CH432181A - Controlled lathe - Google Patents

Controlled lathe

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CH432181A
CH432181A CH226666A CH226666A CH432181A CH 432181 A CH432181 A CH 432181A CH 226666 A CH226666 A CH 226666A CH 226666 A CH226666 A CH 226666A CH 432181 A CH432181 A CH 432181A
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CH
Switzerland
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tool
slide
interpolator
lathe according
lathe
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Application number
CH226666A
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German (de)
Inventor
Schaerer Willy
Original Assignee
Fischer Ag Georg
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    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23QDETAILS, 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
    • B23Q15/00Automatic control or regulation of feed movement, cutting velocity or position of tool or work
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23QDETAILS, 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
    • B23Q5/00Driving or feeding mechanisms; Control arrangements therefor
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    • B23Q5/34Feeding other members supporting tools or work, e.g. saddles, tool-slides, through mechanical transmission
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    • B23Q2705/10Feeding members carrying tools or work
    • B23Q2705/18Feeding other members supporting tools also feeding working spindles supports
    • B23Q2705/182Feeding other members supporting tools also feeding working spindles supports in lathes

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Numerical Control (AREA)

Description

  

  Gesteuerte Drehmaschine    Die vorliegende Erfindung betrifft eine gesteuerte  Drehmaschine mit mindestens zwei gesteuerten Vor  schubrichtungen für das Werkzeug.  



  Bekannte mechanisch oder hydraulisch gesteuerte  Drehmaschinen mit einem Längsschlitten zur Bewegung  des Werkzeuges in Richtung der Drehachse des Werk  stückes und einem Querschlitten zur Bewegung des  Werkzeuges in einer dazu senkrechten Richtung weisen  den Nachteil auf, dass die Schnittbedingungen des     Werk-          zeuges    nicht für alle am gleichen Werkstück vorgenom  menen Drehvorgänge optimal sind.  



  Bildet beispielsweise beim Längsdrehen einer ersten  Fläche die Schneidkante des Drehstahls mit der Arbeits  fläche einen optimalen Einstellwinkel, so ist dies bei  einem anschliessenden Plandrehen einer zur ersten  Fläche geneigten zweiten Fläche nicht mehr der Fall.  



  Zweck der Erfindung ist, diesen Nachteil zu ver  meiden.  



  Erfindungsgemäss ist die Drehmaschine dadurch ge  kennzeichnet, dass das Werkzeug auf einem um eine zur  Drehachse des Werkstückes senkrechte Achse drehbaren  Rundschlitten befestigt ist, dessen Antrieb ebenfalls ge  steuert ist.  



  Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird an  schliessend anhand von Figuren beschrieben. Es zeigen:  Fig. 1 in schematischer Darstellung, Teile einer  Drehmaschine und einer nummerischen Steuerung,  Fig. 2 in schematischer Darstellung die Werkzeug  bewegung bei einem Bearbeitungsvorgang.  



  In Fig. 1 sind ein Längsschlitten 3 und ein Quer  schlitten 5 einer Drehmaschine ersichtlich. Der Längs  schlitten 3 ist auf im Maschinenbett verankerten Füh  rungen 1 verschiebbar angeordnet. Der Querschlitten 5  ist auf nicht dargestellten Führungen verschiebbar an  geordnet, welche sich auf dem Längsschlitten 3 befinden.  Ein Sockel 6 ist auf den Querschlitten 5 aufgeschraubt.  Auf dem Sockel 6 ist ein Rundschlitten 7 um eine  Achse 24 drehbar angeordnet. Der Rundschlitten 7 trägt  einen Werkzeughalter 9 mit einem Werkzeug 10, dessen  Spitze mit 12 bezeichnet ist. Ferner ist ein Werkstück    14 ersichtlich, das in einen Mitnehmer 13 eingespannt  ist. Die Führungen 1 des Längsschlittens 3 liegen par  allel zur Drehachse 17 des Mitnehmers 13. Die Be  wegungsrichtung des Längsschlittens 3 wird im folgen  den mit y-Richtung bezeichnet.

   Die Bewegungsrichtung  des Querschlittens 5 liegt senkrecht zur y-Richtung und  wird mit x-Richtung bezeichnet. Die Drehachse 24 des  Rundschlittens 7 liegt senkrecht zur Drehachse 17 des  Werkstückes 14 und senkrecht zu den x- und     y-Rich-          tungen,    also in z-Richtung. Der Drehwinkel des Rund  schlittens 7 um die Drehachse 24 wird in der Folge mit  p bezeichnet.  



  Eine Verstellspindel 19 ist durch eine nicht darge  stellte, im Längsschlitten 3 befestigte Gewindemutter ge  führt. Eine weitere Verstellspindel 21 ist durch eine  nicht dargestellte, im Querschlitten 5 befestigte Gewinde  mutter geführt. Eine dritte Verstellspindel 23 ist durch  ein auf dem Sockel 6 befestigtes Lager 8 geführt und  steht mit einem nicht dargestellten, am Rundschlitten 7  befestigten Zahnkranz in Eingriff.  



  Jede Verstellspindel 19, 21, 23 ist mit einem Stell  glied 25, 27 bzw. 29 gekuppelt, das beispielsweise einen  Verstellmotor, ein Getriebe und Schaltungsteile enthält,  die zur Umwandlung einer elektrischen Stellgrösse in  einen Steuerstrom für den Motor erforderlich sind. Fer  ner ist mit jeder Verstellspindel 19, 21, 23 ein     Mess-          glied    31, 33 bzw. 35 gekuppelt.  



  Ein Lochstreifen 41 ist als Programmträger zwischen  zwei Tragspulen 40 angeordnet. Ein Lesegerät 42 gibt  elektrische Impulse an ein Programmsteuerwerk 43 ab.  Dieses ist einerseits über die Leitung 45 mit weiteren,  nicht dargestellten Maschinenteilen verbunden und an  derseits über die Leitung 47 mit einem Interpolator 49  verbunden. Ausgangssignale des     Interpolators    49 gelan  gen über die Leitungen 51, 53 und 55 an die einen  Eingänge von     Vergleichern    57, 59 und 61. An die an  deren Eingänge der Vergleichen 57, 59 und 61 sind die  Ausgangssignale der     Messglieder    31, 33, 35 geführt. Die  Ausgänge der     Vergleicher    57, 59 und 61 sind mit den  Stellgliedern 25, 27 bzw. 29 verbunden.

        Der Lochstreifenleser 42 liefert im Lochstreifen 41  kodiert gespeicherte Steuer- und Formsignale an das  Programmsteuerwerk 43. Im Programmsteuerwerk er  folgt die Dekodierung und Speicherung dieser Signale  sowie die Verteilung der dekodierten Signale gemäss  ihren verschiedenen Funktionen. So werden beispiels  weise Signale, welche Schaltinformationen, also     Vor-          bereitungs-    und     Hilfsinformationen    betreffen, wie     Ein-          und    Ausschalten von Hauptspindeldrehzahlen des Kühl  mittelzuflusses usw., auf die Leitung 45 geschaltet.  Formsignale oder Koordinatensignale, die Weginforma  tionen entsprechen, werden dagegen auf die Leitung 47  durchgeschaltet.

   Im Programmsteuerwerk kann auch ein       Prüfsystem    eingebaut sein, welches einerseits die vom  Lochstreifenleser kommenden Signale und anderseits an  hand eines Testprogrammes die Funktionen der Ma  schinensteuerung     überprüft.    Zudem erfolgt im Pro  grammsteuerwerk die koordinatenrichtige Durchschal  tung der Signale.  



  Im Interpolator 49 erfolgt die Erzeugung der Soll  wertvorgabesignale für den Antrieb des Längsschlittens  3, des Querschlittens 5 und des Rundschlittens 7. Aus  den wenigen, vom Lochstreifen über das Programm  steuerwerk 43 kommenden Informationen für die Kur  venstücke, aus denen sich die Bahnkurve zusammen  setzt, längs welcher das Werkstück bearbeitet werden  soll, werden durch den Interpolator innerhalb jedes  Kurvenstückes zahlreiche Bahnpunkte ermittelt und als  Sollwerte an die Vergleicher 57, 59, 61 abgegeben.  



  Die Abfrage der im Interpolator 49 gespeicherten  Vorgabewerte oder die Auslösung von Rechenopera  tionen erfolgt durch Steuersignale, die dem Interpolator  über das Programmsteuerwerk 43 vom Lochstreifen 41       zugeführt    werden. Solche Steuersignale gelangen jeweils  zu Beginn der Bearbeitung jedes Streckenstückes der  Arbeitsfläche des Werkstückes an den Interpolator 49  und     umfassen    beispielsweise Informationen über den  totalen Vorschub in den x- und y-Richtungen, den  Drehradius und den Drehwinkel p der Werkzeugspitze.  Zu diesem Zweck enthält der Interpolator 49 in bekann  ter Weise Rechen- und/oder Speicherelemente.

   Zudem  erfolgt im Interpolator 49 die Koordinierung der für  die verschiedenen Vorschubrichtungen x, y, 99 eines  Kurvenstückes ermittelten Sollwerte in der Weise, dass  das Werkzeug mit dem Werkstück längs der gewünsch  ten Bahnkurve     kontinuierlich    in     Eingriff    bleibt und zu  dem in jedem Punkt der Bahnkurve den gleichen Winkel  zur Tangente an die Bahnkurve bildet. Der Interpolator  49 gibt hierbei für jede Koordinate x, y, p getrennte  Impulse an die Leitungen 53, 51, 55 ab, wobei der  Abstand der Impulse einem festgelegten Inkrement der  betreffenden Koordinate der Bahnkurve entspricht und  die Impulsfrequenz massgebend für die Vorschubge  schwindigkeit des Werkzeuges längs der Bahn ist.  



  Die vom Interpolator 49 ermittelten Sollwerte für  die Antriebe des Längsschlittens 3, des Querschlittens  5 und des Rundschlittens 7 werden in den diesen An  trieben zugeordneten Vergleichern 57, 59, 61 mit den  von den Messgliedern 31, 33, 35 gelieferten Ist-Werten  verglichen. Die durch den Vergleich gewonnene Ab  weichung wird als Stellgrösse den Stellgliedern 25, 27,  29 zugeführt.  



  Das die Messglieder enthaltende Messsystem kann  digital sein. In diesem Fall bestehen die Vergleicher 57,  59, 61 aus     Differenzzählern,    deren Stand über einen  nicht dargestellten Digital-Analog-Wandler den Stell  gliedern 25, 27, 29 zugeführt wird. Arbeiten dagegen    die Messglieder analog, so wird auch der Vergleich der  Soll-Ist-Werte analog vorgenommen. Hierzu werden die  digitalen Sollwerte des Interpolators 49 den Vergleichern  57, 59, 61 über nicht dargestellte     Digital-Analog-Wand-          ler    zugeführt. Ist das Mess-System nicht inkremental,  sondern absolut, so müssen die vom Integrator 49 kom  menden Impulse zuerst in Integratoren     vorzeichenrichtig     aufsummiert werden.  



  In der in Fig. 1 schematisch dargestellten     numme-          rischen    Steuerung ist ein Innen-Interpolator verwendet,  welcher die Berechnung der Punkte der durch das  Werkzeug nachzufahrenden Bahn und des Einstellwin  kels des Werkzeuges für jeden Punkt vornimmt und die  entsprechenden Vorgabewerte für die Antriebe erzeugt.  Eine weitere Ausführungsmöglichkeit der Steuerung be  steht in an sich bekannter Weise in der Verwendung  eines Aussen-Interpolators, der alle interpolierten Ein  zelwerte in digitaler oder analoger Form gespeichert ent  hält, beispielsweise auf einem Magnetband, und diese  der Steuerung zuführt. Die Steuerung der Drehmaschine  ist dann einfacher, da sie keinen Interpolator mehr ent  hält.

   Dagegen wird die Programmierung komplizierter  und es besteht die Abhängigkeit von einem Rechen  zentrum und einem störanfälligen und aufwendigen Ma  gnetbandabspielsystem.  



       Für    Bearbeitungsvorgänge, bei welchen jeweils nur  in einer Koordinatenrichtung x, y verfahren wird, indem  nur der Querschlitten 5 oder der Längsschlitten 3       (Fig.    1) verschoben     wird,    sind die Erfordernisse einer  reinen     Streckensteuerung    massgebend.

   Diese umfassen  die Vorgabe des Anfangs- und Endpunktes der Strecke,  längs welcher verfahren wird, oder auch nur des End  punktes allein, sowie die Vorgabe des Einstellwinkels  des Werkzeuges bezüglich der Arbeitsfläche des Werk  stückes und die     Vorschubgeschwindigkeit.    Die entspre  chenden Vorgabewerte können dem Lochstreifen 41  bzw. dem Programmsteuerwerk 43 direkt entnommen  werden, da sie dort auf alle     Fälle    gespeichert sind. Der       Interpolator    ist für solche Bearbeitungsvorgänge also an  sich nicht nötig.

   Das Gleiche gilt für das Erzeugen von       Ausdrehungen,    wie     Rinnen,    deren Kontur kreisbogen  förmig ist, allerdings nur unter der Voraussetzung, dass  der Abstand der Drehspitze 12 des Werkzeuges 10 von  der Drehachse 24 des Rundschlittens 7 für einen vor  gegebenen Einstellwinkel mit dem Radius des Kreis  bogens der     Ausnehmung    übereinstimmt. Trifft dies zu,  so muss für das Ausdrehen nur der Rundschlitten 7 ge  dreht werden, nicht aber der Längsschlitten 3 oder der  Querschlitten 5.  



  Ein automatisches Verstellen des Werkzeuges, um  ihm entlang einer vorgegebenen Bahn in jeder Lage  einen vorbestimmten, beispielsweise konstanten Einstell  winkel zur Arbeitsfläche zu geben, sowie das Nachfüh  ren des Werkzeugs entlang der gewünschten Bahn, be  dingt aber gleichzeitige Bewegungen des Werkzeuges in  allen drei Richtungen x, y und     (p.        Dies    ist auch er  forderlich, wenn im Verbindungspunkt zweier nicht  stetig ineinander übergehender Streckenabschnitte der  Einstellwinkel des Werkzeuges zur Arbeitsfläche so ver  stellt werden soll, dass die Werkzeugspitze in     Berührung     mit dem Werkstück bleibt.

   In diesem Fall muss das  Werkzeug um seine Spitze gedreht werden, was gleich  zeitige Vorschübe in x- und     y-Richtung    sowie ein Dre  hen des Rundschlittens erfordert. Zur Erzeugung der  Vorgabewerte     für    die den genannten Bewegungsrich  tungen entsprechenden Antriebe gemäss den funktionel  len Zusammenhängen zwischen den Koordinaten x, y,      p ist deshalb in an sich bekannter Weise der     Inter-          polator    49 vorgesehen. Da die Bahnkurve der Werk  zeugspitze 12 vom Drehwinkel p des Rundschlittens 7  um seine Drehachse 24 abhängt, ist es zweckmässig,  die der gewünschten Bahnkurve der Werkzeugspitze ent  sprechende     Bahnkurve    der Drehachse 24 sowie den  Drehwinkel p des Werkzeugs 10 zu programmieren.  



  Anhand der Fig. 2 wird im folgenden der Ablauf  eines Bearbeitungsganges beschrieben. Das im Schnitt  durch seine Drehachse 17 teilweise dargestellte zylin  drische Werkstück 14 ist hierbei mit der bereits be  arbeiteten Stirnseite gezeigt, welche aus zwei plange  drehten Teilen und einer kreisförmigen, im Schnitt von  einem Kreisbogenabschnitt begrenzten Rinne 16 besteht.  Die Bahn 65 des mit der Drehachse 24 des Rund  schlittens 7 (Fig. 1) übereinstimmenden Schwenkzen  trums 24 des Drehstahls 10 ist mit den Buchstaben A  bis I bezeichnet und setzt sich aus den Strecken A-B,  B-C, C-D usw. zusammen. Die entsprechende Bahn 67  der Drehstahlspitze 12 verläuft gemäss den Punkten A'  bis I'. Die Verbindungsgeraden der Drehstahlspitze 12  mit dem Schwenkzentrum 24 stellen demnach jeweils  für jede Lage die Geraden A/A', B/B', C/C usw. dar.  



  Zur Verwirklichung der optimalen Schnittbedingun  gen weist der Drehstahl 10 einen entsprechenden Ein  stellwinkel y zwischen der Schnittfläche 11 und der  Arbeitsfläche 15 oder einen Einstellwinkel a auf, mit  welchem die Verbindungsgerade der Drehstahlspitze mit  dem Schwenkzentrum 24 gegenüber der Arbeitsfläche  15 bzw. der Tangente an die Bahnkurve der Drehstahl  spitze 12 im Bearbeitungspunkt geneigt ist. In Fig. 2  sind diese Einstellwinkel a für verschiedene Punkte  <B>C</B>, D', E', F' und H' eingezeichnet. Um die Übersicht  nicht zu erschweren, ist hierbei der Drehstahl 10 selbst  nur im Punkt C der Drehstahlspitze 12 dargestellt. In  Fig. 2 sind ferner die drei Bewegungsrichtungen y, x  und     q,    entsprechend den Bewegungsrichtungen des  Längsschlittens 3, des Querschlittens 5 und des Rund  schlittens 7 (Fig. 1) eingezeichnet.  



  In der Ausgangslage befindet sich das Schwenk  zentrum 24 des Drehstahls 10 im Punkt A und die  Drehstahlspitze 12 im Punkt A'.  



  In einem ersten Bewegungsvorgang wird das  Schwenkzentrum 24 in x-Richtung in den Punkt B ver  schoben, so dass die Drehstahlspitze 12 in den Punkt B'  zu liegen kommt. Gemäss Fig. 1 geschieht dies durch  Verschieben des Querschlittens 5. In einem zweiten Be  wegungsvorgang erfolgt die Verschiebung des Schwenk  zentrums in y-Richtung von Punkt B zu Punkt C bzw.  der Drehstahlspitze von Punkt B' zum Punkt C. Hierzu  wird der Längsschlitten 3 verschoben. Die Drehstahl  spitze 12 ist nun in der zur Bearbeitung der     Stirnseite     des Werkstückes 15 erforderlichen Lage eingerichtet  und weist zudem den gewünschten Einstellwinkel a zur  anschliessend bearbeiteten Oberfläche auf.  



  Im dritten Bewegungsvorgang erfolgt das Plandrehen  des Werkstückes bis zum Punkt D'. Hierzu wird wieder  um mit dem Querschlitten 5 in y-Richtung gefahren,  so dass das Schwenkzentrum in den Punkt D zu liegen  kommt.  



  Nun hat das Drehen der Rinne 16 zu erfolgen,  wozu erst der Drehstahl in den gewünschten Einstell  winkel a zur Tangente an die kreisbogenförmige Bahn  16 im Punkt D' gebracht werden muss. Zu diesem  Zweck wird in einem vierten Bewegungsvorgang ein  gleichzeitiges Verschieben des Längsschlittens 3 (y-Rich-    tung) und des Querschlittens 5 (x-Richtung) sowie ein  Drehen des Rundschlittens 7 um den Winkel     ss    derart  vorgenommen, dass die Drehstahlspitze 12 im Punkt D'  in Ruhe bleibt. Das Schwenkzentrum 24 macht eine Be  wegung längs eines Kreisbogens vom Punkt D zum  Punkt E, wobei die sich ergebende Verschiebung des  Schwenkzentrums 24 in der x- bzw. y-Richtung durch  Korrekturverschiebungen des Längs- und Querschlittens  entsprechend und in Abhängigkeit der z-Bewegung kom  pensiert werden. Die Punkte D' und E' fallen demnach  zusammen.

    



  Im anschliessenden fünften Bewegungsvorgang, dem  eigentlichen Bearbeitungsvorgang, wird der Drehstahl 10  durch gleichzeitiges Verschieben des Längsschlittens 3  (y-Richtung) und des Querschlittens 5 (x-Richtung) so  wie durch Drehen des Rundschlittens so entlang der  Bahnkurve 16 geführt,     dass    in jedem Punkt die Ver  bindungsgerade Drehstahlspitze-Schwenkzentrum mit der  Tangente an die Bahnkurve den gleichen konstanten  Winkel a bildet. Dadurch sind die optimalen Schnitt  bedingungen für den Drehstahl in jedem Bearbeitungs  punkt erfüllt. Das     Schwenkzentrum    beschreibt     während     dieses Vorganges einen Kreisbogen zwischen den Punk  ten E-F-G, dessen Zentrum der Mittelpunkt M der  kreisbogenförmigen Kontur 16 ist.

   Die totale Drehung  beträgt aus Symmetriegründen 2     ss.     



  Im Punkt G' wird nun in einem sechsten Bewegungs  vorgang der Drehstahl 10, wie bereits beschrieben, so  um seine Spitze 12 gedreht, dass der Einstellwinkel zur  anschliessend bearbeiteten Oberfläche des Werkstückes  15 wieder a beträgt (Drehwinkel     ss).    Das Schwenk  zentrum folgt hierbei wiederum einem Kreisbogen, näm  lich vom Punkt G zum Punkt H.  



  In einem siebten Bewegungsvorgang erfolgt das  Plandrehen des Randteiles des Werkstückes 14, indem  durch Verschieben des Querschlittens 5 (x-Richtung)  das Schwenkzentrum 24 vom Punkt H nach dem Punk I  und damit die Drehstahlspitze 12 vom Punkt H' nach  dem Punkt I' geführt wird.  



  Im achten und letzten Bewegungsvorgang gelangt  das Schwenkzentrum 24 und die Drehstahlspitze 12  durch entsprechendes Verschieben des Längsschlittens  3     (y-Richtung)    vom Punkt I bzw. I' zum Punkt A bzw.  A' in die Ausgangslage zurück.  



  Für alle diese Bewegungsvorgänge erfolgt die Steue  rung der Antriebe durch den     Interpolator    49.     Während     es sich bei den Verschiebungen des Werkzeuges in der  x- oder     y-Richtung,    also beispielsweise in den Strecken  abschnitten     A-B    oder     B-C    um die Steuerung eines ein  zelnen Antriebes handelt, der das Werkzeug innerhalb  einer vorgegebenen Strecke mit einer vorgegebenen Vor  schubgeschwindigkeit bewegt, müssen im Fall der ge  bogenen Bahnkurve unter Berücksichtigung des Schnitt  winkels des Werkzeuges allen drei Antrieben Verstell  signale zugeführt werden, die in einer bestimmten vor  gegebenen mathematischen Beziehung stehen.

   Es ist  ohne weiteres ersichtlich, dass zu diesem Zweck nicht  die charakteristischen Werte der Bahnkurve, d. h. der  Kurve der Werkzeugspitze 12, in den     Interpolator    49  eingegeben und gespeichert werden sollen, sondern die  jenigen der Kurve der Drehachse 24 und der Winkel  lage des Rundschlittens 7.  



  Während im vorangehenden ein Ausführungsbei  spiel mit einer     nummerischen    Steuerung beschrieben ist,  besteht auch die Möglichkeit, die dieser Erfindung zu  grunde liegende Aufgabe mit einer hydraulischen oder  elektrischen Steuerung mit an sich bekannten Steue-      rungsmitteln zu lösen. Hierzu sind jedoch für jede Be  wegungsrichtung x, y und p getrennte Eingabemittel,  wie Schablonen, Schienenfelder oder dergleichen not  wendig, die aufeinander abgestimmt sind. Eine     numme-          rische    Steuerung weist gegenüber diesen Lösungen den  Vorteil grösserer Vielseitigkeit und Genauigkeit auf.



  Controlled Lathe The present invention relates to a controlled lathe with at least two controlled feed directions for the tool.



  Known mechanically or hydraulically controlled lathes with a longitudinal slide for moving the tool in the direction of the axis of rotation of the work piece and a cross slide for moving the tool in a perpendicular direction have the disadvantage that the cutting conditions of the tool are not for everyone on the same workpiece performed turning operations are optimal.



  For example, when longitudinally turning a first surface, the cutting edge of the turning tool with the working surface forms an optimal setting angle, this is no longer the case when a subsequent facing of a second surface inclined to the first surface.



  The purpose of the invention is to avoid this disadvantage.



  According to the invention, the lathe is characterized in that the tool is attached to a round slide which is rotatable about an axis perpendicular to the axis of rotation of the workpiece and whose drive is also controlled.



  An embodiment of the invention is then described with reference to figures. There are shown: FIG. 1 in a schematic representation, parts of a lathe and a numerical control, FIG. 2 in a schematic representation, the tool movement during a machining process.



  In Fig. 1, a longitudinal slide 3 and a transverse slide 5 of a lathe can be seen. The longitudinal slide 3 is slidably arranged on anchored Füh ments 1 in the machine bed. The cross slide 5 is slidably arranged on guides, not shown, which are located on the longitudinal slide 3. A base 6 is screwed onto the cross slide 5. A round slide 7 is arranged on the base 6 so as to be rotatable about an axis 24. The round slide 7 carries a tool holder 9 with a tool 10, the tip of which is denoted by 12. Furthermore, a workpiece 14 can be seen which is clamped in a driver 13. The guides 1 of the longitudinal slide 3 are parallel to the axis of rotation 17 of the driver 13. The direction of movement of the longitudinal slide 3 is referred to in the follow with the y-direction.

   The direction of movement of the cross slide 5 is perpendicular to the y-direction and is referred to as the x-direction. The axis of rotation 24 of the round slide 7 is perpendicular to the axis of rotation 17 of the workpiece 14 and perpendicular to the x and y directions, that is to say in the z direction. The angle of rotation of the round slide 7 about the axis of rotation 24 is denoted by p in the following.



  An adjusting spindle 19 is provided by a not Darge, fixed in the longitudinal slide 3 threaded nut leads ge. Another adjusting spindle 21 is guided by a nut, not shown, fastened in the cross slide 5 thread. A third adjusting spindle 23 is guided through a bearing 8 fastened on the base 6 and is in engagement with a ring gear (not shown) fastened to the round slide 7.



  Each adjusting spindle 19, 21, 23 is coupled to an actuator 25, 27 or 29, which contains, for example, an adjusting motor, a transmission and circuit parts that are required to convert an electrical manipulated variable into a control current for the motor. Furthermore, a measuring element 31, 33 or 35 is coupled to each adjusting spindle 19, 21, 23.



  A perforated tape 41 is arranged as a program carrier between two support reels 40. A reader 42 emits electrical impulses to a program control unit 43. This is connected on the one hand via the line 45 to other machine parts, not shown, and on the other hand via the line 47 to an interpolator 49. Output signals of the interpolator 49 reach one of the inputs of the comparators 57, 59 and 61 via the lines 51, 53 and 55. The output signals of the measuring elements 31, 33, 35 are fed to the other inputs of the comparators 57, 59 and 61. The outputs of the comparators 57, 59 and 61 are connected to the actuators 25, 27 and 29, respectively.

        The punched tape reader 42 supplies coded control and form signals stored in the punched tape 41 to the program control unit 43. In the program control unit, these signals are decoded and stored and the decoded signals are distributed according to their various functions. For example, signals which relate to switching information, ie preparatory and auxiliary information, such as switching main spindle speeds of the coolant inflow etc. on and off, etc., are switched to line 45. Shape signals or coordinate signals, which correspond to path information, are switched through to line 47, however.

   A test system can also be built into the program control unit, which on the one hand checks the signals coming from the tape reader and on the other hand checks the functions of the machine control using a test program. In addition, the correct coordination of the signals takes place in the program control unit.



  In the interpolator 49, the target value specification signals for the drive of the longitudinal slide 3, the cross slide 5 and the round slide 7 are generated. From the few pieces of information coming from the punched tape via the program control unit 43 for the curve pieces that make up the trajectory, Along which the workpiece is to be machined, numerous path points are determined by the interpolator within each curve segment and transmitted as setpoint values to the comparators 57, 59, 61.



  The query of the preset values stored in the interpolator 49 or the triggering of arithmetic operations is carried out by control signals that are fed to the interpolator via the program control unit 43 from the punched tape 41. Such control signals arrive at the interpolator 49 at the beginning of the machining of each stretch of the work surface of the workpiece and include, for example, information about the total feed in the x and y directions, the radius of rotation and the angle of rotation p of the tool tip. For this purpose, the interpolator 49 contains computing and / or storage elements in a known manner.

   In addition, the setpoint values determined for the various feed directions x, y, 99 of a curve segment are coordinated in the interpolator 49 in such a way that the tool remains continuously engaged with the workpiece along the desired trajectory and the same at every point on the trajectory Forms an angle to the tangent to the trajectory. The interpolator 49 outputs separate pulses for each coordinate x, y, p to the lines 53, 51, 55, the distance between the pulses corresponding to a fixed increment of the relevant coordinate of the trajectory and the pulse frequency determining the longitudinal speed of the tool the train is.



  The setpoint values determined by the interpolator 49 for the drives of the longitudinal slide 3, the cross slide 5 and the round slide 7 are compared in the comparators 57, 59, 61 assigned to these drives with the actual values supplied by the measuring elements 31, 33, 35. The deviation obtained by the comparison is fed to the actuators 25, 27, 29 as a manipulated variable.



  The measuring system containing the measuring elements can be digital. In this case, the comparators 57, 59, 61 consist of differential counters, the status of which is fed to the actuators 25, 27, 29 via a digital-to-analog converter (not shown). If, on the other hand, the measuring elements work analogously, the comparison of the target / actual values is also carried out analogously. For this purpose, the digital setpoints of the interpolator 49 are fed to the comparators 57, 59, 61 via digital-to-analog converters (not shown). If the measuring system is not incremental but rather absolute, the pulses coming from integrator 49 must first be added up in integrators with the correct sign.



  In the numerical control shown schematically in FIG. 1, an internal interpolator is used, which calculates the points of the path to be followed by the tool and the setting angle of the tool for each point and generates the corresponding default values for the drives. Another possible embodiment of the control is, in a manner known per se, the use of an external interpolator that stores all interpolated individual values in digital or analog form, for example on a magnetic tape, and feeds them to the control. The control of the lathe is then easier because it no longer contains an interpolator.

   In contrast, the programming is more complicated and there is a dependency on a data center and a failure-prone and complex magnetic tape playback system.



       For machining operations in which only one coordinate direction x, y is moved in each case by only shifting the cross slide 5 or the longitudinal slide 3 (FIG. 1), the requirements of a pure path control are decisive.

   These include the specification of the start and end point of the route along which it is moved, or just the end point alone, as well as the specification of the setting angle of the tool with respect to the work surface of the workpiece and the feed rate. The corre sponding default values can be taken directly from the punched tape 41 or the program control unit 43, since they are stored there in any case. The interpolator is therefore not necessary per se for such machining operations.

   The same applies to the creation of recesses, such as grooves, the contour of which is arcuate, but only provided that the distance between the rotary tip 12 of the tool 10 from the axis of rotation 24 of the round slide 7 for a given setting angle with the radius of the circle arc of the recess matches. If this is the case, only the round slide 7 needs to be turned for turning, but not the longitudinal slide 3 or the cross slide 5.



  An automatic adjustment of the tool in order to give it a predetermined, for example constant setting angle to the work surface in every position along a predetermined path, as well as the Nachfüh ren of the tool along the desired path, but be conditioned simultaneous movements of the tool in all three directions x , y and (p. This is also necessary if the setting angle of the tool to the work surface is to be adjusted so that the tool tip remains in contact with the workpiece at the junction of two sections of the path that do not continuously merge into one another.

   In this case, the tool has to be rotated around its tip, which requires simultaneous feeds in the x and y directions as well as a turning of the round slide. The interpolator 49 is therefore provided in a manner known per se in order to generate the default values for the drives corresponding to the directions of movement mentioned in accordance with the functional relationships between the coordinates x, y, p. Since the trajectory of the tool tip 12 depends on the angle of rotation p of the round slide 7 about its axis of rotation 24, it is useful to program the trajectory of the axis of rotation 24 and the angle of rotation p of the tool 10 corresponding to the desired trajectory of the tool tip.



  The sequence of a processing step is described below with reference to FIG. The cylindrical workpiece 14, partially shown in section through its axis of rotation 17, is shown here with the end face already being worked, which consists of two plange turned parts and a circular channel 16 limited in section by a circular arc section. The path 65 of the pivoting center 24 of the turning tool 10, which corresponds to the axis of rotation 24 of the round slide 7 (FIG. 1), is denoted by the letters A to I and consists of the lines A-B, B-C, C-D, etc. together. The corresponding path 67 of the turning steel tip 12 runs according to points A 'to I'. The straight lines connecting the turning steel tip 12 with the pivoting center 24 accordingly represent the straight lines A / A ', B / B', C / C etc. for each position.



  To achieve the optimal cutting conditions, the turning tool 10 has a corresponding setting angle y between the cutting surface 11 and the working surface 15 or a setting angle a, with which the straight line connecting the turning tool tip with the pivot center 24 with respect to the working surface 15 or the tangent to the trajectory the turning steel tip 12 is inclined at the machining point. In FIG. 2, these setting angles a are shown for different points C, D ', E', F 'and H'. In order not to complicate the overview, the turning tool 10 itself is only shown at point C of the turning tool tip 12. In Fig. 2, the three directions of movement y, x and q, corresponding to the directions of movement of the longitudinal slide 3, the cross slide 5 and the round slide 7 (Fig. 1) are shown.



  In the starting position, the pivot center 24 of the turning tool 10 is at point A and the turning tool tip 12 at point A '.



  In a first movement process, the pivot center 24 is displaced in the x-direction to point B, so that the turning steel tip 12 comes to rest in point B '. According to FIG. 1, this is done by moving the cross slide 5. In a second movement process, the pivoting center is shifted in the y direction from point B to point C or the turning steel tip from point B 'to point C. For this purpose, the longitudinal slide 3 postponed. The turning steel tip 12 is now set up in the position required for machining the end face of the workpiece 15 and also has the desired setting angle a to the subsequently machined surface.



  In the third movement process, the workpiece is facing up to point D '. For this purpose, the cross slide 5 is again moved in the y-direction so that the pivot center comes to rest in point D.



  Now the channel 16 has to be turned, for which the turning tool first has to be brought into the desired setting angle a to the tangent to the circular arc-shaped path 16 at point D '. For this purpose, in a fourth movement process, a simultaneous displacement of the longitudinal slide 3 (y-direction) and the cross slide 5 (x-direction) as well as a rotation of the round slide 7 by the angle ss in such a way that the turning tool tip 12 at point D 'remains in peace. The pivot center 24 makes a Be movement along an arc from point D to point E, the resulting shift of pivot center 24 in the x or y direction by corrective shifts of the longitudinal and cross slide accordingly and depending on the z movement be retired. The points D 'and E' therefore coincide.

    



  In the subsequent fifth movement process, the actual machining process, the turning tool 10 is guided along the trajectory 16 by simultaneously moving the longitudinal slide 3 (y-direction) and the cross slide 5 (x-direction) as well as by rotating the round slide so that at each point the connecting straight turning steel tip pivot center with the tangent to the trajectory forms the same constant angle a. This means that the optimal cutting conditions for the turning tool are met at every machining point. During this process, the pivot center describes a circular arc between the points E-F-G, the center of which is the center M of the circular arc-shaped contour 16.

   The total rotation is 2 ss for reasons of symmetry.



  At point G ', in a sixth movement process, the turning tool 10, as already described, is rotated about its tip 12 so that the setting angle to the subsequently machined surface of the workpiece 15 is again a (angle of rotation ss). The pivot center follows an arc of a circle, namely from point G to point H.



  In a seventh movement process, the face turning of the edge part of the workpiece 14 takes place by moving the cross slide 5 (x-direction) to move the pivoting center 24 from point H to point I and thus the turning steel tip 12 from point H 'to point I' .



  In the eighth and last movement process, the swivel center 24 and the turning tool tip 12 return to the starting position by moving the longitudinal slide 3 (y-direction) from point I or I 'to point A or A'.



  For all these movement processes, the drives are controlled by the interpolator 49. While the displacements of the tool in the x or y direction, for example in the sections AB or BC, are the control of an individual drive, who moves the tool within a specified distance at a specified feed speed, must be supplied to all three drives adjustment signals in the case of the curved trajectory, taking into account the cutting angle of the tool, which are in a certain given mathematical relationship.

   It is readily apparent that for this purpose the characteristic values of the trajectory, i.e. H. the curve of the tool tip 12 should be entered and stored in the interpolator 49, but rather those of the curve of the axis of rotation 24 and the angular position of the round slide 7.



  While an exemplary embodiment with a numerical control is described above, there is also the possibility of solving the object on which this invention is based with a hydraulic or electrical control with control means known per se. For this purpose, however, separate input means, such as templates, rail fields or the like, which are coordinated with one another, are necessary for each direction of movement x, y and p. A numerical control has the advantage over these solutions of greater versatility and accuracy.

 

Claims (1)

PATENTANSPRUCH Gesteuerte Drehmaschine mit mindestens zwei ge steuerten Vorschubrichtungen für das Werkzeug, da durch gekennzeichnet, dass das Werkzeug (10) auf einem um eine zur Drehachse (17) des Werkstückes senkrechte Achse (24) drehbaren Rundschlitten (7) befestigt ist, dessen Antrieb ebenfalls gesteuert ist. UNTERANSPRÜCHE 1. Drehmaschine nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass der Rundschlitten (7) auf einem Quer schlitten (5) und dieser auf einem Längsschlitten (3) angeordnet ist. 2. Drehmaschine nach Patentanspruch und Unter anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung der Drehmaschine und der Bewegungen des Werkzeuges nummerisch erfolgt, wobei ein Interpolator für die Soll wertvorgabe von Regelkreisen der Vorschubantriebe an geordnet ist. 3. PATENT CLAIM Controlled lathe with at least two controlled feed directions for the tool, characterized in that the tool (10) is mounted on a round slide (7) which can be rotated around an axis (24) perpendicular to the axis of rotation (17) of the workpiece, and its drive is also is controlled. SUBClaims 1. Lathe according to claim, characterized in that the round slide (7) is arranged on a transverse slide (5) and this is arranged on a longitudinal slide (3). 2. Lathe according to claim and sub-claim 1, characterized in that the control of the lathe and the movements of the tool takes place numerically, with an interpolator for the target value specification of control loops of the feed drives is arranged. 3. Drehmaschine nach Patentanspruch und Unter anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass dem Längs- schlitten (3), dem Querschlitten (5) und dem Längs schlitten (7) je ein aus einem Stellglied (25, 27, 29), einem Messglied (31, 33, 35) und einem Vergleicher (57, 59, 61) bestehender Regelkreis zugeordnet ist. 4. Drehmaschine nach Patentanspruch und Unter anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Interpola- tor (49) Rechen- und/oder Speicherelemente enthält, die an jeden Regelkreis Sollwerte derart abgeben, dass die Spitze des Werkzeuges (10) entlang einer vorgegebenen Bahn bewegt werden kann. 5. Lathe according to patent claim and dependent claim 2, characterized in that the longitudinal slide (3), the transverse slide (5) and the longitudinal slide (7) each have an actuator (25, 27, 29), a measuring element (31, 33, 35) and a comparator (57, 59, 61) of the existing control loop is assigned. 4. Lathe according to patent claim and sub-claim 2, characterized in that the interpolator (49) contains arithmetic and / or storage elements which output setpoint values to each control loop in such a way that the tip of the tool (10) moves along a predetermined path can be. 5. Drehmaschine nach Unteranspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel vorgesehen sind, um dem Werkzeug (10) entlang der Bahn einen in jeder Lage vorbestimmten Einstellwinkel, z. B. konstanten Wertes, zur Arbeitsfläche zu geben. 6. Drehmaschine nach Patentanspruch und Unter ansprüchen 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass im Interpolator (49) Mittel angeordnet sind, um charakte ristische Werte für die der vorgegebenen Bahn der Spitze (12) des Werkzeuges (10) entsprechende Bahn kurve und die Winkellage des Rundschlittens (7) zu speichern bzw. zu rechnen. Lathe according to dependent claim 4, characterized in that means are provided to give the tool (10) along the path a setting angle predetermined in each position, e.g. B. constant value to give to the work surface. 6. Lathe according to claim and sub-claims 4 and 5, characterized in that means are arranged in the interpolator (49) to curve characteristic values for the predetermined path of the tip (12) of the tool (10) corresponding path and the angular position of the round slide (7) to save or calculate.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2107842A1 (en) * 1970-09-21 1972-05-12 Bendix Corp
EP0010578A1 (en) * 1978-11-04 1980-05-14 A. Ehrenreich GmbH &amp; Co. KG CNC-controlled single spindle precision turning machine with concave or convex tool-path

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