidwerkzeug 2 im Schnellvor
schub bewegt, werden das Schneidwerkzeug 2 und/oder
die Halterung für das Schneidwerkzeug 2 erheblichen
Beanspruchungen ausgesetzt, so daß deren Lebensdauer
verkürzt wird.
Fig. 9 und 10 der Zeichnung zeigen, auf welche Wei
se der Weg oder die Bahn des Schneidwerkzeugs 2 mit
dem Werkstück 4 kollidiert. In Fig. 9 kollidiert der
Weg des Schneidwerkzeugs 2, wenn sich dieses im Li
nearverfahren geradlinig bewegt, mit dem Werkstück
4 an einem Punkt A. In Fig. 10 erhöht sich der Ra
dius des Innenkreises um die radiale Spantiefe K,
und das Werkstück 4 ist von dem Werkzeug 2 ent
sprechend diesem erhöhten Radius zu bearbeiten.
Das Werkstück 4 ist auf den früheren Innenkreis
geschnitten worden. In diesem Fall kollidiert die
Bahn des Schneidwerkzeugs 2 beim Linearverfahren
an einem Punkt B mit dem Werkstück 4.
In den Fällen, in denen erwartet wird, daß das
Werkzeug 2 mit dem Werkstück 4 kollidiert, wird
gemäß üblicher Praxis im Linearverfahren das
Schneidwerkzeug 2 mit Schneidvorschubgeschwindigkeit
bewegt. Deshalb dauert der gesamte Bearbeitungsvor
gang relativ lange.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Innenkreis-
Schneidsteuervorrichtung für numerisch gesteuerte
Werkzeugmaschinen anzugeben, die neben anderen
Steuerparametern einen Steuerparameter liefert,
der repräsentativ ist für die Möglichkeit einer
körperlichen Kollision zwischen einem Schneidwerk
zeug und einem Werkstück, um von einer Schnell
vorschubgeschwindigkeit umzuschalten auf eine
Schneidvorschubgeschwindigkeit, mit der das Schneid
werkzeug unmittelbar vor einer Kollision zwischen
Werkstück und Werkzeug bewegt wird, wenn sich das
Werkzeug im Linearverfahren bewegt, um auf diese
Weise die nutzbare Lebensdauer des Werkzeugs zu
erhöhen und außerdem die für den gesamten Bearbei
tungsvorgang benötigte Zeit zu verringern.
Gelöst wird diese Aufgabe durch die im Anspruch 1
angegebene Erfindung.
Wenn der Anfangs-Werkstückradius P größer ist als
ein durch den Anfangs-Spanradius I und den Schneid
radius d bestimmter Wert, wird das Werkzeug mit
Schnellvorschub entlang der geraden Bahn bewegt.
Der Wert ist gleich der Summe aus dem Anfangs-
Spanradius I und der Hälfte des Schneidwerkzeugdurch
messers D.
Das Schneidwerkzeug wird entlang der geradlinigen Bahn
bis zu einer Stelle mit Schnellvorschub bewegt, die sich
durch den Anfangs-Werkstückradius P, die Schneidvorschub-
Anfangsentfernung SN und den Schneidwerkzeugdurchmesser
D bestimmt, wenn der Anfangs-Werkstückradius P größer
ist als ein Wert, der sich bestimmt durch die Schneid
vorschub-Anfangsentfernung SN und den Schneidwerkzeug
durchmesser D, und kleiner ist als ein Wert, der sich
bestimmt durch den Anfangs-Spanradius I und den Schneid
werkzeugdurchmesser D, und anschließend erfolgt der Vor
schub bei Schneidvorschubgeschwindigkeit.
Der durch die Schneidvorschub-Anfangsentfernung und den
Schneidwerkzeugdurchmesser D bestimmte Wert ist gleich
der Summe aus Schneidvorschub-Anfangsentfernung SN und
der Hälfte des Schneidwerkzeugdurchmessers D, der durch
den Anfangs-Spanradius I und den Schneidwerkzeugdurchmes
ser D bestimmte Wert ist gleich der Summe aus dem An
fangs-Spanradius I und dem halben Schneidwerkzeugdurch
messer D, und die durch den Anfangs-Werkstückradius P,
die Schneidvorschub-Anfangsentfernung SN und den Durch
messer D bestimmte Position ist die Differenz zwischen
dem Anfangs-Werkstückradius P und der Summe aus Schneid
vorschub-Anfangsentfernung SN und dem halben Schneid
werkzeugdurchmesser D.
Das Schneidwerkzeug wird mit einer Schneidvorschub
geschwindigkeit entlang der geradlinigen Bahn be
wegt, wenn der Anfangs-Werkstückradius P größer
ist als ein Wert, der aus der Schneidvorschub-
Anfangsentfernung SN und dem Durchmesser D be
stimmt wird.
Der durch die Schneidvorschub-Anfangsentfernung SN
und den Durchmesser D bestimmte Wert ist gleich
der Summe aus der Schneidvorschub-Anfangsentfernung
SN und dem halben Durchmesser D.
Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfin
dung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zei
gen:
Fig. 1 ein Blockdiagramm einer numerisch
gesteuerten Werkzeugmaschine, in der
die erfindungsgemäße Innenkreis
Schneidsteuervorrichtung eingebaut
ist,
Fig. 2, 3 und 4 schematische Darstellungen, die ver
schiedene Entfernungen zeigen, über
die ein Schneidwerkzeug sich beim Li
nearverfahren gegenüber einem Werk
stück linear bewegen muß,
Fig. 5 ein Flußdiagramm eines Arbeitsablaufs
der Innenkreis-Schneidsteuervorrichtung
gemäß der Erfindung,
Fig. 6 ein Diagramm eines Innenkreis-Schneid
steuerprozesses, der von der erfindungs
gemäßen Innenkreis-Schneidsteuervorrich
tung ausgeführt wird,
Fig. 7 eine Skizze eines Innenkreis-Schneid
steuerprozesses, der von einer her
kömmlichen Innenkreis-Schneidsteuervor
richtung ausgeführt wird,
Fig. 8 eine Skizze eines Linearverfahrens ge
mäß dem in Fig. 7 dargestellten Innen
kreis-Schneidsteuerprozesses, und
Fig. 9 und 10 schematische Ansichten, die veranschau
lichen, in welcher Weise ein Schneid
werkzeug physisch mit einem Werkstück
kollidiert.
Fig. 1 zeigt in Form eines Blockdiagramms eine numerisch
gesteuerte Werkzeugmaschine mit einer erfindungsgemäßen
Innenkreis-Schneidsteuervorrichtung. Die numerisch ge
steuerte Werkzeugmaschine 18 enthält ein Schneidwerk
zeug 12, zum Beispiel einen Bohrer, zum Schneiden
eines Werkstücks 10, einen Treiberschaltungsmechanis
mus 14 zum Betätigen des Schneidwerkzeugs 12, und
eine beispielsweise einen Mikroprozessor oder ähnli
ches enthaltende Steuereinheit 16 zum Steuern des
Treiberschaltungsmechanismus 14.
Die Steuereinheit 16 erhält über eine Eingabeeinrich
tung von einem externen Gerät 20 Bearbeitungsbefehle
und speichert die empfangenen Bearbeitungsbefehle in
einem internen Speicher. Die Steuereinheit 16 liest
sukzessive die gespeicherte Bearbeitungsbefehle aus
und betätigt den Treibermechanismus 14 entsprechend
den Bearbeitungsbefehlen, um das Schneidwerkzeug 12
zu veranlassen, das Werkstück 10 zu einer gewünschten
Form zu bearbeiten.
Bei einem Innenkreis-Schneidsteuerprozeß umfassen
die an die Steuereinheit 16 gelieferten Bearbeitungs
befehle Steuerparameter, darunter ein Anfangs-Span
radius I, ein End-Spanradius J, eine radiale Spantiefe
K, ein Schneidwerkzeugdurchmesser D, ein Anfangs-Werk
stückradius P, der den minimalen Abstand von der Mitte
des Innenkreises in dem Werkstück 10 zu dem Werk
stück 10 angibt, und eine Schneidvorschub-Anfangs
entfernung SN, bei der das Schneidwerkzeug 12 be
ginnt, sich mit Schneidvorschubgeschwindigkeit zu
bewegen, bevor es das Werkstück 10 erreicht. Die
Steuereinheit 16 enthält eine Verarbeitungseinheit,
die als Recheneinheit dient und die Länge einer li
nearen Bahn, über die sich das Schneidwerkzeug 12
beim Linearverfahren geradlinig bewegt, mit dem An
fangs-Werkstückradius P vergleicht.
Genauer gesagt, wird das Schneidwerkzeug 12 ein
vorbestimmtes Stück weit von der Mitte des Innen
kreises in dem Werkstück 10 geradlinig und dann
bogenförmig bewegt. Anschließend wird das Schneid
werkzeug 12 so gesteuert, daß es das Werkstück 10
entlang einer Umfangsfläche in dem Werkstück ent
sprechend dem Anfangs-Spanradius I schneidet. Auf
der Grundlage der radialen Spantiefe K schneidet
das Werkzeug 12 sukzessive Innenkreise in das
Werkstück 10, bis schließlich der End-Spanradius J
erreicht ist. Bei dem Linearverfahren werden die
Länge des geradlinigen Wegs, entlang dem sich das
Werkzeug 12 geradlinig bewegt, und der Anfangs
werkstückradius P von der Mitte des Innenkreises
zu dem Werkstück 10 miteinander verglichen, und
die Geschwindigkeit, mit der das Werkzeug 12 beim
Linearverfahren zu bewegen ist, wird folgendermaßen
bestimmt.
Bei dem Linearverfahren kann das Schneidwerkzeug
12 sich bezüglich des Werkstücks 10 in einer von
drei verschiedenen Weisen bewegen. Gemäß einer er
sten Möglichkeit hört die Entfernung, um die sich
das Werkzeug 12 geradlinig bewegt, kurz vor dem
Werkstück 10 auf, wie in Fig. 2 gezeigt ist. Gemäß
einer zweiten Möglichkeit kollidiert das Werkzeug
12 mit dem Werkstück 10. In einem dritten Fall ist
das Werkstück 10 innerhalb eines Entfernungsbereichs
positioniert, der gleich der Summe aus dem Radius des
Schneidwerkzeugs 12 und der Schneidvorschubanfangs
entfernung SN ist. Im ersten Fall kann das Werk
zeug 12 den ganzen Weg mit Schnellvorschub bewegt
werden. Bei der zweiten Möglichkeit kann das Werk
zeug 12 mit Schnellvorschub bis zu einer Stelle ge
radlinig bewegt werden, die unmittelbar vor dem
Werkstück 10 liegt, und anschließend wird es mit
der Schneidvorschubgeschwindigkeit bewegt, bis die
Endposition des Linearbewegungshubs erreicht ist.
In dem dritten Fall kann das Schneidwerkzeug 12
linear mit Schneidvorschubgeschwindigkeit bewegt
werden.
Wenn der Anfangs-Werkstückradius P größer als ein
vorbestimmter Wert ist (gleich der Entfernung der
geradlinigen Bewegung beim Linearverfahren), der
bestimmt wird durch den Anfangs-Spanradius I und
den Schneidwerkzeugdurchmesser D, wird das Schneidwerk
zeug mit Schnellvorschub geradlinig bewegt. Wenn
der Anfangs-Werkstückradius größer ist als ein vor
bestimmter Wert, der festgelegt wird durch die
Schneidvorschubanfangsentfernung SN und den
Schneidwerkzeugdurchmesser D, jedoch kleiner ist als
der Anfangs-Spanradius I und der Schneidwerkzeug
durchmesser D, wird das Schneidwerkzeug 12 linear mit
Schnellvorschub bis zu einer Stelle bewegt, die
abhängig von dem Anfangs-Werkstückradius P, der
Schneidvorschubsanfangsentfernung SN und dem
Schneidwerkzeugdurchmesser D bestimmt wird, und an
schließend erfolgt die Bewegung mit Schneidvor
schubgeschwindigkeit. Ist der Anfangs-Werkstück
radius P kleiner als ein vorbestimmter Wert, der
bestimmt wird durch die Schneidvorschubsanfangs
entfernung SN und den Schneidwerkzeugdurchmesser D,
wird das Schneidwerkzeug 12 linear mit Schneidvorschub
geschwindigkeit bewegt.
Im folgenden soll die Betriebsweise der Innenkreis-
Schneidsteuervorrichtung näher erläutert werden.
Fig. 2, 3 und 4 zeigen schematisch verschiedene Ent
fernungen, über die sich das Schneidwerkzeug 12
beim Linearverfahren gegenüber dem Werkstück 10
geradlinig bewegen muß. Fig. 2 zeigt den ersten
Fall, bei dem der lineare Abstand, über den sich
das Schneidwerkzeug 12 bewegt, kurz vor dem Werk
stück 10 aufhört. Fig. 3 zeigt den zweiten Fall,
bei dem das Schneidwerkzeug 12 mit dem Werkstück
10 kollidiert. Fig. 4 zeigt die dritte Alternative,
bei der das Werkstück 10 innerhalb einer Entfer
nung positioniert ist, die der Summe aus dem Ra
dius des Schneidwerkzeugs 12 und der Schneid
vorschubanfangsentfernung SN entspricht.
In Fig. 2 ist die folgende Ungleichung erfüllt:
MR < FR/√ + |D/2| (1)
wobei FR der Schneidradius und MR der Werkstück
radius ist. In diesem Fall endet der von dem
Schneidwerkzeug 12 beim Linearverfahren zurück
gelegte Weg kurz vor dem Werkstück 10.
In Fig. 3 ist folgende Ungleichung erfüllt:
SN + |D/2| < MR FR√ + |D/2| (2)
In diesem Fall kollidiert das Schneidwerkzeug mit
dem Werkstück 10. Beim Linearverfahren wird das
Schneidwerkzeug 12 mit Schnellvorschub bis zu einer
Position bewegt, die unmittelbar vor dem Werkstück
10 liegt, wobei diese Position folgende Koordinaten
hat:
x = x0 + (MR - SN - |D/2|)/√
y = y0 + (MR - SN - |D/2|)/√ (3)
wobei x, y die x- bzw. y-Koordinaten der von der
Mitte des Innenkreises aus beim Linearverfahren
zu erreichenden Stelle sind. x0 und y0 sind die
Koordinaten der Mitte des Innenkreises. Dann wird
das Schneidwerkzeug 12 linear mit Schneidvorschub
geschwindigkeit bis zu der Endposition des Hubs
des Linearverfahrens bewegt.
In Fig. 4 ist folgende Bedingung erfüllt:
0 MR SN + |D/2| (4)
In diesem Fall befindet sich das Werkstück 10 in
nerhalb der Entfernung, welche durch die Summe des
Radius des Schneidwerkzeugs 12 und die Schneid
vorschubanfangsentfernung SN ist, und das Schneid
werkzeug 12 wird über den gesamten Weg mit Schneid
vorschubgeschwindigkeit bewegt.
Die oben erläuterten Beziehungen lassen sich durch
die folgende Tabelle 1 zusammenfassen:
In der obigen Tabelle 1 ist FR der Schneidradius,
und MR ist der Werkstückradius. Diese Radien MR und
FR ändern sich jedesmal, wenn die radiale Spantiefe
K zu dem Schneidradius während des Innenkreis-
Schneidprozesses addiert wird, und der Radius des
Innenkreises erhöht sich, während das Werkstück 10
sukzessive bearbeitet wird. Die Zahl n bedeutet die
Häufigkeit, mit der sich der Radius des geschnitte
nen Kreises ändert, wobei im Anfangs-Schneidzyklus
n = 1 ist.
Im folgenden soll unter Bezugnahme auf Fig. 5 ein
prozeß zum Schneiden eines Innenkreises in das
Werkstück 10 erläutert werden.
Zunächst wird das Schneidwerkzeug 12 mit Schnell
vorschub zu einer vertikalen Schneid-Startposition
Z0 bewegt (Schritt S1), und dann schneidet das
Schneidwerkzeug 12 mit einer vertikalen Spantiefe
Q und einer Schneidvorschubgeschwindigkeit in das
Werkstück 10 (Schritt 2, vgl. Fig. 7). Im anschließen
den Schritt S3 wird geprüft, ob das Schneidwerkzeug
12 mit dem Werkstück kollidiert.
Dieser Prüfschritt S3 wird dadurch ausgeführt, daß
bestimmt wird, welcher der in den Fig. 2, 3 und 4
dargestellten und den Ungleichungen (1), (2) und
(3) entsprechenden Fälle der Linearbewegung des
Schneidwerkzeugs 12 beim Linearverfahren zutrifft.
Wenn das Schneidwerkzeug 12 mit dem Werkstück 10
kollidieren wird, schaltet das Schneidwerkzeug 12
um von Schnellvorschub auf Schneidvorschub, und
zwar unmittelbar bevor das Schneidwerkzeug 12 mit
dem Werkstück 10 in Berührung kommt.
Wenn im Schritt S4 die Ungleichung (1) (Fig. 2)
zutrifft, wird das Schneidwerkzeug 12 in einem
Schritt S6 geradlinig mit Schnellvorschubgeschwin
digkeit bewegt. Trifft die Ungleichung (2) (Fig. 3)
in einem Schritt S5 zu, so wird das Schneidwerkzeug
12 mit Schnellvorschubgeschwindigkeit bis zu einer
Stelle geradlinig bewegt, die durch die Ungleichung
(3) gekennzeichnet ist, also bis kurz vor die
Kollision zwischen dem Schneidwerkzeug 12 und dem
Werkstück 10. Anschließend wird das Werkzeug mit
der Schneidvorschubgeschwindigkeit bis zu der End
position des Hubs des Linearverfahrens bewegt
(Schritt S7).
Wenn die Ungleichungen (1) und (2) nicht anwendbar
ist, jedoch in den Schritten S4 und S5 die Unglei
chung (4) erfüllt ist, wird das Schneidwerkzeug 12
mit Schneidvorschubgeschwindigkeit im Schritt S8
geradlinig bewegt.
Anschließend wird, wie in Fig. 6 gezeigt ist, das
Werkzeug 12 bogenförmig gemäß dem Pfeil F2 bewegt
(Schritt S9), in einem Schritt S10 gemäß dem Pfeil
F3 über den Umfang bewegt, um das Werkstück 10 zu
schneiden, in einem Schritt S11 bogenförmig gemäß
Pfeil F4 von dem Werkstück 10 weg bewegt, und in
einem Schritt S12 linear zur Kreismitte gemäß Pfeil
F5 bewegt, um auf diese Weise mit einem Schneid
zyklus einen Innenkreis in das Werkstück 10 zu
schneiden.
Wenn im Schritt S13 das Werkzeug 12 noch nicht
eine vertikale Schneid-Endposition erreicht hat,
geht die Steuerung zurück zum Schritt S2 und wie
derholt die obigen Schritte. Hat das Werkzeug 12
die vertikale Schneid-Endposition erreicht, so
wird im Schritt S14 festgestellt, ob der End-Span
radius J erreicht ist oder nicht.
Ist der End-Spanradius J im Schritt S14 noch nicht
erreicht, wird der Werkstückradius durch den der
zeitigen Schneidradius ersetzt (Schritt S16), und
der Schneidradius wird um die radiale Spantiefe K
in einem Schritt S17 erhöht. Anschließend erfolgt
ein Rücksprung zum Schritt S1, um die obigen Schrit
te zu wiederholen. Ist im Schritt S14 der End-
Spanradius J erreicht, da der gewünschte Innen
kreis fertig geschnitten ist, kehrt das Schneid
werkzeug 12 mit Schnellvorschubgeschwindigkeit
zu dem vertikalen Schneid-Startpunkt Z0 zurück
(Schritt S15). Nunmehr ist der Innenkreis-Schneid
prozeß vollständig abgeschlossen.
In dem in Fig. 5 dargestellten Flußdiagramm hat
das Schneiden in vertikalen Z-Achsen-Richtung
Priorität über dem Schneiden in radialer Rich
tung. Allerdings kann das Werkstück wiederholt
bearbeitet werden, so daß der Schneidradius um
die radiale Spantiefe K erhöht wird, bis das
Werkstück auf den End-Spanradius J geschnitten
ist, und dann wird das Werkstück auf die vertika
le Spantiefe Q geschnitten, woraufhin der Schneid
radius wiederum um die radiale Spantiefe K erhöht
wird, bis schließlich der End-Spanradius J er
reicht ist. Weiterhin kann das Schneidwerkzeug
12 in dem Werkstück in umgekehrter Reihenfolge
in den aufeinanderfolgenden Richtungen gemäß den
Pfeilen F5, F4, F3, F2 und F1 in Fig. 6 bewegt
werden.
Die Innenkreis-Schneidsteuervorrichtung gemäß der
Erfindung hat folgende Vorteile:
Die Innenkreis-Schneidsteuervorrichtung wird mit Steuerparametern versorgt, die einen Anfangs-Span radius I, einen End-Spanradius J, eine radiale Span tiefe K, einen Schneidwerkzeugdurchmesser D, einen Anfangs-Werkstückradius P, der den kleinsten Ab stand von der Mitte des Innenkreises in dem Werk stück 10 bis zum dem Werkstück 10 angibt, und eine Schneidvorschubanfangsentfernung SN, bei der das Schneidwerkzeug 12 beginnt, sich mit einer Schneid vorschubgeschwindigkeit zu bewegen, bevor es das Werkstück 10 erreicht, beinhalten. Der Anfangs- Werkstückradius P und die Schneidvorschubanfangs entfernung SN dienen als Parameter, die kennzeich nend sind für die Möglichkeit einer Kollision zwi schen dem Schneidwerkzeug 12 und dem Werkstück 10. Die Steuereinheit 16 der Innenkreis-Schneidsteuer vorrichtung enthält eine Verarbeitungseinheit als Vergleichereinrichtung zum Vergleichen der Länge einer geradlinigen Bahn, die das Schneidwerkzeug 12 geradlinig beim Linearverfahren mit dem Anfangs- Werkstückradius P durchläuft.
Die Innenkreis-Schneidsteuervorrichtung wird mit Steuerparametern versorgt, die einen Anfangs-Span radius I, einen End-Spanradius J, eine radiale Span tiefe K, einen Schneidwerkzeugdurchmesser D, einen Anfangs-Werkstückradius P, der den kleinsten Ab stand von der Mitte des Innenkreises in dem Werk stück 10 bis zum dem Werkstück 10 angibt, und eine Schneidvorschubanfangsentfernung SN, bei der das Schneidwerkzeug 12 beginnt, sich mit einer Schneid vorschubgeschwindigkeit zu bewegen, bevor es das Werkstück 10 erreicht, beinhalten. Der Anfangs- Werkstückradius P und die Schneidvorschubanfangs entfernung SN dienen als Parameter, die kennzeich nend sind für die Möglichkeit einer Kollision zwi schen dem Schneidwerkzeug 12 und dem Werkstück 10. Die Steuereinheit 16 der Innenkreis-Schneidsteuer vorrichtung enthält eine Verarbeitungseinheit als Vergleichereinrichtung zum Vergleichen der Länge einer geradlinigen Bahn, die das Schneidwerkzeug 12 geradlinig beim Linearverfahren mit dem Anfangs- Werkstückradius P durchläuft.
Nachdem das Werkzeug 12 von der Mitte eines Innen
kreises in dem Werkstück um eine Entfernung ent
sprechend dem Anfangs-Spanradius I bewegt worden
ist, wird es so gesteuert, daß es einen Innenkreis
entsprechend der radialen Spantiefe K schneidet.
Das Werkzeug 12 schneidet sukzessive Innenkreise
mit verschiedenen Schnittradien auf der Grundlage
der radialen Spantiefe K, bis der End-Spanradius
J erreicht ist. Bei diesem Innenkreis-Schneid
steuervorgang wird die Länge der geradlinigen Bahn,
durch die sich das Schneidwerkzeug geradlinig beim
Linearverfahren bewegt, verglichen mit dem Anfangs-
Werkstücksradius P, und wenn das Schneidwerkzeug 12
davor ist, mit dem Werkstück 10 zu kollidieren,
wird die Vorschubgeschwindigkeit des Werkzeugs 12
so gesteuert, daß eine Umschaltung von dem Schnell
vorschub auf den Schneidvorschub erfolgt, unmittel
bar bevor das Schneidwerkzeug 12 mit dem Werkstück
10 in Berührung gelangt.
Hieraus folgt, daß die Zeitspanne, die benötigt
wird, damit das Schneidwerkzeug 12 sich geradlinig
während des Linearverfahrens in solchen Fällen be
wegt, in denen das Werkzeug 12 erwartungsgemäß mit
dem Werkstück 12 in Berührung kommt, verkürzt wer
den kann. An der Stelle, an der das Schneidwerkzeug
12 mit dem Werkstück 12 in Berührung gelangt, wird
das Werkzeug 12 nur mit Schneidvorschubgeschwindig
keit bewegt. Deshalb werden das Schneidwerkzeug 12
und die Werkzeugmaschine weniger beansprucht, so
daß ihre Lebensdauer steigt.
Claims (7)
1. Vorrichtung zum Schneiden eines Innenkreises
in ein Werkstück (10) mittels eines Schneidwerkzeugs
(12) einer numerisch gesteuerten Werkzeugmaschine,
umfassend:
- - eine Einrichtung, die als Steuerparameter einen Anfangs-Spanradius I, einen End-Spanradius J, eine radiale Spantiefe K, und einen Schneidwerkzeugdurchmesser D liefert,
- - eine Einrichtung zum linearen Bewegen des Schneid werkzeugs (12) von der Mitte eines Innenkreises in dem Werkstück (10) in radialer Richtung ent sprechend dem Anfangs-Spanradius I;
- - eine Einrichtung zum Schneiden eines Innenkreises in das Werkstück (10) entsprechend der radialen Spantiefe K, bis der End-Spanradius J erreicht ist;
- - eine Einrichtung, die als Steuerparameter einen Anfangswerkstückradius (P), der den kleinsten Ab stand von der Mitte des Innenkreises in dem Werk stück zu dem Werkstück (10) angibt, und eine Schneidvorschubanfangsentfernung SN liefert, bei der das Schneidwerkzeug (12) beginnt, sich mit Schneid vorschubgeschwindigkeit über den Anfangswerkstück radius P zu bewegen, bevor es das Werkstück er reicht,
- - eine Einrichtung zum Vergleichen der Länge eines geraden Wegs, über den sich das Werkzeug geradli nig bewegt, mit dem Anfangswerkstückradius, und
- - eine Einrichtung zum Festlegen einer Vorschubge schwindigkeit, mit der das Werkzeug (12) entlang dem geraden Weg zu bewegen ist, abhängig von dem Vergleichsergebnis zwischen der Länge des geraden Wegs und dem Anfangswerkstückradius P.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die
Einrichtung zum Festlegen der Vorschubgeschwindig
keit einer Einrichtung aufweist zum Bewegen des
Schneidwerkzeugs (12) mit einer Schnellvorschub
geschwindigkeit entlang dem geradlinigen Weg, wenn
der Anfangswerkstückradius P größer ist als ein
Wert, der bestimmt wird durch den Anfangs-Span
radius I und den Schneidwerkzeugdurchmesser D.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, bei der der
Wert gleich der Summe aus dem Anfangs-Spanradius I
und der Hälfte des Schneidwerkzeugdurchmesser D ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die
Einrichtung zum Festlegen der Vorschubgeschwindig
keit aufweist: eine Einrichtung zum Bewegen des
Schneidwerkzeugs (12) mit einer Schnellvorschub
geschwindigkeit entlang dem linearen Weg bis zu
einer Stelle, die sich bestimmt durch den Anfangs
werkstückradius P, die Schneidvorschubanfangs
entfernung SN und den Schneidwerkzeugdurchmesser D,
wenn der Anfangswerkstückradius P größer ist als
ein Wert, der sich bestimmt durch die Schneid
vorschubanfangsentfernung SN und den Schneidwerk
zeugdurchmesser D, und kleiner ist als ein Wert, der
sich bestimmt durch den Anfangs-Spanradius I und
den Schneidwerkzeugdurchmesser D, wobei anschließend
das Schneidwerkzeug mit einer Schneidvorschubge
schwindigkeit bewegt wird.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, bei der der
durch die Schneidvorschubanfangsentfernung SN
und den Schneidwerkzeugdurchmesser D bestimmte Wert
gleich ist der Summe aus der Schneidvorschuban
fangsentfernung SN und der Hälfte des Schneid
werkzeugdurchmesser D, der durch den Anfangs-Spanra
dius I und dem Schneidwerkzeugdurchmesser D bestimm
te Wert gleich ist der Summe aus dem Anfangs-
Spanradius I und der Hälfte des Schneidwerkzeug
durchmesser D, und die Stelle, die sich aus dem
Anfangswerkstückradius P, der Schneidvorschub
anfangsentfernung SN und dem Schneidwerkzeug
durchmesser D bestimmt, die Differenz zwischen dem
Anfangswerkstückradius P und der Summe aus
Schneidvorschubsanfangsentfernung SN und der
Hälfte des Schneidwerkzeugdurchmesser D ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die
Einrichtung zum Festlegen der Vorschubgeschwin
digkeit aufweist: eine Einrichtung zum Bewegen
des Schneidwerkzeugs (12) mit Schneidvorschubge
schwindigkeit entlang dem linearen Weg, wenn
der Anfangswerkstückradius P größer ist als ein
Wert, der sich durch die Schneidvorschubanfangs
entfernung SN und den Schneidwerkzeugdurchmesser D
bestimmt.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, bei der der
durch die Schneidvorschubanfangsentfernung SN und
den Schneidwerkzeugdurchmesser D bestimmte Wert gleich
der Summe aus der Schneidvorschubanfangsentfernung
SN und dem halben Schneidwerkzeugdurchmesser D ist.
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