DE3243708A1

DE3243708A1 - Bearbeitungssteuerungsverfahren fuer das fraesen

Info

Publication number: DE3243708A1
Application number: DE19823243708
Authority: DE
Inventors: Hiroyuki Konan Aichi Kanematsu; Susumu Nagoya Aichi Nishiwaki; Hajime Inuyama Aichi Ohashi
Original assignee: Yamazaki Machinery Works Ltd
Current assignee: Yamazaki Mazak Corp
Priority date: 1981-11-25
Filing date: 1982-11-25
Publication date: 1983-06-01
Also published as: GB2110425B; JPS5890439A; JPH0367822B2; GB2110425A; FR2516827A1; FR2516827B1; IT8268338A0; IT1191230B

Description

PATENT-UND RECHTSANWÄLTE

PATENTANWÄLTE DlPU-ING. VV. EITLE · DR. RER. NAT. K. HOFFMANN · DtPL.-ING. W. LEHN

DIPL.-ING. K. FÜCHSLE ■ DR. RER. NAT. B. HANSEN · DR. RER. NAT. H.-A. BRAUNS · DIPL.-ING. K. GDRG

DIPL.-ING. K. KOHLMANN . RECHTSANWALT A. NETTE

37 797 p/hl

Yamazaki Machinery Works, Ltd.,
Niwa-gun / Japan

Bearbeitungssteuerungsverfahren für das Fräsen

Die Erfindung bezieht sich auf ein Bearbeitungssteuerungsverfahren für das Steuern des Fräsens mittels einer numerisch gesteuerten Werkzeugmaschine.

Bisher hat man das Fräsen mittels einer Werkzeugmaschine der ^Geschriebenen Art durchgeführt, wobei es notwendig war, Werkzeugverläufe zu bestimmen, die für _das Erzielen der erforderlichen Bearbeitungsform notwendig waren, und ein Programm zu bilden und in die Werkzeugmaschine einzugeben, was mittels eines erfahrenen Programmierers erfolgen mußte, welcher auf dem betreffenden Gebiet reichhaltige Kenntnisse hat.

In vergangenen Jahren gab es ein solches Bearbeitungsverfahren, bei dem vorgeschlagen wurde, die gewünschte Bearbeitungsform zu sortieren und in eine Vielzahl von Bearbeitungseinheiten zu zerlegen, damit die Bedienungsperson ohne jegliche Unterstützung durch den Programmierer direkt die ausgewählten Bearbeitungseinheiten in die Werkzeugmaschine eingeben kann, welche ihrerseits ein Bearbeitungsprogramm bildet und ausführt, und zwar in Übereinstimmung mit den eingegebenen Bearbeitungseinheiten. Bei diesem Verfahren ist jedoch die Bedienungsperson

ARABELLASTRASSE 4 . D-SOOO MÜNCHEN 81 . TELEFON CO89J 911087 · TELEX O5-29S19 CPATHEJ ■ TELEKOPIERER 918356

übermäßig mit der Bestimmung der Werkzeugverläufe bei jeder Bearbeitung belastet. Unter diesen Umständen besteht ein erhöhtes Erfordernis für die Entwicklung eines Bearbeitungssteuerungsverfahrens, welches die Bedienungsperson entlastet.

Dementsprechend ist es Aufgabe der Erfindung, ein Bearbeitungssteuerungsverfahren für das Fräsen zu schaffen, welches Verfahren durch eine numerisch gesteuerte Werkzeugmaschine durchgeführt wird, wobei das Verfahren dahingehend verbessert ist, daß die Notwendigkeit der Bestimmung der Werkzeugverlaufswege durch einen Programmierer oder eine Bedienungsperson eliminiert ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Verfahren geschaffen, welches umfaßt: das Sortieren des Fräsens in eine Vielzahl von Bearbeitungseinheiten entsprechend der Bearbeitungsform; das Speichern von Bearbeitungsmustern entsprechend den Bearbeitungseinheiten innerhalb eines Bearbeitungsmuster-Speichers; das Lesen der Bearbeitungsmuster entsprechend der eingegebenen Bearbeitungseinheit aus dem Bearbeitungsmusterspeicher, wenn eine der Bearbeitungseinheiten eingegeben worden ist, und das Berechnen und Bestimmen des endgültigen Werkzeugverlaufes entsprechend dem ausgelesenen Bearbeitungsmuster.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der in den Zeichnungen rein schematisch dargestellten Ausführungsbeispiele. Es zeigt

Fig. 1 ein Steuerungsblockdiagramm mit der Darstellung

einer numerisch gesteuerten Werkzeugmaschine, bei der die Erfindung Anwendung findet, 35

Fig. 2 ein Flußdiagraram mit der Darstellung des Sortierens und Klassifizierens des Bearbeitens in Bearbeitungsmoden und Bearbeitungseinheiten,

Fig. 3 eine Darstellung der Bearbeitungsmuster entsprechend den Bearbeitungseinheiten und

Fig. 4a, 4b Darstellungen eines Beispiels der tatsächlichen Bearbeitung.

Entsprechend Fig. 1 ist eine numerisch gesteuerte Werkzeugmaschine allgemein mit dem Bezugszeichen 1 versehen. Diese Werkzeugmaschine weist eine Hauptsteuereinheit 2 auf, mit der ° eine rechnende Steuereinheit 3 für den Werkzeugverlauf, ein Werkzeugregister 5, ein Programmspeicher 6, eine Eingangssteuereinheit 7, eine Anzeigeeinheit 9 und eine Tastatur 10 verbunden ist. Das Werkzeugregister 5 speichert verschiedene Daten hinsichtlich der zu verwendenden Werkzeuge, wie Namen,

Durchmesser, Längen, Anzahl der Blätter usw. Ein Bearbeitungsmusterspeicher 11 ist mit der Steuereinheit 3 verbunden. Ein Entv/icklungsspeicher 12 für einen Bearbeitungsmodus, ein Entwicklungsspeicher 13 für die Bearbeitungseinheit und ein Entwicklungsspeicher 15 für die Bearbeitungsform sind mit der Eingangssteuereinheit verbunden.

Beim Betrieb der numerisch gesteuerten Werkzeugmaschine der beschriebenen Konstruktion liest die Hauptsteuereinheit 12 den Bearbeitungsmodus MODE vom Entwicklungsspeicher 12 über die Eingangssteuereinheit 7 ab und der ausgelesene Bearbeitungsmodus MODE wird auf der Anzeigeneinheit 9 angezeigt.

Mehr insbesondere wird das Fräsen in Übereinstimmung mit der Bearbeitungsform in einen Linienbearbeitungsmodus unter Ver-Wendung eines Fingerfräsers oder dgl. Werkzeug und einen Flächenbearbeitungsmodus sortiert, welcher mittels eines Stirnfräsers oder dgl. Werkzeug erzielt werden kann, wie dies in Fig. 2 dargestellt ist. Unter Heranziehung der Bearbeitungs-

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Zeichnungen beurteilt die Bedienungsperson, welche dieser beiden Bearbeitungsmoden zur Anwendung kommen sollen und gibt den ausgewählten Bearbeitungsmodus MODE über die Tastatur 10 ein. Nach Aufnahme des Bearbeitungsmodus MODE liest die Eingangssteuereinheit die Bearbeitungseinheiten ab, die zu dem eingegebenen Bearbeitungsmodus MODE gehört, aus dem Inhalt der Entwicklungsspeichers 13 der Bearbeitungseinheit. Die ausgelesenen Bearbeitungseinheiten werden auf der Anzeige angegeben. Der Entwicklungsspeicher 13 für die Bearbeitungseinheit speichert die Namen der zu jedem Bearbeitungsmodus MODE gehörenden Bearbeitungseinheiten auf eine Weise entsprechend jeder Bearbeitungsform entsprechend Fig. 2. Jede Bearbeitungseinheit ist in der Lage, ein elementares Bearbeiten entsprechend Fig. 3 durchzuführen.

Dann wählt die Bedienungsperson die Bezeichnungen bzw. die Namen der durchzuführenden Bearbeitungseinheiten aus den auf der Anzeigeeinheit 9 angegebenen Bezeichnungen ab und zwar unter Bezugnahme auf die Bearbeitungszeichnungen und gibt die ausgewählten Bearbeitungseinheiten über die Tastatur 10 ein. Dann liest die Eingangssteuereinheit 7 aus dem Inhalt des Entwicklungsspeichers 15 für die Bearbeitungsform die Bearbeitungskonditionsfaktoren KJ aus, wie der Werkzeughub, die Schneidtiefe oder Eindringung, der durch Abkanten zu beseitigende Betrag, die Finish-Klasse usw. Diese Faktoren KJ werden auf der Anzeige 9 angegeben, damit die Bedienungsperson auswählen und die notwendigen Bearbeitungsdaten DATA eingeben kann. Der Entwicklungsspeicher 15 für die Bearbeitungsform speichert Bearbeitungskonditionsfaktoren KJ zum Bestimmen der Art jeder Bearbeitungseinheit. Die Anordnung ist so, daß wenn irgendeine Bearbeitungseinheit bestimmt worden ist, ohne Verzögerung die für die bestimmte Bearbeitungseinheit notwendigen Bearbeitungskonditionsfaktoren KJ ausgelesen werden. Dann gibt die Bedienungsperson sukzessive für jeden der Faktoren KJ auf der Display-Einheit 9 unter Heranziehung der BearbeitungsZeichnungen die Maschinendaten DATA, aktuelle

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numerische Werte oder andere Konditionen ein.

Andererseits unternimmt die Steuereinheit 3 durch die Bezeichnung der Maschineneinheiten eine untersuchung durch den Bearbeitungsmusterspeicher 11 vor, um die Verläufe zu bestimmen, entlang denen das Werkzeug bei der Ausführung dieser Bearbeitungseinheit bewegt wird. Es ist nämlich aus Fig. 3 ersichtlich, daß der Musterspeicher 11 Bearbeitungsmuster PAT entsprechend den jeweiligen Bearbeitungseinheiten

speichert. Beispielsweise ist eine Linien-Bearbeitungseinheit-Mitte (A1) ein Bearbeitungsmuster PAT, bei dem das Werkzeug mit seiner Mitte CR einem Verlauf PASS zwischen einem Ausgangspunkt SPT und einem Endpunkt FPT folgt, welche durch die Bedienungsperson eingegeben werden. Gleicherweise sind

eine Linien-Bearbeitungseinheit-Rechts (A2) und eine Linien-Bearbeitungseinheit-Links (A3) Bearbeitungsmuster PAT, bei denen das Werkzeug entlang dem Weg PASS bewegt wird, welcher durch die Bedienungsperson eingegeben ist, wobei die Werkzeug-Mitte CR rechts oder links um einen vorbestimmten Betrag vom Verlauf PASS versetzt ist.

Eine Linien-Bearbeitungseinheit-Außen (A4) hat ein Bearbeitungsmuster PAT, bei dem der Verlauf in Übereinstimmung mit der Form SHP des Werkstücks bestimmt ist, welche durch die

Bedienungsperson so eingegeben wird, daß das Werkzeug 16 sich entlang der Außenfläche des zu bearbeitenden Werkstücks bewegt.

Im Gegensatz dazu ist eine Linien-Bearbeitungseinheit-Innen (A5) ein Bearbeitungsmuster, bei dem der Verlauf in Übereinstimmung mit der Form SHP des Werkstücks bestimmt wird, so wie es durch die Bedienungsperson für den Fall der Linien-Bearbeitungseinheit-Außen (A4) eingegeben worden ist, wobei allerdings das Werkzeug entlang der Innenumfangsflache des Werkstücks bewegt wird.

Eine Abkant-Bearbeitungseinheit-Rechts (Α6) ist ein Bearbeitungsmuster, bei dem der Abschnitt des Werkstücks an der rechten Seite eines Verlaufs PASS entsprechend der Eingabe der Bedienungsperson abgekantet wird, während der Abschnitt der linken Seite des Verlaufs PASS links abgekantet wird. Zur Erzielung dieses Bearbeitungsmusters wird das Werkzeug 16 in einer vorbestimmten Rechtsversetzung vom Verlauf PASS bewegt.

Im Gegensatz dazu ist eine Abkant-Bearbeitungseinheit-Links (A7) ein Bearbeitungsmuster, bei dem der Teil des Werkstücks an der linken Seite des Verlaufes PASS abgekantet wird, während der Teil an der rechten Seite links abgekantet wird. Diesbezüglich wird das Werkzeug in einer vorbestimmten Linksversetzung vom Verlauf PASS bewegt.

Eine Abkant-Bearbeitungseinheit-Außen (A8) ist ein Bearbeitungsmuster PAT, bei dem der Verlauf PASS in Übereinstimmung mit der Form SHP des Werkstücks entsprechend der Eingabe der Bedienungsperson bestimmt wird, damit sich das Werkzeug 16 entlang der Außenfläche des Werkstücks bewegt, um ein Abkanten, Abschrägen oder Anphasen zu bewirken.

Im Gegensatz dazu ist eine Abkant-Bearbeitungseinheit-Innen (A9) ein Bearbeitungsmuster PAT, bei dem der Verlauf PASS in Übereinstimmung mit der Form SHP des Werkstücks entsprechend der Eingabe durch die Bedienungsperson bestimmt wird, wie dies bei der Abkant-Bearbeitungseinheit Außen (A8) der Fall ist; jedoch wird das Werkzeug 16 entlang der Innenfläche des Werk-0 Stücks bewegt, um das genannte Abkanten zu bewirken.

Eine Stirn-Fräserbearbeitungseinheit (B10), eine Fingerfräser-Flächen-Bearbeitungseinheit (B11) und eine Taschen-Fingerfräser-Bearbeitungseinheit (B13) sind Bearbeitungsmuster, bei denen das Werkzeug 16 jeweilig dargestellten Fräsmustern CPT in Übereinstimmung der Form SHP des Werkstücks (Koordinaten)

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entsprechend der Eingabe durch die Bedienungsperson bewegt wird, um dadurch die schraffierten Bereiche zu fräsen.

Eine Fingerfräser-Kamm-Bearbeitungseinheit (B12), eine Taschen-Fingerfräser-Kamm-Bearbeitungseinheit (B14) und eine Taschen-Fingerfräser-Tal-Bearbeitungseinheit (B15) sind Bearbeitungsmuster PAT, bei denen das Werkzeug 16 entsprechend vorbestimmten Fräsmustern CPT in Übereinstimmung mit der Form SHP des Werkstückes entsprechend der Eingabe durch die Bedienungsperson bewegt werden, wodurch das Fräsen der beiden schraffierten Bereiche in den jeweiligen Skizzen bewirkt wird.

Eine Fingerfräser-Nut-Bearbeitungseinheit (B16) ist ein Bearbeitungsmuster, bei dem das Werkzeug 16 einen vorbestimmten Fräsmuster CPT in Übereinstimmung mit der Form SHP des Werkstückes, entsprechend der Eingabe der Bedienungsperson folgend bewegt wird, um ein Fräsen des Bereiches zu bewirken, welcher durch eine in der Skizze dargestellte Ellipse eingeschlossen wird.

Die Bearbeitungskonditionsfaktoren KJ, welche durch die Bedienungsperson zusammen mit den Bearbeitungseinheiten eingegeben werden, umfassen den Werkzeughub H₁, die Frästiefe oder Eindringung t.,t₂, den Abkantbetrag C₁ entsprechend Fig.3 usw. Nach Aufnahme dieser Bearbeitungsdaten DATA wählt die Hauptsteuereinheit 2 das optimale Werkzeug für die Bearbeitung aus dem Werkzeugregisterspeicher 6. Die Hauptsteuereinheit 2 informiert dann die den Werkzeugverlauf berechnende Steuereinheit 3 über das ausgewählte Werkzeug. Die Steuereinheit berechnet dann und bestimmt die endgültigen Werkzeugverläufe für die Werkzeuge 16 aus den Bearbeitungsdaten DATA und den Durchmessern und Längen der ausgewählten Werkzeuge 16 auf solche Weise, daß die Bearbeitungsmuster PAT, ausgelesen aus dem Bearbeitungsmusterspeicher 11, korrigiert werden. Der

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so berechnete Werkzeugverlauf wird als Bearbeitungspi~ogramm PRO im Programmspeicher 6 gespeichert.

Das tatsächliche Bearbeiten wird in Übereinstimmung mit dem Bearbeitungsprogramm PRO durchgeführt, welches im Programmspeicher 6 gespeichert ist. Um beispielsweise das Fräsen einer Tasche 17b mit einem mittigen Vorsprung 17a aus einem tafelförmigen Werkstück 17a entsprechend der Darstellung in Fig. 4a zu fräsen, bestimmt die Bedienungsperson über die Tastatur 10 die Taschen-Fingerfräser-Kamm-Bearbeitungseinheit B14 und gibt zur gleichen Zeit die Formen der Tasche 17b und des Vorsprunges 17a in Form von Koordinatenwerten ebenso ein wie den Werkzeughub H₁ und die Schneidtiefe t., . In Erwiderung auf diese Eingänge wählt die Hauptsteuereinheit 2 aus den im Werkzeugregister 5 gespeicherten Werkzeugen einen Fingerfräser mit einer Blattzahl, einem Durchmesser und einer Länge aus, die für das jeweilige Bearbeiten geeignet ist und informiert die berechnende Steuereinheit 3 über die Art dieses Fingerfräsers. Nach der Aufnahme dieser Informationen entsprechend dem Fingerfräser berechnet die Steuereinheit 3 den endgültigen Werkzeugverlauf K unter Inbetrachtziehung sowohl des Fräsmusters CPT, welches das Bearbeitungsmuster PAT bildet, welches aus dem Bearbeitungsmusterspeicher 11 ausgelesen wurde, und der Formen der Tasche 17b und des Vorsprunges 17a entsprechend der Eingabe durch die Bedienungsperson, sowie andere notwendige Faktoren. Dementsprechend wird die Bearbeitung durch das Werkzeug 16 vom Punkt P1 entsprechend Fig. 4a aus gestartet und wird dann in Übereinstimmung mit dem Fräsmuster CPT bewegt. Das Werkzeug 16 wird zunächst bewegt, um den Bereich zwischen der Wand der Tasche 17b und dem Vorsprung 17a zu bearbeiten. Diesbezüglich wird das Werkzeug 16 entlang den Verläufen K ähnlich dem Profil der Tasche 17b bewegt, während das Werkzeug graduell in Richtung auf die Linie der Tasche 17b verschoben wird, um die Tasche 17b zu bearbeiten und auszubilden. Das Werkzeug wird dann zum

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Ausgangspunkt P1 zurückgebracht, um sich dem Bearbeiten des Vorsprunges 17a zuzuwenden. Entsprechend der Darstellung in Fig. 4b wird das Werkzeug 16 entlang den Verlaufen entsprechend dem Profil des Vorsprunges 17a bewegt, während graduell eine Verschiebung in Richtung auf den Vorsprung 17a erfolgt, um dadurch das Bearbeiten der Tasche 17b mit dem mittigen Vorsprung 17a zu vervollständigen.

Es ist anzunehmen, daß einuLuftschnitt oder ein unvollständiges Fräsen der Tasche stattfindet, wenn der Fräsvorgang vom Fräsen der Tasche 17b zum Fräsen des Vorsprunges T7a umgeschaltet wird. Um ein derartiges Problem zu vermeiden, wird ein Korrekturvorgang für eine Weile nach dem erneuten Anfahren aus dem Punkt P1 durchgeführt, d.h. nach dem Beginn der Bearbeitung des Vorsprunges 17a, und zwar durch Modifizieren des Werkzeugverlaufes K gleich dem Profil des Vorsprunges 17a konform mit der Form der Tasche 17b. Mehr insbesondere erfolgt diese Korrektur auf folgende Weise. Man nehme hier zwei Werkzeugverläufe an : nämlich einen innersten Werkzeugverlauf K1 entsprechend der Tasche 17b und einen Werkzeugverlauf K2 entsprechend dem Profil des Vorsprunges 17a. Das Werkzeug 16 wird entlang dem Verlauf K2 nur innerhalb des Bereiches bewegt, in dem der Verlauf K2 nicht außerhalb des Bereiches des Verlaufes K1 gelangt. In anderen Bereichen, d.h. in dem Bereich, in dem der Verlauf K2 außerhalb des Verlaufes K1 gelangt, wird das Werkzeug 16 entlang dem Verlauf K1 bewegt. Verschiedene andere Fräsmuster CPT, die Bearbeitungsmuster PAT bildend, sind annehmbar als solche der zuvor erwähnte Art. Es ist deutlich für Fachleute auf diesem Gebiet der Tech-nik, daß die Erfindung mit irgendeinem Bearbeitungsmuster PAT durchgeführt werden kann, welches dahingehend bestimmt ist, einer Bearbeitungseinheit zu entsprechen, und zwar unabhängig von der Art der Fräsmuster, die das Bearbeitungsmuster CPT bilden.

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Wie bereits beschrieben wurde, werden entsprechend der Erfindung die Bearbeitungsmuster PAT entsprechend den jeweiligen Bearbeitungseinheiten in dem Bearbeitungsmusterspeicher 11 gespeichert. Wenn eine Bearbeitungseinheit eingegeben wird, wird entsprechend der eingegebenen Bearbeitungseinheit das Bearbeitungsmuster PAT ausgelesen. Danach wird der endgültige Werkzeugverlauf K in Übereinstimmung mit dem so ausgelesenen Bearbeitungsmuster PAT bestimmt. So wird der Werkzeugverlauf automatisch einfach durch Eingeben der notwendigen Bearbeitungsdaten DATA usw. zusammen mit der ausgewählten Bearbeitungseinheit durch die Bedienungsperson bestimmt. Es ist so möglich, für das Fräsen ein Bearbeitungssteuerverfahren zu erzielen, welches dahingehend verbessert ist, daß es die Notwendigkeit des mühseligen Bestimmens der Werkzeugverlaufe durch den Programmierer oder durch die Bedienungsperson eliminiert.

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Claims

PATENT- UND RECHTSAIMW»li"E

PATENTANWÄLTE DIPL-ΙΝΘ. W. EITLE . DR. RER. NAT. K. HOFFMANN · DIPL.-ΙΝΘ. W. LEHN

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DIPL.-ING. K. KOHLMArJN ■ RECHTSANWALT A. NETTE

37 797 p/hl

Yamazaki Machinery Works, Ltd.,
Niwa-gun / Japan

Bearbeitungssteuerungsverfahren für das Fräsen

Patentansprüche

( 1„/Bearbeitungssteuerungsverfahren für das Fräsen, durchgeht,-/

führt durch eine numerisch gesteuerte Werkzeugmaschine, dadurch gekennzeichnet , daß das Verfahren umfaßt: das Sortieren des Fräsens in eine Vielzahl von Bearbeitungseinheiten entsprechend der Bearbeitungsform; das Speichern von Bearbeitungsmustern entsprechend den Bearbeitungseinheiten innerhalb eines Bearbeitungsmusterspeichers; das Lesen der Bearbeitungsmuster entsprechend der eingegebenen Bearbeitungseinheit aus dem Bearbeitungsmusterspeicher, wenn eine der Bearbeitungseinheiten eingegeben worden ist, und das Berechnen und Bestimmen des endgültigen Werkzeugverlaufes entsprechend dem ausgelesenen Bearbeitungsmuster.

2„ Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Fräsen sortiert ist in einen Linienbearbeitungsmodus und einen Flächenbearbeitungsmodus, und daß jeder Modus in eine Vielzahl von Bearbeitungseinheiten klassifiziert ist.

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3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Linienbearbeitungsmodus umfaßt: eine Linienbearbeitungseinheit-Mitte, eine Linienbearbeitungseinheit-Rechts, eine Linienbearbeitungseinheit-Links, eine Linienbearbeitungseinheit-Außen, eine Linienbearbeitungseinheit-Innen, eine Abkantbearbeitungseinheit-Rechts, eine Abkantbearbeitungseinheit-Links, eine Abkantbearbeitungseinheit-Außen und. eine Abkantbearbeitungseinheit-Innen.

4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Flächenbearbeitungsmodus umfaßt: eine Stirnfräserbearbeitungseinheit, eine Fingerfräser-Flächenbearbeitungseinheit, eine Fingerfräser-Kamm-Bearbeitungseinheit, eine Taschen-Pingerfräser-Bearbeitungseinheit, eine Taschen-Fingerfräser-Kamm-Bearbeitungseinheit, eine Taschen-Fingerfräser-Tal-Bearbeitungseinheit und eine Fingerfräser-Nut-Bearbeitungseinheit.