DE3917691A1 - Numerically controlled machine tool operation - turning and cutting modes with rapid transition from turning to cutting - Google Patents

Abstract

The machine tool's main drive is operated as a spindle for turning operations and as a positionable axle for cutting operations. A first transducer (G1) determines spindle rotation speed and a second (G2) axle position. The transducers form a single unit (G). When a turning operation is finished and a defined revolution rate reached by braking, a reference point is defined by the second transducer from a null marker. When the controller (NC) detects the reference point it triggers transition to cutting mode. USE/ADVANTAGE - Numerically controlled machine tool can be changed from turning to cutting mode very quickly. @(4pp Dwg.No.1/2)

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Betrieb einer numerisch gesteuerten Werkzeugmaschine für Dreh- und Fräsbetrieb, wobei der Hauptantrieb im Drehbetrieb als Spindel und im Fräsbe­ trieb als positionierbare Rundachse eingesetzt wird, wobei ein erster Geber zum Erfassen der Spindeldrehzahl beim Drehbetrieb und ein zweiter Geber zum Erfassen der Spindelstellung beim Fräs­ betrieb vorgesehen ist und wobei beide Geber baulich zu einem Aggregat vereinigt sein können.The invention relates to a method for operating a numerically controlled machine tool for turning and milling operations, the main drive in turning mode as a spindle and in the milling machine drive is used as a positionable rotary axis, with a first encoder for detecting the spindle speed during turning operation and a second encoder for detecting the spindle position when milling Operation is provided and both donors structurally to one Aggregate can be united.

Um die Anwendungsmöglichkeiten von Drehmaschinen zu erhöhen, sind moderne Drehmaschinen so ausgebildet, daß der Hauptantrieb der Spindel auch als Rundachse (C-Achse) betrieben werden kann. Da­ durch ist auf diesen Drehmaschinen ein Fräsbetrieb möglich. Das dabei nötige exakte Positionieren der C-Achse erfordert aller­ dings den Einsatz von Gebern mit einer hohen Auflösung. Die Ausgangssignale dieser Geber sind jedoch bei so hohen Drehzah­ len, wie diese im Drehbetrieb auftreten, nicht mehr eindeutig auswertbar. Aus diesem Grund ist für den Drehbetrieb ein in seiner Auflösung grober, aber für hohe Umdrehungsgeschwindig­ keiten ausgelegter weiterer Geber vorgesehen.To increase the application possibilities of lathes are modern lathes designed so that the main drive of the Spindle can also be operated as a rotary axis (C axis). There Milling is possible on these lathes. The the exact positioning of the C-axis required everyone However, the use of encoders with a high resolution. The Output signals from these encoders are at such high speeds len, as they occur in turning operation, no longer clearly evaluable. For this reason, an in its resolution coarser, but for high revs designed for other encoders.

Bei Verfahren der eingangs genannten Art, die für den Betrieb obengenannter Drehmaschinen üblich sind, muß bei jedem Wechsel von der Betriebsart "Drehen" in die Betriebsart "Fräsen" die Rundachse neu auf einen Referenzpunkt gefahren werden, da beim Drehen der Referenzpunkt jeweils verlorengeht. Dazu wird zu­ nächst die Spindel stillgesetzt und daraufhin erfolgt das Referenzpunktfahren. Erst im Anschluß an diesen Vorgang kann mit dem Fräsbetrieb begonnen werden. Das Referenzpunktfahren verur­ sacht jedoch stets eine gewisse Wartezeit, die zwischen das Ende des Drehbetriebs und den Fräsbetrieb einzuschalten ist.In the case of procedures of the type mentioned at the outset, which are necessary for operation above lathes are common with every change from the "Turning" operating mode to the "Milling" operating mode Rotary axis can now be moved to a reference point because the Rotation of the reference point is lost. This becomes too next the spindle is stopped and then this is done Reference point approach. Only after this process can with the milling operation can be started. Carry out the reference point approach However, there is always a certain waiting time between the  End of turning operation and milling operation must be switched on.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren der eingangs genann­ ten Art so auszubilden, daß in einer möglichst kurzen Zeit ein Wechsel von Drehbetrieb zum Fräsbetrieb ermöglicht wird.The object of the invention is to provide a method mentioned in the introduction ten kind so that in the shortest possible time Change from turning operation to milling operation is made possible.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß beim Beenden des Drehbetriebs ab einer beim Bremsen erreichten vorgeb­ baren Drehzahlschwelle durch mindestens eine Nullmarke des zwei­ ten Gebers die Lage eines Referenzpunktes vorgegeben wird, daß das Erkennen des Referenzpunktes von der Steuerung durch ein Signal "Referenzpunkt erreicht" quittiert wird und daß erst nach Erhalt dieser Quittung ein Übergang in den Fräsbetrieb freigege­ ben wird. Bei der Erfindung wird damit sozusagen "fliegend" der Zeitraum des Abbremsens aus dem Drehbetrieb ausgenutzt, um das Referenzpunktfahren vorzunehmen.According to the invention, this object is achieved in that End of the turning operation from a given braking speed threshold by at least one zero mark of the two the position of a reference point is specified that the recognition of the reference point by the control by a Signal "reference point reached" is acknowledged and that only after Receipt of this receipt released a transition to milling will. In the invention, so to speak, "flying" the Period of braking from the rotary operation exploited to Make reference point approach.

Eine erste Ausbildung des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, daß ab dem Erreichen der Drehzahlschwelle diese Drehzahl minde­ stens bis zum Vorliegen des Signals "Referenzpunkt erreicht" aufrecht erhalten wird und erst dann ein weiteres Abbremsen er­ folgt. Damit ist auch für Maschinen, deren Hauptantrieb sehr schnell abbremsbar ist, gewährleistet, daß die minimale Zeit zum Referenzpunktfahren eingehalten wird, ohne daß der Hauptantrieb bereits stillgesetzt worden ist.A first embodiment of the method is characterized in that that when the speed threshold is reached, this speed is at least at least until the signal "reference point reached" is maintained and only then a further braking follows. This is also for machines whose main drive is very can be braked quickly, ensures that the minimum time to Reference point approach is maintained without the main drive has already been shut down.

Dadurch, daß beim Beenden des Drehbetriebs nur jeweils dann eine Referenzpunkterfassung erfolgt, wenn sich unmittelbar daraufhin ein Fräsbetrieb anschließt, wobei dies durch einen speziellen Befehl "C-Achse synchronisieren" angegeben wird, ist vermieden, daß bei jedem Beenden eines Drehbetriebes ein Referenzpunktfah­ ren erfolgt. Dieses Referenzpunktfahren wird demzufolge nur dann veranlaßt, wenn auch wirklich im folgenden Arbeitsgang ein Fräs­ betrieb folgt. The fact that only one at the end of the turning operation Reference point acquisition takes place if immediately afterwards a milling operation follows, this by a special "Synchronize C-axis" command is avoided that a reference point is reached each time a turning operation is ended ren is done. This reference point approach is therefore only then causes, if really in the following step a milling operation follows.  

Dadurch, daß dann, wenn während des Abbremsens ab der Drehzahl­ schwelle noch mehrere Umdrehungen erfolgen, mit jeder Nullmarke von neuem der Referenzpunkt ermittelt wird, kann ein unnötiges Hochzählen des Istwertes für die Position der C-Achse vermieden werden.The fact that when braking from the speed threshold several revolutions take place, with each zero mark The reference point can be determined again, an unnecessary one Avoid counting up the actual value for the position of the C axis will.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dar­ gestellt und wird im folgenden näher erläutert. Dabei zeigen:An embodiment of the invention is shown in the drawing and is explained in more detail below. Show:

Fig. 1 ein Blockschaltbild und Fig. 1 is a block diagram and

Fig. 2 ein Geschwindigkeitsdiagramm. Fig. 2 is a speed diagram.

In der Darstellung gemäß Fig. 1 ist eine Drehmaschine D gezeigt, die sowohl für Drehbetrieb als auch Fräsbetrieb geeignet ist. In der Darstellung ist gezeigt, wie bei Drehbetrieb ein Drehstahl DS ein Werkstück W bearbeitet. Es ist der Zeichnung jedoch auch entnehmbar, daß ein Fräser F so verschwenkt werden kann, daß an Stelle des Drehstahls DS der Fräser F zur Werkstückbearbeitung eingesetzt werden kann.In the illustration of FIG. 1 is shown a rotary machine D, which is suitable for both rotation operation and cutting operation. The illustration shows how a turning tool DS processes a workpiece W during turning operation. However, it can also be seen from the drawing that a milling cutter F can be pivoted in such a way that the milling cutter F can be used for workpiece machining in place of the turning steel DS.

Das in der Drehmaschine D mit einem Dreibackenfutter gehaltene Werkstück W wird mit Hilfe eines Hauptspindelantriebs H gedreht, dem von einer numerischen Steuerung NC die jeweils gewünschte Drehzahl bzw. Position vorgegeben wird. Um die tatsächlich er­ reichte Drehzahl bzw. Position des Hauptspindelantriebs H der numerischen Steuerung NC zu melden, ist am Hauptspindelantrieb H ein Geber G (gestrichelt angedeutet) vorgesehen, der Weg- bzw. Geschwindigkeitssignale der Drehbewegung ermittelt. Der Geber G ist dabei beispielsweise so ausgebildet, daß mit dem Hauptspin­ delantrieb H Scheiben bewegt werden, die optische Markierungen aufweisen, die von Detektoren gelesen werden. Der Geber G bein­ haltet zwei Systeme, wobei das erste Gebersystem G 1 für hohe Umdrehungszahlen und das zweite Gebersystem G 2 für geringe Umdrehungszahlen geeignet ist. Das Gebersystem G 2 weist aber eine gegenüber dem Gebersystem G 1 sehr hohe Wegauflösung auf. Allerdings wäre das Gebersystem G 2 nicht für hohe Drehzahlen des Drehbetriebs geeignet, weil dann die resultierenden Weg­ signale nicht mehr erfaßt werden können. Ferner ist beim Geber­ system zum Referieren einer Grundstellung eine Nullmarke vorge­ sehen, die jeweils eine definierte Winkelstellung pro Umdrehung angibt.The workpiece W held in the lathe D with a three-jaw chuck is rotated with the aid of a main spindle drive H which is given the desired speed or position by a numerical control NC. To the fact it to report handed rotational speed or position of the main spindle drive H of the numerical control NC, the main spindle drive of the H path or speed signals of the rotational movement is an encoder G (indicated by dashed lines) is provided, is determined. The encoder G is designed, for example, so that the main spindle drive H disks are moved which have optical markings that are read by detectors. The encoder G includes two systems, the first encoder system G 1 being suitable for high speeds and the second encoder system G 2 being suitable for low speeds. However, the encoder system G 2 has a very high path resolution compared to the encoder system G 1 . However, the encoder system G 2 would not be suitable for high speeds of rotation, because then the resulting path signals can no longer be detected. Furthermore, a zero mark is provided in the encoder system for referencing a basic position, each indicating a defined angular position per revolution.

Wenn vom Fräsbetrieb in den Drehbetrieb übergegangen wird, geht allerdings jeweils der beim Betrieb als C-Achse erforderliche Referenzpunkt verloren. Daher muß beim Umschalten vom Drehbe­ trieb in den Fräsbetrieb der Referenzpunkt für das Gebersystem G 2 jeweils neu ermittelt werden.If you switch from milling mode to turning mode, the reference point required for operation as a C axis is lost. Therefore, when switching from rotary operation to milling operation, the reference point for the encoder system G 2 must be determined anew.

Eben in diesem Ermitteln des Referenzpunktes, das erstmals "fliegend" geschieht, liegt das Wesen der Erfindung, wie dies nunmehr anhand der Darstellung gemäß Fig. 2 erläutert wird.The very essence of the invention lies precisely in this determination of the reference point, which occurs for the first time "on the fly", as will now be explained with reference to the representation according to FIG. 2.

Die Darstellung gemäß Fig. 2 zeigt im oberen Teil in Form eines Diagramms das Abbremsen des Hauptspindelantriebs H beim Beenden eines Drehbetriebs. Innerhalb dieses Bremsvorgangs erfolgt ein "fliegendes" Referenzpunktfahren. Die Tatsache, daß ein Übergang in den Fräsbetrieb erfolgt, ist durch einen Befehl "C-Achse synchronisieren" angedeutet, der unterhalb des eigentlichen Diagramms synchron zur Zeit t aufgezeigt ist. Das Auftreten dieses Befehls ist aber auch im eigentlichen Diagramm und zwar durch einen senkrechten Strich angedeutet. Wenn zum Ende eines Drehprogramms hin eben dieser Befehl vorliegt, wird über die numerische Steuerung NC die Drehzahl der Hauptspindel dahin­ gehend überwacht, wann sie auf eine vorgegebene Drehzahlschwelle - im Ausführungsbeispiel 200 U/min - abgesunken ist. Diese Drehzahlschwelle ist so gewählt, daß bei dieser Drehzahl das Gebersystem G 2 einwandfrei arbeiten kann.The illustration in Fig. 2 shows in the upper part in form of a diagram the braking of the main spindle drive H when stopping a rotation operation. A "flying" reference point approach occurs during this braking process. The fact that there is a transition to milling operation is indicated by a "synchronize C-axis" command which is shown below the actual diagram in synchronism with time t . The occurrence of this command is also indicated in the actual diagram by a vertical line. If the end of a turning program towards this same command is present, is monitored to ensure the speed of the main spindle via the numerical control NC, when they to a predetermined speed threshold - has dropped - / min in the exemplary embodiment 200 U. This speed threshold is chosen so that the encoder system G 2 can work properly at this speed.

Sobald die Drehzahlschwelle erreicht wird, erfolgt zunächst kein weiteres Abbremsen des Hauptspindelantriebs H. Die numerische Steuerung NC wartet vielmehr zunächst das Auftreten einer Null­ marke des Gebersystems G 2 ab. Im Diagramm gemäß Fig. 2 ist die Nullmarke ebenfalls durch einen senkrechten Strich angedeutet. Sobald diese Nullmarke von der numerischen Steuerung NC detek­ tiert worden ist, wird von der numerischen Steuerung NC ent­ sprechend dieser Nullmarke eine übliche Referenzpunkterfassung vorgenommen. Wenn dieser Vorgang beendet worden ist, stellt die numerische Steuerung NC nach einer durch das Erfassen bedingten Verzögerungszeit den Zustand "Referenzpunkt erreicht" fest und die Spindel kann vollständig abgebremst werden, damit im fol­ genden der Fräsbetrieb aufgenommen werden kann. Der Zustand "Referenzpunkt erreicht" kann dabei durch ein Signal angegeben werden, wie dies ganz unten bei der Fig. 2 angedeutet ist.As soon as the speed threshold is reached, there is initially no further braking of the main spindle drive H. Instead, the numerical control NC first waits for the occurrence of a zero mark on the G 2 encoder system. In the diagram according to FIG. 2, the zero mark is also indicated by a vertical line. As soon as this zero mark has been detected by the numerical control NC, a customary reference point detection is carried out by the numerical control NC in accordance with this zero mark. When this process has ended, the numerical control NC determines the state "reference point reached" after a delay time caused by the detection and the spindle can be braked completely so that the milling operation can be started in the fol lowing. The state "reference point reached" can be indicated by a signal, as indicated at the bottom in FIG. 2.

Der Befehl "C-Achse synchronisieren" kann ab dem Beginn des Zu­ standes "Referenzpunkt erreicht" zurückgenommen werden. Sollten vor der Rücknahme jedoch noch einige Nullmarken des Gebersystems G 2 beim Auslaufen des Hauptspindelantriebs H auftreten, können auch diese Nullmarken zum neuerlichen Synchronisieren des Geber­ systems G 2 zusätzlich verwendet werden, damit der Istwert für die Wegerfassung nicht unnötig über mehrere Umdrehungen hoch­ läuft.The "Synchronize C axis" command can be withdrawn from the start of the "Reference point reached" state. However, if there are still some zero marks from the G 2 encoder system when the main spindle drive H runs out , these zero marks can also be used to re-synchronize the G 2 encoder system so that the actual value for the position detection does not run up unnecessarily over several revolutions.

Claims (4)

1. Verfahren zum Betrieb einer numerisch gesteuerten Werkzeug­ maschine für Dreh- und Fräsbetrieb, wobei der Hauptantrieb im Drehbetrieb als Spindel und im Fräsbetrieb als positionierbare Rundachse eingesetzt wird, wobei ein erster Geber zum Erfassen der Spindeldrehzahl beim Drehbetrieb und ein zweiter Geber zum Erfassen der Spindelstellung beim Fräsbetrieb vorgesehen ist und wobei beide Geber baulich zu einem Aggregat vereinigt sein können, dadurch gekennzeichnet, daß beim Be­ enden des Drehbetriebs ab einer beim Bremsen erreichten vorgeb­ baren Drehzahlschwelle (200 U/min) durch mindestens eine Null­ marke des zweiten Gebers (G 2) die Lage eines Referenzpunktes vorgegeben wird, daß das Erkennen des Referenzpunktes von der Steuerung (NC) durch ein Signal "Referenzpunkt erreicht" quit­ tiert wird und daß erst nach Erhalt dieser Quittung ein Übergang in den Fräsbetrieb freigegeben wird.1. A method for operating a numerically controlled machine tool for turning and milling operation, the main drive being used in turning operation as a spindle and in milling operation as a positionable rotary axis, with a first encoder for detecting the spindle speed during turning operation and a second encoder for detecting the spindle position is provided in milling operation and both encoders can be structurally combined into one unit, characterized in that at the end of the turning operation from a predefined speed threshold reached during braking (200 rpm) by at least one zero mark of the second encoder ( G 2 ) the position of a reference point is specified, that the recognition of the reference point by the control (NC) is acknowledged by a signal "reference point reached" and that a transition to milling mode is only released after receipt of this acknowledgment. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß ab dem Erreichen der Drehzahlschwelle (200 U/min) diese Drehzahl mindestens bis zum Vorliegenden des Signals "Referenzpunkt erreicht" aufrecht erhalten wird und erst dann ein weiteres Abbremsen erfolgt.2. The method according to claim 1, characterized records that from reaching the speed threshold (200 rpm) this speed at least up to the present Signal "reference point reached" is maintained and only then another braking takes place. 3. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, deß beim Beenden des Drehbetriebs nur jeweils dann eine Referenzpunkterfassung erfolgt, wenn sich unmittelbar daraufhin ein Fräsbetrieb anschließt, wobei dies durch einen speziellen Befehl "C-Achse synchronisieren" angegeben wird.3. The method according to any one of the preceding claims, characterized marked, that is when the turning operation is ended a reference point is only recorded if there is immediately followed by a milling operation, this by a special command "synchronize C-axis" is given. 4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß dann, wenn während des Ab­ bremsens ab der Drehzahlschwelle noch mehrere Umdrehungen erfol­ gen, mit jeder Nullmarke von neuem der Referenzpunkt ermittelt wird.4. The method according to any one of the preceding claims, characterized characterized in that if during the Ab braking several revolutions from the speed threshold the reference point is determined anew with each zero mark becomes.