DE2147522B2 - Capacity control device with automatic cutting division on numerically controlled, cutting machine tools - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Auslastregelvorrichtung mit automatischer Schnittaufteilung an numerisch gesteuerten, spanabhebenden Werkzeugmaschinen, bei der die Endkontur eines Werkstückes programmiert ist und bei der die Vorschubgeschwindigkeit als Relativgeschwindigkeit zwischen Werkzeug und Werkstück und die Schnittiefe entsprechend der bei der Bearbeitung des Werkstückes auftretenden Belastung derart regelbar sind, daß bei Überschreiten eines vorgegebenen Sollwertes der Belastung zuerst die Vorschubgeschwindigkeit und nach Erreichen einer unteren Grenze der Vorschubgeschwindigkeit die Schnittiefe so lange ' reduzierbar sind, bis der vorgegebene Sollwert der Belastung unterschritten wird.The invention relates to a load control device with automatic cutting division on numerical basis controlled, cutting machine tools in which the final contour of a workpiece is programmed and where the feed rate is the relative speed between tool and workpiece and the depth of cut can be regulated in this way according to the load that occurs when machining the workpiece are that when a predetermined setpoint value of the load is exceeded, the feed rate first and after reaching a lower limit of the feed rate the depth of cut for so long '' can be reduced until the load falls below the specified target value.

Mit diesem Oberbegriff nimmt die Erfindung Bezug auf einen Stand der Technik für Auslastregelvorrichtungen an numerisch gesteuerten Werkzeugmaschinen, wie er in der DE-Z. »Siemens-Zeitschrift« 4J (1969), Heft 12, S. 949 bis 955 beschrieben ist.With this preamble, the invention refers to a state of the art for load control devices on numerically controlled machine tools, as described in DE-Z. "Siemens-Zeitschrift" 4J (1969), No. 12, pp. 949 to 955 is described.

Bei der bekannten Auslastregelvorrichtung tritt unter der Voraussetzung, daß keine wesentliche Reduzierung der Belastung erfolgt, die Wirkung ein, daß nach erfolgter Reduzierung der Schnittiefe die weitere Bearbeitung des Werkstückes mit der Vorschubgeschwindigkeit, die dem unteren Grenzwert entspricht, erfolgt und daß bei Belastungserhöhung sofort wieder die Schnittiefe reduziert wird. Letzteres bedeutet, daß nach erfolgter Reduzierung der Schnittiefe der Vorschubregeibereich zur Ausregelung von kurzzeitigen Belastungsschwankungen nur in Richtung »Vorschub erhöhen« ausgenutzt werden kann.In the case of the known load control device, provided that there is no significant reduction the load takes place, the effect is that after reducing the depth of cut the further Machining the workpiece at the feed rate that corresponds to the lower limit value, takes place and that when the load increases, the depth of cut is reduced again immediately. The latter means that after the cutting depth has been reduced, the feed control range to compensate for short-term load fluctuations only in the »feed direction increase «can be exploited.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besieht darin, eine Auslastregclvorrichtung der eingangs genannten Art derart auszubilden, daß mit geringem Aufwand an Schaltungstechnik nach ein'ir infolge Überlast durchgeführten Schnittiefenreduzierung sofort der gesamte Regelbereich der Vorschubgeschwindigkeit zum Ausgleich von Belastungsschwankungen zur Verfügung steht und eine Optimierung der Bearbeitungszeil mit günstiger Vorschubgeschwindigkeit erfolgt. The object of the present invention is to provide a load regulating device of the type mentioned at the beginning Kind to train in such a way that with little expenditure on circuit technology after one as a result The entire control range of the feed speed is immediately applied when the depth of cut is overloaded is available to compensate for fluctuations in load and an optimization of the processing line takes place at a favorable feed rate.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst,According to the invention, this object is achieved by

daß bei eingeleiteter Reduzierung der Schnittiefe diese auf einen Bruchteil ihres bei Auslastung der Werkzeugmaschine möglichen Wertes reduziert wird und daß danach die Auslastung der Werkzeugmaschine durch Erhöhung der Vorschubgeschwindigkeit erreichbar ist.that with initiated reduction of the cutting depth this is reduced to a fraction of its possible value when the machine tool is being used and that then the utilization of the machine tool can be achieved by increasing the feed rate.

In Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß bei eingeleiteter Schnittiefenreduzierung der vorgegebene Sollwert der Belastung auf ein Bruchteil seines Wertes reduziert wird und daß nach Beendigung der Schnittiefenreduzierung, d. h. bei Übereinstimmung derIn an embodiment of the invention it is provided that when the cutting depth reduction is initiated, the specified nominal value of the load is reduced to a fraction of its own Value is reduced and that after the end of the depth of cut reduction, d. H. if the

momentan auftretenden Belastung mit dem reduzierten Belastungssollwert der vorgegebene Sollwert der Belastung wieder zugeschaltet wird.The currently occurring load with the reduced load setpoint is the specified setpoint of the Load is switched on again.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen 3 bis 5.Further refinements of the invention emerge from subclaims 3 to 5.

Durch die erfindungsgemäße Lösung ist erreicht, daß nach jeder Schnittiefenreduzierung wieder der gesamte positive und negative Regeibereich für die Vorschubgeschwindigkeit zur Verfügung steht und damit das Werkstück mit einer günstigen Vorschubgeschwindig-By the solution according to the invention it is achieved that after each cutting depth reduction the entire positive and negative control range for the feed rate is available and thus the workpiece at a favorable feed rate

keit bearbeitet werden kann.can be edited.

Gleichzeitig werden damit die Vorteile der Vorschubgeschwindigkeitsregelung zur Anpassung der Schnittbedingungen an die auftretende Belastung des Werkzeuges bzw. der Werkzeugmaschine voll ausgenutzt.At the same time, the advantages of the feed rate control are thereby achieved to adapt the cutting conditions to the load on the tool or the machine tool is fully utilized.

Die Erfindung ermöglicht ferner, daß jeder Schnitt mit dem unteren Grenzwert der Vorschubgeschwindigkeit und mit einer Schnittiefe eingeleitet wird, die dem Bearbeitungsendmaß oder einem von der Werkzeuggeometrie abhängigen maximalen Maß entspricht. .The invention also enables each cut with the lower limit of the feed rate and is initiated with a depth of cut that corresponds to the machining gauge block or one of the tool geometry depending on the maximum dimension. .

^h> An Hand eines nachgereichten, nur der Erläuterung dienenden Blockschaltbildes mit zugehörigem, ebenfalls nachgereichtem Text, wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. ^h> At hand of a subsequently filed way of illustration only serving block diagram with associated also nachgereichtem text will be described an embodiment of the invention.

Zu Beginn der Schnittbearbeitung wird das Werkzeug mit einer hinsichtlich der Auslastung unzulässig hohen "chnittiefe in den Schnitt gebracht, so daß die Auslastregelung mit Sicherheit eine Schnittiefenreduzierung einleitet. Dies geschieht derart, daß von der numerischen Steuerung ST der programmierte Belastungssollwert BS über eine UND-Verknüpfung in der Auslastregelvorrichtung RV auf einen Eingang der Vergleichseinrichtung VEfür die Belastung geführt wird und daß der zweite Eingang der Vergleichseinrichtung VE für den Bdastungsistwert Bl mit dem Ausgang des Belastungsmeßsystems BM der Werkzeugmaschine M verbunden ist. Über die Ausgänge der Vergleichseinrichtung VE, die ein Signal bei Überlast B— und Unterlast B+ abgeben, wird der Vorschubgeschwindigkeitsregler VR angesteuert, der entsprechend dem Eingangssignal eine Erhöhung der Vorschubgeschwindigkeit V+ bei Unterlast B+ oder eine Reduzierung der Vorschubgeschwindigkeit V— bei Überlast B— über die numerische Steuerung St einleitet. Der Vorschubgeschwindigkeitsregler VR besitzt einen weiteren Ausgang Vmin, der dann ein Signal abgibt, wenn der untere Grenzwert des Regelbereiches der Vorschubgeschwindigkeit erreicht ist.At the beginning of section milling the tool is brought with respect to the utilization unacceptably high "chnittiefe in the cut, so that the Auslastregelung initiates certainly a Schnittiefenreduzierung. This is done such that from the numerical controller ST, the programmed load setpoint BS via an AND link in the load control device RV to an input of the comparison device VE for the load and that the second input of the comparison device VE for the actual load value Bl is connected to the output of the load measuring system BM of the machine tool M. Via the outputs of the comparison device VE, which sends a signal in the event of an overload B— and underload B + , the feed rate controller VR is activated, which, according to the input signal, initiates an increase in the feed rate V + in the case of underload B + or a reduction in the feed speed V— in the case of overload B— via the numerical control St. The feed rate controller VR has a further output Vmin, which then emits a signal when the lower limit value of the control range of the feed rate is reached.

Dieses Signal Vmin wird über eine UND-Verknüpfung mit dem Signal Überlast B— verbunden, wodurch über den Ausgang des UND-Gliedes ein Signal SR zur Schnittiefenreduzierung ausgegeben wird. Mit diesem Signal wird jetzt die Reduzierung der Schnittiefe grundsätzlich so lange durchgeführt, bis der Belastungssollwert BS mit dem Belasliingsistwert Bl überein stimmt bzw. unterschritten wird, wodurch das Signal B— am Ausgang der Vergleichseinrichtung verschwindet. Im vorliegenden Fall wird mit der Einleitung der Schnittiefenreduzierung durch das Signal SR die Schnittiefe so lange reduziert, bis die Schnittiefe einen Wert erreicht hat, welcher ein Bruchteil des Wertes ist, welcher bei Auslas'.ung der Werkzeugmaschine möglich ist.This signal Vmin is connected to the overload B— signal via an AND operation, as a result of which a SR signal for reducing the cutting depth is output via the output of the AND element. With this signal, the reduction in the depth of cut is now always carried out until the load setpoint by the BS Belasliingsistwert Bl match true or lower than, disappears whereby the signal B at the output of the comparing means. In the present case, with the initiation of the cutting depth reduction by the signal SR, the cutting depth is reduced until the cutting depth has reached a value which is a fraction of the value which is possible when the machine tool is exhausted.

Dies kann dadurch realisiert werden, daß bei eingeleiteter Schnittiefenreduzierung der vorgegebene Belastungssollwert BS auf einen Bruchteil, z. B. auf die Hälfte oder ein Fünftel, reduziert wird und damit die Schnittiefe so lange reduziert wird, bis der Belastungsistwert Bl gleich oder kleiner als der eingestellte Bruchteil des Belastungssollwertes ist. Ist dieser Zustand erreicht, wird der vorgegebene Belastungssollwert BS wieder in voller Größe zugeschaltet. Die vorgenannte Arbeitsweise kann schaltungstechnisch dadurch erreicht werden, daß über die numerische Steuerung ,5; entsprechend noch näher zu erläuternder Bedingungen ein festgelegter Bruchteil des Belastungssollwertes, z. U. BS/2, an der Vergleichseinrichtung VE bereitgestellt wird. Dieser Bruchteil des Belastungssollwertes BS/2 wird dann wirksam, wenn das Signal SR zur Schnittiefenreduzierung ausgegeben wird. Damit wird über einen Negator der vorgegebene Belastungssollwert BS unterbrochen und der reduzierte Belastungssollwert BS/2 über eine zugehörige UND-Verknüpfung für die Vergleichseinrichtung Vfbereilgestellt.This can be achieved by reducing the specified load setpoint BS to a fraction, e.g. B. to half or a fifth, is reduced and thus the depth of cut is reduced until the actual load value Bl is equal to or less than the set fraction of the nominal load value. If this state is reached, the specified load setpoint BS is switched on again in full. The aforementioned method of operation can be achieved in terms of circuitry in that, via the numerical control, 5; according to conditions to be explained in more detail, a fixed fraction of the load setpoint, z. U. BS / 2, is provided at the comparison device VE . This fraction of the load setpoint BS / 2 becomes effective when the signal SR is output to reduce the cutting depth. The predetermined load setpoint value BS is thus interrupted via an negator and the reduced load setpoint value BS / 2 is made available for the comparison device Vf via an associated AND operation.

Bei Übereinstimmung des Belastungsistwertes ß/mit dem reduzierten Belastungssollwert BS/2 verschwindet das Signal SR, und der vorgegebene Belastungssollwert ß.Swird über den Negator wieder zugeschaltet.If the actual load value ß / agrees with the reduced setpoint load value BS / 2 , the signal SR disappears and the specified setpoint load value ß.S is switched on again via the inverter.

Mit der vorstehend beschriebenen Arbeitsweise ist erreicht, daß die Werkzeugmaschine nach beendeter Schnittiefenreduzierung nicht ausgelastet ist, d. h. daß die Vergleichseinrichtung VE ein Signal B+ zur Kennzeichnung der Unterlast an den Vorschubgeschwindigkeitsregler VR abgibt, wodurch über das Signal V+ die numerische Steuerung veranlaßt wird, die Vorschubgeschwindigkeit so lange zu erhöhen, bis die Auslastung der Werkzeugmaschine Λ-Zerreicht ist.With the above-described operation is achieved in that the machine tool is not busy after completion Schnittiefenreduzierung, that is, the comparison means VE, a signal B + outputs for marking the lower load at the feed rate regulator VR, which V + the numerical control is caused by the signal, the feed rate so long until the utilization of the machine tool Λ -Z is reached.

Die Vorgabe des Bruchteils des Belastungssollwertes BS/2 bis BS/n wird von der Optimierung der Bearbeitung bestimmt und ist abhängig von dem zum Zeitpunkt der Einleitung der SchnittiefenreduzierungThe specification of the fraction of the load setpoint BS / 2 to BS / n is determined by the optimization of the machining and is dependent on the time at which the cutting depth reduction is initiated

)') noch zur Bearbeitung verbleibenden Weg in Vorschubrichtung, um beispielsweise für geringe noch zu bearbeitende Wegstrecken nicht mehr als zwei Schnitte im Ergebnis; der Schnittiefenreduzierung zu erreichen.
Diese Abhängigkeit des auszuwählenden Bruchteiles) ') the remaining path to be processed in the feed direction, for example, so as not to result in more than two cuts for small distances to be processed; to achieve the cutting depth reduction.
This dependence on the fraction to be selected

J5 des Belastungssollwertes wird abhängig gemacht von festgelegten Vorabschaltwerten für die Wegstrecke in Vorschubrichtung.J5 of the load setpoint is made dependent on defined pre-switch-off values for the distance in the feed direction.

Bei Erreichen des Bearbeitungsendmaßes in Vorschubrichtung wird bei einzuleitender Schnittiefenreduzierung die Schnittiefe immer auf die Hälfte reduziert, so daß die Schnittaufteilung des Restschnittes zwei annähernd gleich große Schnitte garantiert.When the machining final dimension is reached in the feed direction, the depth of cut is to be reduced the depth of cut is always reduced to half, so that the cut division of the remaining cut is two almost equally large cuts guaranteed.

Dieses wird dadurch 2rreicht, daß mit einem Signal k, welches bei erreichtem Endmaß in Zustellrichtung von der numerischen Steuerung ausgegeben wird, über eine weitere UND-Verknüpfung mit dem Signal SR zur Schnittiefenreduzierung ein Signal zum Aufruf des auf die Hälfte reduzierten Belastungssollwertes erfolgt.This is achieved in that with a signal k, which is output by the numerical control when the final dimension is reached in the feed direction, a signal for calling up the load setpoint reduced by half takes place via a further AND operation with the signal SR for cutting depth reduction.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims (5)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Auslastregel Vorrichtung mit automatischer Schnittaufteilung an numerisch gesteuerten, spanabhebenden Werkzeugmaschinen, bei der¹ die Endkontur eines Werkstücks programmiert ist und bei der die Vorschubgeschwindigkeit als Relativgeschwindigkcit zwischen Werkzeug und Werkstück und die Schnitliefe entsprechend der bei der Bearbeitung des Werkstückes auftretenden Belastung derart regelbar sind, daß bei Überschreiten eines vorgegebenen Sollwertes der Belastung zuerst die Vorschubgeschwindigkeit und nach Erreichen einer unteren Grenze der Vorschubgeschwindigkeil die Schnittiefe so lange reduzierbar sind, bis der vorgegebene Sollwert der Belastung unterschritten wird, dadurch gekennzeichnet, daß bei eingeleiteter Reduzierung der Schnitliefe diese auf einen Bruchteil ihres bei Auslastung der Werkzeugmaschine möglichen Wertes reduziert wird und daß danach die Auslastung der Werkzeugmaschine durch Erhöhung der Vorschubgeschwindigkeit erreichbar ist.1. Utilization control device with automatic cutting division on numerically controlled, cutting machine tools, in which ¹ the final contour of a workpiece is programmed and in which the feed rate as the relative speed between tool and workpiece and the cutting run can be regulated in accordance with the load that occurs when machining the workpiece, that when a predetermined nominal value of the load is exceeded first the feed speed and after reaching a lower limit of the feed speed wedge the depth of cut can be reduced until the preset nominal value of the load is undershot, characterized in that when the reduction in the cut is initiated, it contributes to a fraction of its Utilization of the machine tool is reduced to the possible value and that the utilization of the machine tool can then be achieved by increasing the feed rate. 2. Auslastregelvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei eingeleiteter Schnittiefenrcduzierung der vorgegebene Sollwert der Belastung auf einen Bruchteil seines Wertes reduziert wird und daß nach Beendigung der Schnitliefenrcduzierung, d. h. bei Übereinstimmung der momentan auftretenden Belastung mit dem reduzierten BclastungsSollwert, der vorgegebene Sollwert der Belastung wieder zugeschaltet wild.2. Load control device according to claim 1, characterized in that when initiated Depth of cut reduction of the specified nominal value of the load to a fraction of its value is reduced and that after the end of the cut run reduction, i. H. if they match the currently occurring load with the reduced load setpoint, the specified one Load setpoint switched back on wild. 3. Auslastregel Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe des reduzierten Sollwertes der Belastung in Abhängigkeit von dem zum Zeitpunkt dei Einleitung der Schnittiefenreduzierung noch zur Bearbeitung ver bleibenden Weg in Vorschubrichtung vorgegeben wird.3. Load control device according to claims 1 and 2, characterized in that the size of the reduced setpoint depends on the load of which at the time of the initiation of the cutting depth reduction still for machining remaining path is specified in the feed direction. 4. Auslastregel vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nach Einleitung der Schnittiefenreduzierung während der Bearbeitung bei erreichtem Bearbeitungsendmaß in Zustellrichtung die Schnittiefe um mindestens die Hälfte reduziert wird.4. load control device according to claim 1, characterized in that after the introduction of the Depth of cut reduction during machining when the machining final dimension is reached in the infeed direction the cutting depth is reduced by at least half. 5. Auslastregelvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß während der Bearbeitung bei erreichtem Bearbeitungsendmaß in Zustellrichtung eine Reduzierung der Schnittiefe um mindestens die Hälfte eingeleitet wird, wenn die Auslastung der Werkzeugmaschine hergestellt ist und die Vorschubgeschwindigkeit ihren unteren Grenzwert fast erreicht hat bzw. wenn bei erreichtem unteren Grenzwert der Vorschubgeschwindigkeit die Auslastung der Werkzeugmaschine fast erreicht ist.5. load control device according to claim 1, characterized in that during processing when the machining final dimension is reached in the infeed direction, the depth of cut is reduced by at least half is initiated when the machine tool is fully utilized and the feed rate has almost reached its lower limit value or if at When the lower limit value of the feed rate is reached, the utilization of the machine tool is almost reached.