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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die
Vieleckausarbeitung, d. h. die Bearbeitung zum Bilden eines Vieleckteils auf
einem Werkstück.
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Im allgemeinen werden Vieleck-Erzeugnisse, wie Schraubenköpfe,
unter Benutzung einer Fräsmaschine hergestellt. In diesem Fall
muß die Umfangsoberfläche eines Vieleckteils, das eine Vielzahl
von Flächen enthält, Fläche für Fläche ausgebildet werden, was
eine lange Bearbeitungszeit und hohe Bearbeitungskosten mit sich
bringt. Zum Ausschließen einer derartigen ungünstigen Situation
ist als eine Maßnahme ein bestimmtes Verfahren zur
Vieleckbearbeitung bekannt. Bei diesem Verfahren wird unter Benutzung eines
oder mehrerer Schneidelemente eines Werkzeugs ein Werkstück durch
ein relatives Vorschieben des Werkstücks, das auf einer
Hauptspindel einer Werkzeugmaschine montiert ist, und des Werkzeugs,
das auf der anderen Hauptspindel montiert ist, ausgearbeitet,
d. h. bearbeitet, um einen Teil auszubilden, der einen
Vieleckabschnitt hat, während das Werkstück und das Werkzeug mit einem
vorbestimmten Drehgeschwindigkeitsverhältnis gedreht werden
(Internationale Anmeldung Nr. PCT/JP87/00795, Druckschrift
WO88/02676).
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Gemäß der Vieleckausarbeitung kann ein Werkstück schnell bei
niedrigen Kosten so bearbeitet werden, daß es eine quadratische oder
sechseckige Form hat, und zwar z. B. durch Drehen eines Werkzeugs
unter Benutzung einer Drehbank mit relativ niedrigem Preis, das
zwei Schneidelemente hat, die mit einem Winkelabstand von 180º in
der Umfangsrichtung des Werkzeugs angeordnet sind, bei einer
Geschwindigkeit, die zweimal so hoch wie die Drehgeschwindigkeit
des Werkstücks ist.
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Indessen ist es beim Ausbilden eines Vieleckteils auf dem
Werkstück derart, daß sich ein bestimmter Bereich des Vieleckteils,
d. h. ein Winkel des Vieleckteils, in Ausrichtung mit einer
vorbestimmten
Umfangsposition auf dem Werkstück befindet, selbst
dann, wenn die betreffenden Drehungen des Werkstücks und des
Werkzeugs gleichzeitig gestartet werden, wobei das/die
Schneidelement(e) des Werkzeugs in der vorbestimmten Umfangsposition auf
dem Werkstück angeordnet ist/sind, und der relative Vorschub des
Werkstücks und des Werkzeugs gestartet werden, wenn ein
eingeschwungener Betriebszustand erreicht ist, so daß das Werkstück
und das Werkzeug in die Lage versetzt sind, sich mit einem
vorbestimmten Drehgeschwindigkeitsverhältnis zu drehen, tatsächlich
schwierig, den Winkel der Vieleckstruktur genau auf die
vorbestimmte Umfangsposition auf dem Werkstück auszurichten.
Demzufolge ist es schwierig, ein Erzeugnis derart herzustellen, daß sich
z. B. ein Winkel eines sechseckigen Teils, der an einem Ende des
Erzeugnisses ausgebildet wird, und dessen entsprechender Winkel
eines quadratischen Teils, der an dem anderen Ende des
Erzeugnisses ausgebildet wird, genau in Ausrichtung miteinander in
bezug auf die Umfangsrichtung des Werkstücks befinden.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein
Verfahren zum Ausarbeiten eines Vielecks zu schaffen, bei dem ein
Vieleckteil auf einem Werkstück in einer derartigen Weise ausgebildet
werden kann, daß sich ein bestimmter Bereich der Vieleckstruktur
in Ausrichtung mit einer vorbestimmten Umfangsposition auf dem
Werkstück befindet.
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Gemäß der vorliegenden Ertindung ist ein Verfahren vorgesehen zur
Bearbeitung eines Vielecks mittels einer Werkzeugmaschine, die
durch eine numerische Steuereinrichtung gesteuert wird und eine
erste Haupt-Drehspindel, auf der ein Werkstück sitzt, und eine
zweite Haupt-Drehspindel hat, auf der ein Werkzeug sitzt, wobei
die Werkzeugmaschine betreibbar ist, um einen relativen Vorschub
zwischen den ersten und zweiten Haupt-Drehspindeln in einer
Richtung quer zu deren Drehungsachsen zu erzeugen, um dadurch ein
Vieleck auf dem Werkstück zu bearbeiten, dadurch gekennzeichnet,
daß das Vieleck derart bearbeitet wird, daß ein bestimmter
Bereich des Vielecks auf eine vorbestimmte Umfangswinkelposition
auf dem Werkstück ausgerichtet wird durch: (a) gleichzeitiges
Starten der Drehung der ersten und der zweiten Haupt-Drehspindel
mit einem Schneidkopf des Werkzeugs, der einer
Umfangswinkelposition des Werkstücks gegenübersteht, welche von der
vorbestimmten Umfangswinkelposition des Werkstücks um einen Betrag
abgewichen ist, welcher der Differenz zwischen einer ersten
winkelmäßigen Positionsabweichung, die in Verbindung mit der ersten Haupt-
Drehspindel während eines Zeitintervalls zwischen dem Start der
Drehung der ersten Haupt-Drehspindel und der Herstellung einer
stationären Betriebsart derart, daß die ersten und zweiten Haupt-
Drehspindeln mit einem vorbestimmten
Drehgeschwindigkeits-Verhältnis drehen, erzeugt wird, und einer zweiten winkelmäßigen
Positionsabweichung, die in Verbindung mit der zweiten
Haupt-Drehspindel während eines Zeitintervalls zwischen dem Start der
Drehung der zweiten Haupt-Drehspindel und der Herstellung einer
stationären Betriebsart erzeugt wird, entspricht und (b) Starten des
relativen Vorschubs des Werkstücks und des Werkzeugs, wenn die
stationäre Betriebsart hergestellt ist.
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Wie zuvor beschrieben, wird gemäß der vorliegenden Erfindung
der Antrieb der ersten Haupt-Drehspindel, auf der das Werkstück
sitzt, und der zweiten Haupt-Drehspindel, auf der das Werkzeug
sitzt, gestartet, während der Schneidkopf des Werkzeugs,
welcher der Werkstück-Umfangsposition gegenübersteht, von der
vorbestimmten Umfangsposition des Werkstücks uni eine Differenz
zwischen den ersten bzw. den zweiten positionsmäßigen
Abweichungen in bezug auf die ersten und zweiten Haupt-
Drehspindeln abgeweicht und, bevor sich der stationäre Betrieb
zur Drehung der ersten und zweiten Haupt-Drehspindeln mit dem
vorbestimmten Drehgeschwindigkeitsverhältnis eingestellt hat,
und der relative Vorschub des Werkstücks und des Werkzeugs wird
dann gestartet, wenn sich der stationäre Betrieb eingestellt
hat. Als Ergebnis hat sich beim Start des relativen Vorschubs
für den Beginn der Vieleck-Bearbeitung der stationäre Betrieb
eingestellt, und der Schneidkopf des Werkzeugs liegt der
vorbestimmten Umfangsposition des Werkstücks genau gegenüber.
Demzufolge kann der Vieleckteil auf dem Werkstück in einer
Weise ausgebildet werden, daß der bestimmte Bereich des
Vieleckteils genau mit der vorbestimmten Umfangsposition auf dem
Werkstück zusammenfällt. Demzufolge kann das Werkstück z. B. in
einer Weise bearbeitet werden, daß die entsprechenden Winkel von
identischen oder unterschiedlichen Vieleckteilen, die einzeln an
den sich gegenüberliegenden Enden des Werkstücks ausgebildet
sind, in derselben Position in bezug auf die Umfangsrichtung des
Werkstücks angeordnet sein können.
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Fig. 1 zeigt ein Blockschaltbild, das den wesentlichen Teil einer
Werkzeugmaschine zum Ausführen einer Vieleckbearbeitung
nach dem Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung
darstellt.
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Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung eines bereits
vorgeschlagenen Vieleckbearbeitungs-Verfahrens, bei dem die
betreffenden Drehungen eines Werkstücks und eines Werkzeugs
gestartet werden, wobei ein Schneidkopt des Werkzeugs
einem vorbestimmten Punkt des Werkstücks gegenübersteht.
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Fig. 3 zeigt eine schematische Ansicht, welche die relativen
Positionen des Werkstücks und des Werkzeug-Schneidkopfes
beim Beginn der betreffenden Drehungen des Werkstücks und
des Werkzeugs bei den Vieleckbearbeitungs-Verfahren gemäß
einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung
darstellt.
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Fig. 4 zeigt eine perspektivische Ansicht, die einen
quadratischen Teil und einen sechseckigen Teil, die einzeln auf
voneinander abgewandten Enden des Werkstücks ausgebildet
sind, darstellt.
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Fig. 5 zeigt eine Ansicht, die Bewegungswege von Werkzeug-
Schneidköpfen darstellt, welche benutzt werden, um den
quadratischen Teil auf dem Werkstück auszubilden.
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Fig. 6 zeigt eine Ansicht, die Bewegungswege von Werkzeug-
Schneidköpfen darstellt, welche benutzt werden, um den
sechseckigen Teil auf dem Werkstück auszubilden.
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Gemäß Fig. 1 umfaßt eine NC-Werkzeugmaschine zum
Vieleckbearbeiten eine erste Haupt-Drehspindel 3a mit einem Spannfutter 9
zum lösbaren Halten eines Werkstücks 1 und eine zweite Haupt-
Drehspindel 3b zum lösbaren Halten eines Werkzeugs 2. Auf den
zwei Haupt-Drehspindeln 3a bzw. 3b sind erste und zweite
Positionscodierer 4a u. 4b zum Erfassen der betreffenden
Drehpositionen der Haupt-Drehspindeln montiert. Die zweite
Haupt-Drehspindel 3b erstreckt sich parallel zu der ersten
Haupt-Drehspindel 3a und ist in Richtung auf und fort von der ersten Haupt-
Drehspindel 3a in einer Richtung senkrecht zu der Zeichnungsebene
von Fig. 1 bewegbar. Das Werkzeug 2, das im folgenden im
einzelnen beschrieben ist, hat einen Schneldkopf oder eine Vielzahl von
Schneidköpfen, die mit regelmäßigen Winkelintervallen in der
Umfangsrichtung des Werkzeugs angeordnet sind. Ferner sind die
ersten und zweiten Haupt-Drehspindeln 3a u. 3b antreibbar mit
ersten und zweiten Spindelmotoren Ma u. Mb durch erste und zweite
Getriebesysteme 5a bzw. 5b verbunden, so daß sie angetrieben
werden können, um sie zu drehen. Die zweite Haupt-Drehspindel 3b ist
antreibbar mit einem Werkzeug-Vorschubmotor Mc durch ein drittes
Getriebesystem (nicht gezeigt) verbunden, so daß sie in Richtung
auf und fort von der ersten Haupt-Drehspindel 3a getrieben werden
kann. An den ersten und zweiten Spindelmotoren Ma bzw. Mb sind
erste und zweite Geschwindigkeits-Sensoren 8a u. 8b zum Erfassen
der betreffenden Drehgeschwindigkeiten angebracht, und ein
Positions-Sensor 8c ist an dem Werkzeug-Vorschubmotor Mc angebracht.
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Die Werkzeugmaschine umfaßt ferner eine numerische
Steuereinrichtung 20, eine erste Motorsteuerschaltung, die einen ersten
Spindelverstärker 6a und einen ersten Kompensator 7a enthält, eine
zweite Motorsteuerschaltung, die einen zweiten Spindelverstärker
6b und einen zweiten Kompensator 7b enthält, und eine dritte
Motorsteuerschaltung 6c zum Treiben des Werkzeug-Vorschubmotors Mc.
Die erste Motorsteuerschaltung bildet einen ersten
Steuerabschnitt zum Steuern der Drehung des ersten Spindelmotors Ma im
Zusammenwirken mit der Steuereinrichtung 20, während die zweite
Motorsteuerschaltung einen zweiten Steuerabschnitt zum Steuern
der Drehung des zweiten Spindelmotors Mb im Zusammenwirken mit
der Steuereinrichtung 20 bildet.
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Die numerische Steuereinrichtung 20 umfaßt einen Prozessor, einen
Nur-Lesespeicher, der mit Managementprogrammen und dergl. geladen
ist, einen Speicher mit wahlfreiem Zugriff zum vorübergehenden
Speichern von Daten und dergl., einen nichtflüchtigen Speicher,
der mit einem Vieleckbearbeitungsprogramm, verschiedenen Werten
usw. geladen ist, einen Bandleser und eine
Hand-Dateneingabeeinrichtung (keine dieser Komponenten ist gezeigt). Um die
Werkstück-Drehung, die Werkzeug-Drehung und den Werkzeug-Vorschub in
Übereinstimmung mit dem Vieleckbearbeitungsprogramm, das durch
den Prozessor ausgeführt wird, zu steuern, liefert die numerische
Steuereinrichtung 20 zyklisch Impulse, deren Anzahlen einzeln
einem ersten Bewegungsbefehl PC1 für die Werkstück-Drehung, einem
zweiten Bewegungsbefehl PC2 für die Werkzeug-Drehung und einem
Vorschubbefehl PF für den Werkzeug-Vorschub in einem
vorbestimmten Impulsverteilungszyklus ITP entsprechen.
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Der erste Kompensator 7a, welcher einen Positionsregelkreis der
ersten Motorsteuerschaltung bildet, empfängt ein Signal
betreffend die Abweichung (erste Positionsabweichung) PE1 zwischen
einem ersten Bewegungsbetehl PC1 aus der numerischen
Steuereinrichtung 20 und einem Positionserfassungs-Ausgangssignal aus dem
ersten Positionscodierer 4a und liefert einen ersten
Geschwindigkeitsbefehl VC1, der durch Multiplizieren der ersten
Positionsabweichung PE1 mit einem ersten Positions-Regelverstärkungstaktor
PG1 gewonnen ist. Der erste Spindelverstärker 6a, welcher einen
Geschwindigkeitsregelkreis-Abschnitt der ersten
Motorsteuerschaltung bildet, dreht den ersten Spindelmotor Ma bei einer ersten
Soll-Geschwindigkeit, die einer Soll-Werkstückdrehgeschwindigkeit
entspricht, in Übereinstimmung mit einer Abweichung (erste
Geschwindigkeitsabweichung) VE1 zwischen dem ersten
Geschwindigkeitsbefehl VC1 aus dem ersten Kompensator 7a und einem
Geschwindigkeitserfassungs-Ausgangssignal aus dem ersten
Geschwindigkeits-Sensor 8a.
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Desgleichen liefert der zweite Kompensator 7b einen zweiten
Geschwindigkeitsbefehl VC2, der durch Multiplizieren einer zweiten
Positionsabweichung PE2, der Abweichung zwischen einem zweiten
Bewegungsbefehl PC2 aus der Steuereinrichtung 20 und dem
Ausgangssignal aus dem zweiten Positions-Sensor 4b, mit einem
zweiten Positions-Regelverstärkungsfaktor PG2 gewonnen ist, und der
zweite Spindelverstärker 6b dreht den zweiten Spindelmotor Mb bei
einer zweiten Soll-Geschwindigkeit, die einer
Soll-Werkzeugdrehgeschwindigkelt entspricht, in Übereinstimmung mit einer zweiten
Geschwindigkeitsabweichung VE2, d. h. der Abweichung zwischen dem
zweiten Geschwindigkeitsbefehl VC2 und dem Ausgangssignal aus dem
zweiten Geschwindigkeits-Sensor 8b.
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Bei einem bereits vorgeschlagenen Verfahren zur
Vieleckbearbeitung mittels einer Werkzeugmaschine, die in dieser Weise
konstruiert ist, werden die Werkstück-Drehung und die Werkzeug-Drehung
gleichzeitig gestartet, wobei sich ein Schneidkopf 2a des
Werkzeugs 2 in einer vorbestimmten Umfangsposition A auf dem
Werkstück 1 befindet, wie dies in Fig. 2 gezeigt ist. In diesem Fall
ist es selbst dann, falls der Werkzeug-Vorschub gestartet wird,
wenn sich ein stationärer Betrieb in einer Weise eingestellt hat,
daß das Werkstück 1 und das Werkzeug 2 bei einem vorbestimmten
Drehgeschwindigkeits-Verhältnis 1:n drehen, schwierig, einen
Vieleckteil auf dem Werkstück 1 auszubilden, wobei sich der
Mittelpunkt einer Seite des Vieleckteils in Ausrichtung mit der
vorbestimmten Position A befindet. Im folgenden wird der Grund
hierfür beschrieben.
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Wenn sich der stationäre Betrieb in dem x-ten
Impulsverteilungszyklus gezählt vom Start der gleichzeitigen Drehungen des
Werkstücks und des Werkzeugs eingestellt hat, und wenn sowohl
die soll-Werkstückdrehgeschwindigkeit als auch die Soll-
Werkzeugdrehgeschwindigkeit erreicht sind, können daher die
Ist-Drehpositionen L1 u. L2 der ersten Haupt-Drehspindel 3a
(Werkstück) und der zweiten Haupt-Drehspindel 3b (Werkzeug)
durch die folgenden Gleichungen (1) bzw. (2) angegeben werden:
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L1 = PC1 x - PE1 ...(1)
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L2 = PC2 X - PE2 = n PC1 x - PE2 ...(2)
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Hierbei sind PC1 (Impuls/ITP) u. PC2 (Impuls/ITP) die
Bewegungsbefehls-Variablen für einen Impulsverteilungszyklus, welcher der
ersten bzw. zweiten Haupt-Drehspindel 3a bzw. 3b zugeordnet ist,
PC1 x und PC2 x repräsentieren Gesamtbewegungsbefehls-Variablen
(Gesamtzahl von Impulsen, die während der ersten bis x-ten
Impulsverteilungszyklen geliefert werden) für die erste bzw. zweite
Haupt-Drehspindel 3a bzw. 3b, und PE1 u. PE2 repräsentieren die
ersten und zweiten Positionsabweichungen, die im Zusammenhang mit
der ersten bzw. zweiten Haupt-Drehspindel 3a bzw. 3b während des
Zeitintervalls zwischen dem Start der betreffenden Drehungen des
Werkstücks und des Werkzeugs und dem Erreichen des stationären
Betriebs erzeugt werden. Die Positionsabweichungen PE1 u. PE2
sind durch die folgenden Gleichungen (3) u. (4) gegeben:
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PE1 = (VC1/60) P (1/PG) ...(3)
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PE2 = (VC2/60) P (1/PG) = (n VC1/60) P (1/PG) ...(4)
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Hierbei repräsentieren VC1 (U/min) u. VC2 (U/min) den ersten bzw.
den zweiten Geschwindigkeitsbefehl, P (Impuls/1 Umdrehung)
repräsentiert die Anzahl von Impulsen, die von den ersten und zweiten
Positionscodierern 4a u. 4b geliefert werden, während jede der
ersten und zweiten Haupt-Drehspindeln 3a und 3b eine Umdrehung
ausführt, und PG (s&supmin;¹) repräsentiert jeden der ersten und zweiten
Positions-Regelverstärkungsfaktoren (PG1 = PG2).
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Wie aus den Gleichungen (1) u. (2) ersichtlich, befindet sich,
wenn die betreffenden Drehungen des Werkstücks und des Werkzeugs
nicht einer Verzögerung beim Befolgen der Bewegungsbefehle
ausgesetzt sind und demzufolge die ersten und zweiten
Positionsabweichungen PE1 u. PE2 nicht erzeugt werden, der Schneidkopf 2a des
Werkzeugs 2, das n-mal dreht, während das Werkstück 1 eine
Umdrehung ausführt, in Ausrichtung mit der vorbestimmten
Umfangsposition
A auf dem Werkstück 1 unter der Bedingung, daß die erste
Bewegungsbefehls-Variable PC1 x durch die Impulszahl P teilbar
ist, d. h. mit jeder Umdrehung des Werkstücks 1. Tatsächlich
treten indessen die ersten und zweiten Positionsabweichungen PE1 u.
PE2 auf, so daß sich der Punkt A des Werkstücks 1 und der
Schneidkopf 2a in den Positionen befinden, die um die
Abweichungen PE1 bzw. PE2 verglichen mit den Positionen verschoben sind,
welche erreicht werden können, falls diese Abweichungen PE1 u.
PE2 nicht aufgetreten sind, wenn der stationäre Betrieb erreicht
ist. Demzufolge ist es unmöglich, einen Vieleckteil derart
auszubilden, daß sich der Mittelpunkt einer Seite des Vieleckteils in
Ausrichtung mit der vorbestimmten Umfangsposition A auf dem
Werkstück 1 befindet.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung wird daher der Punkt A des
Werkstücks 1 aut eine Position eingestellt, die der Position des
Schneidkopfes 2a um die Differenz PCMP (= PE1 - PE2) zwischen den
ersten und zweiten Positionsabweichungen PE1 u. PE2 vor dem Start
der betreffenden Drehungen des Werkstücks und des Werkzeugs
voreilt. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind der erste und
der zweite Positions-Regelverstärkungsfaktor PG1 u. PG2 (= PG)
gleich, und die Differenz PCMP ist negativ, so daß sich der
Schneidkopf 2a in der Position befindet, die von der Position des
Punkts A des Werstücks 1 um den absoluten Wert der Differenz PCMP
voreilt, wie dies in Fig. 3 gezeigt ist, und die Drehungen des
Werkstücks und des Werkzeugs werden gestartet, wobei der
Schneidkopf in dieser Weise positioniert ist. Ferner ist die gesamte
Werkzeugmaschine derart beschaffen, daß die
Bewegungsbefehls-Variable PC1 x als ein Wert gegeben sein kann, der durch die
Impulszahl P teilbar ist. Folglich kommt der Schneidkopf 2a in eine
Position, die der vorbestimmten Umfangsposition A auf dem
Werkstück 1 gerade gegenüberliegt, wenn sich der stationäre Betrieb
eingestellt hat, so daß ein Vieleckteil auf dem Werkstück 1 in
einer Weise ausgebildet werden kann, daß sich der Mittelpunkt
einer Seite des Vieleckteils in Ausrichtung mit der vorbestimmten
Position A befindet.
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Im folgende werden anhand von Fig. 4 bis Fig. 6 Vorgänge der
Vieleckbearbeitung unter Benutzung der Werkzeugmaschine gemäß
Fig. 1 beschrieben.
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Für die folgende Beschreibung sei angenommen, daß ein
quadratischer Teil 30 und ein sechseckiger Teil 40 einzeln auf einander
abgewandten Enden des Werkstücks 1 in einer Weise ausgebildet
werden, daß sich ein Winkel 31 des quadratischen Teils 30 und ein
Winkel 41 das sechseckigen Teils 40 in Ausrichtung mit eine
Umfangsposition B auf dem Werkstück 1 befinden, d. h. sowohl eine
Kante 31a des quadratischen Teils 30 als auch eine Kante 41a des
sechseckigen Teils 40 erstrecken sich in axialer Richtung des
Werkstücks, und beide durchlaufen eine Umfangsposition B', die
der vorbestimmten Umfangsposition B auf dem Werkstück 1
entspricht (Fig. 4).
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Zunächst wird das Werkstück 1 durch eine Bedienungsperson in dem
Spanntutter 9 eingespannt oder mittels einer Anbringungs/Lösungs-
Einrichtung (nicht gezeigt) in einer Weise eingerichtet, daß das
Werkstück 1 so angeordnet werden kann, daß es z. B. die
vorbestimmte Forderung nach der positionsmäßigen Beziehung
hinsichtlich der ersten Haupt-Drehspindel 3a erfüllt, wobei die
vorbestimmte Umfangsposition A auf dem Werkstück 1 mit einer Marke auf
der Endfläche des Spannfutters 9 zusammenfällt. Dann wird ein
Werkzeug 2 (Fig. 5), das zwei Schneidköpfe 2'a u. 2'b hat, die
mit einer Umfangswinkeldistanz von 180º voneinander angeordnet
sind, durch die Bedienungsperson in das Spannfutter 10
eingespannt oder mittels eines Werkzeugwechslers (nicht gezeigt) in
einer Weise eingerichtet, daß der Schneidkopf 2'a der
vorbestimmten Umfangsposition A gegenübersteht. Hierbei entspricht der
Punkt A dem Mittelpunkt einer Seite des Vielecks, und ein Winkel
des Vielecks wird in dem Punkt B gebildet. Bei dem
Bearbeitungsvorgang für den quadratischen Teil weichen daher die Punkte A u.
B um 45º voneinander ab.
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Unter diesen Bedingungen wird die Vieleck-Bearbeitung in
Übereinstimmung mit dem Vieleck-Bearbeitungsprogramm gestartet. Zunächst
berechnet der Prozessor der numerischen Steuereinrichtung 20 die
ersten und zweiten Positionsabweichungen PE1 u. PE2 auf der
Grundlage der Soll-Werkstückdrehgeschwindigkeit (entsprechend dem
ersten Geschwindigkeitsbefehl VC1), des Verhältnisses 1:n
zwischen der Werkstückdrehgeschwindigkeit und der
Werkzeugdrehgeschwindigkeit, der Impulszahl P für jede Umdrehung des Werkstücks
und des Werkzeugs und des Positions-Regelverstärkungsfaktors PG,
welche einzeln aus dem Programm ausgelesen werden, und berechnet
dann die Differenz PCMP der zwei Positionsabweichungen. Dann wird
der zweite Spindelmotor Mb durch die zweite Motorsteuerschaltung
(7B, 6b) getrieben, und der Schneidkopf 2'a wird in einer
Position (entsprechend der Position des Schneidkopfes 2a gemäß Fig. 3)
der Position des Punkts A des Werkstücks 1 um den Betrag des
berechneten Werts PCMP voreilend angeordnet.
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Nachdem das Positionieren beendet ist, sendet die numerische
Steuereinrichtung 20 entsprechend dem Impulsverteilungszyklus ITP
die ersten und zweiten Bewegungsbefehle PC1 u. PC2 zyklisch aus,
die durch die folgenden Gleichungen (5) bzw. (6) gegeben sind:
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PC1 = (VC1/60) P ITP ...(5)
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PC2 = (VC2/60) P ITP = n PC1 ...(6)
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Wenn die Übertragung der ersten und zweiten Bewegungsbefehle PC1
und PC2 gestartet ist, beginnt sich das Werkstück 1 mittels der
ersten Motorsteuerschaltung (7a, 6a), des ersten Spindelmotors
Ma, des ersten Getriebesystems 5a, der ersten Haupt-Drehspindel
3a und des Spannfutters 9 zu drehen. Gleichzeitig beginnt das
Werkzeug 2, sich mittels der zweiten Motorsteuerschaltung (7b,
b), des zweiten Spindelmotors Mb, des zweiten Getriebesystems
5b, der zweiten Haupt-Drehspindel 3b und des Spannfutters 10 zu
drehen. Danach werden das Werkstück 1 und das Werkzeug 2 mit
Verzögerungen folgend auf die ersten und zweiten Bewegungsbefehle
PC1 und PC2 gedreht, und die Soll-Werkstückdrehgeschwindigkeit
und die Soll-Werkzeugdrehgeschwindigkeit werden bei dem x-ten
Impulsverteilungszyklus erreicht, wobei sich der stationäre
Betrieb für die Drehungen des Werstücks 1 und des Werkzeugs 2 mit
dem vorbestimmten Drehgeschwindigkeitsverhältnis 1:n eingestellt
hat. Die betreffenden tatsächlichen Drehpositionen L1 u. L2 der
ersten und zweiten Haupt-Drehspindeln 3a u. 3b, die erreicht
sind, wenn sich der stationäre Betrieb eingestellt hat, können
durch die folgenden Gleichungen (7) bzw. (8) gegeben sein:
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L1 = PC1 x - PE1 ...(7)
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L2 = PE2 - PE1 + n PC1 x - PE2 = n PC1 x - PE1 ...(8)
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Hierbei repräsentieren PE1 u. PE2 die Positionsabweichungen für
die gesamten Bewegungsbefehls-Variablen, die den ersten und
zweiten Haupt-Drehspindeln 3a bzw. 3b während des Zeitintervalls
zwischen dem Start der betreffenden Drehungen des Werkstücks 1 und
des Werkzeugs 2 und der Einstellung des stationären Betriebs
zugeordneten sind.
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Da die Werkzeugmaschine gemäß dem vorliegenden
Ausführungsbeispiel derart beschaffen ist, daß ein Wert, welcher durch
Dividieren des Werts PC1 x durch die zuvor genannte Impulszahl P
gewonnen ist, eine ganze Zahl R ist, werden die tatsächliche
Werkstückdrehposition L1 und die tatsächliche Werkzeugdrehposition
L2, die erreicht sind, wenn sich der stationäre Betrieb
eingestellt hat, von der Position für die Beendigung der R-Umdrehung
bzw. der Position für die Beendigung der nR-Umdrehung um den
Betrag verzögert, der dem Wert PE1 entspricht. In anderen Worten
ausgedrückt heißt dies, daß der Schneidkopf 2'a dem Punkt A des
Werkstücks 1 gegenübersteht.
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Wenn das Erreichen des stationären Betriebs durch die
betreffenden Ausgangssignale der ersten und zweiten
Geschwindigkeits-Sensoren 8a u. 8b erkannt ist, beginnt die numerische
Steuereinrichtung 20 damit, den Vorschubbefehl PF an die dritte
Motorsteuerschaltung 6c auszusenden. Als Ergebnis wird das Werkzeug 2 aus
der Bearbeitungs-Startposition heraus in Richtung auf das
Werkstück 1 bei der vorbestimmten Vorschubgeschwindigkeit mittels des
Vorschubmotors Mc, der zweiten Haupt-Drehspindel 3b usw. bewegt,
wodurch die Vieleck-Bearbeitung durch die Schneidköpfe 2'a u. 2'b
gestartet wird Während der Vieleck-Bearbeitung bewegen sich die
Schneidköpfe 2'a bzw. 2'b derart, daß sie elliptische Ortskurven,
die durch die Bezugszeichen 51 u. 52 bezeichnet sind, in bezug
auf das Werksück 1 beschreiben, wie dies in Fig. 5 gezeigt ist.
Als Ergebnis wird der quadratische Teil 30, dessen Winkel 31 sich
in Ausrichtung mit dem Punkt B des Werkstücks 1 befindet, an
einem Ende des Werkstücks 1 ausgebildet. Wenn das Ausarbeiten des
quadratischen Teils 30 beendet ist, wird das Werkzeug 2 zurück zu
seiner Bearbeitungs-Startposition gebracht.
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Dann wird die Vieleckbearbeitung ausgeführt, um den sechseckigen
Teil 40 an dem anderen Ende des Werkstücks 1 auszubilden. Zu
diesem Zweck wird das Ende des Werkstücks 1, an welchem der
quadratische Teil 30 ausgebildet ist, in dem Spannfutter 9 in einer
Weise eingespannt, daß das Werkstück 1 derart eingerichtet ist,
daß es die vorbestimmte positionsmäßige Beziehung mit der ersten
Haupt-Drehspindel 3a aufrechterhalten kann, und ein Werkzeug 2"
(Fig. 6), das drei Schneidköpfe 2"a bis 2"c hat, die in
Intervallen von 120º angeordnet sind, wird in einer Weise in dem
Spannfutter 10 eingespannt, daß der Schneidkopf 2"a dem Punkt A
des Werkstücks 1 gegenübersteht. Dann wird die Vieleckbearbeitung
durch die Schneidköpfe 2"a bis 2"c gestartet. Die
Vieleckbearbeitungs-Prozedur ist dieselbe wie diejenige zum Ausbilden des
quadratischen Teils 30, jedoch mit der Ausnahme, daß die
Winkeldistanz 30º zwischen dem Punkt A, bei welchem der Schneidkopf dem
Werkstück gegenübersteht, und dem Punkt B, bei welchem ein Winkel
des sechseckigen Teils ausgebildet wird, beträgt, so daß die
Beschreibung der Prozedur hier fortgelassen ist. Während der
Vieleckbearbeitung bewegen sich die Schneidköpfe 2"a bis 2"c
derart, daß sie elllptische Ortskurven, die jeweils durch die
Bezugszeichen 53 bis 55 bezeichnet sind, in bezug auf das Werkstück
1 beschreiben, wie dies in Fig. 6 gezeigt ist. Als Ergebnis wird
der sechseckige Teil 40, dessen Winkel 41 sich in Ausrichtung mit
dem Punkt B des Werkstücks 1 befindet, an dem Ende des Werkstücks
1 ausgebildet.
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Die vorliegende Erfindung ist nicht auf das zuvor beschriebene
Ausführungsbeispiel beschränkt, und es können verschiedene
Modifikationen innerhalb des Schutzumfangs der Ansprüche an diesem
vorgenommen werden.
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In dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel hat z. B. das
Werkzeug, welches zu benutzen ist, eine Vielzahl von
Schneidköpfen. Indessen kann ein Werkzeug benutzt werden, das nur einen
Schneidkopf hat. Beim Ausbilden eines quadratischen Teils auf
einem Werkstück unter Benutzung eines Werkzeugs mit einem
Schneidkopf kann ein Paar von einander abgewandten Seiten des
quadratischen Teils auf dem Werkstück durch Vorschub des
Werkzeugs, wenn sich dieses bei einer Geschwindigkeit dreht, die
zweimal so hoch ist wie die Drehgeschwindigkeit des Werkstücks,
ausgebildet werden. Dann wird das Werkstück nach dem Lösen des
Spannfutters und Drehen des Werkstücks um 90º um die
Werkstückachse erneut durch das Spannfutter gehalten, und die
verbleibenden zwei Seiten des quadratischen Teils können durch
Wiederholen derselben Prozedur ausgebildet werden. Beim Ausbilden eines
sechseckigen Teils auf dem Werkstück unter Benutzung des
Werkzeugs, das einen Schneidkopf hat, werden alle weiteren Seiten
(insgesamt drei Seiten) des sechseckigen Teils durch Vorschub des
Werkzeugs bei einer Geschwindigkeit ausgebildet, die das
Dreifache der Drehgeschwindigkeit des Werkstücks beträgt. Dann können
die verbleibenden drei Seiten des sechseckigen Teils durch
Vorschub des Werkzeugs in derselben Art und Weise nach dem Verdrehen
der Einspannposition um 60º ausgebildet werden.