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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Werkzeugmaschine gemäß dem Oberbegriff
von Anspruch 1. Diese Werkzeugmaschine ist aus der
US 4 983 626 bekannt.
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Diese
Erfindung betrifft eine Werkzeugmaschine, zum Beispiel eine Drehmaschine,
die verschiedene Modi der maschinellen Bearbeitung, zum Beispiel
Stirnflächenbearbeitung
und Außendurchmesserbearbeitung,
mit allen Arten von Werkzeugen ordnungsgemäß ausführen kann.
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Auf
herkömmliche
Art und Weise erfolgt die maschinelle Bearbeitung in verschiedenen
Bearbeitungsmodi, zum Beispiel Stirnflächenbearbeitung und Außendurchmesserbearbeitung,
unter Verwendung einer Drehmaschine. Da die Richtung, in der die Kante
des Zerspanungswerkzeugs auf ein Werkstück aufgesetzt wird, im Normalfall
je nach Bearbeitungsmodus unterschiedlich ist, wird eine Mehrzahl
von Werkzeugen mit unterschiedlichen Richtungen der Kante des Zerspanungswerkzeugs
angefertigt, wobei es notwendig ist, diese Werkzeuge für jeden
einzelnen Bearbeitungsmodus auszuwählen. Das heißt, dass
die Werkzeuge bei jedem Wechsel des Bearbeitungsmodus ausgewechselt
werden müssen.
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In
den letzten Jahren ist eine Drehmaschine vorgeschlagen worden, die
in der Lage ist, die Richtung zu drehen und zu positionieren, und
die ein Werkzeug mit der als Zentrum an einer Werkzeugauflage eingerichteten
Y-Achse hält
(siehe zum Beispiel die japanische Patentanmeldung Nr. 328905/1998).
Jedoch ist es auch bei dieser Drehmaschine nicht möglich, das
Verfahren der maschinellen Bearbeitung in einer Mehrzahl von Bearbeitungsmodi
mit einem einzelnen Werkzeug durch ordnungsgemäße Änderung der Richtung der Kante
des Zerspanungswerkzeugs auf dem Werkstück durchzuführen.
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Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung einer
Werkzeugmaschine, die zur maschinellen Bearbeitung in einer Mehrzahl
von Bearbeitungsmodi mit einem einzelnen Werkzeug in der Lage ist,
wobei unter Berücksichtigung
der oben erwähnten
Umstände
eine Verringerung des durch den Werkzeugwechsel entstehenden Bearbeitungszeitverlusts
und eine Verringerung der Anzahl der anzufertigenden Werkzeuge ermöglicht wird.
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Diese
Aufgabe wird durch eine Werkzeugmaschine mit den Merkmalen von Anspruch
1 gelöst.
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Gemäß Anspruch
1 wird der Anstellwinkel um die dritte Achse zur jeweils entsprechend
der bestimmten Bearbeitungsform zu erfolgenden Positionierung eines
einzelnen Werkzeugs in der Mehrzahl von Richtungen der Werkzeugkante
berechnet. Während
der maschinellen Bearbeitung wird das Werkzeug, das von dem Werkzeughaltekörper gehalten wird,
in der Mehrzahl von Richtungen der Werkzeugkante entsprechend der
Bearbeitungsform durch Rotieren und Positionieren des Werkzeughaltekörpers um
die dritte Achse auf der Grundlage des errechneten Anstellwinkels
in der entsprechenden Reihenfolge positioniert. Dadurch ist die
Bearbeitung mit der Mehrzahl von Richtungen der Werkzeugkante mit
einem einzelnen Werkzeug möglich.
Das heißt,
dass erfindungsgemäß eine Verringerung
des durch den Werkzeugwechsel entstehenden Bearbeitungszeitverlusts
und eine Verringerung der Anzahl der anzufertigenden Werkzeuge ermöglicht werden.
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Der
Anstellwinkel um die dritte Achse zur jeweiligen Positionierung
eines einzelnen Werkzeugs in der Mehrzahl von Richtungen der Werkzeugkante wird
für jeden
einzelnen Bearbeitungsmodus berechnet. Dann ist es möglich, die
Anzahl der Berechnungen des Anstellwinkels zu verringern, wenn die
Bearbeitung, die die Mehrzahl des gleichen Bearbeitungsmodus aufweist,
erfolgt. Folglich ist es möglich,
die Zeit für
den Entwurf des Bearbeitungsprogramms sowie die gesamte Bearbeitungszeit
zu verkürzen.
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Wenn
für jeden
einzelnen Bearbeitungsmodus der Anstellwinkel berechnet ist, wird
versucht, den Ausgangswert des Anstellwinkels anzunehmen. Wenn sich
das Werkzeug und das Werkstück
gegenseitig beeinträchtigen,
wird der Ausgangswert des Anstellwinkels verändert, so dass ein korrekter
Anstellwinkel berechnet wird. Das heißt, dass der Ausgangswert des
Anstellwinkels als der allerhöchstens zu
erreichende Anstellwinkel angenommen wird, so dass man den Arbeitsaufwand
für die
spezielle Berechnung eines anderen Anstellwinkels, der sich vom Ausgangswert
des Anstellwinkels unterscheidet, in höchstem Maße reduzieren kann. Dadurch
ist es möglich,
die Zeit für
den Entwurf des Bearbeitungsprogramms sowie die gesamte Bearbeitungszeit
zu verkürzen.
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Gemäß Anspruch
2 wird der Anstellwinkel auf der Grundlage des kleinsten gehaltenen
Winkels des Werkzeugs berechnet, wenn die Beurteilung ergibt, dass
sich das Werkzeug und das Werkstück
gegenseitig beeinträchtigen.
Dann ist die gegenseitige Beeinträchtigung von Werkzeug und Werkstück zweifellos
dadurch vermeidbar, dass der durch diese Berechnung erhaltene Anstellwinkel
angenommen wird. Das heißt,
dass es aufgrund der Tatsache, dass der durch das Rechnerelement
zur Berechnung der Änderung
des Anstellwinkels berechnete Anstellwinkel ein zuverlässiger korrekter
Wert ist, nicht notwendig ist, die gegenseitige Beeinträchtigung
von Werkzeug und Werkstück
zu beurteilen, wenn der durch das Rechnerelement zur Berechnung
der Änderung des
Anstellwinkels berechnete Anstellwinkel angenommen wird. Dann ist
es nicht notwendig, die Beurteilung zu wiederholen, um einen Anstellwinkel
zu erhalten. Folglich ist es möglich,
die Zeit für
den Entwurf des Bearbeitungsprogramms sowie die gesamte Bearbeitungszeit
zu verkürzen.
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Gemäß Anspruch
3 speichert das Speicherelement zum Speichern des kleinsten gehaltenen Winkels
des Werkzeugs den kleinsten gehaltenen Winkel des Werkzeugs für eine Mehrzahl
von zur maschinellen Bearbeitung einzusetzenden Werkzeugen. Dann
ist es möglich,
die Werkzeugmaschine mit den Wirkungen gemäß Anspruch 1 bis Anspruch 4, die
se lektiv eine Mehrzahl von Werkzeugen (zum Beispiel das Werkzeug
für die
Grobbearbeitung und das Werkzeug für die Endbearbeitung) verwendet, bereitzustellen.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
eine typische Ansicht der gesamten Drehmaschine gemäß der vorliegenden
Ausführungsform;
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2 ist
ein Blockdiagramm einer zusammen mit der Drehmaschine bereitgestellten
Steuereinrichtung;
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3 ist
eine Ansicht mit Informationen zum Werkstück und Werkzeugkantenwinkel;
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4 ist
eine Ansicht mit Informationen zum Modus und B-Achsenwinkel;
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5(a) ist eine Ansicht, die die Beziehung zwischen
einer Kante eines Zerspanungswerkzeugs und einem Werkstück bei der
Stirnflächenbearbeitung
zeigt und 5(b) ist eine Ansicht, die
die Beziehung zwischen einer Kante eines Zerspanungswerkzeugs und
einem Werkstück
bei der Außendurchmesserbearbeitung
zeigt;
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6 ist
ein Flussdiagramm, das Routinen beim Entwurf des Bearbeitungsprogramms
zeigt;
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7 ist
eine Seitenansicht, die die Art und Weise der maschinellen Bearbeitung
eines Werkstücks
zeigt;
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8 ist
eine Ansicht eines Bearbeitungsprogramms; und
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9 ist
eine Ansicht des Inhalts der Werkzeuginformationen.
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BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
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Im
Folgenden werden Ausführungsformen der
vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. 1 ist
eine typische Ansicht der gesamten Drehmaschine gemäß der vorliegenden
Ausführungsform.
Wie in 1 zu sehen ist, hat eine Drehmaschine 1 eine
Werkstückhalteeinheit 10 und
eine Werkzeugauflageeinheit 20, die beide mit einem Rahmen 2 versehen
sind. Die Werkstückhalteeinheit 10 hat
ein Spannfutter 11, das anbringbar und abnehmbar ein maschinell
zu bearbeitendes Werkstück 50 hält und mit
einer vorgegebenen Z-Achse als Zentrum axial drehbar ist, einen Antriebsmotor 13,
der das Spannfutter 11, in dessen Zentrum die Z-Achse ausgebildet
ist, dreht und antreibt, und eine C-Achsenantriebseinheit 12 mit
der als Zentrum ausgebildeten Z-Achse, wobei die Einheit 12 in
Richtung der C-Achse axial drehbar und antreibbar ist.
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Die
Werkzeugauflageeinheit 20 hat einen Hauptkörper 21,
der in der X-Z-Achsenebene
beweglich ist, wobei diese Ebene die Z-Achse und die vorgegebene
X-Achse, die die Z-Achse relativ zum Rahmen 2 rechtwinklig überschneidet,
aufweist, und eine X-Z-Achsenantriebseinheit 23,
die frei ist, den Hauptkörper 21 in
der X-Z-Achsenebene zu bewegen, anzutreiben und zu positionieren.
Der Hauptkörper 21 weist
eine vorgegebene Y-Achse auf, die die X-Achse und im rechten Winkel
die X-Z-Achsenebene überschneidet.
Der Hauptkörper 21 hat
einen Werkzeughaltekörper 22,
der drehbar mit dem Hauptkörper 21 verbunden
ist, wobei die Y-Achse als Zentrum ausgebildet ist, und eine B-Achsenantriebseinheit 24, die
frei ist, den Werkzeughaltekörper 22 relativ
zum Hauptkörper 21 in
der B-Achsenrichtung, die die Drehrichtung mit der Y-Achsenrichtung
im Zentrum ist, zu drehen, anzutreiben und zu positionieren. Der Werkzeughaltekörper 22 kann
verschiedene Arten von Werkzeugen 25 anbringbar und abnehmbar
halten.
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2 ist
ein Blockdiagramm einer zusammen mit der Drehmaschine bereitgestellten
Steuereinrichtung. Die Drehmaschine 1 hat eine in 2 gezeigte
Steuereinrichtung 55. Die Steuereinrichtung 55 hat
ein Hauptsteuerelement 56 und ein Eingabegerät 57,
ein Anzeigegerät 58,
einen Bearbeitungsinformationsspeicher 59, ein Bearbeitungsdurchgangsentwurfselement 60,
einen Bearbeitungsdurchgangsspeicher 61, ein Werkzeuginformationseinstellelement 62,
einen Werkzeuginformationsspeicher 63, ein Programmeditierelement 64,
ein Programmspeicherelement 65, ein Bearbeitungssteuerelement 66, ein
Werkzeugwechselsteuerelement 67, ein X-Z-Achsensteuerelement 68 und
ein B-Achsensteuerelement 69, wobei alle mit dem Hauptsteuerelement 56 verbunden
sind. Außerdem
hat das Werkzeuginformationseinstellelement 62 ein Detektorelement
zum Erfassen des Bearbeitungsmodus 62a, ein Element zur
Beurteilung der Beeinträchtigung 62b, ein
Element zur Berechnung der Änderung
des Anstellwinkels 62c und ein Informationsspeicherelement 70.
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Außerdem ist
das X-Z-Achsensteuerelement 68 mit der X-Z-Antriebseinheit 23 verbunden,
um diese zu steuern. Das B-Achsensteuerelement 69 ist mit der
B-Achsenantriebseinheit 24 verbunden,
um diese zu steuern. Das Werkzeugwechselsteuerelement 67 ist
mit einem (nicht gezeigten) Werkzeugmagazin und einem (nicht gezeigten)
automatischen Werkzeugwechsler verbunden, um beide zu steuern. Die Steuerung
durch das Werkzeugwechselsteuerelement 67 bewirkt also,
dass ein gewünschtes
Werkzeug aus einer Mehrzahl von im Werkzeugmagazin enthaltenen Werkzeugen
ausgewählt
wird, um durch den automatischen Werkzeugwechsler am Werkzeughaltekörper 22 der
Werkzeugauflageeinheit 20 befestigt zu werden.
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3 ist
eine Ansicht mit Informationen zum Werkstück und Werkzeugkantenwinkel. 4 ist eine
Ansicht mit Informationen zum Modus und B-Achsenwinkel. Die in 3 gezeigten
Informationen 30 zum Werkstück und Werkzeugkantenwinkel und
die in 4 ge zeigten Informationen 31 zum Modus
und B-Achsenwinkel werden im Voraus im Informationsspeicherelement 70 des
Werkzeuginformationseinstellelements 62 gespeichert. Die
Informationen 30 zum Werkstück und Werkzeugkantenwinkel liegen
in Form einer relationalen Datenbankdatei vor, wobei in einem Feld
die Einträge
r1, r2, r3, ... die jeweilige Werkzeugnummer Ti (i = 1, 2, 3, ...)
darstellen und im anderen Feld der kleinste kritische Winkel α i (i = 1,
2, 3, ...) verzeichnet ist. Die Werkzeugnummer Ti ist die Kennnummer
einer Mehrzahl von Werkzeugen 25, die im nicht gezeigten
Werkzeugmagazin enthalten sind. Der kleinste kritische Winkel α i wird im
Folgenden im Zusammenhang mit 5 erläutert.
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5(a) ist eine Ansicht, die die Beziehung zwischen
einer Kante eines Zerspanungswerkzeugs und einem Werkstück bei der
Stirnflächenbearbeitung
zeigt und 5(b) ist eine Ansicht, die
die Beziehung zwischen einer Kante eines Zerspanungswerkzeugs und
einem Werkstück
bei der Außendurchmesserbearbeitung
zeigt. Wenn zum Beispiel die spanende Bearbeitung des Werkstücks 50 so
wie in 5 erfolgt, so ist eine gerade Linie K die gerade Linie,
die eine Kante 25a des Zerspanungswerkzeugs und die Y-Achse
miteinander verbindet, eine gerade Linie M die gerade Linie, die
die Kante 25a des Zerspanungswerkzeugs und ein Zerspanungswerkzeughalteelement 25b (Halteelement
zum Befestigen eines Zerspanungswerkzeugs) des Werkzeugs 25 miteinander
verbindet und so verläuft,
dass der Winkel γ,
der zwischen den geraden Linien M und K gebildet wird, seine maximale
Größe erreicht,
und der Ort der Bewegung der Kante 25a des Zerspanungswerkzeugs
im Werkstück 50 zum
Zeitpunkt der spanenden Bearbeitung eine gerade Linie L in einer Ebene
T, die die Y-Achse rechtwinklig überschneidet, wobei
die Zerspanungswerkzeugkante 25a des Werkzeugs 25 eingeschlossen
ist. Was den Winkel α x
zwischen den geraden Linien L und M betrifft, so wird der kleinste
Winkel α x,
der gewährleistet,
dass die maschinelle Bearbeitung sicher und ohne Beeinträchtigung
zwischen dem Zerspanungswerkzeughalteelement 25b und dem
Werkstück 50 erfolgt,
als ein kleinster kritischer Winkel α i festgelegt. Da ein solcher
kleinster kritischer Winkel α i
von der Form des Werkzeugs 25 abhängt, wird er für jede einzelne Werkzeugnummer
Ti im Voraus festgelegt.
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Wie 4 zeigt,
liegen die Informationen 31 zum Modus und B-Achsenwinkel
in Form einer relationalen Datenbankdatei vor, wobei in einem Feld
die Einträge
rd1, rd2, rd3, ... den jeweiligen Bearbeitungsmodus Mm (m = 1, 2,
3, ...) darstellen und im anderen Feld der Vorgabewinkel β m (m = 1,
2, 3, ...) verzeichnet ist. Der Bearbeitungsmodus ist die Stirnflächenbearbeitung
M1, die Außendurchmesserbearbeitung
M2, ... So ist zum Beispiel der Bearbeitungsmodus in 5(a) die Stirnflächenbearbeitung M1 und der
Bearbeitungsmodus in 5(b) die Außendurchmesserbearbeitung
M2. Der Vorgabewinkel β m
ist der Anstellwinkel (Spanwinkel) auf der B-Achse der Zerspanungswerkzeugkante 25a,
der für
jeden einzelnen Bearbeitungsmodus Mm festgelegt wird. Der Vorgabewinkel β m wird im
Folgenden im Zusammenhang mit 5 erläutert.
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Wenn
zum Beispiel, wie in 5 gezeigt, die spanende Bearbeitung
in jedem Bearbeitungsmodus, zum Beispiel Stirnflächenbearbeitung und Außendurchmesserbearbeitung,
erfolgt, so wird der optimale Schnittwinkel (Spanwinkel der Zerspanungswerkzeugkante),
mit dem die Zerspanungswerkzeugkante 25a in das Werkstück 50 hineinschneidet,
für jeden
einzelnen Bearbeitungsmodus bestimmt. Der Anstellwinkel der B-Achsenrichtung
der Zerspanungswerkzeugkante 25a ist bei einem solchen Schnittwinkel
der Vorgabewinkel β m.
Da ein solcher Vorgabewinkel β m
vom Bearbeitungsmodus abhängt,
wird er für
jeden einzelnen Bearbeitungsmodus Mm im Voraus festgelegt. Außerdem wird
für den Bearbeitungsmodus
Mm, zum Beispiel Nutenbearbeitung M3, bei dem die Zerspanungswerkzeugkante 25a aus
einer Mehrzahl von Richtungen in das Werkstück 50 hineinschneidet,
natürlich
eine Mehrzahl von Vorgabewinkeln β m
festgelegt.
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Die
Drehmaschine 1 hat den oben erwähnten Aufbau. Die maschinelle
Bearbeitung des Werkstücks 50 mit
der Drehmaschine 1 soll nun erläutert werden. Die maschinelle
Bearbeitung des Werkstücks 50 umfasst,
grob eingeteilt, die Bearbeitungsprogrammentwurfsroutine (Routine
KT1) und die Bearbeitungsroutine (Routine KT2) zum Ausführen des Bearbeitungsprogramms. 6 ist
ein Flussdiagramm, das eine Routine beim Entwurf des Bearbeitungsprogramms
zeigt.
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➀ Bearbeitungsprogrammentwurfsroutine
(Routine KT1)
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Das
Hauptsteuerelement 56 der Steuereinrichtung 55 startet
das Bearbeitungsprogrammentwurfsverfahren. Zuerst erfolgen die Bestimmung
und Eingabe von Forminformationen IFa, die die Werkstückmaterialform
vor der maschinellen Bearbeitung und die endgültige Bearbeitungsform umfassen, durch
einen Maschinenarbeiter über
das Eingabegerät 57.
Die Bestimmung und Eingabe der Forminformationen IFa erfolgen zum
Beispiel auf geeignete Weise über
das Eingabegerät 57,
zum Beispiel eine Tastatur und eine Maus, während die eingegebenen Daten
vom Anzeigegerät 58 angezeigt
werden. In diesem Zusammenhang kann das Eingabegerät 57 außer einem
manuellen Eingabegerät,
zum Beispiel eine Tastatur und eine Maus, auch ein Gerät zum Auslesen
von Informationen aus Datenträgern
sein, zum Beispiel ein Diskettenlaufwerk und eine Netzwerkschnittstelle
zum Empfang und zur Eingabe von Informationen aus einem externen
Rechner. Die bestimmten und eingegebenen Forminformationen IFa werden
an den Bearbeitungsinformationsspeicher 59 übertragen
und dort gespeichert (siehe Schritt ST1 in 6).
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Anschließend gibt
das Hauptsteuerelement 56 an das Bearbeitungsdurchgangsentwurtselement 60 den
Befehl zum Entwurf des Bearbeitungsdurchgangs WP. Nach Erhalt dieses
Befehls liest das Bearbeitungsdurchgangsentwurfselement 60 die
gespeicherten Forminformationen IFa aus dem Bearbeitungsinformationsspeicher 59 aus
und berechnet und entwirft den Bearbeitungsdurchgang WP einschließlich einer
Mehrzahl von Bearbeitungsmodi, wobei bekannte Verfahren der Bearbeitungsdurchgangsentwurfsberechnung
auf der Grundlage der Forminformationen IFa verwendet werden (siehe Schritt
ST2 in 6). Der entworfene Bearbeitungsdurchgang WP wird
im Bearbeitungsdurchgangsspeicher 61 gespeichert. Das Bearbeitungsdurchgangsentwurfselement 60 entwirft
nicht nur den Bearbeitungsdurchgang WP, sondern bestimmt auch die
Art des bei dieser maschinellen Bearbeitung zu verwendenden Werkzeugs 25.
Auf herkömmliche
Art und Weise werden automatisch unterschiedliche Werkzeuge für jeden
einzelnen Bearbeitungsmodus bestimmt. In der vorliegenden Ausführungsform
wird jedoch nur eine Art von Werkzeug 25 für eine Mehrzahl
von Bearbeitungsmodi bestimmt. Es werden jedoch das Werkzeug für die Grobbearbeitung
(Werkzeugnummer T3) und das Werkzeug für die Endbearbeitung (Werkzeugnummer
T1) bestimmt, da die Grobbearbeitung und die Endbearbeitung im selben Bearbeitungsdurchgang
erfolgen. In diesem Zusammenhang kann die Bestimmung des zu verwendenden
Werkzeugs 25 automatisch durch das Programm, aber auch
manuell durch einen Maschinenarbeiter über das Eingabegerät 57 erfolgen.
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Anschließend gibt
das Hauptsteuerelement 56 an das Werkzeuginformationseinstellelement 62 den
Befehl zur Einstellung der Werkzeuginformationen. Nach Erhalt dieses
Befehls erfasst das Werkzeuginformationseinstellelement 62 über das
Detektorelement zum Erfassen des Bearbeitungsmodus 62a den
zum Zeitpunkt der Bearbeitung herrschenden Bearbeitungsmodus auf
der Grundlage der Forminformationen IFa des Bearbeitungsinformationsspeichers 59 (siehe
Schritt ST3 in 6). Wie im Folgenden beschrieben,
ist es zusätzlich
zur Verwendung des Zeitpunkts der automatischen Erfassung des Bearbeitungsmodus
auch möglich,
dass ein Maschinenarbeiter den Bearbeitungsmodus zum Zeitpunkt der
Eingabe der Forminformationen IFa eingibt. Der zu diesem Zeitpunkt
erfasste Bearbeitungsmodus soll nun im Zusammenhang mit 7 erläutert werden. 7 ist
eine Seitenansicht, die die Art und Weise der maschinellen Bearbeitung
eines Werkstücks
zeigt. Die Bearbeitungsform umfasst eine Mehrzahl von Formmustern
und der Bearbeitungsmodus wird im Voraus gemäß jedem einzelnen Formmuster
festgelegt. Wenn die endgültige
Bearbeitungsform des Werkstücks 50 zum
Beispiel eine Form ist, wie sie in 7 dargestellt
ist, werden die Bearbeitungsmodi jeweils gemäß dem einzelnen, in der endgültigen Bearbeitungsform
enthaltenen Formmuster erfasst. Das heißt, dass der Bearbeitungsmodus
auf der Grundlage der Forminformationen IFa erfasst wird. In 7 werden
zum Beispiel die folgenden Bearbei tungsmodi erfasst: Außendurchmesserbearbeitung
M2 (Werkzeugpositionen 25A, 25B), Hinterendbearbeitung
M4 (Werkzeugposition 25C), Stirnflächenbearbeitung M1 (Werkzeugposition 25D),
Innendurchmesserbearbeitung M5 (Werkzeugposition 25E),
Nutenbearbeitung M3 (Werkzeugpositionen 25F, 25G).
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Danach
stellt das Werkzeuginformationseinstellelement 62 den B-Achsenwinkel
für jeden
einzelnen erfassten (oder eingegebenen) Bearbeitungsmodus Mm (m
= 1, 2, ..., 5) in der entsprechenden Reihenfolge ein (siehe Schleife
LP1 in 6). Im Falle des Bearbeitungsmodus M1 (Stirnflächenbearbeitung)
beispielsweise erhält
man den Winkel α x
zwischen dem Werkzeug 25 und dem Werkstück 50, wenn der Vorgabewinkel β 1 (= 30°, siehe 4)
hinsichtlich der Stirnflächenbearbeitung
M1 auf der Grundlage der Informationen 31 zum Bearbeitungsmodus
und B-Ächsenwinkel
als B-Achsenwinkel β x angenommen
wird (siehe Schritt ST4 in 6), wie das
mit Bezug auf 5(a) erläutert ist.
Danach fährt das
Programm mit der Schleife LP2 in 6 fort,
um das Werkzeug für
die Grobbearbeitung (Werkzeugnummer T1) und das Werkzeug für die Endbearbeitung
(Werkzeugnummer T1) zu beurteilen und einzustellen.
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Das
heißt,
dass das Element zur Beurteilung der Beeinträchtigung 62b des Werkzeuginformationseinstellelements 62 beurteilt,
ob (oder ob nicht) der in Schritt ST4 erhaltene Winkel α x der kleinste kritische
Winkel α 3
oder größer ohne
gegenseitige Beeinträchtigung
zwischen dem Werkzeug 25 und dem Werkstück 50 hinsichtlich
des Werkzeugs für
die Grobbearbeitung (Werkzeugnummer T3) ist (siehe Schritt ST5 in 6).
Den kleinsten kritischen Winkel α 3
(= 3°, siehe 3)
erhält
man auf der Grundlage der Informationen 30 zum Werkstück und Werkzeugkantenwinkel.
In der vorliegenden Ausführungsform ist α x > α 3. Dann fährt das Programm mit Schritt
ST6 in 6 fort. Der B-Achsenwinkel β x im Falle des Bearbeitungsmodus
M1 und der Werkzeugnummer T3 wird als Vorgabewinkel β 1 eingestellt.
Auf ähnliche
Art und Weise beurteilt das Element zur Beurteilung der Beeinträchtigung 62b,
ob (oder ob nicht) der Winkel α x
der kleinste kritische Winkel α 1
oder größer hinsichtlich
des Werkzeugs für
die Endbearbeitung (Werkzeugnummer T1) ist (siehe Schritt ST5 in 6).
In der vorliegenden Ausführungsform
ist α x > α 3. Dann fährt das Programm mit Schritt
ST6 in 6 fort. Der B-Achsenwinkel β x im Falle des Bearbeitungsmodus
M1 und der Werkzeugnummer T1 wird dann als Vorgabewinkel β 1 eingestellt.
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Auf
diese Art und Weise wird die Einstellung des B-Achsenwinkels hinsichtlich
des Bearbeitungsmodus M1 beendet. Danach wird der B-Achsenwinkel
hinsichtlich der Bearbeitungsmodi M2, M3, ..., M5 durch Wiederholen
der Schleife LP1 in der entsprechenden Reihenfolge eingestellt.
Das heißt,
dass man auch im Falle des Bearbeitungsmodus Mm (m = 2, 3, ...,
5) den Winkel α x
zwischen dem Werkzeug 25 und dem Werkstück 50 erhält, wenn
der Vorgabewinkel β m
(siehe 4) hinsichtlich des Bearbeitungsmodus Mm als B- Achsenwinkel β x angenommen
wird (siehe Schritt ST4). Anschließend wird die Schleife LP2
ausgeführt.
Das heißt,
dass hinsichtlich der Werkzeugnummer Ti (i = 3, 1) beurteilt wird,
ob (oder ob nicht) der oben erwähnte
Winkel α x
der kleinste kritische Winkel α i
oder größer ist
(siehe Schritt ST5), und der B-Achsenwinkel β x im Falle des Bearbeitungsmodus
Mm und der Werkzeugnummer Ti unter der Voraussetzung α x ≥ α i als Vorgabewinkel β m eingestellt
wird.
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Wenn
das Element zur Beurteilung der Beeinträchtigung 62b im Schritt
ST5 feststellt, dass α x kleiner
als α i
ist, dann beeinträchtigen
sich das Werkzeug 25 und das Werkstück 50 gegenseitig, falls
der B-Achsenwinkel β x
im Falle des Bearbeitungsmodus Mm und der Werkzeugnummer Ti als Vorgabewinkel β m eingestellt
ist. Dann ändert
das Element zur Berechnung der Änderung
des Anstellwinkels 62c im Falle des Bearbeitungsmodus Mm und
der Werkzeugnummer Ti den B-Achsenwinkel β x dahingehend, dass sich der
Winkel β x
vom Vorgabewinkel β m
unterscheidet. Wie mit Bezug auf 5(b) erläutert, tritt
der der Werkzeugnummer Ti entsprechende kleinste kritische Winkel α i an die Stelle
des Winkels α x.
Außerdem
wird der B-Achsenwinkel β x
in diesem Fall berechnet und der berechnete B-Achsenwinkel β x im Falle des Bearbeitungsmodus
Mm und der Werkzeugnummer Ti als B-Achsenwinkel eingestellt (siehe Schritt
ST7 in 6). Da dieser B-Achsenwinkel β x dadurch eingestellt wird, dass
der kleinste kritische Winkel α i
an die Stelle des Winkels α x
tritt, können
sich das Werkzeug 25 und das Werkstück 50 nicht gegenseitig
beeinträchtigen, falls
dieser B-Achsenwinkel β x
angenommen wird.
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Wie
bereits erwähnt,
erhält
man den B-Achsenwinkel β x
hinsichtlich jeder einzelnen Werkzeugnummer Ti in jedem einzelnen
Bearbeitungsmodus Mm jeweils durch Ausführen der Schleife LP1 für jeden
einzelnen Bearbeitungsmodus Mm. Dann entwirft das Werkzeuginformationseinstellelement 62 auf
der Grundlage dieser Daten und des im Bearbeitungsdurchgangsspeicher 61 gespeicherten
Bearbeitungsdurchgangs WP Werkzeuginformationen 33 (siehe 9)
und speichert diese im Werkzeuginformationsspeicher 63 (siehe
Schritt ST8 in 6). 9 ist eine
Ansicht von Werkzeuginformationen. Das heißt, dass die Werkzeuginformationen 33 in Form
einer relationalen Datenbankdatei vorliegen, wobei im ersten Feld
die Reihenfolge der Bearbeitungsausführung (s = 1, 2, 3, ...) verzeichnet
ist, die den einzelnen Einträgen
re1, re2, re3, ... vom Bearbeitungsdurchgang zugewiesen wird, im
zweiten Feld der Bearbeitungsmodus (M1, M2, ..., M5), im dritten
Feld die zu verwendende Werkzeugnummer (T3, T1) und im vierten Feld
der B-Achsenwinkel (β x) verzeichnet
ist (siehe 9). Im Beispiel von 9 wird
im Falle des Bearbeitungsmodus M4 und der Werkzeugnummer T3 sowie
im Falle des Bearbeitungsmodus M2 und der Werkzeugnummer T1 der B-Achsenwinkel
dahingehend geändert,
dass sich der B-Achsenwinkel vom Vorgabewinkel unterscheidet, und
der Vorgabewinkel wird so wie in anderen Fällen eingestellt, wie das aus
dem Vergleich mit dem Vorgabewinkel β m (siehe 4)
bekannt ist.
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Nach
Beendigung des Schrittes ST8 in 6 gibt das
Hauptsteuerelement 56 an das Programmeditierelement 64 den
Befehl zum Editieren des Bearbeitungsprogramms PR. Nach Erhalt dieses
Befehls liest das Programmeditierelement 64 den im Bearbeitungsdurchgangsspeicher 61 gespeicherten
Bearbeitungsdurchgang WP und die im Werkzeuginformationsspeicher 63 gespeicherten
Werkzeuginformationen 33 aus, um mittels dieser ausgelesenen
Informationen das Bearbeitungsprogramm PR zu editieren (siehe Schritt
ST9 in 6). Das editierte Bearbeitungsprogramm PR wird
im Programmspeicherelement 65 gespeichert.
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Dann
wird die Bearbeitungsprogrammentwurfsroutine KT1 beendet. 8 ist
eine Ansicht eines Bearbeitungsprogramms. Das auf die oben beschriebene
Art und Weise entworfene Bearbeitungsprogramm PR zeigt die B-Achsensteuercodes,
die auf den jeweiligen Einträgen
re1, re2, re3, ... in den Werkzeuginformationen 33 basieren,
und die X-Z-Achsensteuercodes,
die auf dem entsprechenden Teil des Bearbeitungsdurchgangs WP hinsichtlich
des B-Achsensteuercodes basieren (siehe 8). Da das
Verfahren zum Entwurf eines solchen Steuercodes dem Fachmann bekannt
ist, wird hier auf eine ausführliche
Erläuterung
dieses Verfahrens verzichtet.
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➁ Bearbeitungsroutine
(Routine KT2)
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Danach
gibt ein Maschinenarbeiter mittels des Eingabegeräts 57 den
Befehl zum Start der Bearbeitung. Nach Erhalt dieses Befehls gibt
das Hauptsteuerelement 56 dem Bearbeitungssteuerelement 66 den
Befehl zum Steuern der Bearbeitung. Gemäß diesem Befehl liest das Bearbeitungssteuerelement 66 das
im Programmspeicherelement 65 gespeicherte Bearbeitungsprogramm
PR aus, interpretiert den im Programm PR enthaltenen Antriebssteuercode
(siehe 8) in der angegebenen Reihenfolge und gibt Befehle.
Im Abschnitt „001" in 8 beispielsweise
gibt das Bearbeitungssteuerelement 66 dem B-Achsensteuerelement 69 den
Befehl zum Indexieren des B-Achsenwinkels 60° (siehe 9) gemäß dem B-Achsensteuercode
auf der Grundlage des Inhalts des Eintrags re1. Nach Erhalt dieses
Befehls treibt das B-Achsensteuerelement 69 die B-Achsenantriebseinheit 24 an
und positioniert durch Rotieren und Antreiben den Werkzeughaltekörper 22 an
der Position des B-Achsenwinkels 60° (zum Beispiel Werkzeugposition 25B in 7).
In diesem Zusammenhang wird jede Werkzeugposition in 7 lediglich
zum Zwecke der Erläuterung
gezeigt und gibt nicht die korrekte Bearbeitungsposition oder die korrekte
Bearbeitungsstartposition jeder Bearbeitung wider. Außerdem gibt
das Bearbeitungssteuerelement 66 an das X-Z- Achsensteuerelement 68 den Befehl
zur Bewegung entsprechend dem Bearbeitungsdurchgang WP gemäß dem X-Z-Achsensteuercode
auf der Grundlage des Bearbeitungsdurchgangs WP in Abschnitt „001". Nach Erhalt dieses
Befehls bewegt das X-Z-Achsensteuerelement 68 den Hauptkörper 21 und
treibt diesen an. Auf diese Art und Weise wird die Zerspanungswerkzeugkante 25a des
Werkzeugs 25 gesteuert, wobei zum Beispiel durch die Bewegung
aus der Werkzeugposition 25B in die Werkzeugposition 25A (siehe 7)
dann die Außendurchmesserbearbeitung
erfolgt.
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Außerdem gibt
beispielsweise im Abschnitt „002" in 8 das
Bearbeitungssteuerelement 66 dem B-Achsensteuerelement 69 den
Befehl zum Indexieren des B-Achsenwinkels
153° (siehe 9) gemäß dem B-Achsensteuercode
auf der Grundlage des Inhalts des Eintrags re2. Nach Erhalt dieses
Befehls treibt das B-Achsensteuerelement 69 die B-Achsenantriebseinheit 24 an
und positioniert durch Rotieren und Antreiben den Werkzeughaltekörper 22 an
der Position des B-Achsenwinkels 153° (zum Beispiel Werkzeugposition 25C in 7).
Die Hinterendbearbeitung erfolgt also dadurch, dass das X-Z-Achsensteuerelement 68 den
Hauptkörper 21 bewegt und
antreibt. Auf diese Art und Weise ist es möglich, die Außendurchmesserbearbeitung
und die Hinterendbearbeitung ohne Wechsel des Werkzeugs 25 unter
Beibehaltung der Werkzeugnummer T3 auszuführen.
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Auf ähnliche
Art und Weise erfolgt die Bearbeitung in einer Mehrzahl von Bearbeitungsmodi
mit der B-Achsensteuerung und der X-Z-Achsensteuerung (siehe 7)
nach dem Abschnitt „003" in 8.
In der Mitte der Bearbeitung wird das Werkzeug 25 einmal
gewechselt, und zwar von der Werkzeugnummer T3 (für Grobbearbeitung)
zur Werkzeugnummer T1 (für
Endbearbeitung) (siehe 9). In anderen Fällen ist
die Bearbeitung in einer Mehrzahl von Bearbeitungsmodi unter Verwendung
desselben Werkzeugs möglich.
Das heißt,
dass gemäß der Drehmaschine 1 der
vorliegenden Ausführungsform
die Bearbeitung in einer Mehrzahl von Bearbeitungsmodi mit demselben
Werkzeug oder einer geringeren Anzahl von Werkzeugen als bei herkömmlichen
Verfahren möglich
ist, ohne dass sich das Werkzeug 25 und das Werkstück 50 gegenseitig
beeinträchtigen.
Dann wird eine Verringerung des durch den Werkzeugwechsel entstehenden
Bearbeitungszeitverlusts und eine Verringerung der Anzahl der Arten
der anzufertigenden Werkzeuge möglich.
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In
diesem Zusammenhang ist die Werkzeugposition 25H in 7 ein
Beispiel für
die Herstellung von Automatenteilen. In diesem Bearbeitungsmodus ist
die ordnungsgemäße Bearbeitung
unter Verwendung des auch in anderen Bearbeitungsmodi verwendeten
Werkzeugs möglich,
indem der B-Achsenwinkel auf eine ähnliche Art und Weise wie in
der oben erwähnten
Ausführungsform
passend eingestellt wird.
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Die
vorliegende Erfindung ist auf der Grundlage der oben erwähnten Ausführungsformen
erläutert.
Die in der vorliegenden Beschreibung dargelegten Ausführungsformen
sind erläuternder
und nicht einschränkender
Natur. Der Schutzbereich der Erfindung ist durch die beigefügten Ansprüche bestimmt und
durch die Beschreibungen der spezifischen Ausführungsformen nicht eingeschränkt. Folglich
sind alle zu den Ansprüchen
gehörenden
Umgestaltungen und Änderungen
im Schutzbereich der vorliegenden Erfindung eingeschlossen.