NL9320054A - Control unit for CNC-operated machine tools. - Google Patents

Control unit for CNC-operated machine tools. Download PDF

Info

Publication number
NL9320054A
NL9320054A NL9320054A NL9320054A NL9320054A NL 9320054 A NL9320054 A NL 9320054A NL 9320054 A NL9320054 A NL 9320054A NL 9320054 A NL9320054 A NL 9320054A NL 9320054 A NL9320054 A NL 9320054A
Authority
NL
Netherlands
Prior art keywords
unit
torque
feed rate
feed
tool
Prior art date
Application number
NL9320054A
Other languages
Dutch (nl)
Inventor
Igor Rubashkin
Boris Fainstein
Igor Karasin
Eduard Tabachnik
Joel Warshawski
Original Assignee
Omat Ltd
Zuckerman Mark
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Omat Ltd, Zuckerman Mark filed Critical Omat Ltd
Publication of NL9320054A publication Critical patent/NL9320054A/en

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00—Programme-control systems
    • G05B19/02—Programme-control systems electric
    • G05B19/18—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form
    • G05B19/416—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by control of velocity, acceleration or deceleration
    • G05B19/4163—Adaptive control of feed or cutting velocity
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q15/00—Automatic control or regulation of feed movement, cutting velocity or position of tool or work
    • B23Q15/007—Automatic control or regulation of feed movement, cutting velocity or position of tool or work while the tool acts upon the workpiece
    • B23Q15/12—Adaptive control, i.e. adjusting itself to have a performance which is optimum according to a preassigned criterion
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00—Program-control systems
    • G05B2219/30—Nc systems
    • G05B2219/49—Nc machine tool, till multiple
    • G05B2219/49065—Execute learning mode first for determining adaptive control parameters

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Automatic Control Of Machine Tools (AREA)
  • Numerical Control (AREA)
  • Machine Tool Sensing Apparatuses (AREA)
  • Jib Cranes (AREA)

Description

Besturingseenheid voor CNC-bedreven werktuigmachinesControl unit for CNC-operated machine tools

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een besturingseenheid en een werkwijze voor de optimalisatie van metaalbewerking op CNC-bedreven werktuigmachines, in het bijzonder op CNC-bedreven freesmachines en machinecentra.The present invention relates to a control unit and a method for the optimization of metalworking on CNC-operated machine tools, in particular on CNC-operated milling machines and machine centers.

Terwijl CNC-bedreven werktuigmachines al jaren bestaan, is hun efficiëntie en bruikbaarheid beperkt door hun onvermogen om in de programmeringsfase met vele factoren rekening te houden die de produk-tie-efficiëntie beïnvloeden, met inbegrip van: aantal werkstukken in een serie, bedrijfskosten, werktuigvervangingstijd, kosten van de werktuigen enzovoorts. Bovendien is de star deterministische aard van CNC-bedreven werktuigmachineprogrammering niet in staat rekening te houden met onvoorziene veranderingen in ware-tijd snijomstandigheden zoals diepte en breedte van metaalverspaning, werktuigslijtage, niet-uniformiteit van onafgewerkte werkstukken enzovoorts.While CNC-operated machine tools have been around for years, their efficiency and usability has been limited by their inability to account for many factors affecting production efficiency during the programming phase, including: number of workpieces in a series, operating costs, tool replacement time , cost of the tools and so on. In addition, the rigid deterministic nature of CNC-operated machine tool programming is unable to account for unforeseen changes in real-time cutting conditions such as metal cutting depth and width, tool wear, non-uniformity of unfinished workpieces, etc.

Het is een van de doelstellingen van de onderhavige uitvinding om de beperkingen en nadelen van de huidige CNC-bedreven werktuigmachines te ondervangen en om een optimaliserende besturingseenheid voor werktuigmachines te verschaffen, in het bijzonder voor CNC-bedreven freesmachines en machinecentra, die de optimale snijmodi berekent overeenkomstig criteria voor de produktie-efficiëntie, en automatisch adaptieve voedings- en spilsnelheidsbesturing verschaft als reactie op ware-tijd snijomstandigheden, een constant en vooraf instelbaar spil-draaimoment en/of werktuiglevensduur behoudt, optimaal machinebedrijf waarborgt, werktuigbreuken voorkomt en werktuigstatus aanduidt.It is one of the objects of the present invention to overcome the limitations and disadvantages of today's CNC-operated machine tools and to provide an optimizing machine tool control unit, especially for CNC-operated milling machines and machine centers, which calculates the optimal cutting modes according to production efficiency criteria, and provides automatic adaptive feed and spindle speed control in response to real-time cutting conditions, maintains a constant and pre-adjustable spindle torque and / or tool life, ensures optimum machine operation, prevents tool breakage and indicates tool status.

Overeenkomstig de uitvinding wordt dit bereikt door het verschaffen van een besturingseenheid voor de optimalisatie van metaalbewerking op CNC-bedreven werktuigmachines, met een hoofdaandrijving die de werktuigspil van de werktuigmachines voedt en voedingsaandrijvingen die het voedingsmechanisme van de werktuigmachines voeden, waarbij de voedingsaandrijvingen zodanig bestuurd kunnen worden dat ze een voe-dingssnelheid kunnen produceren die ofwel wordt bepaald door een vooraf bepaalde instelling van het snijdraaimoment dat door de werktuigspil is verschaft, ofwel door de besturingseenheid, die deze instelling in een leermodus van de besturingseenheid opheft, omvattende een eerste eenheid voor het bewaken van het draaimoment van de hoofdaandrijving van de werktuigmachine om het werkelijke, momentane snij-draaimoment tot stand te brengen; een tweede eenheid voor het instellen van het nominale snijdraaimoment in de leermodus afhankelijk van het bewaakte hoofdaandrijvings-draaimoment; een derde eenheid voor het berekenen van de voedingssnelheid die nodig is om het snijdraaimoment op een constant niveau te houden en voor het besturen van de voedings-aandrijving van de werktuigmachine; een vierde eenheid die reageert op het bewaakte hoofdaandri jvings-draaimoment en die voedingssnelheid-beperkingssignalen aan de derde eenheid levert voor het beveiligen van het werktuig tegen breuken, met het kenmerk dat de eenheid voor het berekenen van de voedingssnelheid door een compensatoreenheid wordt geadresseerd die enerzijds reageert op signalen van een comparatoreen-heid die het ingestelde draaimoment vergelijkt met het werkelijke, momentane draaimoment zoals door de eerste eenheid is aangeduid, en die anderzijds reageert op signalen van een identificeringseenheid die het momentane doorsnedegebied van de snede berekent als reactie op signalen van zowel de eerste, hoofdaandrijvingsdraaimoment-bewakings-eenheid als de voedingssnelheid-berekeningseenheid, waarbij de compensatoreenheid een uiterst precieze stabilisatie van het draaimoment vergemakkelijkt.In accordance with the invention, this is accomplished by providing a control unit for metalworking optimization on CNC machine tools, with a main drive feeding the machine tool spindle and feed drives feeding the machine tool feed mechanism, whereby the feed drives can be controlled that they can produce a feed rate determined either by a predetermined setting of the cutting torque provided by the tool spindle or by the control unit, which overrides this setting in a learning mode of the control unit, comprising a first unit for monitoring from the torque of the machine tool main drive to achieve the actual instantaneous cutting torque; a second unit for setting the nominal cutting torque in the learning mode depending on the monitored main drive torque; a third unit for calculating the feed rate required to maintain the cutting torque at a constant level and for controlling the feed drive of the machine tool; a fourth unit responsive to the monitored main drive torque and providing feed rate limiting signals to the third unit for protecting the tool from breakage, characterized in that the unit for calculating the feed rate is addressed by a compensator unit responds to signals from a comparator unit that compares the set torque to the actual, instantaneous torque as indicated by the first unit, and, on the other hand, responds to signals from an identifier that calculates the instantaneous cross-sectional area of the cut in response to signals from both the first main drive torque monitoring unit as the feed rate calculation unit, the compensator unit facilitating extremely precise torque stabilization.

De uitvinding verschaft verder een werkwijze voor de optimalisatie van metaalbewerking op CNC-bedreven werktuigmachines die een hoofdaandrijving hebben die de werktuigspil van de werktuigmachines voedt en voedingsaandrijvingen die het voedingsmechanisme van de werktuigmachines voeden, waarbij de voedingsaandrijvingen zodanig bestuurd kunnen worden dat ze een voedingssnelheid verschaffen die wordt bepaald door een vooraf bepaalde instelling van het snijdraaimoment dat door de werktuigspil is geproduceerd, of door de besturingseenheid die deze instelling in een leermodus van de besturingseenheid opheft, omvattende de stappen van het bewaken van het draaimoment van de hoofdaandrijving van de werktuigmachine om het werkelijke, momentane snijdraaimoment tot stand te brengen; het instellen van het nominale snijdraaimoment in de leermodus afhankelijk van het bewaakte hoofdaandri jvingsdraaimoment; het berekenen, in een voedingssnelheid-bereke-ningseenheid, van de voedingssnelheid die nodig is om het snijdraaimoment op een constant niveau te houden en het besturen van de voedingssnelheid van de werktuigmachine; het leveren van voedingssnelheid- beperkingssignalen aan een voedingssnelheid-berekeningseenheid voor het beveiligen van het werktuig tegen breuken; het vergelijken, in een comparatoreenheid, van het ingestelde draaimoment met het werkelijke, momentane draaimoment; het berekenen, in een identificeringseenheid, van het momentane doorsnedegebied van de snede als reactie op signalen die zijn verschaft door zowel de hoofdaandrijvingsdraaimoment-bewa-kingseenheid en de voedingssnelheid-berekeningseenheid; het toevoeren van de signalen van deze twee eenheden naar een compensatoreenheid, en het toevoeren van de signalen van de compensatoreenheid naar de voe-dingssnelheid-berekeningseenheid, waardoor een zeer precieze stabilisatie van het snijdraaimoment wordt bereikt.The invention further provides a method for metalworking optimization on CNC-operated machine tools that have a main drive that feeds the tool spindle of the machine tools and feed drives that feed the feed mechanism of the machine tools, wherein the feed drives can be controlled to provide a feed speed that is determined by a predetermined setting of the cutting torque produced by the tool spindle, or by the control unit overriding this setting in a learning mode of the control unit, comprising the steps of monitoring the torque of the machine tool main drive to the actual , achieve instantaneous cutting torque; setting the nominal cutting torque in learning mode depending on the monitored main drive torque; calculating, in a feed rate calculating unit, the feed rate needed to maintain the cutting torque at a constant level and controlling the feed rate of the machine tool; supplying feed rate limiting signals to a feed rate calculator for protecting the tool from breakage; comparing, in a comparator unit, the set torque with the actual, instantaneous torque; calculating, in an identifier, the instantaneous cross-sectional area of the cut in response to signals provided by both the main drive torque monitoring unit and the feed rate calculating unit; supplying the signals from these two units to a compensator unit, and supplying the signals from the compensator unit to the feed rate calculating unit, thereby achieving very precise stabilization of the cutting torque.

De uitvinding wordt nu beschreven in verbinding met bepaalde voorkeursuitvoeringsvormen met verwijzing naar de volgende illustratieve figuren voor een beter begrip van de uitvinding.The invention is now described in connection with certain preferred embodiments with reference to the following illustrative figures for a better understanding of the invention.

Met specifieke verwijzing nu naar de figuren in detail, wordt benadrukt dat de bijzonderheden die hier zijn weergegeven alleen bij wijze van voorbeeld zijn gegeven en alleen ten behoeve van illustratieve discussie van de voorkeursuitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding, en dat ze zijn gegeven omdat is aangenomen dat dit de nuttigste en eenvoudigst te begrijpen beschrijving van de principes en conceptuele aspecten van de uitvinding is. In dit opzicht is er geen poging gedaan om structurele details van de uitvinding in meer detail te tonen dan voor een fundamenteel begrip van de uitvinding noodzakelijk is, omdat de beschrijving samen met de tekeningen de vakman duidelijk maken hoe de verscheidene vormen van de uitvinding in de praktijk belichaamd kunnen worden.With specific reference now to the figures in detail, it is emphasized that the details presented here are given by way of example only and for illustrative discussion of the preferred embodiments of the present invention only, and are given because it is believed that this is the most useful and easiest to understand of the principles and conceptual aspects of the invention. In this regard, no attempt has been made to show structural details of the invention in more detail than is necessary for a basic understanding of the invention, because the description together with the drawings make it clear to those skilled in the art how the various forms of the invention are described in the can be embodied in practice.

Figuur 1 is een blokschema van een eerste uitvoeringsvorm van de besturingseenheid overeenkomstig de uitvinding;Figure 1 is a block diagram of a first embodiment of the control unit according to the invention;

Figuur 2 is een diagram dat het effect illustreert, op de voe-dingssnelheidswaarden en de draaimomentwaarden, van de compensatoreenheid;Figure 2 is a diagram illustrating the effect, on the feed speed values and the torque values, of the compensator unit;

Figuur 3 is een blokschema van een tweede uitvoeringsvorm van de besturingseenheid overeenkomstig de uitvinding; enFigure 3 is a block diagram of a second embodiment of the control unit according to the invention; and

Figuren 4 en 5 illustreren een derde respectievelijk een vierde uitvoeringsvorm van de besturingseenheid overeenkomstig de uitvinding.Figures 4 and 5 illustrate a third and a fourth embodiment of the control unit according to the invention, respectively.

De hoofdinvoerparameters van de eerste en tweede uitvoeringsvormen van de besturingseenheid overeenkomstig de onderhavige uitvinding zijn een of meer van de hoofdaandrijvingsparameters die evenredig zijn met het snijdraaimoment M. De hoofduitvoerparameter is een signaal dat de voedingssnelheid F als functie van M bepaalt, waarbij de taak die door de uitvinding wordt vervuld het handhaven van dit draaimoment op een stabiel niveau is, dat wordt bepaald afhankelijk van de eigenschappen van de specifieke gebruikte frees. De vereiste waarden kunnen in geschikte tabellen worden gevonden.The main input parameters of the first and second embodiments of the control unit according to the present invention are one or more of the main drive parameters proportional to the cutting torque M. The main output parameter is a signal that determines the feed rate F as a function of M, the task being performed by The present invention fulfills the maintenance of this torque at a stable level, which is determined depending on the properties of the specific cutter used. The required values can be found in suitable tables.

Een ander concept van de onderhavige uitvinding is de leermodus waarin, in plaats van het maximale nominale snijdraaimoment M0, een maximaal draaimoment M0' tijdens de machinale bewerking van een of meer van de eerste identieke werkstukken wordt bepaald. De leermodus is in het bijzonder effectief voor grote series identieke werkstukken.Another concept of the present invention is the learning mode in which, instead of the maximum nominal cutting torque M0, a maximum torque M0 'is determined during machining of one or more of the first identical workpieces. The learning mode is particularly effective for large series of identical workpieces.

Een andere belangrijke parameter die door de besturingseenheid overeenkomstig de uitvinding wordt gebruikt is p [mm2], die het door-snedegebied van de snede (kortweg snijgebied) aangeeft, wat het pro-dukt is van de snijbreedte (b) en snijdiepte (h).Another important parameter used by the control unit according to the invention is p [mm2], which indicates the cross-sectional area of the cut (shortly, cutting area), which is the product of the cutting width (b) and cutting depth (h) .

Met verwijzing naar de tekeningen nu is in figuur 1 een bloksche-ma te zien van een eerste uitvoeringsvorm van de besturingseenheid overeenkomstig de uitvinding, omvattende een huis 2 dat aan een CNC-bedreven freesmachine kan worden bevestigd en dat de diverse eenheden van de besturingseenheid opneemt, en een paneel 4 dat voor de bedie-ningspersoon toegankelijk is.With reference to the drawings, Figure 1 shows a block diagram of a first embodiment of the control unit according to the invention, comprising a housing 2 which can be attached to a CNC-operated milling machine and which accommodates the various units of the control unit , and a panel 4 accessible to the operator.

Op het paneel 4 bevindt zich een schakelaar 6 voor het selecteren van: initiatie van de Leermodus (TM) ("Initieer"); "Draaien" voor M0 instellingen die in de leermodus zijn bepaald, en bedrijf met vooraf bepaalde M0-instellingen ("zonder TM"). In het laatstgenoemde bedrijf is de waarde voor M0 ingesteld op de selector 8. Andere elementen op het paneel 4 omvatten een startknop 10 en een werktuig-statusindicator 12 die oplicht of bijvoorbeeld een akoestische waarschuwing geeft wanneer het werktuig boven een zekere grens is versleten.On the panel 4 there is a switch 6 for selecting: initiation of the Learning mode (TM) ("Initiate"); "Rotate" for M0 settings defined in learning mode, and operation with predetermined M0 settings ("without TM"). In the latter operation, the value for M0 is set to the selector 8. Other elements on the panel 4 include a start button 10 and a tool status indicator 12 that illuminates or, for example, gives an audible warning when the tool is worn above a certain limit.

Er is een bewakingseenheid l4 te zien, waarin het momentane hoofdaandrijvings-snijdraaimoment M (zoals toegevoerd door de frees) wordt bewaakt.A monitoring unit 14 is shown in which the current main drive cutting torque M (as supplied by the milling cutter) is monitored.

Het signaal M van de bewakingseenheid 14 wordt toegevoerd aan een aantal andere eenheden van de besturingseenheid: a) de eenheid 16 voor het instellen van het nominale snijdraaimoment M0 voor toepassing in de leermodus; b) een werktuigbeveiligingseenheid 18 die voedingssnelheid-beper-kingssignalen aan een voedingssnelheidscalculator 20 toevoert; c) een eenheid 22 voor het identificeren van de momentane waarde van p, die ook wordt geadresseerd door het signaal van de voedings-snelheidscalculator 20, en d) een comparatoreenheid 24 die het ingestelde draaimoment M0 met het werkelijke, momentane draaimoment M vergelijkt.The signal M from the monitoring unit 14 is applied to a number of other units of the control unit: a) the unit 16 for setting the nominal cutting torque M0 for use in the learning mode; b) a tool protection unit 18 which supplies feed rate limiting signals to a feed rate calculator 20; c) a unit 22 for identifying the instantaneous value of p, which is also addressed by the signal from the feed rate calculator 20, and d) a comparator unit 24 which compares the set torque M0 with the actual, instantaneous torque M.

Overeenkomstig de positie van de modusschakelaar 6 voorziet een logisch element 26 de comparatoreenheid 24 van de M0-waarde zoals deze óf door de eenheid 16 óf door de handmatige selector 8 is bepaald.Corresponding to the position of the mode switch 6, a logic element 26 supplies the comparator unit 24 with the MO value as it is determined either by the unit 16 or by the manual selector 8.

De besturingseenheid omvat tevens een zelfdiagnostiserende eenheid 28 die tussen de startknop 10 op het paneel 4 en de voedingssnel-heidscalculator 20 is aangebracht. Wanneer de knop 10 is ingedrukt voert de eenheid 28 een test van het gehele systeem uit en levert, als dit systeem operationeel blijkt te zijn, een activeringssignaal aan de voedingssnelheidscalculator 20.The control unit also includes a self-diagnosing unit 28 which is disposed between the start button 10 on the panel 4 and the feed rate calculator 20. When the button 10 is pressed, the unit 28 performs a test of the entire system and, if this system proves to be operational, supplies an activation signal to the feed rate calculator 20.

De kern van de besturingseenheid bestaat uit een compensatoreen-heid 30 in samenwerking met de reeds genoemde p-identificeringseenheid 22.The core of the control unit consists of a compensator unit 30 in conjunction with the aforementioned p-identification unit 22.

Hieronder volgt een uiteenzetting van de beschouwingen die aan het compensatieprincipe ten grondslag liggen.Below is an explanation of the considerations underlying the compensation principle.

De voedingssnelheid wordt bepaald door het verschil ΔΜ tussen de instelwaarde M0 of M0' en de werkelijke waarde M.The feed rate is determined by the difference ΔΜ between the set value M0 or M0 'and the actual value M.

Het metaalsnijproces (als statisch proces) kan worden weergegeven door de uitdrukking:The metal cutting process (as a static process) can be represented by the expression:

Figure NL9320054AD00061

waarbij: p = het reeds genoemde snijgebied; F = voedingssnelheid, en A, y, V = coëfficiënten afhankelijk van het werktuigtype en metaal-bewerkingsomstandigheden.where: p = the already mentioned cutting area; F = feed rate, and A, y, V = coefficients depending on the tool type and metal working conditions.

Als ΔΜ wordt gezien als de fout van de snijdraaimomentstabilisa-tie, kan deze worden gedefinieerd als:If ΔΜ is considered the error of the cutting torque stabilization, it can be defined as:

Figure NL9320054AD00071

waarbij :at which :

Kc = CNC-versterkingsfactor (statisch), enKc = CNC gain factor (static), and

Kj = huidige bewakingsversterkingsfactor.Kj = current guard gain factor.

Bij de daadwerkelijke machinale bewerking is echter p<<l/KaKcA, als resultaat waarvan ΔΜ * M0, of M * 0, waardoor het onmogelijk wordt om een snijdraaimomentstabilisatie met gemiddelde en kleine p-waarden te bereiken.However, in actual machining, p << 1 / KaKcA, as a result of which ΔΜ * M0, or M * 0, makes it impossible to achieve cutting torque stabilization with medium and small p values.

Om voor M onafhankelijkheid van veranderingen van p te waarborgen is het noodzakelijk om een compensatoreenheid te verschaffen met de variabele versterkingsfactor Kk:To ensure independence of changes from p for M, it is necessary to provide a compensator unit with the variable gain factor Kk:

Figure NL9320054AD00072

waarbij B een constante is.where B is a constant.

Om Kk te berekenen is het derhalve noodzakelijk om p op elk moment tijdens het snijproces te bepalen, wat door de eenheid 22 wordt gedaan overeenkomstig de aanname dat p evenredig is aan de verhouding ΔΜ/F0, waarbij α wordt bepaald voor elk materiaal dat moet worden gesneden .To calculate Kk it is therefore necessary to determine p at any time during the cutting process, which is done by the unit 22 according to the assumption that p is proportional to the ratio ΔΜ / F0, where α is determined for each material to be cut.

Het effect van de compensatoreenheid is getoond in figuur 2, waarin de doorgetrokken curven 32 en 3^ de waarden van F en M/M0 aangeven als functie van p (in het bijzonder van de snijhoogte h) met com- pensatie, en de gestippelde curven 36 en 38 dezelfde waarden F en M/M0 aangeven zonder compensatie.The effect of the compensator unit is shown in Figure 2, in which the continuous curves 32 and 3 ^ indicate the values of F and M / M0 as a function of p (in particular of the cutting height h) with compensation, and the dotted curves 36 and 38 indicate the same values F and M / M0 without compensation.

De voedingssnelheid van de werktuigmachine wordt duidelijk bestuurd door het uitgangssignaal F van de voedingssnelheidcalculator 20.The feed speed of the machine tool is clearly controlled by the output signal F of the feed speed calculator 20.

Figuur 3 toont een andere uitvoeringsvorm van de besturingseenheid overeenkomstig de uitvinding. Deze uitvoeringsvorm verschilt van de vorige uitvoeringsvorm doordat de besturingseenheid niet voor de bedieningspersoon toegankelijk is, en alleen door het CNC-programma wordt geadresseerd. Toegevoegde elementen in deze uitvoeringsvorm zijn een programma-interface 40 die de besturingseenheid met het CNC-pro-gramma verbindt en een geheugeneenheid 42 voor het nominale draaimo-ment M0 van een aantal verschillende werktuigen N (aangegeven met MN3 -MN25) die in het machinale bewerkingsproces worden gebruikt, waarbij MN0 en MNj de selectie van de leermodus aangeven en MN2 - zonder leer-modus. De rest van de eenheid is identiek met de eenheden van de vorige uitvoeringsvorm en werkt op dezelfde wijze.Figure 3 shows another embodiment of the control unit according to the invention. This embodiment differs from the previous embodiment in that the control unit is not accessible to the operator and is addressed only by the CNC program. Additional elements in this embodiment are a program interface 40 connecting the control unit to the CNC program and a memory unit 42 for the nominal torque M0 of a number of different tools N (denoted by MN3 -MN25) which are in the machine. editing process are used, with MN0 and MNj indicating the selection of the learning mode and MN2 - without the learning mode. The rest of the unit is identical to the units of the previous embodiment and operates in the same manner.

De uitvoeringsvorm die in het blokschema van figuur 4 is getoond is bestemd voor de optimalisatie van het bewerkingsbedrijf op basis van een van twee criteria: 1) maximum metaalverwijdering per tijdseenheid (mm3/min); 2) minimum kosten van verwijdering van eenheid metaalvolume ($/min).The embodiment shown in the block diagram of Figure 4 is for optimizing the machining operation based on one of two criteria: 1) maximum metal removal per unit time (mm 3 / min); 2) minimum cost of unit metal volume removal ($ / min).

Het is mogelijk om een compromis tussen deze criteria te selecteren,It is possible to select a compromise between these criteria,

De uitvoeringsvorm van figuur 4 omvat alle eenheden die in verbinding met de figuren 1 en 3 zijn beschreven (behalve het paneel 4 en de elementen hiervan), alsmede een aantal aanvullende eenheden die hieronder verder worden beschreven.The embodiment of Figure 4 includes all units described in connection with Figures 1 and 3 (except panel 4 and its elements), as well as a number of additional units described further below.

Terwijl aan het eerste criterium wordt voldaan door de "F-lus", die bestaat uit de eenheden 20, 22, 24 en 30 (figuren 1 en 3) en afhankelijk is van M = M0, vereist het tweede criterium de introductie van een aanvullende eenheid, 44, die het operatieve gedeelte van een "S-lus" vormt, aangezien ze is bedoeld om de snelheid (S) van de werk-tuigspil te besturen. Deze eenheid bestaat uit een calculator 44, die de volgende uitdrukking bewerkstelligt:While the first criterion is met by the "F loop", which consists of units 20, 22, 24 and 30 (Figures 1 and 3) and depends on M = M0, the second criterion requires the introduction of an additional unit, 44, which forms the operative portion of an "S loop" since it is intended to control the tool spindle speed (S). This unit consists of a calculator 44, which produces the following expression:

Figure NL9320054AD00091

waarbij: A3 = coëfficiënt afhankelijk van het specifieke gebruikte werktuig; a3, a4, a5 = coëfficiënten afhankelijk van het machinaal bewerkte materiaal; p * snijgebied, geleverd door de identificeringseenheid 22, F = voedingssnelheid, en T0 = werktuiglevensduur die vereist is voor geselecteerde optimalisatiecriteria.where: A3 = coefficient depending on the specific tool used; a3, a4, a5 = coefficients depending on the machined material; p * cutting area, provided by the identification unit 22, F = feed rate, and T0 = tool life required for selected optimization criteria.

Het eerste criterium is afhankelijk van de verhouding:The first criterion depends on the ratio:

Figure NL9320054AD00092

Het tweede criterium is afhankelijk van de verhouding:The second criterion depends on the ratio:

Figure NL9320054AD00093

waarbij: m = coëfficiënt afhankelijk van het specifieke gebruikte werktuig en machinaal bewerkte materiaal; τ = hulp- of onbenutte tijd (min); D = kosten van het werktuig ($); B = kosten van de machinale bewerking per min ($/min).where: m = coefficient depending on the specific tool and machined material used; τ = auxiliary or idle time (min); D = tool cost ($); B = machining cost per min ($ / min).

De calculator 44 heeft vijf ingangssignalen: a) coëfficiënten A3 voor de werktuigen N3-N25 (van het geheugen 46 dat door de ingangssignalen MN3-MN25 wordt geadresseerd); b) coëfficiënten a3, a/,, a5 voor vier verschillende groepen materialen (van het geheugen 48 dat door de ingangssignalen MN26-MN28 wordt geadresseerd); c) signaal F (van de calculatoreenheid 20); d) snijgebied p (van de identificeringseenheid 22), en e) geprojecteerde werktuiglevensduur T0 (van de eenheid voor de berekening van T0).The calculator 44 has five input signals: a) coefficients A3 for the tools N3-N25 (of the memory 46 addressed by the input signals MN3-MN25); b) coefficients a3, a / a5 for four different groups of materials (of the memory 48 addressed by the input signals MN26-MN28); c) signal F (from the calculator unit 20); d) cutting area p (of the identification unit 22), and e) projected tool life T0 (of the unit for calculating T0).

Het ingangssignaal MN0 initieert de leermodus en het ingangssignaal MNj draait de leermodus voor alle werktuigdiameters.The input signal MN0 initiates the learning mode and the input signal MNj runs the learning mode for all tool diameters.

De uitgangssignalen van de besturingseenheid van deze uitvoeringsvorm zijn hetzelfde als bij de vorige uitvoeringsvorm (werktuig-status en voedingssnelheid-besturingssignaal F), met als aanvulling het snelheidsbesturingssignaal S.The control unit output signals of this embodiment are the same as in the previous embodiment (tool status and feed rate control signal F), in addition to the speed control signal S.

De uitvoeringsvorm die in figuur 5 is weergegeven heeft alle eigenschappen die in de vorige drie uitvoeringsvormen zijn beschreven, met nog twee verdere eigenschappen, name Lijk een schakeling die werk-tuigmachinetrillingen en geklepper onderdrukt, en een schakeling die met hoge precisie de machinale eindbewerking vergemakkelijkt van dunne wandsegmenten van werkstukken.The embodiment shown in Figure 5 has all the features described in the previous three embodiments, with two further features, namely a circuit that suppresses machine tool vibration and clattering, and a circuit that facilitates machining with high precision from thin wall segments of workpieces.

De eerste van deze eigenschappen omvat een trillingsanalyseerin-richting 50 die wordt geadresseerd door een geschikte omzetter 51 die reageert op trillingen en geklepper van de machine. Het uitgangssignaal van de omzetter 51 wordt geanalyseerd door de eenheid 50, die een signaal produceert dat wordt toegevoerd aan de voedingssnelheidscalcu-lator 20, die, als reactie, de voedingssnelheid F modificeert tot de mate die vereist is om de trillingen te onderdrukken, en deze terugbrengt tot de oorspronkelijke snelheid wanneer dit is bereikt.The first of these features includes a vibration analyzer 50 which is addressed by a suitable transducer 51 responsive to vibration and clattering of the machine. The output of the converter 51 is analyzed by the unit 50, which produces a signal which is applied to the feed rate calculator 20, which, in response, modifies the feed rate F to the extent required to suppress the vibrations. reduces to the original speed when it is reached.

Het probleem met dunne segmenten is hun elastische vervormbaar-heid onder de snijdruk van de frees. Het frezen van een aluminiumwand met een dikte van bijvoorbeeld 2,5 mm en een lengte van 200 mm, met een snede van een diepte van 0,5 mm en een voedingssnelheid van 500 mm/min, een freessnelheid van 1000 omwentelingen per minuut en een werktuigdiameter van 12 mm, zal derhalve een fout van 0,0^ mm tot stand brengen, terwijl het frezen van een segment met een dikte van 10 mm met identieke snijdiepte, voedingssnelheid, snelheid en werktuig een fout van slechts 0,005 mm tot stand zal brengen. Dit verschil is natuurlijk het gevolg van het "meegeven" en navolgend terugspringen van het dunne segment, waardoor een reductie van de voedingssnelheid noodzakelijk wordt wanneer de frees bij een dergelijk dun segment aankomt.The problem with thin segments is their elastic deformability under the cutting pressure of the cutter. Milling an aluminum wall with a thickness of, for example, 2.5 mm and a length of 200 mm, with a cut of a depth of 0.5 mm and a feeding speed of 500 mm / min, a cutting speed of 1000 revolutions per minute and a tool diameter of 12 mm, will therefore cause an error of 0.0 ^ mm, while milling a segment with a thickness of 10 mm with identical cutting depth, feed speed, speed and tool will produce an error of only 0.005 mm . This difference is, of course, the result of the "yielding" and subsequent springback of the thin segment, necessitating a reduction of the feed rate when the mill arrives at such a thin segment.

Dit compliceert niet alleen het CNC-programma, maar het is tevens moeilijk om te bepalen op welk punt, na een dik segment, het dunne segment in feite begint. Ook een versleten frees zal de vervormings-kracht vergroten, die met een nieuwe frees veel kleiner zou zijn.Not only does this complicate the CNC program, but it is also difficult to determine at what point, after a thick segment, the thin segment actually starts. A worn-out cutter will also increase the deformation force, which would be much smaller with a new cutter.

Het is de taak van de onderhavige uitvoeringsvorm om de voedingssnelheid automatisch te reduceren op het moment dat wandvervorming wordt gedetecteerd.It is the task of the present embodiment to automatically reduce the feed rate when wall distortion is detected.

Er is gebleken dat zekere harmonischen van de voedingsaandrij-vingsstroom gedurende het frezen van dunne wanden zijn gereduceerd, als gevolg van de verandering van frequentiekarakteristieken van de elektrisch-mechanische lus waarvan het dunne segment deel uitmaakt. Derhalve is het, op basis van een dispersieve analyse van voedingsaan-drijvingsstroomsignalen, mogelijk om speciale signalen te vormen die het effectieve begin en einde van een dun segment aangeven. Deze signalen worden gebruikt voor het reduceren van de voedingssnelheid gedurende de machinale bewerking van dergelijke dunne segmenten, waardoor de nauwkeurigheid van het bewerkingsbedrijf wordt vergroot.It has been found that certain harmonics of the feed driving current during thin wall milling have been reduced due to the change of frequency characteristics of the electro-mechanical loop of which the thin segment forms part. Therefore, based on a dispersive analysis of power supply current signals, it is possible to form special signals indicating the effective start and end of a thin segment. These signals are used to reduce the feed rate during machining of such thin segments, thereby increasing machining accuracy.

De toegevoegde schakeling van de uitvoeringsvorm van figuur 5 omvat een geschikte sensor 52 die reageert op de voedingsaandrijvings-stroom, die een analyseerinrichting 5^ voedt voor het analyseren van de harmonischen van de voedingsaandrijvingsstroom, welke analyseerinrichting een signaalomzetter 56 adresseert die signalen produceert die, geleverd aan de voedingssnelheidscalculator 20, het uitgangssignaal hiervan modificeren, waardoor de voedingssnelheid wordt gereduceerd wanneer de sensor 52 en de analyseerinrichting 5^ het effectieve begin van een dun segment aangeven, en de vorige voedingssnelheid herstellen wanneer de sensor 52 en de analyseerinrichting 5^ het einde van dit segment aangeven.The additional circuitry of the embodiment of Figure 5 includes a suitable sensor 52 responsive to the power supply current which feeds an analyzer 5 to analyze the harmonics of the power supply current which the analyzer addresses a signal converter 56 which produces signals supplied to the feed rate calculator 20, modify its output signal, thereby reducing the feed rate when the sensor 52 and analyzer 5 ^ indicate the effective start of a thin segment, and restore the previous feed rate when the sensor 52 and analyzer 5 ^ indicate the end of indicate this segment.

De uitvoeringsvorm van figuur 3 is in het bijzonder geschikt voor CNC-bedreven bewerkingscentra die gebruik maken van een voorgeprogrammeerde opeenvolging van verschillende werktuigen, en is efficiënter dan de vorige uitvoeringsvorm, in het bijzonder als gevolg van de voorziening, zoals in figuur 3 is getoond, van de geheugeneenheid 42, die de noodzaak elimineert om de besturingseenheid elke keer dat van werktuig wordt veranderd terug te stellen.The embodiment of Figure 3 is particularly suitable for CNC-operated machining centers using a pre-programmed sequence of different tools, and is more efficient than the previous embodiment, especially due to the feature, as shown in Figure 3, of the memory unit 42, which eliminates the need to reset the control unit every time a tool is changed.

Het zal voor de vakman duidelijk zijn dat de uitvinding niet is beperkt tot de details van de hierboven geïllustreerde uitvoeringsvormen en dat de onderhavige uitvinding ook in andere specifieke vormen kan zijn belichaamd zonder af te wijken van de aard of essentiële attributen daarvan. De onderhavige uitvoeringsvormen moeten daarom in alle opzichten als illustratief en niet als beperkend worden beschouwd, waarbij de reikwijdte van de uitvinding veeleer wordt aangegeven door de bijgevoegde conclusies dan door de voorafgaande beschrijving, en alle veranderingen die zich binnen de betekenis en het gelijkwaardigheidsgebied van de conclusies voordoen zijn daarom bedoeld daar ook deel van uit te maken.It will be apparent to those skilled in the art that the invention is not limited to the details of the above-illustrated embodiments and that the present invention may be embodied in other specific forms without departing from its nature or essential attributes. The present embodiments are therefore to be considered in all respects as illustrative and not limiting, the scope of the invention being indicated by the appended claims rather than by the foregoing description, and any changes which are within the meaning and scope of the claims events are therefore intended to be part of it.

Claims (16)

1. Besturingseenheid voor de optimalisatie van metaalbewerking op CNC-bedreven werktuigmachines, met een hoofdaandrijving die de werk-tuigspil van de werktuigmachines voedt en voedingsaandrijvingen die het voedingsmechanisme van de werktuigmachines voeden, waarbij de voedingsaandrijvingen zodanig bestuurd kunnen worden dat ze een voe-dingssnelheid kunnen produceren die ofwel wordt bepaald door een vooraf bepaalde instelling van het snijdraaimoment dat door de werktuig-spil is verschaft, ofwel door de besturingseenheid, die deze instelling in een leermodus van de besturingseenheid opheft, omvattende: een eerste eenheid voor het bewaken van het draaimoment van de hoofdaandrijving van de werktuigmachine om het werkelijke, momentane snijdraaimoment te bewerkstelligen; een tweede eenheid voor het instellen van het nominale snijdraaimoment in de leermodus afhankelijk van het bewaakte hoofdaandrijvings-draaimoment; een derde eenheid voor het berekenen van de voedingssnelheid die nodig is om het snijdraaimoment op een constant niveau te houden en voor het besturen van de voedingsaandrijving van de werktuigmachine; een vierde eenheid die reageert op het bewaakte hoofdaandrij-vings-draaimoment en die voedingssnelheid-beperkingssignalen aan de derde eenheid levert voor het beveiligen van het werktuig tegen breuken, met het kenmerk. dat de eenheid voor het berekenen van de voedingssnelheid wordt geadresseerd door een compensatoreenheid die enerzijds reageert op signalen van een comparatoreenheid die het ingestelde draaimoment vergelijkt met het werkelijke, momentane draaimoment zoals door de eerste eenheid is aangeduid, en die anderzijds reageert op signalen van een identificeringseenheid die het momentane doorsnedege-bied van de snede berekent als reactie op signalen van zowel de eerste, hoofdaandrijvingsdraaimoment-bewakingseenheid als de voedings-snelheid-berekeningseenheid, waarbij de compensatoreenheid een uiterst precieze stabilisatie van het draaimoment vergemakkelijkt.1. Control unit for metalworking optimization on CNC-operated machine tools, with a main drive feeding the tool spindle of the machine tools and feed drives feeding the feed mechanism of the machine tools, whereby the feed drives can be controlled at a feed speed either determined by a predetermined setting of the cutting torque provided by the tool spindle, or by the control unit overriding this setting in a learning mode of the control unit, comprising: a first unit for monitoring the torque of the machine tool main drive to achieve the actual instantaneous cutting torque; a second unit for setting the nominal cutting torque in the learning mode depending on the monitored main drive torque; a third unit for calculating the feed rate required to maintain the cutting torque at a constant level and to control the feed drive of the machine tool; a fourth unit responsive to the monitored main drive torque and providing feed rate limiting signals to the third unit to protect the tool from breakage, characterized. that the feed rate calculation unit is addressed by a compensator unit which, on the one hand, responds to signals from a comparator unit which compares the set torque to the actual, instantaneous torque as indicated by the first unit, and, on the other hand, responds to signals from an identification unit which calculates the instantaneous cross-sectional area of the cut in response to signals from both the first main drive torque monitoring unit and the feed rate calculating unit, the compensator unit facilitating extremely precise torque stabilization. 2. Besturingseenheid volgens conclusie 1, waarbij de voedings-snelheid-berekeningseenheid tevens signalen aan een werktuigstatus-indicator levert.Control unit according to claim 1, wherein the feed rate calculating unit also supplies signals to a tool status indicator. 3· Besturingseenheid volgens conclusie 1, verder omvattende een zelfdiagnostiserende eenheid voor het testen van het systeem van de besturingseenheid en voor het verschaffen van een activeringssignaal aan de voedingssnelheid-berekeningseenheid.The control unit of claim 1, further comprising a self-diagnosing unit for testing the system of the control unit and for providing an activation signal to the feed rate calculating unit. 4. Besturingseenheid volgens conclusie 1, verder omvattende een besturingspaneel dat voor de bedieningspersoon van de werktuigmachine toegankelijk is en omvattende eerste middelen voor het handmatig instellen van het snijdraaimoment en tweede middelen voor het selecteren van óf de handmatige instelmodus óf de leermodus.The control unit of claim 1, further comprising a control panel accessible to the operator of the machine tool and comprising first means for manually setting the cutting torque and second means for selecting either the manual adjustment mode or the learning mode. 5. Besturingseenheid volgens conclusie 1, waarbij de besturingseenheid is voorzien van een programma-interface om het mogelijk te maken dat de besturingseenheid door een CNC-programma wordt geadresseerd .Control unit according to claim 1, wherein the control unit is provided with a program interface to allow the control unit to be addressed by a CNC program. 6. Besturingseenheid volgens conclusie 1, die verder een geheu-geneenheid omvat voor het opslaan daarin van nominale snijdraaimoment-waarden voor verschillende te gebruiken werktuigen.The control unit of claim 1, further comprising a memory unit for storing therein nominal cutting torque values for various tools to be used. 7. In een besturingseenheid voor een CNC-bedreven werktuigmachine met een hoofdaandrijving die de werktuigspil van de werktuigmachine voedt en voedingsaandrijvingen voor het voeden van het voedingsmecha-nisme van de werktuigmachine, een verbetering bestaande uit een schakeling voor zeer precieze stabilisatie van het draaimoment van de werktuigspil, omvattende een compensatoreenheid die enerzijds reageert op signalen van een comparatoreenheid die het ingestelde werktuigspil-draaimoment vergelijkt met het werkelijke, momentane draaimoment zoals aangegeven door een eenheid die het draaimoment van de hoofdaandrijving bewaakt en die anderzijds reageert op signalen van een eenheid die het momentane doorsnedegebied van de snede berekent als reactie op signalen van zowel de hoofdaandrijvingsdraaimoment-bewakingseenheid als een voedingssnelheid-berekeningseenheid.7. In a CNC machine tool control unit with a main drive which feeds the machine tool spindle and feed drives for feeding the machine tool feed mechanism, an improvement consisting of a circuit for very precise torque stabilization of the machine. tool spindle, comprising a compensator unit which, on the one hand, responds to signals from a comparator unit which compares the set tool spindle torque to the actual, instantaneous torque as indicated by a unit that monitors the torque of the main drive and, on the other hand, responds to signals from a unit that senses the instantaneous cross-sectional area of the cut calculates in response to signals from both the main drive torque monitoring unit and a feed rate calculating unit. 8. Besturingseenheid voor de optimalisatie van metaalbewerking op CNC-bedreven werktuigmachines, met een hoofdaandrijving die de werktuigspil van de werktuigmachines voedt en voedings aandrijvingen die het voedingsmechanisme van de werktuigmachines voeden, waarbij de voedingsaandrijvingen zodanig bestuurd kunnen worden dat ze een voe-dingssnelheid produceren die ofwel door een vooraf bepaalde instelling van het snijdraaimoment wordt bepaald die door de werktuigspil is geproduceerd, ofwel door de besturingseenheid die deze instelling in een leermodus opheft, omvattende: een eerste eenheid voor het bewaken van het draaimoment van de hoofdaandrijving van de werktuigmachine om het werkelijke, momentane snijdraaimoment tot stand te brengen; een tweede eenheid voor het instellen van het nominale snijdraaimoment in de leermodus afhankelijk van het bewaakte hoofdaandrijvings-draaimoment; een derde eenheid voor het berekenen van de voedingssnelheid die nodig is om het snijdraaimoment op een constant niveau te houden en voor het besturen van de voedingsaandrijving van de werktuigmachine; · een vierde eenheid die reageert op het bewaakte hoofdaandrij-vings-draaimoment en die voedingssnelheid-beperkingssignalen aan de derde eenheid levert voor het beveiligen van het werktuig tegen breuken, waarbij de eenheid voor het berekenen van de voedingssnelheid wordt geadresseerd door een compensatoreenheid die enerzijds reageert op signalen van een comparatoreenheid die het ingestelde draaimoment vergelijkt met het werkelijke, momentane draaimoment zoals aangegeven door de eerste eenheid, en die anderzijds reageert op signalen van een identificeringseenheid die het momentane doorsnedegebied van de snede berekent als reactie op signalen van zowel de eerste, hoofdaandrij-vingsdraaimoment-bewakingseenheid als de voedingssnelheid-berekenings-eenheid, waarbij de compensatoreenheid een zeer precieze stabilisatie van het draaimoment vergemakkelijkt, waarbij de hoofdaandrijving zodanig bestuurd kan worden dat, voor een specifieke werkzaamheid, maximale produktiviteit of minimale kosten van machinale bewerking, of een combinatie van deze criteria, en/of vooraf geselecteerde werktuigbe-nutting kan worden bereikt, verder omvattende een vijfde eenheid voor het berekenen van de snelheid van de werktuigspil, waarbij de eenheid voor het berekenen van de snelheid van de werktuigspil wordt geadresseerd door een CNC-programma via een eerste geheugeneenheid die de calculatoreenheid voorziet van een eerste coëfficiënt die betrekking heeft op het te gebruiken werktuig; waarbij dit programma, via een tweede geheugeneenheid, minstens één tweede coëfficiënt levert, die betrekking heeft op het machinaal te bewerken materiaal, waarbij de eenheid vcor het berekenen van de snelheid van de werktuigmachinespil wordt geadresseerd door een speciale eenheid die de optimale werktuiglevensduur berekent om een optimum voor de geselecteerde criteria of een combinatie daarvan te bereiken, en waarbij de identificeringseenheid de momentane waarden van het snijgebied levert, waarbij de calculatoreenheid een snelheidsbesturend signaal levert dat het mogelijk maakt dat de besturingseenheid het bedrijf van de werktuigmachine optimaliseert.8. Control unit for metalworking optimization on CNC machine tools, with a main drive feeding the tool spindle of the machine tools and feed drives feeding the feed mechanism of the machine tools, the feed drives being controllable to produce a feed rate which is either determined by a predetermined cutting torque setting produced by the tool spindle, or by the control unit overriding this setting in a learning mode, comprising: a first unit for monitoring the torque of the machine tool main drive to the actual , achieve instantaneous cutting torque; a second unit for setting the nominal cutting torque in the learning mode depending on the monitored main drive torque; a third unit for calculating the feed rate required to maintain the cutting torque at a constant level and to control the feed drive of the machine tool; A fourth unit responsive to the monitored main drive torque and providing feed rate limiting signals to the third unit to protect the tool from breakage, the feed rate calculation unit being addressed by a compensator unit which reacts on the one hand to signals from a comparator unit that compares the set torque to the actual instantaneous torque as indicated by the first unit, and on the other hand responds to signals from an identification unit that calculates the instantaneous cross-sectional area of the cut in response to signals from both the first main drive spring torque monitoring unit as the feed rate calculation unit, the compensator unit facilitating a very precise stabilization of the torque, the main drive being controllable so that, for a specific operation, maximum productivity or minimum cost machining, or a combination of these criteria, and / or preselected tool utilization can be achieved, further comprising a fifth tool spindle speed calculating unit, the tool spindle speed calculating unit is addressed by a CNC program through a first memory unit that provides the calculator unit with a first coefficient related to the tool to be used; wherein this program, via a second memory unit, provides at least one second coefficient, related to the material to be machined, the unit for calculating the machine tool spindle speed being addressed by a special unit that calculates the optimum tool life to provide a achieve optimum for the selected criteria or a combination thereof, and wherein the identification unit provides the instantaneous values of the cutting area, the calculator unit providing a speed control signal that allows the control unit to optimize the machine tool operation. 9. In een besturingseenheid voor een CNC-bedreven werktuigmachine met een hoofdaandrijving die de werktuigspil van de werktuigmachine voedt en voedingsaandrijvingen voor het voeden van het voedingsmecha-nisme van de werktuigmachine, een verbetering bestaande uit een schakeling voor het besturen van de snelheid van de werktuigspil voor het verkrijgen van óf maximale produktiviteit óf minimale kosten van machinale bewerking, of een combinatie daarvan of vooraf geselecteerde werktuiglevensduur, omvattende een eenheid voor het berekenen van de snelheid van de werktuigspil, waarbij de eenheid wordt geadresseerd door een CNC-programma via een eerste geheugeneenheid die de calcula-toreenheid voorziet van een eerste coëfficiënt die betrekking heeft op het te gebruiken werktuig; waarbij het programma, via een tweede geheugeneenheid, minstens één tweede coëfficiënt levert, die betrekking heeft op het machinaal te bewerken materiaal; waarbij een logisch element het nominale snijdraaimoment verschaft; waarbij het programma de geprojecteerde werktuiglevensduur verschaft, en waarbij de identi-ficeringseenheid de momentane waarden van het snijgebied verschaft, waarbij de calculatoreenheid een snelheidsbesturend signaal verschaft dat het de besturingseenheid mogelijk maakt het bedrijf van de werktuigmachine te optimaliseren.9. In a CNC machine tool control unit with a main drive which feeds the machine tool spindle and feed drives for feeding the machine tool feed mechanism, an improvement comprising a tool spindle speed control circuit for obtaining either maximum productivity or minimal machining costs, or a combination thereof or pre-selected tool life, comprising a unit for calculating the tool spindle speed, the unit being addressed by a CNC program via a first memory unit which provides the calculator unit with a first coefficient related to the tool to be used; wherein the program, via a second memory unit, provides at least one second coefficient, related to the material to be machined; wherein a logic element provides the nominal cutting torque; wherein the program provides the projected tool life, and the identification unit provides the instantaneous values of the cutting area, the calculator unit providing a speed control signal that allows the control unit to optimize the machine tool operation. 10. Besturingseenheid voor de optimalisatie van metaalbewerking op CNC-bedreven werktuigmachines, met een hoofdaandrijving die de werktuigspil van de werktuigmachines voedt en voedingsaandrijvingen die het voedingsmechanisme van de werktuigmachines voeden, waarbij de voedingsaandrijvingen zodanig bestuurd kunnen worden dat ze een voe-dingssnelheid verschaffen die ofwel door een vooraf bepaalde instelling van het snijdraaimoment dat door de werktuigspil is geproduceerd ofwel door de besturingseenheid die de instelling in een leermodus opheft wordt bepaald, omvattende: een eerste eenheid voor het bewaken van het draaimoment van de hoofdaandrijving van de werktuigmachine om het werkelijke, momentane snijdraaimoment tot stand te brengen; een tweede eenheid voor het instellen van het nominale snijdraaimoment in de leermodus afhankelijk van het bewaakte hoofdaandrijvings-draaimoment; een derde eenheid voor het berekenen van de voedingssnelheid die nodig is om het snijdraaimoment op een constant niveau te houden en voor het besturen van de voedingsaandrijvingen van de werktuigmachine; een vierde eenheid die reageert op het bewaakte hoofdaandrij-vings-draaimoment en die voedingssnelheid-beperkingssignalen aan de derde eenheid levert voor het beveiligen van het werktuig tegen breuken, waarbij de eenheid voor het berekenen van de voedingssnelheid wordt geadresseerd door een compensatoreenheid die enerzijds reageert op signalen van een comparatoreenheid die het ingestelde draaimoment vergelijkt met het werkelijke, momentane draaimoment zoals is aangegeven door de eerste eenheid, en die anderzijds reageert op signalen van een identificeringseenheid die het momentane doorsnedegebied van de snede berekent als reactie op signalen van zowel de eerste, hoofdaan-drijvingsdraaimoment-bewakingseenheid als de voedingssnelheid-bereke-ningseenheid, waarbij de compensatoreenheid de zeer precieze stabilisatie van het draaimoment vergemakkelijkt, waarbij de hoofdaandrijving zodanig bestuurd kan worden dat, voor een specifieke werkzaamheid, maximale produktiviteit of minimale kosten van machinale bewerking of een combinatie van deze criteria, en/of een vooraf geselecteerde werk-tuiglevensduur kan worden bereikt, verder omvattende: een vijfde eenheid voor het berekenen van de snelheid van de werktuigspil, waarbij de eenheid voor het berekenen van de snelheid van de werktuigspil wordt geadresseerd door een CNC-programma via een eerste geheugeneenheid die de calculatoreenheid voorziet van een eerste coëfficiënt die betrekking heeft op het te gebruiken werktuig; waarbij het programma, via een tweede geheugeneenheid, minstens één tweede coëfficiënt levert, die betrekking heeft op het machinaal te bewerken materiaal, waarbij de eenheid voor het berekenen van de snelheid van de werktuigmachinespil wordt geadresseerd door een speciale eenheid die de werktuiglevensduur berekent die nodig is voor geselecteerde optimalisatiecriteria, en waarbij de identificeringseenheid de eenheid voor het berekenen van de snelheid van waarden van het snijge-bied voorziet, waarbij de calculatoreenheid een snelheidsbesturend signaal levert dat het de besturingseenheid mogelijk maakt het bedrijf van de werktuigmachine te optimaliseren, en waarbij de eenheid voor het berekenen van de voedingssnelheid verder wordt geadresseerd door een signaalomzettereenheid die reageert op een analyseereenheid voor het analyseren van de harmonischen van het draaimoment van de voe-dingsaandrijving als reactie op de sensoreenheid die het draaimoment bewaakt, waarbij de analyseereenheid in samenwerking met de sensoreen-heid en de signaalomzettereenheid het machinale precisie-bewerken van dunne werkstuksegmenten vergemakkelijkt.10. Control unit for metalworking optimization on CNC machine tools, with a main drive feeding the tool spindle of the machine tools and feed drives feeding the feed mechanism of the machine tools, the feed drives being controllable to provide a feed rate which is either by a predetermined setting of the cutting torque produced by the tool spindle or determined by the control unit overriding the setting in a learning mode, comprising: a first unit for monitoring the torque of the machine tool main drive to the actual, instantaneous achieve cutting torque; a second unit for setting the nominal cutting torque in the learning mode depending on the monitored main drive torque; a third unit for calculating the feed rate required to maintain the cutting torque at a constant level and for controlling the feed drives of the machine tool; a fourth unit responsive to the monitored main drive torque and providing feed rate limiting signals to the third unit to protect the tool from breakage, the feed rate calculation unit being addressed by a compensator unit which responds to signals from a comparator unit that compares the set torque to the actual instantaneous torque as indicated by the first unit, and on the other hand responds to signals from an identification unit that calculates the instantaneous cross-sectional area of the cut in response to signals from both the first, main -driving torque monitoring unit as the feed rate calculating unit, the compensator unit facilitating the very precise stabilization of the torque, the main drive being controllable so that, for a specific operation, maximum productivity or minimum cost of n machining or a combination of these criteria, and / or a preselected tool life can be achieved, further comprising: a fifth tool spindle speed calculating unit, the unit speed calculating unit tool spindle is addressed by a CNC program through a first memory unit that provides the calculator unit with a first coefficient related to the tool to be used; the program providing, via a second memory unit, at least one second coefficient, related to the material to be machined, the unit for calculating the machine tool spindle speed being addressed by a special unit calculating the tool life required for selected optimization criteria, and wherein the identification unit provides the unit for calculating the speed of values of the cutting area, the calculator unit providing a speed-controlling signal allowing the control unit to optimize the machine tool operation, and the unit for calculating the feed rate is further addressed by a signal converter unit responsive to an analyzer for analyzing the harmonics of the feed drive torque in response to the sensor unit monitoring the torque, the analyzer In conjunction with the sensor unit and the signal converter unit, it facilitates machining precision machining of thin workpiece segments. 11. Besturingseenheid volgens conclusie 10, waarbij de eenheid voor het berekenen van de voedingssnelheid verder wordt geadresseerd door een signaalomzettereenheid die reageert op een analyseereenheid voor het analyseren van de werktuigmachinetrilling, en de voedingssnelheid F modificeert tot de mate die vereist is om de trillingen te onderdrukken, waarbij naar de originele snelheid wordt teruggekeerd wanneer dit is bereikt.The control unit of claim 10, wherein the feed rate calculation unit is further addressed by a signal converter unit responsive to an analyzer for analyzing the machine tool vibration, and modifies the feed rate F to the extent required to suppress the vibrations. , returning to the original speed when it is reached. 12. In een besturingseenheid voor een CNC-bedreven werktuigmachine met een hoofdaandrijving die de werktuigspil van de werktuigmachine voedt en voedingsaandrijvingen voor het voeden van het voedingsmecha-nisme van de werktuigmachine, een verbetering bestaande uit een schakeling die, met hoge precisie, de machinale eindbewerking vergemakkelijkt van dunne wandsegmenten van werkstukken, omvattende een sensor die op het voedingsaandrijvings-draaimoment reageert, die een analy-seerinrichting voedt voor het analyseren van de harmonischen van het voedingsaandrijvings-draaimoment, welke analyseerinrichting een sig-naalomzetter adresseert die signalen verschaft die, toegevoerd aan een voedingssnelheidscalculator, het uitgangssignaal hiervan modificeren, waardoor de voedingssnelheid telkens wanneer de sensor het effectieve begin van een dun segment aanduidt wordt gereduceerd, en de vorige voedingssnelheid wordt hersteld wanneer de sensor het einde van dit segment aanduidt.12. In a control unit for a CNC machine tool with a main drive which feeds the machine tool spindle and feed drives for feeding the machine tool feed mechanism, an improvement consisting of a circuit which, with high precision, the machining end machining Facilitates thin wall segments of workpieces, including a sensor responsive to the feed drive torque, which feeds an analyzer for analyzing the harmonics of the feed drive torque, which analyzer addresses a signal converter that provides signals supplied to a feed rate calculator, modifying its output signal thereby reducing the feed rate every time the sensor indicates the effective start of a thin segment, and restore the previous feed rate when the sensor indicates the end of this segment. 13. Werkwijze voor de optimalisatie van metaalbewerking op CNC-bedreven werktuigmachines met een hoofdaandrijving die de werktuigspil van de werktuigmachines voedt en voedingsaandrijvingen die het voe-dingsmechanisme van de werktuigmachines voeden, waarbij de voedings-aandrijvingen zodanig bestuurd kunnen worden dat ze een voedingssnelheid verschaffen die wordt bepaald door een vooraf bepaalde instelling van het snijdraaimoment dat door de werktuigspil is verschaft, of door de besturingseenheid die deze instelling in een leermodus van de besturingseenheid opheft, omvattende de volgende stappen: bewaken van het draaimoment van de hoofdaandrijving van de werktuigmachine om het werkelijke, momentane snijdraaimoment tot stand te brengen; instellen van het nominale snijdraaimoment in de leermodus afhan- kelijk van het bewaakte hoofdaandrijvings-draaimoment; berekenen, in een voedingssnelheid-berekeningseenheid, van de voedingssnelheid die nodig is om het snijdraaimoment op een constant niveau te houden en besturen van de voedingssnelheid van de werktuigmachine ; leveren van voedingssnelheid-beperkingssignalen aan een voedings-snelheid-berekeningseenheid voor het beveiligen van het werktuig tegen breuken; vergelijken, in een comparatoreenheid, van het ingestelde draai-moment met het werkelijke, momentane draaimoment; berekenen, in een identificeringseenheid, van het momentane doorsnedegebied van de snede als reactie op signalen die door zowel de hoofdaandrijvingsdraaimo-ment-bewakingseenheid als de voedingssnelheid-berekeningseenheid zijn geleverd; toevoeren van de signalen van de twee eenheden naar een compensa-toreenheid, en toevoeren van de signalen van de compensatoreenheid naar de voedingssnelheid-berekeningseenheid, waardoor een zeer precieze stabilisatie van het snijdraaimoment wordt bereikt.13. Method for optimizing metalworking on CNC-operated machine tools with a main drive that feeds the machine tool spindle and feed drives that feed the machine's feed mechanism, whereby the feed drives can be controlled to provide a feed rate that is determined by a predetermined setting of the cutting torque provided by the tool spindle, or by the control unit overriding this setting in a learning mode of the control unit, comprising the following steps: monitoring the torque of the machine tool main drive to the actual , achieve instantaneous cutting torque; setting the nominal cutting torque in learning mode depending on the monitored main drive torque; calculating, in a feed rate calculating unit, the feed rate needed to maintain the cutting torque at a constant level and controlling the feed rate of the machine tool; supplying feed rate limiting signals to a feed rate calculator for protecting the tool from breakage; comparing, in a comparator unit, the set torque to the actual, instantaneous torque; calculating, in an identifier, the instantaneous cross-sectional area of the cut in response to signals supplied by both the main drive torque monitor and the feed rate calculating unit; supplying the signals from the two units to a compensator unit, and supplying the signals from the compensator unit to the feed rate calculating unit, thereby achieving a very precise stabilization of the cutting torque. 14. Werkwijze volgens conclusie 13. verder omvattende de stappen van het berekenen van de snelheid van de werktuigspil en het op overeenkomstige wijze modificeren van de spilsnelheid om een maximale produktiviteit of minimale kosten van machinale bewerking, of een combinatie daarvan, of een vooraf geselecteerde werktuiglevensduur te bereiken.The method of claim 13. further comprising the steps of calculating the tool spindle speed and correspondingly modifying the spindle speed to maximize productivity or minimal machining costs, or a combination thereof, or a preselected tool life reach. 15. Werkwijze volgens conclusie 13, verder omvattende de volgende stappen: bewaken van de harmonischen van het draaimoment van de voedings-aandrijving; analyseren van de bewaakte harmonischen; vormen van een signaal dat door het analyseren van de harmonischen is verschaft, en toevoeren van het signaal naar de voedingssnelheid-berekenings-eenheid om de machinale bewerking van dunne werkstuksegmenten te vergemakkelijken.The method of claim 13, further comprising the steps of: monitoring the power drive torque harmonics; analyzing the monitored harmonics; forming a signal provided by analyzing the harmonics, and feeding the signal to the feed rate calculating unit to facilitate machining of thin workpiece segments. 16. Werkwijze volgens conclusie 15, verder omvattende de volgende stappen: bewaken van de werktuigmachinetrilling; analyseren van deze trilling; vormen van een signaal dat door het analyseren van de trilling is verschaft; toevoeren van dit signaal aan de voedingssnelheid-berekeningseen-heid om de trillingen te onderdrukken, en terugkeren naar de orginele voedingssnelheid wanneer dit is bereikt.The method of claim 15, further comprising the steps of: monitoring the machine tool vibration; analyzing this vibration; forming a signal provided by analyzing the vibration; supplying this signal to the feed rate calculation unit to suppress the vibrations, and return to the original feed rate when it is reached.
NL9320054A 1992-12-28 1993-12-27 Control unit for CNC-operated machine tools. NL9320054A (en)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
IL10425092 1992-12-28
IL10425092A IL104250A (en) 1992-12-28 1992-12-28 Controller for cnc-operated machine tools
US9312344 1993-12-27
PCT/US1993/012344 WO1994014569A1 (en) 1992-12-28 1993-12-27 Controller for cnc-operated machine tools

Publications (1)

Publication Number Publication Date
NL9320054A true NL9320054A (en) 1995-11-01

Family

ID=11064361

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
NL9320054A NL9320054A (en) 1992-12-28 1993-12-27 Control unit for CNC-operated machine tools.

Country Status (17)

Country Link
JP (1) JPH09500331A (en)
KR (1) KR100300238B1 (en)
AU (1) AU680228B2 (en)
BR (1) BR9307796A (en)
CA (1) CA2152906C (en)
CH (1) CH685929A5 (en)
DE (2) DE4396951T1 (en)
DK (1) DK73195A (en)
ES (1) ES2108623B1 (en)
GB (1) GB2289350B (en)
IL (1) IL104250A (en)
NL (1) NL9320054A (en)
RU (1) RU2108900C1 (en)
SE (1) SE9502332L (en)
SG (1) SG47460A1 (en)
UA (1) UA41907C2 (en)
WO (1) WO1994014569A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20230120529A1 (en) * 2020-03-31 2023-04-20 Siemens Aktiengesellschaft Optimisation of chip removal processes on machine tools

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
IL116667A0 (en) * 1996-01-03 1996-05-14 Omat Ltd Apparatus and method for cnc machine tooling
US6961637B2 (en) * 2003-02-25 2005-11-01 Ge Fanuc Automation Americas, Inc. On demand adaptive control system
DE102005041175A1 (en) 2005-08-31 2007-03-01 Dr. Johannes Heidenhain Gmbh Adaptive feed regulation method for use in numerical control (NC) machine tools, involves processing workpiece based on introduction instruction of NC program and stopping workpiece processing based on terminating instruction of NC program
DE102007053644B4 (en) 2007-11-08 2013-10-10 Comara Kg Process monitoring process for drilling operations
DE102013210573B4 (en) * 2013-06-06 2016-02-04 Keuro Besitz Gmbh & Co. Edv-Dienstleistungs Kg Sawing machine and method for controlling a sawing machine
KR102092969B1 (en) * 2013-06-10 2020-03-27 두산공작기계 주식회사 Setting method of feed speed on the real time of a spinning cutting tool, and the control device
RU2594049C1 (en) * 2015-02-05 2016-08-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный технологический университет "СТАНКИН" (ФГБОУ ВО "МГТУ "СТАНКИН") Device for adaptive control of machine
JP6333797B2 (en) 2015-11-26 2018-05-30 ファナック株式会社 A numerical control device that controls the feed rate by the spindle load
JP6680756B2 (en) 2017-12-26 2020-04-15 ファナック株式会社 Control device and machine learning device
JP6787950B2 (en) 2018-06-04 2020-11-18 ファナック株式会社 Numerical control device
CN110488748B (en) * 2019-09-05 2020-09-08 中国航空制造技术研究院 Numerical control cutting self-adaptive control method based on time sequence deduction and pre-control

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3267344A (en) * 1963-02-04 1966-08-16 Bendix Corp Numerically controlled work and feed motor driven gear-hobber
US3446099A (en) * 1963-05-13 1969-05-27 North American Rockwell Adaptive control for a machine tool
US3665280A (en) * 1969-08-22 1972-05-23 Stewart Warner Corp Zero offset numerical servo machine control system
JPS5114745B1 (en) * 1970-03-24 1976-05-12
FR2190030A5 (en) * 1972-06-16 1974-01-25 Lorette Mavilor Manuf
JPS5633345B2 (en) * 1974-01-16 1981-08-03
JPS5225811A (en) * 1975-08-22 1977-02-26 Kawasaki Rozai Kk Manufacture of burned refractory bricks
US4208718A (en) * 1978-06-05 1980-06-17 Kearney & Trecker Corporation Method of optimizing the operation of a computer controlled machine tool
US4237408A (en) * 1979-08-10 1980-12-02 Cincinnati Milacron Inc. Method and apparatus for modifying the operation of a machine tool as a function of torque
JPS577868A (en) * 1980-06-13 1982-01-16 Harima Refractories Co Ltd Manufacture of continuous casting nozzle
US4793421A (en) * 1986-04-08 1988-12-27 Becor Western Inc. Programmed automatic drill control
JPS63265582A (en) * 1987-04-21 1988-11-02 Toyota Motor Corp Servomotor controller
US4944643A (en) * 1989-05-08 1990-07-31 Lehmkuhl Robert A Torque thrust and surface sensing device
DE3931143C2 (en) * 1989-09-19 1998-05-20 Rolf Prof Dr Ing Isermann Method for monitoring the operation of a machine tool
JPH0437453A (en) * 1990-05-31 1992-02-07 Nippon Steel Corp Nozzle for casting wide and thin slab

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20230120529A1 (en) * 2020-03-31 2023-04-20 Siemens Aktiengesellschaft Optimisation of chip removal processes on machine tools
US11747784B2 (en) * 2020-03-31 2023-09-05 Siemens Aktiengesellschaft Optimisation of chip removal processes on machine tools

Also Published As

Publication number Publication date
IL104250A (en) 1995-10-31
UA41907C2 (en) 2001-10-15
AU5872494A (en) 1994-07-19
CA2152906C (en) 2005-10-25
ES2108623B1 (en) 1998-07-16
SE9502332L (en) 1995-08-18
AU680228B2 (en) 1997-07-24
KR960700126A (en) 1996-01-19
SE9502332D0 (en) 1995-06-28
DK73195A (en) 1995-08-28
ES2108623A1 (en) 1997-12-16
WO1994014569A1 (en) 1994-07-07
RU2108900C1 (en) 1998-04-20
DE4396951B4 (en) 2005-07-14
IL104250A0 (en) 1993-05-13
CA2152906A1 (en) 1994-07-07
BR9307796A (en) 1998-12-29
DE4396951T1 (en) 1997-04-17
GB2289350B (en) 1997-06-04
KR100300238B1 (en) 2001-10-22
SG47460A1 (en) 1998-04-17
JPH09500331A (en) 1997-01-14
GB9513005D0 (en) 1995-09-06
GB2289350A (en) 1995-11-15
CH685929A5 (en) 1995-11-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1662352B1 (en) Controller with acceleration detection means
RU2180967C2 (en) Automatic current test of condition of tool
NL9320054A (en) Control unit for CNC-operated machine tools.
US4563897A (en) Apparatus for monitoring tool life
JP4812224B2 (en) Machining simulation apparatus and method in NC machining
GB2168828A (en) Adaptive control
US20080161959A1 (en) Method to measure tool wear from process model parameters
JPH01234135A (en) Method of controlling machine tool
JP2590303B2 (en) How to grind the surface of a workpiece with a grinder
KR20040060741A (en) A Tool Error Detecting Unit of CNC and Method Thereof
CN113613820A (en) Method for automatic process monitoring in continuous gear grinding
US5727912A (en) Controller for CNC-operated machine tools
RU95120016A (en) CONTROLLER FOR CNC MACHINES
EP3551375A1 (en) Machine tool for machining a workpiece
EP0356663B1 (en) A grinding machine, and method and apparatus for controlling a grinding process
Persoons et al. A process model for robotic cup grinding
KR0161095B1 (en) Method and system of mechanical stress relexing
JPS59142046A (en) Control method and device for tool life
JP3294414B2 (en) Tool life detection method for machine tools
GB2280866A (en) Method and apparatus for grinding
CN211928401U (en) Intelligent control and monitoring system for machining process
JPH06155243A (en) Cutting tool exchange indicating device
JPH06278022A (en) Grinding device

Legal Events

Date Code Title Description
BB A search report has been drawn up
BV The patent application has lapsed