DE3240974A1

DE3240974A1 - Verfahren zum steuern der werkzeugaufreihung in einer numerisch gesteuerten werkzeugmaschine

Info

Publication number: DE3240974A1
Application number: DE19823240974
Authority: DE
Inventors: Hideo Konan Aichi Hashimoto; Yuji Hashima Gifu Sano; Katsuhiko Kanamihara Gifu Tomori
Original assignee: Yamazaki Machinery Works Ltd
Current assignee: Yamazaki Mazak Corp
Priority date: 1981-11-05
Filing date: 1982-11-05
Publication date: 1983-05-11
Also published as: JPS5882648A; IT8268288A0; DE3240974C2; JPH0321299B2; FR2522293B1; GB2109129B; IT1156230B; US4547854A; FR2522293A1; GB2109129A

Description

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YAMAZAKI MACHINERY WORKS, LTD.,
Niwa-Gun, Aichi-ken / JAPAN

Verfahren zum Steuern der Werkzeugaufreihung in einer numerisch gesteuerten Werkzeugmaschine 10

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern der Aufreihung von Werkzeugen in einer numerisch gesteuerten Werkzeugmaschine, z. B. in einer Vielfachbearbeitungsmaschine.

Für die Ausführung eines bestimmten Bearbeitungsvorgangs in einer Vielfach-Bearbeitungsmaschine war es bisher nötig, einen das zu verwendende Werkzeug betreffenden Befehl entsprechend der Form der Bearbeitung jedesmal an die Maschine zu geben. Ein Programmierer hat dabei das Bearbeitungsprogramm, nach welchem die Vielfach-Bearbeitungsmaschine zu arbeiten hat, auszuarbeiten, indem er die einzusetzenden Werkzeuge -und die Einsatzfolge optimal zusammenstellt, um die in den vorliegenden technischen Zeichnungen dargestellte Endform eines Werkstücks zu erhalten. Ein derartiger Programmierungsvorgang nimmt jedoch viel Zeit in Anspruch und benötigt außerdem einen geschickten und sachkundigen Programmierer, der den Arbeitsbereich sehr gut kennt, während andererseits auch der Maschinist an der Maschine benötigt wird, um im Endeffekt einen zufriedenstellenden Arbeitsablauf der Maschine zu erreichen. Diese Notwendigkeiten schränken die weite Verbreitung derartiger Vielfachbearbeitungsmaschinen ein.

Unter diesen Umständen wurde ein Verfahren vorgeschlagen, bei dem die Bearbeitungsvorgänge nach der Bearbeitungsform

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in drei Arten unterteilt werden, nämlich in Punktsteuerung, Streckensteuerung und Bahnsteuerung, und wenn der Maschinist die Bearbeitungsform, die in den Zeichnungen in Begriffen nach diesen drei Arten dargestellt sind, eingibt, wird auf Seiten der Maschine das Bearbeitungsprogramm automatisch hergestellt, und die Maschine führt die Bearbeitung dann nach diesem Bearbeitungsprograrnm durch, so daß ein Programmierer nicht mehr ein solches Programm aufstellen muß, damit das älteren Maschinen anhaftende, oben erläuterte Problem beseitigt ist. Nach diesem Verfahren setzt sich z. B. eine Bearbeitungseinheit für das Bohren eines Loches aus drei Bearbeitungselementen zusammen, nämlich dem Vorbohren, dem Fertigbohren und dem Kantenbrechen. Man benötigt deshalb einen Vorbohrer, einen Fertigbohrer und einen Aussenker in der angegebenen Reihenfolge. Wenn eine Folge von Bearbeitungen eine Anzahl derartiger Bearbeitungseinheiten benötigt, die in der angegebenen Reihenfolge nacheinander ausgeführt werden, ergibt es sich häufig, daß ein Einzelbearbeitungsvorgang mit ein und demselben Werkzeug in verschiedenen Abschnitten der Folge von Bearbeitungen wiederholt durchgeführt wird, was dazu führt, daß dieses Werkzeug sehr oft in die Maschinenspindel eingesetzt und aus ihr entnommen wird, so "daß zur Fertigstellung der Bearbeitung eine unnötig lange Zeit erforderlich ist.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Steuerung der Aufreihung von Werkzeugen in einer numerisch gesteuerten Werkzeugmaschine zu schaffen, bei dem die von ein und demselben Werkzeug in mehreren Bearbeitungseinheiten auszuführenden Einzelbearbeitungsvorgänge gleichzeitig durchgeführt werden, ohne daß das Werkzeug jeweils in die Maschinenspindel eingesetzt und aus ihr entnommen wird.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird gemäß der Erfindung ein Verfahren zum Steuern der Aufreihung von Werkzeugen in einer numerisch gesteuerten Werkzeugmaschine mit folgender Kennzeichnung geschaffen: es werden die benötigten Bearbeitungen in einzelne Bearbeitungseinheiten nach der Bearbeitungsform klassifiziert; ein Werkzeugkombinationsspeicher, ein Bearbeitungsprogrammspeicher und ein Werkzeugsatzspeicher werden vorgesehen; im Werkzeugkombinationsspeicher werden Werkzeugkombinationszeilen gespeichert, die die Namen von Werkzeugen in der Einsatzfolge für die einzelnen Bearbeitungseinheiten enthalten; die Bearbeitungseinheiten werden angewiesen, die zugehörigen Werkzeugkombinationszeilen als Einheiten auszulesen; die Werkzeugkombinationszeilen für die zugehörigen Bearbeitungseinheiten werden im Bearbeitungsprogrammspeicher gespeichert; im Werkzeugsatzspeicher wird durch Umordnung und Aufreihung eine Bearbeitungswerkzeugkombination auf der Basis der Werkzeuge gebildet, die in den im Bearbeitungsprograrcmspeicher enthaltenen Werkzeugkombinationszeilen sind; die Bearbeitung wird gemäß der Bearbeitungswerkzeugkombination derart vorgenommen, daß die Bearbeitungen, die mit einem Werkzeug zugleich innerhalb mehrerer Bearbeitungseinheiten auszuführen sind, in einem Vorgang durchgeführt werden, ohne daß dieses Werkzeug wiederholt montiert und demontiert zu werden braucht.

Die nun -folgende Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung gibt eine detaillierte Erläuterung der Erfindung. Im einzelnen zeigen:

Fig. 1 eine Vorderansicht einer Vielfach-

Bearbeitungsmaschine, an der das erfindungsgemäße Verfahren eingesetzt wird;

Fig. 2 eine Seitenansicht dieser Maschine;

	Fig.	5
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	Fig.	6
15
	Fig.	7

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Fig. 3 das Blockschaltbild der Maschine

aus Fig. 1 ;

Fig. 4 eine Darstellung von Bearbeitungs

einheiten für unterschiedliche Bearbeitungsarten;

Schnittdarstellungen einzelner Bearbeitungs formen von Bearbeitungseinheiten bei der Punktsteuerung;

verschiedene Bearbeitungsformen bei der Kantenbearbeitung in Draufsicht und Schnittdarstellung;

verschiedene Bearbeitung si or^eri bei Bearbeitungseinheiten der Flächenbearbeitung in Draufsicht 20 und Schnittdarstelluna;

Fig. 8 der Inhalt eines Vferkzeugkombina-

tionsspeichers in schematischer Darstellung.
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Fig; 9a die Vorderansicht eines zu bearbei

tenden Werkstücks, welche als Bearbeitungs zeichnung verwendbar.ist;

30 Fig. 9b die Seitenansicht des in Fig. 9a

gezeigten Werkstücks zur Verwendung als Bearbeitungszeichnung;

Fig. 10 ein Bearbeitungsprogramm für das

35 in Fig. 9 gezeigte Werkstück;

Fig. 11 ein Schemabild des Inhalts des

Werkzeugsatzspeichers;

Fig. 12 eine Darstellung einer Werkzeug-

aufreihung, die in den Werkzeug

satzspeicher einzugeben ist; und

Fig- 13 ein Schemabild, das einen Ausschnitt des Werkzeugsatzspeichers zeigt.

In den Figuren 1 und 2 ist eine Vielfach-Bearbeitungsmaschine insgesamt gezeigt, an der die Erfindung ausgeübt wird. Die Maschine 1 weist ein Maschinengestell 2 und einen zweiachsig bewegbaren Werkstücktisch 3, der in einer horizontalen Ebene gegenüber dem Maschinengestell 2 in zueinander senkrechten Richtungen verschiebbar ist, auf. Ein scheibenförmiges Magazin 5 ist drehbar am Maschinengestellt 2 befestigt. An seinem Umfang befinden sich zahlreiche Magazintaschen 5a in untereinander gleichem Abstand, Jede Tasche hat eine eigene Erkennungsziffer und enthält ein Werkzeug 6. Eine Arbeitsspindel 7 ist oberhalb des Tisches 3 im Maschinengestell gelagert. Links in Fig. 1 von der Spindel 7 befindet sich eine Werkzeugwechselvorrichtung 9, die aus dem Magazin 5 ein Werkzeug für den nächsten Bearbeitungsvorgang herausnehmen und in der Spindel 7 befestigen kann, während zugleich das vorherige Werkzeug 6 aus der Spindel 7 entnommen und in seinen Platz im Magazin 5 zurückgegeben wird. Ein Tastenfeld 11 und eine Anzeigevorrichtung 12, die später noch beschrieben werden, befinden sich auf einer vom Maschinengestell 2 getragenen Steuertafel 10. Wie Fig. 3 zeigt, sind das Tastenfeld 11 und die Anzeige 12 mit der Hauptsteuereinheit 13 verbunden, mit der auch ein Materialspeicher 15, ein Bearbeitungsartenspeicher 16, ein Bearbeitungseinheitenspeicher 17, eine die Schneidbedingungen berechnende Einheit 19, ein Bearbeitungsprogrammspeicher 20' und eine

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Werkzeugaufreihsteuereinheit 23. Ein Werkzeugsatzspeicher 25 ist mit der Werkzeugaufreihsteuereinheit 23 verbunden. Eine Programmumsetzeinheit 21, eine Steuereinheit für die Bearbeitungsform 22, eine Punktbearbeitungsberechnungsein heit 26, eine Kantenbearbeitungsberechnungseinheit 27 und eine Flächenbearbeitungsberechnungseinheit 29 sind mit ei nem Werkzeugkombinationsspeicher 30 verbunden, der an die Hauptsteuereinheit 13 angefügt ist.. Die Punktbearbeitungs berechnungseinheit 26 weist
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in Gestalt einer Hintereinanderschaltung einen Mittenlochbearbeitungs-Berechnungsabschnitt 31 , der mit dem Werkzeugkombinationsspeicher 30 verbunden ist, sowie einen Bearbeitungsberechnungszwischenabschnitt 32 und einen Kantenbrech-Bearbeitungsberechnungsabschnitt 33 auf, der mit der Hauptsteuereinheit 13 in Verbindung steht. Mit dieser Hauptsteuereinheit 13 ist ein Durchführprogrammpufferspeicher 35 verbunden. Mit diesem sind eine Hilfssteuereinheit 36, eine Spindel-Steuereinheit 37 und eine WeI-lensteuereinheit 39 in Verbindung. Die HilfsSteuereinheit 36 hat den Zweck, verschiedene Hilfssteuerfunktionen wie die Antriebssteuerung des Magazins 5 und der Werkzeugwechselvorrichtung 9 sowie das Ein- und Ausschalten der Flüssigkeitszufuhr usw. zu steuern. Die Spindel-Steuereinheit 37 und die Wellensteuereinheit 39 sind mit einem Spindelantriebsmotor 40 bzw. mehreren Wellenantriebsmotoren 41 für deren Antrieb verbunden.

Um ein Werkstück in der Maschine 1 mit dem beschriebenen Aufbau zu bearbeiten, liest die Hauptsteuereinheit 13 vom Materialspeicher 15 die Materialtabelle aus und zeigt sie auf der Anzeigevorrichtung 12 an, damit der Maschinist die Materialart des Werkstücks über das Tastenfeld 11 eingeben kann. Anschließend liest die Hauptsteuereinheit 13 aus dem Speicher 16 für die Bearbeitungsart die durchzuführende Bearbeitungsart aus und zeigt sie dem Maschinisten an. Wie in Fig. 4 dargestellt, sind die Bearbeitungsarten in drei Gruppen unterteilt, nämlich eine Punktbearbeitung, wobei ein Bohrer oder dergleichen verwendet wird, eine Kantenbearbeitung, wozu ein Schaftfräser eingesetzt wird, und eine Oberflächenbearbeitung, bei der ein Stirnfräser Einsatz findet. Der Maschinist prüft dann die endgültige Form des Werkstücks in der Zeichnung und beurteilt, zu welcher dieser drei Bearbeitungsarten die zuerst auszuführende Bearbeitung gehört, woraufhin er die so gewählte Bearbeitungsart über das Tastenfeld 11 eingibt.

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Daraufhin sorgt die Hauptsteuereinheit 13 für die Anzeige der Bearbeitungsgruppen auf der Anzeigevorrichtung 12, die der gewählten Bearbeitungsart zugehören, so daß der Maschinist beurteilen kann, zu welcher der angezeigten Bearbeitungsmöglichkeiten die in der Zeichnung dargestellte zu bearbeitende Form gehört, von denen er dann die geeignete Bearbeitung auswählt und eingibt. Der Speicher 17 speichert, wie in Fig. 4 im einzelnen aufgeführt, mehrere Bearbeitungen 1A bis 1H, 2A bis 21 und 3A bis 3G über die einzelnen Bearbeitungsarten. Die sich für die einzelnen Bearbeitungen 1A bis 1H der Punktbearbeitungsart ergebenden Formen sind in Fig. 5 wiedergegeben, Fig. 6 zeigt die Formen der Bearbeitung bei der Kantenbearbeitungsart gemäß verschiedener Bearbeitungen 2A bis 21, und für die Flächenbearbeitungen sind die sich bei der Bearbeitung ergebenden Formen 3A bis 3G in der Fig. 7 dargestellt. In diesen Zeichnungen ist mit 6 ein Werkzeug gekennzeichnet, während das Werkstück mit W und die Bahn der Werkzeugachse mit K bezeichnet ist. Da praktisch alle Musterformen der Bearbeitung, die mit einer Vielfach-Bearbeitungsmaschine 1 vorgenommen werden können, erfaßt sind, kann der Maschinist sofort die geeignete Bearbeitung auswählen und eingeben, die sich durch die überprüfung der Endform des Werkstücks in der Zeichnung ergeben, indem er die auf der Anzeige dargestellten Bearbeitungsformen auswählt. Nachdem die Bearbeitung eingegeben worden ist, liest die Hauptsteuereinheit 13 aus dem Werkzeugkombinationsspeicher 30 eine Werkzeugkombinationsfolge TCL entsprechend der ausgewählten Bearbeitung aus und gibt sie an eine der zuvor ausgewählten Bearbeitungsberechnungseinheiten 26, 27 oder 29.

Genauer gesagt, speichert der Werkzeugkombinationsspeicher 30, wie in Fig. 8 gezeigt, die Bezeichnungen der Werkzeuge, die für die Durchführung einer jeden Bearbeitungseinheit eingesetzt werden, in einer Zeile von links

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nach rechts in Gestalt einer Werkzeugkombinationszeile TCL in jeder Adresse ADS. Die Anordnung ist so, daß, wenn einmal eine Bearbeitungseinheit festgelegt ist, die Werkzeugkombinationszeile TCL entsprechend der ausgewählten Bearbeitungseinheit an die entsprechende Berechnungseinheit 26, 27 oder 28 abgegeben wird. Es sei hier angenommen, daß der Maschinist eine Bearbeitungseinheit zum Bohren eines Loches eingegeben hat, die zur Punktbearbeitungsart gehört; die Hauptspeichereinheit 13 liest dann eine Reihe von Werkzeugen aus, d. h. die Werkzeugkombinationszeile TCL, die aus Vorbohrer, Bohrer und Kantenfräser besteht, welche für den Bohrvorgang benötigt werden, und zwar aus der Adresse 001 der Adreßzeile ADS im Speicher 30, und die so ausgelesene Werkzeugkombinations zeile TCL wird als Einheit an die Punktbearbeitungsberechnungseinheit 26 abgegeben. Der Mittenbohrungsbearbeitungs-Berechnungsabschnitt 31 berechnet den Durchmesser des Vorbohrers, der als erstes einzusetzen ist, aus den Bearbeitungsdaten wie dem Lochdurchmesser, welches der Maschinist über das Tastenfeld 11 eingegeben hat. Der Berechnungsabschnitt 31 bestimmt auch, ob das Abf äsen oder Kantenbrechen gleichzeitig mit dem Mittenbohrvorgang durchgeführt werden kann, indem ein Vergleich zwischen dem Lochdurchmesser und dem Durchmesser des Vorbohrers hergestellt wird. Ist der Durchmesser des Bohrers größer als der Durchmesser des Bohrloches, dann ist es möglich, auch die Fase 4 2 gleichzeitig mit dem Bohren des Loches mit dem Bohrer herzustellen. Der Bearbeitungs-Berechnungszwischenabschnitt 32 berechnet den Durchmesser des Bohrers, der anschließend an den Lochbohrvorgang verwendet wird, und das Muster des einen Satzes des Bohrers, z. B. den Vorschub je Umdrehung, die Gesamteindringtiefe usw. In der Zwischenzeit berechnet der Kantenbrechungs-Berechnungsabschnitt 33 den Durchmesser des Abfasfräsers oder Ansenkers, der für den Brechungskantenabschnitt 4 2 der Löcher einzusetzen ist, sofern dies nicht mit Hilfe eines Bohrers durchgeführt wird. Das Ergebnis dieser Berechnung

wird über den Hauptsteuerabschnitt 13 der Schneidbedingungsberechnungseinheit 19 zugeleitet, die die Schneidbedingungen wie die Vorschubgeschwindigkeit und die Umfangsgeschwindigkeit eines jeden Werkzeugs berechnet und festlegt. Diese Daten werden zusammen mit der Werkzeugskombinationszeile TCL, welche von der Punktbearbeitungs-Berechnungseinheit 26 abgegeben werden und die Einzeldaten wie Werkzeugdurchmesser enthalten im Bearbeitungsprogrammspeicher 20 gespeichert. Die so gespeicherten Da- ten und die Werkzeugkombinationszeile TCL bilden ein Bearbeitung sprograirun PRO1 . Auf der Anzeige 12 wird dann über die Gestaltsteuereinheit 22 eine Forderung nach Eingabe der Bearbeitungspositionsinforxnation gegeben. Daraufhin gibt der Maschinist über die Tastatur 11 die erforderIichen Daten ein. Diese werden als Bearbeitungspositionsinformation im Bearbeitungsprogramm PRO1 gespeichex"t. So legt der Maschinist die Bearbeitungseinheit für jede Bearbeitungsart fest und gibt sie ein, und an jedem Zeitpunkt der Eingabe wird die Werkzeugkombinationszeile TCL entsprechend der festgelegten Einheit aus dem Werkzeugkombinationsspeicher 13 ausgelesen. Die Werkzeugdurchmesser und die Schneidbedingungen werden entsprechend den Werkzeugen und ihrer Einsatzfolge, die durch die Werkzeugkombinationszeile TCL vorgegeben ist, bestimmt und im Programmspeicher 20 zusammen mit der Bearbeitungspositionsinformation gespeichert. Für andere Bearbeitungseinheiten bestimmt der Bearbeitungsberechnungszwischenabschnitt 3 2 die Durchmesser der Werkzeuge wie Stirnfräser, Bohrer, Kantenfräser, Reibahle, usw., die in der Werkzeugkombinationszeile TCL aufgeführt sind, wie auch das Einsatzmuster dieser Werkzeuge für die Bearbeitung von Löchern, die vom Mittenlochbohren und Abfasen abweichen, und der Kantenbearbeitungsberechnungsabschnitt 27 und der Oberflächenbearbeitungs-Berechnungsabschnitt 2 9 bestimmen aus der aus dem Werkzeugkombinationsspeicher 30 ausgelesenen Werkzeug-

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kombinationszeile TCL (diese Zeile TCL kann unter Umständen auch nur ein einziges Werkzeug enthalten), die Zahl"der Werkzeuge und ihrer Bahnen bis zur Fertigstellung, was vom Maschinisten über die Tastatur 11 eingegeben wird. Außerdem bestimmt die Oberflächenbearbeitungs-Berechnungseinheit 29 die Einzelheiten der Daten, die die Werkzeuge betreffen, wobei auch die Bearbeitungsrichtung in Betracht gezogen wird. Gemäß dieser Daten berechnet die Schneidbedingungsberechnungseinheit 19 die Schneidbedingungen und speichert die so festgelegten Bedingungen als Bearbeitungsprogramm PRO1 im Speicher 20.

Da die Eingabe von einer Reihe von Bearbeitungseinheiten für ein Werkstück in der beschriebenen Weise beendet ist, treibt die Hauptsteuereinheit 13 die Werkzeugausrichtsteuereinheit 23 zum Auslesen der Werkzeugkombinationszeilen TCL entsprechend einer Reihe von Bearbeitungseinheiten, die im Bearbeitungsprogrammspeicher 20 gespeichert sind, und führt eine Berechnung durch, um eine Bearbeitungswerkzeugkombination MTC durch Neuordnung oder Aufreihung der Werkzeuge zu bilden, die in Form von aufeinanderfolgenden Bearbeitungseinheiten eingegeben worden sind, und zwar auf der Basis der Werkzeuge entsprechend'ihrer Einsatzfolge. Wenn z. B. eine Bearbeitung an einem Werkstück W durchgeführt werden soll, das in Fig. 9a und 9b gezeigt ist, wird ein Bearbeitungsprogramm PRO1, das schematisch in Fig. 10 gezeigt ist, im Speicher 20 gespeichert, wenn der Maschinist die aufeinanderfolgenden Bearbeitungseinheiten eingibt. Das Bearbeitungsprogramm PRO1 enthält nämlich die Programmeinheitennummern UNO, die die Eingabereihenfolge darstellt, UNAME, die Bezeichnung der Bearbeitungseinheiten, NAME, die Werkzeugnamen, CAL, die Nenngrößen, SAF, die Abschnittskennzeichnung, usw.,welche in der Reihenfolge der Eingabe von oben nach unten in der Fig. aufgeführt sind. Außerdem ist, wie in Fig. 11 gezeigt, der Werkzeugsatzspeicher 25 gedanklich in drei variable Bereiche auf-

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geteilt, nämlich einen ersten Bereich 42, einen zweiten Bereich 43 und einen dritten Bereich 45. Den ersten'Adressen der Bereiche 43 und 45 sind Kennzeichen FLG zugeordnet zur Unterscheidung dieser Bereiche voneinander. Die Werkzeugaufreihsteuereinheit 23 liest die Bearbeitungseinheitennuramern UNAME und die Werkzeugnamen NAME in der Reihenfolge der Programmeinheitennummer UNO und speichert die so ausgelesenen Daten im ersten Bereich 4 2 des Speichers 25, wenn die ausgelesene Bearbeitungseinheit zur Flächenbearbeitungsart oder zur Streckenbearbeitungsart gehört, vorausgesetzt, daß die in dieser Bearbeitungseinheit verwendeten Werkzeuge für die Gruppenbearbeitung vorgesehen sind (gekennzeichnet durch "R" an der Werkzeugnamenspalte NAME in Fig. 10), während dann, wenn die Werkzeuge für die Finishbearbeitung dienen (gekennzeichnet durch "F" in der Werkzeugnamenspalte NAME), die Daten im dritten Abschnitt 4 5 gespeichert werden. Gehört dagegen die ausgelesene Bearbeitungseinheit der Punktbearbeitungsart an, dann liest in der Regel die Werkzeugaufreihungssteuereinheit 23 die Werkzeugnamen NAME in jeder Bearbeitungseinheit in der Einsatzfolge von oben nach unten in Fig. 10 aus und speichert sie im zweiten Abschnitt 43. Die Daten jedoch, die Räumahlen, Gewindeschneider und Bohrstähle betreffen, die als Fertigbearbeitungswerkzeuge zu betrachten sind, da sie beim Bearbeiten nur geringen Vorschub haben, sind im dritten Bereich 45 gespeichert, was an späterer Stelle noch erläutert wird (siehe Schritte (10), (23) und (24) in Fig. 12). Während die Werkzeugnamen NMiE im Bereich 43 gespeichert werden, führt die Werkzeugaufreihsteuereinheit 23 einen Suchvorgang durch, ob dasselbe Werkzeug bereits im zweiten Bereich 43 gespeichert ist, indem es eine Koinzidenzprüfung unter den Werkzeugnamen NAME, der der Nenngröße CAL und der Abschnittskennzeichnung SAF durchführt. Wenn bereits ein identisches Werkzeug gespeichert worden ist, wird eine zweite Speicherung dieses Werkzeugs verhindert, während dann, wenn noch kein identisches Werkzeug

gespeichert worden ist, die Bezeichnung NAME dieses Werkzeugs am Ende der bereits im zweiten Bereich 4 3 gespeicherten Werkzeugnamen NAME angefügt wird.

Dieser Vorgang wird nachfolgend in Verbindung mit Fig. 12 erläutert. Im Schritt (2) der Fig. 12 ist ein Stirnfräser für Grobbearbeitung (in Fig. 12 mit "Rough Face Mill" bezeichnet) , dessen Einheitennummer UNO 2 ist, im ersten Bereich 4 2 gespeichert, während im Schritt (3) ein Schlichtstirnfräser (in Fig. 12 "Finish Face Mill" bezeichnet) im dritten Bereich 4 5 gespeichert wird. Ein Flächenvorbohrer 14.0 erscheint in den Bearbeitungseinheiten mit den Nummern UNO 4, 5,6 und 7. Der Flächenvorbohrer 14.0 ist das erste Mal im Bereich 4 3 in der Stufe (6) aufgeführt, wird jedoch nicht im Speicher 25 in den Stufen (8), (11) und (15) in Fig. 12 aufgenommen, da er bereits in der Stufe (6) registriert ist.

Bei der Ausführung der Bearbeitung ist es unbedingt nötig, daß jede Unordnung oder verkehrte Einsatzfolge der Werkzeuge als die, die als Finish-Bearbeitungswerkzeuge benötigt werden, vorkommt, d.h. eine falsche Einsatzfolge von Werkzeugen gegenüber der Registrierung im Abschnitt 43. Genauer gesagt, nimmt man hier an, daß die Lochbohrbearbeitungseinheit mit der Einheitennummer UNO 7 den Flächenbohrer' 14.0 enthält, da dieses Werkzeug das erste Mal in der Bearbeitungseinheit UNO 7 verwendet wird, dann wird im Schritt (15) in Fig. 12 dieses Werkzeug nicht gespeichert, weil es ja bereits in der ersten Adresse im Bereich 43 enthalten ist. Der Bohrer 32.0 wird dagegen am Ende der Werkzeugzeile im Bereich 43 gespeichert, weil dieses Werkzeug bisher noch nicht gespeichert worden ist. Das Speichern des Bohrers 32.0 an dieser Position bewirkt jedoch den Nachteil beim tatsächlichen Bearbeiten, daß es zum Einsatz kommt, nachdem ein Fingerfräser 30.0A eingesetzt wor-

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den ist, der nach dem Bohren durch den Bohrer hätte verwendet werden sollen. Um dies zu vermeiden, wird beim Einspeichern des Bohrers 32.0 eine Recherche nach dem Werkzeugnamen NAME für jedes Werkzeug durchgeführt, das nach dem Bohrer 32.0 einzusetzen ist, d. h. die unterhalb des Bohrers 32.0 in Fig. 10 aufgeführten Werkzeuge mit Ausnahme des Bohrvorgangs 40.0 und des Bohrvorgangs 80.0, die als Fertigbearbeitungswerkzeuge anzusehen sind, sofern solche Werkzeuge bereits im Abschnitt 4 3 gespeichert sind. Kommt ein solches Werkzeug vor (Fingerfräser 30.0A ist in diesem Fall bereits gespeichert), so wird, wie aus Schritt (16) in Fig. 12 zu ersehen, die Werkzeugbezeichnung NAME des.Bohrers 32.0 an der Position unmittelbar vor der Werkzeugbezeichnung NAME dieses Werkzeugs angeordnet, das in diesem Fall der Fingerfräser 30.OA ist. Die gleiche Prüfung und der gleiche Ablauf werden für die anschließenden Bohrwerkzeuge 38.5 und 39.5 durchgeführt und die Werkzeugnamen Bohrer 38.5 und Bohrer 39.5 werden unmittelbar vor dem Fingerfräser 30.0A registriert, wie in den Schritten (17) und

(18) in Fig. 12 gezeigt. In Schritt (19) der Fig. 12 wird der Fingerfräser 30.0A nicht eingeführt, da dieses Werkzeug bereits registriert ist. Das nächste Werkzeug ist ein Bohrwerkzeug 79.5, denn ein Kantenbrecher 10.0 ist bereits gespeichert, so daß das Bohrwerkzeug 79.5 unmittelbar vor "Chamfer 10.0A" im Bereich 43 gespeichert wird, wie in Schritt (20) in Fig. 12 gezeigt. Mit diesem Ablauf ist es möglich, im Abschnitt 4 3 die Werkzeugbezeichnungen NAME ohne Störung der Einsatzfolge der Werkzeuge, welche in den Werkzeugkombinationszeilen TCL der einzelnen Bearbeitungseinheiten enthalten sind, aufzureihen. Die Werkzeugaufreihsteuereinheit 23 führt die beschriebenen Recherchen nach identischen Werkzeugen nur für nacheinander eingegebene Bearbeitungseinheiten, die zur Punktbearbeitungsart (Punktsteuerung) gehören (für die aufeinanderfolgenden Einheiten 4, 5,6 und 7 in Fig. 10) durch. Wenn nämlich das Bezugskoordinatensystem während der Bearbeitung revidiert wird oder wenn eine Bear-

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beitungsart, die mit einem Einzelwerkzeug ausführbar (nachfolgend als "Einzelwerkzeugart" benannt), eingegeben wird, wird durch die Einheitennumraer UNO eines derartigen Programms der Suchbereich unterteilt. Die Werkzeugaufreih-Steuereinheit 23 geht bei der Suche nicht über eine derartige Einheitennummer UNO hinaus. Wie in Schritt (23) gezeigt, sind die im dritten Bereich 4 5 gespeicherten Werkzeuge untereinander aufgereiht für Stirnfräser-Fertigbearbeitung, Fingerfräser-Fertigbearbeitung, Räumahle, Gewindeschneider und Lochdrehen im Speicher 25, wie in Fig. 12 gezeigt, und zwar für jede Folge von Programmen, die begrenzt sind durch die Koordinateneinstelleinheitennummer UNO 1, die Einheitennummer für den Bearbeitungsendbefehl (END) UNO 9 und die Einzelwerkzeugbearbeitung.

Wenn die Speicherung für die Werkzeugnamen NAME der Werkzeuge für alle Bearbeitungseinheiten des Bearbeitungsprograrnms PRO 1 beendet ist, ist im Speicher 25 eine Werkzeugkombination MTC aufgebaut, in der die Namen NAME der einzusetzenden Werkzeuge für die vorgesehene Bearbeitung des Werkstücks korrekt in der Einsatzfolge von oben nach unten in der Figur aufgereiht sind. Der Speicher 25 enthält, wie in Fig. 13 gezeigt, neben den Werkzeugnamen NAME, der Nenngröße CAL und dem Abschnittsanhang SAF für die darin gespeicherten Werkzeuge die Magazinsatznummern, in denen sich die Werkzeuge befinden, und die Programmeinheitennummern UNO der von diesen Werkzeugen Gebrauch machenden Programmeinheiten. Die Werkzeugaufreihungssteuereinheit 23 zeichnet im Speicher 25 auch die Programmeinheitennummern UNO für die Bearbeitungseinheiten mit den Werkzeugen auf, deren Registrierung abgewiesen worden ist, weil bei der Recherche im Bereich 4 3 bereits eine frühere Registrierung festgestellt werden konnte. Durch Auslesen der Programmeinheitennummer UNO aus dem Speicher 25 ist es deshalb möglich, sämtliche Bearbeitungen, die mit diesem Werkzeug durchgeführt werden, festzustellen.

Wenn die Aufreihung der Bearbeitungswerkzeuge, d.h. die Bearbeitungswerk zeugkombination MTC, im Speicher 25 abgeschlossen ist, veranlaßt die Hauptsteuereinheit 13 die Werkzeugaufreihsteuereinheit 23 dazu, die Namen NAME der im Speicher 25 aufgelisteten Werkzeuge nacheinander von oben nach unten in der Bearbeitungswerkzeugkombination MTC gemäß Fig. 13 auszulesen und die Daten zusammen mit den Bearbeitungspositionsinformationen für die zugehörigen Bearbeitungseinheiten im Bearbeitungsprogramm PRO1 der Programmumsetzeinheit 21 zuzuführen, die diese Daten in ein Durchführungsprogramm PRO2 in Begriffen des Maschinencodes umsetzt. Das Durchführungsprogramm PRO2 wird dann in einem Durchführungsprogrammpufferspeicher 35 gespeichert.

Nun setzt der Maschinist das Werkstück W auf den Maschinentisch 3 auf und startet von der Steuertaste 10 her den Bearbeitungsvorgang durch Befehl an die Hauptsteuereinheit 13. Die Hauptsteuereinheit 13 treibt daraufhin die HilfsSteuereinheit 36, die Spindelsteuereinheit 37 und die Wellensteuereinheit 39, so daß entsprechend dem Durchführungsprogramm PRO2 die geforderte Bearbeitung ausgeführt wird. Die Bearbeitung erfolgt nach der in der Bearbeitungswerkzeugskombination MTC, welche im Werkzeugsatzspeicher gespeichert ist, aufgereihten Folge. Wenn ein Werkzeug 6 für die Bearbeitung in der Punktbearbeitung an der Spindel 7 befestigt ist, läuft der Bearbeitungsvorgang gemäß den Programmeinheitennummer ÜNO aus Speicher 25 für alle Bearbeitungseinheiten ohne Werkzeugwechsel durch den Werkzeugwechsler 9 ab. Das Bohren durch den Bohrer 10.0 wird für die Bearbeitungseinheiten mit den Nummern UNO 4, 5 und 6 von der linken Seiten her durchgeführt, wie in Fig. 13 dargestellt, ohne daß das Werkzeug ausgewechselt wird. Wie oben gesagt, sind die Grobbearbeitungswerkzeuge für die Flächen- und Bahnsteuervorgänge im ersten Bereich 42, der im oberen Teil der Fig. 11 gezeigt ist, gespeichert, während die Fertigbearbeitungswerkzeuge im dritten Bereich 45 gespeichert sind. Das Werkstück W wird also zunächst

grob bearbeitet, woraufhin dann die Bearbeitungen mit Punktsteuerung durchgeführt werden ohne irgendeine Verwechslung oder Störung der in den Werkzeugskombinationszeilen TCL der einzelnen Bearbeitungsvorgänge vorgesehenen Werkzeugfolgen. Es erfolgt dann die Fertigbearbeitung, mit der der Vorgang abgeschlossen wird. Die gemeinsame Zurverfügungstellung für mehrere Bearbeitungseinheiten durch das Werkzeug 6 im zweiten Bereich 43 wird mit minimalem Bearbeitungsirrtum durchgeführt,weil die Recherche über den Inhalt des Werkzeugsatzspeichers 25, welche durch die Werkzeugaufreihungssteuereinheit 23 durchgeführt wird, nur innerhalb desselben Koordinatensystems durchgeführt wird. Da außerdem diese Recherche nicht auch über die Einzelwerkzeugbearbeitung vorgenommen wird, werden verschiedene Probleme vermieden, wie beispielsweise das Aneinanderstoßen von Werkzeug 6 und Werkstück W, was andernfalls eintreten könnte, wenn z. B. ein Bearbeitungsvorgang mit Punktsteuerung, der nach einem Einzelwerkzeugsbearbeitungsvorgang durchgeführt werden soll, irrtümlich davor ausgeführt wird.

Vorstehend wurde ein spezielles Ausführungsbeispiel anhand einer Vielfachbearbeitungsmaschine erläutert, doch ist es für den Fachmann klar> daß die Erfindung bei'jeder Art numerisch gesteuerter Werkzeugmaschine eingesetzt werden kann, bei der ein Maschinist Befehlseingaben in Bearbeitungseinheiten vornimmt.

Wie beschrieben, werden gemäß der Erfindung Werkzeugkombinationszeilen TCL, welche entsprechend Bearbeitungseinheiten zur gewünschten Bearbeitungsform ausgewählt worden ist, in einem Bearbeitungsprogrammspeicher 20 gespeichert, und die in den Werkzeugkombinationszeilen TCL vorkommenden Werkzeuge, die im Speicher 20 gespeichert sind, werden auf der Basis der Werkzeuge so neu geordnet und aufgereiht, daß in einem Werkzeugsatzspeicher 25 eine Bearbeitungswerkzeugkombination MTC gebildet wird. Die Bearbeitung wird nach dieser Bearbei-

tungswerkzeugkombination MTC derart ausgeführt, daß die in verschiedenen Bearbeitungseinheiten auftretenden Bearbeitungsvorgänge, die durch ein und dasselbe Werkzeug auszuführen sind, ohne Werkzeugaustausch durch eben dieses Werkzeug in einem Vorgang ausgeführt werden. Bei dem eingangs erwähnten Verfahren, bei welchem die Bearbeitungseinheiten unmittelbar in Folge durchgeführt werden, ist die Werkzeugwechselfrequenz unpraktisch hoch, weil auch dann, wenn irgendein Werkzeug für unterschiedliche Bearbeitungseinheiten verwendbar ist, dieses jedes Mal zu Beginn und zum Ende der Bearbeitung, die das Werkzeug in jeder unabhängigen Bearbeitungseinheit vorzunehmen hat, montiert und demontiert wird. Mit der Erfindung wird dieser häufige Werkzeugwechsel nunmehr vermieden. Darüber hinaus wird durch die Erfindung eine sehr mühevolle Program^ mierarbeit vermieden, so daß die gesamte Bearbeitungsdauer beträchtlich verkürzt werden kann.

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Claims

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YAMAZAKI MACHINERY WORKS, LTD.
Niwa-Gun, Aichi-ken / JAPAN

Verfahren zum Steuern der Werkzeugaufreihung in einer numerisch gesteuerten Werkzeugmaschine 10

Patentansprüche

1y Verfahren zum Steuern der Aufreihung von Werkzeugen in einer numerisch gesteuerten Werkzeugmaschine mit folgender Kennzeichnung: es werden die benötigten Bearbeitungen in einzelne Bearbeitungseinheiten nach der Bearbeitungsform klassifiziert; ein Werkzeugkombinationsspeicher, ein Bearbeitungsprogrammspeicher und ein Werkzeugsatzspeicher werden vorgesehen; im Werkzeugkombinationsspeicher werden Werkzeugkombinationszeilen gespeichert, die die Namen von Werkzeugen in der Einsatzfolge für die einzelnen Bearbeitungseinheiten enthalten; die Bearbeitungseinheiten werden angewiesen, die zugehörigen Werkzeugkombinationszeilen als Einheiten -auszulesen; die Werkzeugkombinationszeilen für die zugehörigen Bearbeitungseinheiten werden im Bearbeitungsprogrammspeicher gespeichert; im Werkzeugsatzspeicher wird durch Umordnung und Aufreihung eine Bearbeitungswerkzeugkombination auf der Basis der Werkzeuge gebildet, die in den im Bearbeitungsprogrammspeicher enthaltenen Werkzeugkombinationszeilen sind; die Bearbeitung wird gemäß der Bearbeitungswerkzeugkombination derart vorgenommen, daß die Bearbeitungen, die mit einem Werkzeug zugleich innerhalb mehrerer Bearbeitungseinheiten auszuführen sind, in einem Vorgang durchgeführt werden, ohne daß dieses Werkzeug wiederholt montiert und demontiert zu werden braucht.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,

daß die erforderliche Bearbeitung nach der Bearbeitungsgestalt in Punktsteuerungsbearbeitung, Streckensteuerungsbearbeitung und Flächensteuerungsbearbeitung klassifiziert werden und diese einzelnen Bearbeitungsarten weiter in zahlreiche Bearbeitungseinheiten sortiert werden.
3. Verfahren nach Anspruch 2,
gekennzeichnet durch

Unterteilen des Werkzeugsatzspeichers in einen ersten Bereich, einen zweiten Bereich und einen dritten Bereich; Registrieren der Namen von Grobbearbeitungswerkzeugen der Bearbeitungseinheiten, die zur Streckensteuerungsbearbeitung oder zur Flächensteuerungsbearbeitung gehören, in den ersten Bereich; Registrieren der Namen von Finish-Bearbeitungswerkzeugen der Bearbeitungseinheiten, die zur Streckensteuerungsbearbeitung oder zur Flächensteuerungsbearbeitung gehören, im dritten Bereich;- und Registrieren in der Regel im zweiten Bereich der Namen von Werkzeugen entsprechend der -Einsatzfolge, wie sie durch die Werkzeugkombinationszeile der Bearbeitungseinheit dargeboten werden, wenn die Bearbeitungseinheit zur Punktsteuerungsbearbeitung gehört.
4. Verfahren nach Anspruch 3,

dadurch gekennzeichnet,

daß beim Registrieren des Werkzeugnamens im zweiten Bereich eine Recherche nach Registrierungen desselben Werkzeugs im zweiten Bereich durchgeführt wird und die Registrierung des Werkzeugnamens nur dann zugelassen wird, wenn dasselbe Werkzeug nicht bereits im zweiten Bereich registriert worden ist.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die im Bearbeitungsprogrammspeicher gespeicherten Bearbeitungseinheiten mit ihren eigenen Programmeinheitennum— mern versehen werden und daß die Programmeinheitennummern entsprechend den Bearbeitungseinheiten, die zugleich durch ein einzelnes Werkzeug auszuführen sind, im Werkzeugssatzspeicher gespeichert werden.
6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Recherche innerhalb des zweiten Bereichs nur in den aufeinanderfolgend eingegebenen Bearbeitungseinheiten durchgeführt wird, die zur Punktsteuerungsbearbeitung gehören.