DE3917691C2 - Verfahren zum Betrieb einer numerisch gesteuerten Werkzeugmaschine - Google Patents
Verfahren zum Betrieb einer numerisch gesteuerten WerkzeugmaschineInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Betrieb einer
numerisch gesteuerten Werkzeugmaschine für Dreh- und Fräsbetrieb
gemäß dem Oberbegriff des
Anspruchs 1.
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.
Bei Verfahren der eingangs genannten Art, die für den Betrieb
obengenannter Drehmaschinen üblich sind (Dr. Heidenhain GmbH:
"Strich für Strich, Aufbau und Einsatz von fotoelektrischen
Winkelgebern", in: elektronikpraxis - Nr. 7, März 1989, Seiten
88 bis 93), 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 zunächst die Spindel stillge
setzt und daraufhin erfolgt das Referenzpunktfahren. Erst im
Anschluß an diesen Vorgang kann mit dem Fräsbetrieb begonnen
werden. Das Referenzpunktfahren verursacht jedoch stets eine
gewisse Wartezeit, die zwischen dem Ende des Drehbetriebs und
dem Beginn des Fräsbetriebs einzuschalten ist.
Aus der Litertur Kempff, Dieter: "Elektronische Spin
delpositioniertung - eine moderne Problemlösung für Werkzeug
maschinen", in: Brown Boveri Technik 4-85, Seiten 199 bis 204,
ist es ferner bekannt, daß die Spindelachse vor einer Weiter
bearbeitung in einem Fräsprozeß zum Ende der Drehbearbeitung in
eine definierte Stellung ausgerichtet wird.
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, und
unnötige Zählvorgänge bei der Referenzpunkterfassung vermieden werden.
Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe durch die Merkmale im Kennzeichen
des Anspruchs 1 gelöst.
Bei der Er
findung wird damit sozusagen "fliegend" der Zeitraum des Ab
bremsens aus dem Drehbetrieb ausgenutzt, um das Referenzpunkt
fahren vorzunehmen und ein unnötiges Hochzählen der Istwerte
für die Position der C-Achse wird vermieden.
Eine Ausbildung des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet,
daß ab dem Erreichen der Drehzahlschwelle diese Drehzahl minde
stens bis zum Vorliegen des Signals "Referenzpunkt erreicht"
aufrechterhalten 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.
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.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dar
gestellt und wird im folgenden näher erläutert. Dabei zeigen:
Fig. 1 ein Blockschaltbild und
Fig. 2 ein Geschwindigkeitsdiagramm.
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 Fig. 1 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.
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 oder Position vorgegeben wird. Um die tatsächlich er
reichte Drehzahl oder Position des Hauptspindelantriebs H der
numerischen Steuerung NC zu melden, ist am Hauptspindelantrieb H
ein Geber G (gestrichelt angedeutet) vorgesehen, der Weg- oder
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 G1 für hohe
Umdrehungszahlen und das zweite Gebersystem G2 für geringe
Umdrehungszahlen geeignet ist. Das zweite Gebersystem G2 weist aber
eine gegenüber dem ersten Gebersystem G1 sehr hohe Wegauflösung auf.
Allerdings wäre das zweite Gebersystem G2 nicht für hohe Drehzahlen
des Drehbetriebs geeignet, weil dann die resultierenden Weg
signale nicht mehr erfaßt werden können. Ferner ist beim zweiten G1 Geber
system zum Referieren einer Grundstellung eine Nullmarke vorge
sehen, die jeweils eine definierte Winkelstellung pro Umdrehung
angibt.
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 zweite Gebersystem
G2 jeweils neu ermittelt werden.
Eben in diesem Ermitteln des Referenzpunktes, das
"fliegend" geschieht, liegt das Wesen der Erfindung, wie dies
nunmehr anhand der Darstellung gemäß Fig. 2 erläutert wird.
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 zweite
Gebersystem G2 einwandfrei arbeiten kann.
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 zweiten Gebersystems G2 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.
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 zweiten Gebersystems
G2 beim Auslaufen des Hauptspindelantriebs H auftreten, können
auch diese Nullmarken zum neuerlichen Synchronisieren des zweiten Geber
systems G2 zusätzlich verwendet werden, damit der Istwert für
die Wegerfassung nicht unnötig über mehrere Umdrehungen hoch
läuft.
Claims (3)
1. Verfahren zum Betrieb einer numerisch gesteuerten Werk
zeugmaschine für Dreh- und Fräsbetrieb mit einer Steuerung,
wobei
- - ein Hauptantrieb im Drehbetrieb als Spindel und im Fräsbe trieb als positionierbare Rundachse eingesetzt wird,
- - ein erster Geber zum Erfassen der Drehzahl der Spindel beim Drehbetrieb und
- - ein zweiter Geber zum Erfassen der Position der posi
tionierbaren Rundachse beim Fräsbetrieb vorgesehen sind,
dadurch gekennzeichnet, daß - - bei Beendigung des Drehbetriebes die Steuerung (NC) die Spindel abbremst und daß, wenn die Spindeldrehzahl eine vorgegebene Drehzahlschwelle (200 U/min) erreicht, die Steuerung (NC) ein Auftreten mindestens einer durch den zweiten Geber (G2) erfaßten Nullmarke abwartet, um auf dieses Auftreten hin einen Referenzpunkt zu ermitteln,
- - das Ermitteln des Referenzpunktes von der Steuerung (NC) durch ein Signal "Referenzpunkt erreicht" quittiert wird,
- - erst nach dem Erhalt dieses Signals "Referenzpunkt er reicht" ein Übergang in den Fräsbereich freigegeben wird, und
- - wenn während des Abbremsens der Spindel ab dem Erhalt des Signals "Referenzpunkt erreicht" bis zum Stillstand noch eine oder mehrere Umdrehungen der Spindel erfolgen, wodurch der zweite Geber (G2) erneut Nullmarken erfaßt, mit jeder dieser erneut erfaßten Nullmarken jeweils der Referenzpunkt von neuem ermittelt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Spindeldrehzahl ab dem Erreichen
der Drehzahlschwelle (200 U/min) mindestens bis zum Vorliegen
des Signals "Referenzpunkt erreicht" nicht verändert wird und
nach dem Vorliegen dieses Signals ein weiteres Abbremsen
erfolgt.
3. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, da
durch gekennzeichnet, daß beim Beenden
des Drehbetriebs nur dann die Ermittlung des Referenzpunktes
erfolgt, wenn sich auf den Drehbetrieb unmittelbar der Fräs
betrieb anschließt, wobei dies durch einen Befehl "C-Achse
synchronisieren" angegeben wird.
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
DE19893917691 DE3917691C2 (de) | 1989-05-31 | 1989-05-31 | Verfahren zum Betrieb einer numerisch gesteuerten Werkzeugmaschine |
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Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
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DE3917691C2 true DE3917691C2 (de) | 1994-03-17 |
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CN116700153B (zh) * | 2023-08-04 | 2024-01-12 | 通用技术集团机床工程研究院有限公司 | 车床模式与铣床模式的切换方法、***及数控机床 |
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