DE3901621A1 - Nc-bearbeitungsvorrichtung - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft im wesentlichen eine
Bearbeitungsvorrichtung zur Herstellung von
Schneckenteilen, d. h. eines Fertigungsteils mit einer
Evolventenfläche oder -wand, wie er üblicherweise in
einem Schneckenverdichter verwendet wird, und
insbesondere eine numerische gesteuerte Werkzeugmaschine.
Es wird auf den Stand der Technik Bezug genommen. Einige
jüngere Modelle eines Klimageräts verwenden eine
Verdrängerschneckenpumpe als Verdichter. Die
Verdrängerschneckenpumpe ist als Fluidpumpe mit einem
Pumpenrad oder Rotor bekannt, der eine Kreis- oder
Drehbewegung durchführt, um ein Fluidmedium von Einlaß
zum Auslaß zu fördern. Die Verdrängerschneckenpumpe der
vorstehend aufgeführten Bauart ist mit einem Paar Scheiben
ausgestattet, von denen jede eine Schneckenwand
vorbestimmter Höhe aufweist, wobei die Scheiben des Paars
mit 180° Phasenverschiebung zueinander um die Drehachse
kombiniert sind, und die jeweiligen Schneckenwände in
Anlage miteinander stehen. Beim Betrieb werden die
Scheiben relativ zueinander angetrieben, um es dem
Fluidmedium zu gestatten, längs der Spiralbahn vom Einlaß
zum Auslaß geführt zu werden. Die Verdrängerschneckenpumpe
hat zahllose Vorteile; sie arbeitet sanft, mit geringem
Geräusch und niedrigem Schwingungspegel und hoher
Arbeitsgeschwindigkeit.
Die Form der in der Verdrängerschneckenpumpe verwendeten
Schneckenwand wird durch eine Evolventenkurve dargestellt,
um geometrische Geschlossenheit zu erzielen.
Die Bearbeitung der Schneckenwand (scroll wall) erfolgt im
wesentlichen durch Umsetzen der mathematischen Gleichungen,
die eine angestrebte oder gewünschte Evolventenkurve
beschreiben, in eine programmierte Reihe von X-Y-
Koordinatenwerten und Eingabe der programmierten Reihe der
X-Y-Koordinatenwerte in eine numerisch gesteuerte
Profilbearbeitungsmaschine oder NC-Bearbeitungsvorrichtung,
um das Werkzeug und Werkstück zu einer Relativbewegung
zu veranlassen. Das bekannte NC-Bearbeitungssystem weist
jedoch einige Probleme auf, da die Bearbeitungszeit wegen
der Datenverarbeitungskapazität des NC-Bearbeitungssystems
begrenzt ist und, falls eine Interpolation im X-Y-
Koordinatensystem durchgeführt wird, ein Fehler in der
Bewegung des Bearbeitungswerkzeugs an einem zentralen
Abschnitt des Werkstücks dazu tendiert, infolge der
Zeitverzögerung der Servonachführung des Antriebsmotors
vergrößert zu werden und deshalb ein
Hochgeschwindigkeitsvorschub nicht erhalten werden kann.
Im Hinblick auf die bei dem üblichen NC-Bearbeitungssystem
auftretenden Schwierigkeiten zeigt beispielsweise die
japanische offengelegte Patentveröffentlichung
Nr. 62-88507, die am 23. April 1987 veröffentlicht wurde,
ein NC-Bearbeitungssystem, bei welchem der Mittelpunkt
des Bearbeitungswerkzeugs auf einer Geraden tangential
zu dem Grundkreis bewegt wird, der die Evolventenkurve
erzeugt, während das Werkstück synchron mit der Bewegung
des Bearbeitungswerkzeugs um den Mittelpunkt eines
derartigen Grundkreises gedreht wird. Gemäß diesem
bekannten Bearbeitungssystem ist die Bewegungsrichtung
des Bearbeitungswerkzeugs normal zur Evolventenkurve, und
daher kann eine höchstgenaue
Hochgeschwindigkeitsbearbeitung erzielt werden.
Jedoch erfordert es das vorausgehend aufgeführte bekannte
NC-Bearbeitungssystem, daß das Bearbeitungswerkzeug auf
dem Grundkreis der Evolventenkurve (oder auf der Geraden,
die tangential zu einem derartigen Grundkreis verläuft)
versetzt ist, bevor die Bearbeitung durch Bewegung des
Werkstücks in einer dazu senkrechten Richtung erfolgt.
Anders ausgedrückt, das bekannte NC-Bearbeitungssystem muß
so entworfen sein, daß das Bearbeitungswerkzeug nicht nur
für eine Bewegung in zwei Richtungen in einer gemeinsamen
Ebene gehalten wird, während das Werkstück drehbar
gehalten werden kann, sondern ebenfalls zur Bewegung in
einer Richtung parallel zur Bearbeitungsrichtung und
senkrecht zu der gemeinsamen Ebene, in der sich das
Bearbeitungswerkzeug in den beiden Richtungen bewegen
kann, d. h. in einer Richtung parallel zur Drehachse des
Werkstücks.
Daher benötigt bei dem bekannten NC-Bearbeitungssystem
die Bearbeitungsvorrichtung eine erhöhte Anzahl von
Arbeitsachsen, wodurch das System sperrig und in der
Herstellung kostspielig wird.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, im
wesentlichen die vorausgehend aufgeführten Probleme, die
bei den Bearbeitungssystemen des Stands der Technik
vorliegen, zu beseitigen und im wesentlichen eine
verbesserte NC-Bearbeitungsvorrichtung zu schaffen, die
kompakt und kostengünstig gefertigt werden kann, während
sie in der Lage ist, eine höchstgenaue Bearbeitung der
Schneckenteile mit hoher Geschwindigkeit durchzuführen.
Zur Lösung dieser Aufgabenstellung betrifft die Erfindung
gemäß einer bevorzugten Ausführungsform derselben eine
Bearbeitungsvorrichtung zur Herstellung von
Schneckenteilen, die eine Spindelstockanordnung
einschließlich einer Spindel zum Halten eines Werkstücks
zwecks Drehung umfassen, eine Werkzeughaltevorrichtung
zum Halten eines Bearbeitungsstücks, eine erste
Schlittenanordnung, die zur Bewegung der
Werkzeugehaltevorrichtung in einer Richtung senkrecht zur
Spindel (einer X-Achse) gehalten wird, einer zweiten
Schlittenanordnung, die zur Bewegung der
Werkzeugehaltevorrichtung in einer Richtung parallel zur
Spindel gehalten wird, und einer Steuervorrichtung zur
Steuerung der Bewegung der ersten Schlittenanordnung
und der Drehung der Spindel. Die Bearbeitungsvorrichtung
ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß die
Steuervorrichtung derart programmiert ist, daß sie den
Abstand x zwischen dem Mittelpunkt des Grundkreises, der
eine gewünschte Evolventenkurve erzeugt, die von den
Schneckenteilen gebildet wird, und den Mittelpunkt des
Bearbeitungswerkzeugs entsprechend der nachfolgenden Glei
chung (I) berechnet, und daß sie ferner den Drehwinkel der
Spindel relativ zu dem Abstand x entsprechend der
nachfolgenden Gleichung (II) berechnet:
und
C = R - tan-1 {[a( R + Ψ ) + D/2]}/a (II)
wobei a den Radius des Grundkreises darstellt, der die
Evolventenkurve erzeugt, R den Evolventwinkel, ψ den Winkel,
der zwischen der X-Achse und dem Ausgangspunkt der
Evolventenkurve gemessen wird, und D den Durchmesser des
Bearbeitungswerkzeugs.
Die Erfindung ist somit wirksam, die Profilbearbeitung
der Schneckenteile nur unter Verwendung der Drehung des
Werkstücks und der Bewegung des Bearbeitungswerkzeugs in
X-Achsenrichtung mit hoher Genauigkeit und hoher
Geschwindigkeit durchzuführen.
Die aufgeführte und weitere Aufgabenstellungen und
Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden
detaillierten Beschreibung einer bevorzugten
Ausführungsform derselben in Verbindung mit den
anliegenden Zeichnungen; es zeigt
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer
NC-Bearbeitungsvorrichtung zur Herstellung von
Schneckenteilen entsprechend einer bevorzugten
Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 2 eine schematische perspektivische Ansicht eines
in der NC-Bearbeitungsvorrichtung verwendeten
Bearbeitungswerkzeugs;
Fig. 3 eine Darstellung eines Systemaufbaus der
erfindungsgemäßen NC-Bearbeitungsvorrichtung;
Fig. 4 eine Ablaufdarstellung, die den Arbeitsablauf
eines Datenprozesors angibt, der in der
NC-Bearbeitungsvorrichtung verwendet wird;
Fig. 5 eine Darstellung zur Erläuterung des
Koordinatenumsetzungssystems,
Fig. 6 bis 8 Darstellungen zur Erläuterung eines
Datenaufteilungsverfahrens; und
Fig. 9 eine Ablaufdarstellung, die die Arbeitsfolge einer
Steuervorrichtung angibt.
Es wird zunächst auf Fig. 1 Bezug genommen, die den
Systemaufbau angibt, wonach eine erfindungsgemäße NC-
Bearbeitungsvorrichtung eine Werkzeugmaschine (20) mit
einer im wesentlichen mit (10) bezeichneten
Steuervorrichtung umfaßt. Die Steuervorrichtung (10)
umfaßt einen Mikrocomputer, der zur Steuerung der
Folge der Bearbeitungsvorgänge programmiert ist, die
durch die Werkzeugmaschine (20) erfolgen, um ein Endprodukt
zu liefern, das ein Schneckenteil mit einer gekrümmten
Wand oder Fläche ist, die eine Evolventenkurve bildet.
Wie am besten in Fig. 2 angegeben ist, umfaßt die
Werkzeugmaschine (20) ein horizontales Maschinenbett (21)
mit einem Spindelstock (22) und einem Schlitten (23).
Der Spindelstock (22) ist starr am Maschinenbett (21)
befestigt, und trägt eine Spindel (23 A), die durch einen
Servomotor (22 B) angetrieben werden kann und die dazu
verwendet wird, ein Werkstück zur Drehung mit ihr zusammen
in einer durch den Pfeil (C) angegebenen Richtung zu
halten. Der Schlitten (23) weist einen Sattel (23 C) auf,
der am Maschinenbett über eine Führungsbahn zur Bewegung
in einer Richtung nahe an den Spindelstock (22) und von
diesem weg entsprechend der durch den Pfeil (Z) angegebenen
Z-Achsenrichtung befestigt ist, sowie einen
Werkzeughalteblock (23 A) zur Halterung einer Anzahl
Bearbeitungswerkzeuge (24), die durch einen Antriebsmotor
(23 B) angetrieben werden können, wobei der
Werkzeughalteblock (23 A) am Sattel (23 C) am Sattel (23 C) zur Bewegung in
einer X-Achsenrichtung befestigt ist, die durch den Pfeil
X angegeben wird und senkrecht zur Z-Achsenrichtung
verläuft. Der Werkzeughalteblock (23 A) und der Sattel
(23 C) können durch jeweilige Servomotoren (23 D) und (23 E)
angetrieben werden. Jeder der Motoren (22 B, 23 B, 23 D und
23 E) kann durch die Steuervorrichtung (10) in
programmierter Folge gesteuert werden, so daß die Drehung
der Spindel (22 A) und damit des Werkstücks, die Auswahl
und der Antrieb der Bearbeitungswerkzeuge (24), die
Bewegung des Werkzeughalteblocks (23 A) und somit des
Bearbeitungswerkzeugs (24) in X-Achsenrichtung und die
Bewegung des Sattels (23 C), und somit der
Bearbeitungswerkzeuge (24) in Z-Achsenrichtung miteinander
koordiniert werden kann, um eine gewünschte Bearbeitung
der Schneckenteile zu erzielen.
Soll die tatsächliche Bearbeitung durchgeführt werden, so
werden X-Y-Koordinatenwerte, die in einer NC-
Prozessorsprache programmiert sind, um Punkte auf dem
X-Y-Koordiantensystem darzustellen, die zur Darstellung
einer gewünschten Evolventenkurve erforderlich sind, in
die Steuervorrichtung (10) eingegeben, damit das Werkstück
auf der Spindel (22 A) gedreht werden kann und damit ferner
der Werkzeughalteblock (23 A) mit einem ausgewählten der
Bearbeitungswerkzeuge (24) in konzentrischer Fluchtung mit
der Spindel (22 A) in X-Achsenrichtung angetrieben werden
kann.
Gemäß Fig. 1 umfaßt die Steuervorrichtung (10) einen
Datenprozessor (Datenerzeugereinheit) (11) und eine
Steuereinheit (NC-Einheit) (12) zur Steuerung der
Werkzeugmaschine (10) entsprechend einer Reihe
verarbeiteter kodierter Daten, die durch den
Datenprozessor (11) geliefert werden, wobei die
Einzelheiten einer jeden Einheit (11) und (12) in Fig. 3
als Blockschaltbild angegeben sind.
Es wird auf Fig. 3 Bezug genommen; der Datenprozessor (11)
umfaßt einen Koordinatenumsetzer (11 A), der betrieben
wird, um X-Y-Koordinatendaten, die die gewünschte, in der
NC-Prozessorsprache ausgedrückte Evolventenkurve in
Polarkoordinatendaten entsprechend einer programmierten
Gleichung umsetzen, eine Verarbeitungsaufteilungseinheit
(11 B), die betrieben wird, um die Daten aufzuteilen, um
eine Interpolation zur Optimierung der Bewegungsbahn
zu erzielen, und einen X·C·T-Umsetzungsdatenerzeuger (11 C),
der betrieben wird, um sowohl die Position auf der X-Achse
(die Bewegungsgröße in der X-Achsenrichtung) und den
Drehwinkel der Spindel (22 A) sowie verteilte Zeitspannen
(T) zu berechnen, während welcher der Werkzeughalteblock
(22 A) in der X-Achsenrichtung bewegt oder die Spindel (22 A)
angetrieben wird. Die Ergebnisse der im Datenprozessor
(11) durchgeführten Berechnung werden an die Steuereinheit
(12) ausgegeben, wie an späterer Stelle beschrieben wird.
Die vorausgehend beschriebene Arbeitsfolge des
Datenprozessors (11) ist in der Ablaufdarstellung gemäß
Fig. 4 beschrieben. Wie dort angegeben wird, werden die
in der NC-Prozessorsprache ausgedrückten Daten (die X-Y-
Koordinatendaten) eingegeben, die Daten werden eingelesen,
und es erfolgt eine Beurteilung zur Bestimmung, ob die
dermaßen eingelesenen Daten die gewünschte Evolventenkurve
darstellen. Zeigt das Ergebnis der Beurteilung an, daß
die eingelesenen Daten die Evolventenkurve darstellen, so
werden die X-Y-Koordinatendaten in die
Polarkoordinatenwerte (X-C) umgesetzt. Diese Beurteilung
und Umsetzung wird durch den Koordinatenumsetzer (11 A)
durchgeführt. Anschließend, falls der Evolventenwinkel
R nicht den Evolventenabschlußwinkel R s erreicht, führt
die Verarbeitungsaufteilungseinheit (11 B) ein Verfahren
zur gleichen Aufteilung durch, um die umgesetzten Daten
zu unterteilen, und falls erforderlich, auch ein
Aufteilungsverfahren nach Korrekturfehler und ein
Aufteilungsverfahren nach Umfangsgeschwindigkeitsänderung
vorzunehmen, die beide an späterer Stelle beschrieben
werden. Anschließend liefert der X·C·T-
Umsetzungsdatenerzeuger (11 C) X·C·T-
Umsetzungsdatenerzeuger (11 C) X·C·T-umgesetzte Daten.
Die Umsetzung der X-Y-Koordinatendaten in
Polarkoordinatendaten, die durch den
Koordinatenumsetzer (11 A) erfolgt, wird entsprechend den
nachfolgenden Gleichungen (I) und (II) durchgeführt.
Unter Bezugnahme auf Fig. 5 sei angenommen, daß a den
Radius des Grundkreises darstellt, der die
Evolventenkurve erzeugt, R den Evolventenwinkel angibt,
ψ den Winkel darstellt, der zwischen der X-Achse und dem
Ausgangspunkt der Evolventenkurve gemessen wird, und
D den Außendurchmesser eines Fräsers angibt, der das
in der Werkzeugmaschine verwendete Bearbeitungswerkzeug
ist. Dann wird die Position in X-Achsenrichtung (die
Entfernung x zwischen dem Mittelpunkt des Grundkreises der
Evolventenkurve und dem Mittelpunkt des
Bearbeitungswerkzeugs) entsprechend der nachfolgenden
Gleichung (I) berechnet:
Es wird darauf hingewiesen, daß der Winkel ψ von der
X-Achse zum Ausgangspunkt der Evolventenkurve einen
positiven (+) Wert annehmen kann, falls sich die
Evolventenkurve in positiver Richtung erstreckt, und einen
negativen (-) Wert, falls sich die Evolventenkurve in
negativer Richtung erstreckt. Es wird ferner darauf
hingewiesen, daß der Wert von D/2 (der maximale
Durchmesser des Fräsers) einen negativen (-) Wert
annehmen kann, falls die Schneckenfläche eine
Innenwandfläche, wie beispielsweise in Fig. 5 gezeigt
ist, darstellt, jedoch einen positiven (+) Wert, falls die
Schneckenfläche eine Außenwandfläche bildet.
Der Drehwinkel (C) der Spindel (22 A) gegenüber der X-Achse
entsprechend der berechneten Entfernung x wird durch
nachfolgende Gleichung (II) bestimmt:
C = R - tan-1 {[a( R + ψ ) + D/2]}/a (II)
Anschließend wird das Datenaufteilungsverfahren für die
Bestimmung eines Interpolationsintervalls zwischen den
Daten erläutert.
Wie vorausgehend beschrieben wurde, können die Daten
entsprechend einem von drei verschiedenen Verfahren
aufgeteilt werden, nämlich entsprechend dem
Aufteilungsverfahren nach gleichem Drehwinkel, dem
Aufteilungsverfahren nach Korrekturfehler und dem
Aufteilungsverfahren nach Umfangsgeschwindigkeitsänderung,
von denen jedes nunmehr beschrieben wird.
Das Aufteilungsverfahren nach gleichen Drehwinkel ist
jenes, bei dem gemäß den Fig. 6A und 6B die Daten für
jeden vorbestimmten Drehwinkel (C) oder Evolventenwinkel
aufgeteilt werden. Fig. 6A zeigt ein Beispiel, bei welchem
ein Bearbeitungsintervall A-B, das nach dem festliegenden
Drehwinkel (C) aufgeteilt ist, einen Block ergibt,
während Fig. 6B ein Beispiel darstellt, bei welchem ein
Bearbeitungsintervall A-B, das nach dem mit R
festgelegten Evolventenwinkel unterteil ist, einen Block
ergibt.
Das Aufteilungsverfahren nach Korrekturfehler ist eine
lineare Interpolation in einen unterteilten Block, und
zwar einen, bei dem die Weite eines Blocks
(Aufteilungsweite: A-B) derart bestimmt wird, daß ein
Fehler Δ x, der zwischen einem theoretischen Wert (einer
theoretischen Bahnbewegung, wie sie durch die voll
ausgezogene Linie in Fig. 7 angegeben wird) und einem
tatsächlichen Wert (eine interpolierte Bahnbewegung,
wie sie durch die gestrichelte Linie in Fig. 7 angegeben
wird) kleiner als ein vorgegebener Wert sein kann.
Das Aufteilungsverfahren nach
Umfangsgeschwindigkeitsänderung ist ein Verfahren, bei
welchem im Hinblick darauf, daß, falls die Bearbeitung
so durchgeführt wird, um eine Evolventenkurve auf einer
Zweiachsenbasis durchzuführen (Bewegung in X-Achsenrichtung
und Drehung in Richtung C), wie es bei der erfindungsgemäßen
Bearbeitungsvorrichtung durchgeführt wird, der
Bearbeitungsabstand in einem Block nicht zum Abstand X
oder dem Drehwinkel C proportional ist, obgleich die
Durchschnittsumfangsgeschwindigkeit
(Bearbeitungsgeschwindigkeit) eine festgelegte
Umfangsgeschwindigkeit ist, die tatsächliche
Bearbeitungsgeschwindigkeit V zwischen der am
Ausgangspunkt innerhalb des Blocks und jeder am Endpunkt
innerhalb des gleichen Blocks gemäß Fig. 8 verschieden ist.
Daher wird beim Aufteiltungsverfahren nach der
Umfangsgeschwindigkeitsänderung ein vorbestimmter Bereich
der Umfangsgeschwindigkeit (Vs) einschließlich der
festgelegten Umfangsgeschwindigkeit (Vc) derart vorgesehen,
daß die Breite eines Blocks, in dem die Änderung der
Umfangsgeschwindigkeit fällt, bestimmt werden kann. Als
Alternative kann die Weite (W) eines Blocks bestimmt
werden, während der Bearbeitungsabstand (L) für eine
gegebene Zeitspanne als vorgegebener Bereich (Ls)
einschließlich eines festgelegten Bearbeitungsabstands
verwendet wird. In der Praxis genügt es, daß das
Verfahren derart durchgeführt wird, daß das Verhältnis
der Toleranz Vs für die Umfangsgeschwindigkeit relativ
zur festgelegten Umfangsgeschwindigkeit (V), d. h.
(V/Vs) kleiner als ein vorbestimmter Wert sein kann.
Gemäß Fig. 3 arbeitet die Steuervorrichtung (12), um die
Werkzeugmaschine (20) entsprechend den vom Datenprozessor
(1) gelieferten X·C·T-Daten zu steuern und anzutreiben.
Die Steuereinheit (12) umfaßt eine Prognoseprüfung (12 A),
eine Teilungsfehlerkorrekturvorrichtung (12 B), einen
Impulsverteiler (12 C) und ein Servosystem (12 D). Nachdem
die vom Datenprozessor (11) geliefert X·C·T-Daten durch
die Prognoseprüfung (12 A) und die
Teilungsfehlerkorrekturvorrichtung (12 B) korrigiert worden
sind, werden Impulse durch den Impulsverteiler (12 C)
verteilt, um das Servorsystem (12 D) zu veranlassen,
anschließend die Servormotoren (23 C) und (22 B) der
Werkzeugmaschine (20) anzutreiben. Obgleich dies nicht
dargestellt ist, stehen Geschwindigkeitssensoren jeweils
in Wirkungsverbindung mit den jeweiligen Servomotoren
(23 C) und (22 B) und Positionsdetektoren stehen in
Wirkungsverbindung mit dem Werkzeughalteblock (22 A) und
der Spindel (22 A) und liefern der Steuervorrichtung (12)
in einer Rückkopplungsanordnung jeweils Ausgangssignale,
so daß die jeweiligen Antriebsgeschwindigkeiten der
Servomotoren (23 C) und (22 B) und die jeweiligen
Positionen des Werkstückhalteblocks (23 A) und der Spindel
(22 A) ständig während des Betriebs überwacht werden können.
Die Prognoseprüfung (12 A) wird betrieben, um eine
Übertragungsfunktion in bezug auf Frequenzkennlinien des
Servosystems (12 D) zu bestimmten, die als Ergebnis einer
Reihe von Versuchen erhalten wurden, und um die X·C·T-
Daten entsprechend der auf diese Weise bestimmten
Übertragungsfunktion zu korrigieren. Genauer ausgedrückt,
kann durch Multiplizieren jeweils der
Bewegungsgeschwindigkeit des Bearbeitungswerkzeugs und/oder
des Werkstücks und deren Beschleunigung mit einem
vorbestimmten Koeffizienten ein Korrekturwert berechnet
werden, der anschließend zu den X·C·T-Daten addiert wird,
so daß die korrigierten X·C·T-Daten dazu verwendet werden
können, um einen Fehler in der Nachführung des
Servosystems (12 D) zu kompensieren, und damit die
Bearbeitungsgenauigkeit zu verbessern. Es wird darauf
hingewiesen, daß keine Prognoseprüfung durchgeführt werden
braucht, falls sie nicht gewünscht wird.
Die Teilungsfehlerkorrektur, die durch die
Teilungsfehlerkorrekturvorrichtung (12 B) erfolgt, ist ein
Verfahren zur Berechnung eines Korrekturwerts, der sich
dazu eignet, den Drehwinkel (C) zu korrigieren, indem ein
Unterschied zwischen dem Profil (Evolventenkurve) des
bearbeiteten Werkstücks, d. h. den Schneckenteilen, die
durch einen Profildetektor (30) gemessen werden, und einer
Idealkurve erfaßt wird, um den Korrekturwert in einen
Speicher für einen gegebenen Drehwinkel (C) zu speichern,
und darauf das Bearbeitungsprofil eines nachfolgend zu
bearbeitenden Werkstücks zu korrigieren, indem der
Korrekturwert den X·C·T-Daten hinzuaddiert wird. Es wird
darauf hingewiesen, daß die Eingabedaten in bezug auf das
Ergebnis der Messung korrigiert oder modifiziert werden
können, die vom Profildetektor (30) durchgeführt wird.
Der Betriebsablauf der Steuervorrichtung (12) ist in der
Ablaufdarstellung nach Fig. 9 dargestellt. Es wird nunmehr
auf Fig. 9 Bezug genommen; die vom Datenprozessor (11)
gelieferten X·C·T-Daten werden zuerst eingelesen und,
falls eine Prognoseprüfung erforderlich ist, wird diese
anschließend durchgeführt. Nachdem anschließend die
Teilungsfehlerkorrektur durchgeführt wird, falls diese
erforderlich ist, werden die Pulse durch den
Impulsverteiler (12 C) verteilt, worauf sich die Steuerung
und der Antrieb des Servosystems (12 D) anschließt.
Bei dem dargestellten System ist gemäß Fig. 3 eine
Simulation möglich, die durch einen Simulator (40)
abhängig von den X·C·T-Daten erfolgt, die durch die
Prognosesteuerung (12 C) bezüglich des Nachführungsfehlers
korrigiert worden sind, so daß die simulierte Kurve mit
der Idealkurve verglichen werden kann, die durch einen
Graphikprozessor (50) bezeichnet wird. Die durch diesen
Vergleich erhaltenen Fehlerdaten können für die Korrektur
der Eingabedaten oder die Korrektur des Teilungsfehlers
verwendet werden.
Wie vorausgehend beschrieben wurde, ist im Einklang mit
der erfindungsgemäßen Bearbeitungsvorrichtung die Anzahl
der Arbeitsachsen, die gleichzeigit bearbeitet werden
können, gleich zwei, und daher kann die
Bearbeitungsvorrichtung kompakt und kostengünstig
hergestellt werden, während sie in der Lage ist, eine
höchstgenaue Bearbeitung mit hoher Geschwindigkeit
durchzuführen.
Zwar wurde die Erfindung in Verbindung mit der bevorzugten
Ausführungsform unter Bezugnahme auf die anliegenden
Zeichnungen vollständig beschrieben, jedoch sind
verschiedene Abänderungen und Modifizierungen für den
Fachmann offensichtlich. Beispielsweise wurde zwar die
Werkzeugmaschine für horizontalen Betrieb dargestellt,
jedoch eignet sich die Erfindung gleichermaßen für eine
stehende Bauart.
Derartige Änderungen und Modifizierungen werden somit von
der Erfindung im Rahmen der anliegenden Ansprüche
mitumfaßt.
Claims (3)
1. Bearbeitungsvorrichtung zur Herstellung von
Schneckenteilen, die eine Spindelstockanordnung
einschließlich einer Spindel zum Halten eines
Werkstücks zwecks Drehung umfaßt, eine
Werkzeughaltevorrichtung zum Halten eines
Bearbeitungswerkzeugs, eine erste Schlittenanordnung,
die zur Bewegung der Werkzeughaltevorrichtung in einer
Richtung senkrecht zur Spindel (einer X-Achse) gehalten
wird, einer zweiten Schlittenanordnung, die zur Bewegung
der Werkzeughaltevorrichtung in einer Richtung parallel
zur Spindel gehalten wird, und einer Steuervorrichtung
zur Steuerung der Bewegung der ersten Schlittenanordnung
und der Drehung der Spindel, dadurch gekennzeichnet,
daß die Steuervorrichtung (10) derart programmiert ist,
daß sie den Abstand x zwischen dem Mittelpunkt des
Grundkreises, der eine gewünschte Evolventenkurve
erzeugt, die von den Schneckenteilen gebildet wird,
und den Mittelpunkt des Bearbeitungswerkzeugs
entsprechend der nachfolgenden Gleichung (1) berechnet,
und daß sie ferner den Drehwinkel (C) der Spindel (22 A)
relativ zu dem Abstand x entsprechend der nachfolgenden
Gleichung (II) berechnet:
undC = R - tan-1 {[a( R + Ψ ) + D/2]}/a (II)wobei a den Radius des Grundkreises darstellt, der
die Evolventenkurve erzeugt, R den Evolventwinkel,
ψ den Winkel, der zwischen der X-Achse und dem
Ausgangspunkt der Evolventenkurve gemessen wird, und
D den Durchmesser des Bearbeitungswerkzeugs.
2. Bearbeitungsvorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die Steuervorrichtung (10)
einen Datenprozessor (11) aufweist, der eine
Koordinatenumsetzereinheit (11 A), eine
Verarbeitungsaufteilungseinheit (11 B) und einen X·C·T-
Datenerzeuger (11 C) enthält.
3. Bearbeitungsvorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die Steuervorrichtung (10)
eine NC-Steuereinheit (12) aufweist, die eine
Prognoseprüfung (12 A), eine
Teilungsfehlerkorrekturvorrichtung (12 B), einen
Impulsverteiler (12 C) und ein Servosystem (12 D) enthält.
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