-
Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zum Festlegen eines Bearbeitungsgrenzbereichs,
bei dem die Bewegung eines Werkzeugs bei manuellem Vorschub gestattet
ist, mit einer numerischen Steuereinheit, und ein Verfahren zur
maschinellen Bearbeitung eines Werkstücks durch manuellen Vorschub
mit dem Bearbeitungsgrenzbereich.
-
Bei
der numerischen Steuereinheit zum Steuern einer Werkzeugmaschine,
wie einer Allzweck-Fräsmaschine
und einer Drehbank zur Durchführung
der Bearbeitung, kann ein automatischer Betriebsmodus zum Steuern
der Werkzeugmaschine durch Ausüben
eines Bearbeitungsprogramms und ein manueller Vorschubmodus zum
Vorschieben eines Werkzeugs durch manuellen Betrieb ausgewählt werden.
Bei dem manuellen Vorschubmodus kann man durchführen einen manuellen Dauervorschub zum
kontinuierlichen Betreiben einer Werkzeugmaschine durch einen manuellen
Betrieb über
einen Schüttel-Vorschub
oder dergleichen, einen Feinstellvorschub zum Antreiben der Werkzeugmaschine durch
Betreiben des manuellen Impulsgebers oder einen Schrittvorschub
zum Bewegen eines Werkzeugs um eine festgelegte Strecke, und zwar
jedes Mal, wenn ein Schalter gedrückt wird.
-
Bei
der Durchführung
der Bearbeitung in einer gewünschten
Form durch den manuellen Vorschub wie vorstehend beschrieben, muss
der Anwender die Bearbeitung durchführen, indem er auf übermäßiges Schneiden,
Interferenz oder dergleichen achtet, da eine herkömmliche
numerische Steuereinheit nicht mit Vorrichtungen zum Verhindern
von übermäßigem Schneiden,
Interferenz oder dergleichen beim manuellen Betrieb ausgerüstet ist.
Insbesondere bei der Hochgeschwindigkeitsbearbeitung muss man besonders
auf übermäßiges Schneiden, Interferenz
oder dergleichen acht geben, da die Bearbeitung bei hoher Geschwindigkeit
erfolgt. Somit dauert die Bearbeitung lange und erfordert ein derartiges
Fachkönnen,
dass nicht jeder Anwender die manuelle Bearbeitung einfach durchführen kann.
-
Ein
vorheriger Versuch zur Spezifizierung eines manuellen Bearbeitungsgrenzbereichs
gemäß dem Oberbegriff
der beigefügten
Ansprüche
1 und 5 ist in US-A-5406494 offenbart.
-
Eine
Aufgabe der Erfindung ist die Vereinfachung der Bearbeitung in einer
gewünschten
Form durch manuellen Vorschub.
-
Diese
Aufgabe kann erzielt werden durch ein Verfahren gemäß der Ansprüche 1 oder
5.
-
Ein
erfindungsgemäßes Verfahren
zum Festlegen eines Bearbeitungsgrenzbereichs umfasst die Schritte:
Definieren einer gewünschten
Bearbeitungsform durch Formdaten oder eine Kombination der Formdaten
auf einer X-Y-Ebene;
und Festlegen eines Bearbeitungsgrenzbereichs, wobei die Bewegung
des Werkzeugs bei der Bearbeitung auf der Basis der definierten
Bearbeitungsform erlaubt ist, wobei die Formdaten auf der X-Y-Ebene
durch eine Funktion festgelegt werden, die einen Z-Koordinatenwert
als Parameter verwendet, und der Bearbeitungsgrenzbereich auf der
X-Y-Ebene entsprechend dieser Funktion variabel ist. Zudem nutzt
ein erfindungsgemäßes manuelles
Vorschubbearbeitungsverfahren den Bearbeitungsgrenzbereich, der
durch das vorstehende Festlegungsverfahren festgelegt wird, so dass
die Bearbeitung erfolgt, indem ein Werkzeug unter der Bedingung,
bei der die Bewegung des Werkzeugs in dem Bearbeitungsgrenzbereich
eingeschränkt
ist, vorgeschoben wird.
-
Der
erfindungsgemäße Bearbeitungsgrenzbereich
ist ein Bereich, in dem die Bewegung des Werkzeugs bei der Bearbeitung
erlaubt ist, und der spezifisch auf einer gewünschten Bearbeitungsform beruhen
kann. Der festgelegte Bearbeitungsgrenzbereich kann einen Bearbeitungsgrenzbereich
in einer X- und/oder Y-Achsenrichtung und einen Bearbeitungsgrenzbereich
in einer Z-Achsenrichtung umfassen.
-
Bei
der Festlegung des Bearbeitungsgrenzbereichs auf der X-Y-Ebene wird
eine gewünschte Bearbeitungsform
bestimmt durch Formdaten oder einer Kombination einiger Formdaten
auf der X-Y-Ebene an einer festgelegten Z-Koordinate, und die durch
die Formdaten bestimmte gewünschte
Bearbeitungsform wird als Bearbeitungsgrenzbereich festgelegt, in
dem das Werkzeug auf der X-Y-Ebene bei der manuellen Bearbeitung
mit einer numerischen Steuereinheit bewegt werden kann. Ein Kreisbogen
oder eine gerade Linie kann als Formdaten zum Umgrenzen der Form
des Bearbeitungsgrenzbereichs verwendet werden.
-
Wenn
die Form auf der X-Y-Ebene in Z-Achsenrichtung variiert, werden
die Formdaten auf der X-Y-Ebene wie vorstehend genannt mit einer
Funktion mit einem Z-Koordinatenwert
als Parameter festgelegt. Der Bearbeitungsgrenzbereich auf der X-Y-Ebene bei verschiedenen
Z-Koordinatenwerten kann somit definiert werden durch Festlegen
des Bearbeitungsgrenzbereichs auf der X-Y-Ebene durch die Formdaten
gemäß dem vorstehenden
Verfahren, und durch Variieren der Formdaten mit der vorstehenden
Funktion, die den Z-Koordinatenwert als Parameter verwendet. Demnach
wird die Form, die anfangs auf der X-Y-Ebene an der bestimmten Koordinatenposition
festgelegt wurde, in Z-Achsenrichtung reduziert oder vergrößert.
-
Beim
Festlegen des Bearbeitungsgrenzbereichs in der Z-Achsenrichtung
wird eine gewünschte Bearbeitungsform
bestimmt durch Formdaten oder eine Kombination einiger Formdaten
auf der X-Y-Ebene und eine Funktion, die den Z-Koordinatenwert als
Parameter verwendet. Dann kann diese Funktion umgewandelt werden
in eine Umkehrfunktion, die einen X- oder ein Y-Koordinatenwert
als Parameter verwendet, so dass man eine Funktion zum Festlegen
des Z-Koordinatenwerts des Werkzeugs in Bezug auf die Koordinaten
des Bearbeitungsgrenzbereichs auf der X-Y-Ebene erhält.
-
Der
festgelegte Bearbeitungsgrenzbereich in der Z-Achsenrichtung kann
gemäß der Schnitttiefe eingestellt
werden, d.h. gemäß der Maximaltiefe
des Schnitts in Z-Achsenrichtung
bei einem Schneidverfahren des Werkzeugs. Somit kann man ein übermäßiges Schneiden
verhindern, das durch die Veränderung
der Schnitttiefe verursacht werden kann.
-
Bei
einem Bearbeitungsverfahren mit einer erfindungsgemäßen numerischen
Steuereinheit kann die Bearbeitung zudem durchgeführt werden, indem
ein Werkzeug gemäß dem festgelegten
Bearbeitungsgrenzbereich manuell vorgeschoben wird, d.h. gemäß dem Bearbeitungsgrenzbereich
in der X- und/oder Y-Achsenrichtung und/oder dem Bearbeitungsgrenzbereich
in der Z-Achsenrichtung, je nach der Richtung, in die der Bearbeitungsgrenzbereich festgelegt
werden soll.
-
Kurze Beschreibung der
Zeichnungen
-
Es
zeigt:
-
1,
ein Blockschema, einen Teil einer numerischen Steuereinheit und
eine Werkzeugmaschine, die durch die numerische Steuereinheit gesteuert wird,
zur Durchführung
eines erfindungsgemäßen Verfahrens;
-
2,
eine Perspektivansicht, eine halbkugelige konvexe Bearbeitungsform;
-
3,
eine schematische Ansicht, einen Anzeigeschirm zum Festlegen eines
Bearbeitungsgrenzbereichs auf der Basis der in 2 gezeigten Bearbeitungsform;
-
4,
eine Perspektivansicht, eine konvexe Bearbeitungsform, die durch
kreisbogenförmige
und geradlinige Abschnitte definiert wird;
-
5,
eine schematische Ansicht, einen Anzeigeschirm zum Festlegen eines
Bearbeitungsgrenzbereichs auf der Basis der in 5 gezeigten Bearbeitungsform;
-
6,
eine Perspektivansicht, eine halbkugelförmige konkave Bearbeitungsform; 7,
eine schematische Ansicht, einen Anzeigeschirm zum Festlegen eines
Bearbeitungsgrenzbereichs auf der Basis der in 6 gezeigten
Bearbeitungsform;
-
8,
eine Perspektivansicht, eine Bearbeitungsform, die durch kreisbogenförmige und
geradlinige Abschnitte definiert ist;
-
9,
eine schematische Ansicht, einen Anzeigeschirm zum Festlegen eines
Bearbeitungsgrenzbereichs auf der Basis der in 8 gezeigten Bearbeitungsform.
-
10,
eine Perspektivansicht, eine konische konkave Bearbeitungsform;
-
11,
eine schematische Ansicht, einen Anzeigeschirm zum Festlegen eines
Bearbeitungsgrenzbereichs auf der Basis der in 10 gezeigten Bearbeitungsform;
-
12,
ein Fließschema,
das Vorgehen der Bearbeitung in X-Achsenrichtung gemäß einem
erfindungsgemäßen Bearbeitungsverfahren;
-
13,
ein Fließschema,
die Verarbeitung zum Gewinnen eines Grenzwertes in X-Achsenrichtung;
-
14 ein
Fließschema,
das Vorgehen zum Bearbeiten in Z-Achsenrichtung gemäß dem erfindungsgemäßen Bearbeitungsverfahren.
-
15,
ein Fließschema,
das Vorgehen zum Erneuern eines Bearbeitungsgrenzwertes; und
-
16,
ein Fließschema,
das unterschiedliche Vorgehen zum Erneuern eines Bearbeitungsgrenzwerts.
-
Zuerst
wird anhand von 1 eine numerische Steuereinheit 10 beschrieben,
die zum Durchführen
eines erfindungsgemäßen Verfahrens
verwendet werden soll, und eine Werkzeugmaschine, die durch die
numerische Steuereinheit gesteuert wird.
-
In 1 liest
eine CPU 11 in einer numerische Steuereinheit 10 ein
Systemprogramm aus einem ROM 12 über einen Bus 16,
und steuert die gesamte numerische Steuereinheit 19 gemäß dem Systemprogramm.
Ein RAM 13 speichert vorübergehende Rechendaten, Anzeigedaten
und verschiedene Daten, die vom Anwender über eine CRT/MDI-Einheit 20 eingegeben
werden. Ein nicht-flüchtiger
Speicher 14, wie ein CMOS-Speicher wird von einer Batterie
(nicht gezeigt) gespeist, so dass die Speicherdaten aufrechterhalten
werden, selbst wenn die Stromquelle der numerischen Steuereinheit 10 abgeschaltet
ist, und speichert ein NC-Bearbeitungsprogramm,
das durch eine Schnittstelle (nicht gezeigt) oder die CRT/MDI-Einheit 20 gelesen
wird, Parameterwerte, die zum Speichern einer Werkzeugmaschine usw.
notwendig sind. Zudem werden verschiedene Systemprogramme zum Durchführen der
Verarbeitung in einem Dateneingangsmodus, der zum Erzeugen und Editieren
des NC-Bearbeitungsprogramms nötig
ist, und in einem Playback-Modus zum automatischen Betrieb, im ROM 12 vorläufig gespeichert.
Es wird auch ein Programm zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens
zum Festlegen eines Bearbeitungsgrenzbereichs im ROM 12 gespeichert.
-
Externe
Geräte,
wie Dateneingabevorrichtungen und eine externe Speichervorrichtung
sind an eine Schnittstelle (nicht gezeigt) angeschlossen, so dass
das NC-Bearbeitungsprogramm oder dergleichen durch diese externen
Geräte
gelesen wird, und das NC-Bearbeitungsprogramm, das in der numerischen
Steuereinheit 10 editiert wird, kann aus der numerischen
Steuereinheit 10 zu den externen Geräten ausgegeben werden.
-
Eine
PC (programmierbare Steuerung) 15 steuert Hilfsgeräte der Werkzeugmaschine,
beispielsweise einen Aktuator, wie eine Roboterhand zum Austausch
von Werkzeugen gemäß einem
Abfolgeprogramm, das in der numerischen Steuereinheit 10 gespeichert
ist. Somit führt
die PC 15 die Umwandlung von Signalen für die Hilfsgeräte gemäß dem Abfolgeprogramm
und gibt die umgewandelten Signale zu den Hilfsvorrichtungen der
Werkzeugmaschine über
eine Eingangs-Ausgangseinheit (nicht gezeigt) gemäß M Funktion,
S-Funktion und T-Funktion, die von dem NC-Bearbeitungsprogramm befohlen werden.
Die Hilfsvorrichtungen, wie Aktuatoren, werden in Reaktion auf die
Ausgangssignale betrieben. Die PC empfängt zudem Signale aus den Grenzschaltern
auf einem Körper
der Werkzeugmaschine und der Hilfsvorrichtungen und ebenfalls verschiedenen
Schaltern auf einem Steuerfeld der Werkzeugmaschine, so dass die
nötige
Verarbeitung an den Signalen erfolgt und die verarbeiteten Signale an
die CPU 11 übermittelt
werden.
-
Bildsignale,
die eine Momentanposition jeder Achse der Werkzeugmaschine, ein
Alarmsignal und Bilddaten umfassen, werden an die CRT/MDI-Einheit 20 gesendet
und auf einer Anzeigevorrichtung 22 über einen Graphiksteuerkreis 21 angezeigt.
Die CRT/MDI-Einheit 20 umfasst eine manuelle Dateneingangseinheit
mit der Graphiksteuereinheit 21, der Anzeigevorrichtung 22,
einer Tastatur und verschiedenen Software-Tasten 24, und übermittelt
Daten zur CPU 11 über
den Bus 16. Zudem kann ein im ROM 12 gespeichertes
Systemprogramm zur manuellen Programmierung gestartet werden, so
dass die Anzeigevorrichtung 22 einen interaktiven Rahmen
anzeigt und die Eingabe der Daten in Bezug auf die Form oder dergleichen
gestattet ist, zum Erzeugen eines Bearbeitungsprogramms und zur
Eingabe von Daten auf interaktive Weise. Ein manueller Impulsgeber 52 kann
beispielsweise auf einem Steuerfeld der Werkzeugmaschine 50 bereitgestellt
werden, und wird zur genauen Positionierung der beweglichen Teile
der Werkzeugmaschine verwendet, indem jede Achse auf der Basis der
verteilten Impulse gemäß dem manuellen
Betrieb gesteuert wird.
-
Ein
Achsensteuerkreis 30 empfängt einen Bewegungsbefehl für jede Achse
aus der CPU 11 und erteilt einen Befehl für jede Achse
an einen Servoverstärker 40.
Der Servoverstärker 40 betreibt
einen Motor für
jede Achse gemäß dem Befehl.
Ein Impulscodierer für
die Positionserfassung ist in dem Servomotor für jede Achse eingebaut, und
die Positionssignale werden zurück
als Impulskette aus dem Impulscodierer gesendet. Wenn es die Gelegenheit erfordert
wird ein Linearmaßstab
als Positionsdetektor verwendet.
-
In
Bezug auf eine Spindel (nicht gezeigt) der Werkzeugmaschine empfängt ein
Achsensteuerkreis einen Achsendrehbefehl und gibt ein Achsengeschwindigkeitssignal
an den Achsenverstärker
aus. Der Achsenverstärker
empfängt
das Achsengeschwindigkeitssignal und dreht einen Achsenmotor der
Werkzeugmaschine bei der befohlenen Geschwindigkeit. Ein Positionscodierer
ist an den Achsenmotor angeschlossen und gibt Feedback-Impulse in
Synchronisation mit der Achsendrehung aus, und die Feedback-Impulse
werden durch die CPU 11 gelesen. Bei der Positionierung
der Achse an einer festgelegten Winkelposition, die durch das Bearbeitungsprogramm
befohlen wird, wird die Achse angehalten und an der festgelegten
Winkelposition unter Positionssteuerung der Achse gehalten, d.h.
C-Achsensteuerung der CPU 11 mit einem aus dem Positionscodierer
ausgegebenen Signal für
eine Drehung.
-
Der
nichtflüchtige
Speicher 14 kann als Parameterspeicher zum Speichern des
festgelegten Bearbeitungsgrenzbereichs verwendet werden. Zudem kann
der nichtflüchtige
Speicher 14 Funktionen zum Definieren des Bearbeitungsgrenzbereichs
speichern.
-
Ein
Verfahren zum Festlegen eines Bearbeitungsgrenzbereichs für die erfindungsgemäße numerische
Steuereinheit wird anhand der 2 bis 11 beschrieben.
Die 2 bis 5 zeigen Fälle zum Festlegen eines Bearbeitungsgrenzbereichs mit
einer konvexen Form, und 6 bis 9 zeigen Fälle zum
Festlegen eines Bearbeitungsgrenzbereichs mit einer konkaven Form.
Zudem zeigen die 10 und 11 einen
Fall einer Veränderung
eines Bearbeitungsgrenzbereichs auf einer X-Y-Ebene gemäß der Position
auf einer Z-Achse.
-
Ein
erstes Beispiel ist ein Fall zum Festlegen eines konvexen Bearbeitungsgrenzbereichs
auf der Basis einer Halbkugel. Der 2 zufolge
hat die Halbkugel zum Festlegen eines Bearbeitungsgrenzbereichs
einen runden Querschnitt auf einer X-Y-Ebene, und ein Kreisradius
im Querschnitt nimmt allmählich
in Z-Achsenrichtung
ab. Die 3 zeigt ein Beispiel eines angezeigten
Bildes bei der Festlegung eines Bearbeitungsgrenzbereichs mit einer konvexen
Form auf der Basis der in 2 gezeigten Halbkugel.
Auf dem Anzeigeschirm wird der Bearbeitungsgrenzbereich durch Formdaten
festgelegt, wie durch Kreisbogen- oder Geraden-Daten. Bei dem in 3 gezeigten
Bild wird der Bearbeitungsgrenzbereich festgelegt durch Bestimmen
einer Schnittform auf der X-Y-Ebene und der X-Z- oder Y-Z-Ebene.
-
In
Bezug auf die X-Y-Ebene wird der Bearbeitungsgrenzbereich auf der
X-Y-Ebene festgelegt durch
Eingeben von Kreisdaten, einschließlich einer Mittelposition
(X0, Y0) und eines Radius r in der vorbestimmten Z-Koordinate. Das
angezeigte Bild auf der X-Z-Ebene zeigt dagegen die Variation der
Länge des
Bearbeitungsgrenzbereichs in X-Achsenrichtung in
Bezug auf die Z-Achsenrichtung mit der Schnittform, wie sie aus
der Y-Achsenrichtung
gesehen wird. Die Länge
in der X-Achsenrichtung in Bezug auf die Z-Achsenrichtung ist durch eine Funktion
definiert. Diese Funktion kann beispielsweise als fx(Z) ausgedrückt werden,
welche eingegeben wird durch die Eingabevorrichtungen, wie die Tastatur 23 in
der CRT/MDI-Einheit 20, und in dem nicht-flüchtigen Speicher 14 gespeichert
werden.
-
Die
Definition mit den Funktionen wird verwendet zum Variieren der Form
auf der X-Y-Ebene an der bestimmten Z-Koordinate mit dem Z-Koordinatenwert
als Parameter. Die X-Z-Ebene in dem Anzeigeschirm zeigt beispielsweise
eine Abwandlung der Länge
des Bearbeitungsgrenzbereichs in der X-Achsenrichtung in Bezug auf
die Z-Achsenrichtung
mit der Schnittform, wie sie aus der Y-Achsenrichtung gesehen wird,
und die Länge
in der X-Achsenrichtung in Bezug auf die Z-Achsenrichtung kann definiert
werden durch fx(Z), so dass die X-Koordinate bestimmt wird durch
fx(Z). Zudem zeigt die Y-Z-Ebene in dem Anzeigeschirm eine Abwandlung
der Länge
des Bearbeitungsgrenzbereichs in der Y-Achsenrichtung in Bezug auf
die Z-Achsenrichtung mit der Schnittform, wie sie aus der X-Achsenrichtung
gesehen wird, und die Länge
in der Y-Achsenrichtung in Bezug auf die Z-Achsenrichtung kann definiert
werden durch fy(Z), so dass die Y-Koordinate bestimmt wird durch
fy(Z). Die Funktionen fx(Z) und fy(Z) können eingegeben werden durch
die Eingabevorrichtung, wie durch Tastatur in der CRT/MDI-Einheit 20.
-
Die
Funktionen fx(Z) und fy(Z) können
folgendermaßen
bestimmt werden. Die Funktion fx(Z) definiert eine Schnittform,
die senkrecht zur Y-Achse an einer gewünschten Stelle auf der Y-Achse
genommen wurde, die durch ein Zentrum der Form auf der X-Y-Ebene passt. Die
Funktion fx(Z) kann bestimmt werden durch Erstellen der Koordinate
des gewünschten
Punktes auf der Y-Achse zum Definieren der Schnittform. Wird ein
gewünschter
Punkt auf der Y-Achse zum Bestimmen der Funktion fx(Z) nicht gegeben. wird
die Schnittform ungeachtet der Position auf der Y-Achse gleichmäßig definiert.
Entsprechend definiert die Funktion fy(Z) eine Schnittform, die
senkrecht zur X-Achse an einer gewünschten Stelle in der X-Achse
genommen wurde, die durch das Zentrum der Form auf der X-Y-Ebene
passt.
-
Somit
kann der Bearbeitungsgrenzbereich der konvexen Form derart festgelegt
werden, dass die Form, bestimmt auf der X-Y-Ebene an einer bestimmten
Z-Koordinate, gemäß den Funktionen
fx(Z) und fy(Z) variiert wird. In dem Falle, bei dem ein Kreis als
Formdaten auf der X-Y-Ebene eingegeben wird, kann die Vergrößerung oder
Reduktion eines Radius in der Z-Achsenrichtung festgelegt werden,
indem eine der Funktionen fx(Z) und fy(Z) verwendet wird.
-
Der
Bearbeitungsgrenzbereich, in dem das Werkzeug in der Z-Achsenrichtung
bewegt werden kann, kann bestimmt werden gemäß einer Maximalschnitttiefe
in der Z-Achsenrichtung
bei einem Schnittverfahren.
-
Ein
schräg-linierter
Abschnitt in 3 zeigt einen Abschnitt, in
dem die Bewegung des Werkzeugs gehemmt ist. D.h. der Bearbeitungsgrenzbereich
wird als ein anderer Abschnitt festgelegt, als der schräg-linierte
Abschnitt.
-
Ein
zweites Beispiel ist die Festlegung eines Bearbeitungsgrenzbereichs
einer konvexen Form auf der Basis eines Teils einer rohrartigen
Form mit einem gekrümmten
Abschnitt. Wie in der 4 gezeigt hat die Form zum Festlegen
des Bearbeitungsgrenzbereichs rechtwinklige Abschnitte auf den gegenüberliegenden
Enden eines kreisbogenförmigen
Abschnittes auf der X-Y-Ebene, und eine Breite nimmt in der Z-Achsenrichtung ab.
Die 5 zeigt ein angezeigtes Bild bei der Festlegung
des Bearbeitungsgrenzbereichs der konvexen Form auf der Basis der in 4 gezeigten
Bearbeitungsform. Auf dem Anzeigeschirm ist der Bearbeitungsgrenzbereich
auf der Basis der Formdaten festgelegt, wie Kreisbogen- oder Geraden-Daten.
In dem in 5 gezeigten Bild ist der Bearbeitungsgrenzbereich
festgelegt durch Bestimmen der Schnittformen auf der X-Y-Ebene und der
X-Y- oder Y-Z-Ebene.
-
In
Bezug auf die X-Y-Ebene wird der Bearbeitungsgrenzbereich auf der
X-Y-Ebene festgelegt durch
Eingabe von Kreisbogen-Daten, einschließlich einer Mittelposition
(X0, Y0), eines Radius und eines offenen Winkels θ usw. und
von Geraden-Daten (einschließlich
Positionen und Längen
X1, Y1 usw.) zum Bestimmen von Rechtecken auf den gegenüberliegenden
Enden des kreisbogenförmigen
Abschnitts in der festgelegten Z-Koordinate.
Auf der X-Z-Ebene ist dagegen eine Abweichung der Länge des
Bearbeitungsgrenzbereichs auf der X-Achsenrichtung in Bezug auf
die Z-Achsenrichtung gezeigt mit Hilfe der Schnittform, wie sie
aus der Y-Achsenrichtung gesehen wird. Die Länge auf der X-Achsenrichtung
in Bezug auf die Z-Achsenrichtung kann entsprechend dem ersten Beispiel
festgelegt werden durch die Funktion fx(Z).
-
Der
Bearbeitungsgrenzbereich in der Z-Achsenrichtung kann dagegen festgelegt
werden durch Verwendung der Funktionen auf die gleiche Weise wie
im ersten Beispiel. Somit wird der Bearbeitungsgrenzbereich der
konvexen Form derart festgelegt, dass die auf der X-Y-Ebene bestimmte
Form an einer bestimmten Z-Koordinate gemäß den Funktionen fx(Z) und
fy(Z) variiert wird. Zufälligerweise
zeigt ein schräg
linierter Abschnitt in 5 einen Abschnitt, bei dem die
Bewegung des Werkzeugs gehemmt wird.
-
Ein
drittes Beispiel ist die Festlegung eines Bearbeitungsgrenzbereichs
einer konkaven Form auf der Basis einer halbkugeligen Bearbeitungsform.
Der 6 zufolge wird eine konkave Halbkugel zum Festlegen
des Bearbeitungsgrenzbereichs durch in Rechtecken auf den X-Y-Ebenen
gebildete Kreise geformt, deren Radius in der Z-Achsenrichtung abnimmt. Die 7 veranschaulicht
ein Beispiel für
ein angezeigtes Bild bei der Festlegung des Bearbeitungsgrenzbereichs
der konkaven Form auf der Basis der in 6 gezeigten
halbkugeligen Bearbeitungsform. Auf dem Anzeigeschirm wird der Bearbeitungsgrenzbereich
festgelegt durch Bestimmen der Form des rechteckigen Abschnitts
mit Hilfe von Formdaten, wie Geraden-Daten, und durch Bestimmen
des konkaven halbkugeligen Abschnitts mittels Kreisbogendaten. Bei
dem in der 7 veranschaulichten angezeigten
Bild wird zudem der Bearbeitungsgrenzbereich festgelegt durch Bestimmen
der Schnittformen auf der X-Y-Ebene und der X-Z- oder Y-Z-Ebene.
-
In
Bezug auf die X-Y-Ebene wird ein äußerer Bearbeitungsgrenzbereich
festgelegt durch vier Geraden-Daten in der festgelegten Z-Koordinate,
während
ein Bearbeitungsgrenzbereich des Kreisbogens im konkaven Abschnitt
festgelegt wird durch Kreisbogendaten mit einer Mittelposition (X0,
Y0) und einem Radius r. Das auf der X-Z-Ebene angezeigte Bild zeigt dagegen
eine Abweichung der Länge
des Bearbeitungsgrenzbereichs in der X-Achsenrichtung in Bezug auf
die Z-Achsenrichtung mit Hilfe der Schnittform, wie sie aus der
Y-Achsenrichtung gesehen wird, und kann durch die Geraden-Daten
und die Kreisbogen-Daten oder die Funktion fx(Z) festgelegt werden.
Entsprechend veranschaulicht das angezeigte Bild in der Y-Z-Ebene
eine Abweichung der Länge
des Bearbeitungsgrenzbereichs in der X-Achsenrichtung zur Z-Achsenrichtung
mit Hilfe der Schnittform, wie sie aus der X-Achsenrichtung gesehen
wird, und kann durch die Geraden-Daten und die Kreisbogendaten oder
die Funktion fy(Z) festgelegt werden.
-
Der
Bearbeitungsgrenzbereich in der Z-Achsenrichtung kann dagegen ebenfalls
festgelegt werden durch Verwenden der Funktion entsprechend der ersten
und zweiten Ausführungsformen.
Somit kann der Bearbeitungsgrenzbereich der konkaven Form derart festgelegt
werden, dass die auf der X-Y-Ebene bestimmte Form an einer bestimmten
festgelegten Z-Koordinate gemäß den Funktionen
fx(Z) und fy(Z) variiert werden. Zufälligerweise zeigt ein schräg linierter
Abschnitt in der 7 einen Abschnitt, in dem die
Bewegung des Werkzeugs gehemmt ist.
-
Ein
viertes Beispiel ist die Festlegung eines Bearbeitungsgrenzbereich
einer konkaven Form auf der Basis eines Teils einer rohrförmigen Bearbeitungsform
mit einem gekrümmten
Abschnitt. Der 8 zufolge hat die Form zum Festlegen
des Bearbeitungsgrenzbereichs einen konkaven Abschnitt in einem
rechteckigen Parallelflächners
und besitzt Rechtecke auf den gegenüberliegenden Enden des Kreisbogenabschnitts
auf der X-Y-Ebene, deren Breite in der Z-Achsenrichtung abnimmt.
Die 9 veranschaulicht ein Beispiel eines angezeigten
Bilds beim Festlegen des Bearbeitungsgrenzbereichs, der einen konkaven
Abschnitt hat, auf der Basis der in 7 gezeigten
Bearbeitungsform. Auf dem Anzeigeschirm wird der Bearbeitungsgrenzbereich
festgelegt durch Bestimmen der Form des rechteckigen Abschnitts
durch Formdaten, wie Geraden-Daten, und durch Bestimmen der Form
des konkaven Abschnitts durch Kreisbogen-Daten und Geraden-Daten.
Zudem wird der Bearbeitungsgrenzbereich in dem in 9 veranschaulichten
angezeigten Bild festgelegt durch Bestimmen der Schnittformen auf
der X-Y-Ebene und der X-Z- oder Y-Z-Ebene.
-
In
Bezug auf die X-Y-Ebene wird ein äußerer Bearbeitungsgrenzbereich
der rechteckigen Form festgelegt mit vier Geraden-Daten in der festgelegten Z-Koordinate,
wohingegen der konkave Abschnitt festgelegt wird mit den Kreisbogen-Daten
mit einer Mittelposition (X0, Y0), den Radien R1, R2 und einem offenen
Winkel θ und
Geraden-Daten im
Inneren des rechteckigen Abschnitts. Das angezeigte Bild auf der X-Z-Ebene
zeigt dagegen eine Abweichung der Länge des Bearbeitungsgrenzbereichs
in der X-Achsenrichtung
in Bezug auf die Z-Achsenrichtung mit Hilfe der Schnittform, wie
sie aus der Y-Achsenrichtung gesehen wird, und kann durch die Geraden-Daten und
die Kreisbogen-Daten oder die Funktion fx(Z) festgelegt werden.
Entsprechend veranschaulicht das angezeigte Bild auf der Y-Z-Ebene
eine Abweichung der Länge
der Bearbeitungsgrenzbereichs in der Y-Achsenrichtung in Bezug auf
die Z-Achsenrichtung mit Hilfe der Schnittform, wie sie aus der
X-Achsenrichtung gesehen wird, und kann festgelegt werden durch
die Geraden-Daten und die Kreisbogen-Daten oder die Funktion fy(Z).
-
Der
Bearbeitungsgrenzbereich in der Z-Achsenrichtung kann dagegen mit
der Funktion festgelegt werden, und zwar entsprechend dem obigen
ersten, zweiten und dritten Beispiel. Somit kann der Bearbeitungsgrenzbereich
der konkaven Form derart festgelegt werden, dass die auf der X-Y-Ebene
bestimmte Form in der bestimmten Z-Koordinate gemäß den Funktionen fx(Z) und
fy(Z) variiert. Zufälligerweise
zeigt ein schräg
linierter Abschnitt in der 9 einen
Abschnitt, in dem die Bewegung des Werkzeugs gehemmt ist.
-
Es
folgt eine Beschreibung der Abweichung der Form auf der X-Y-Ebene
in Bezug auf die Z-Koordinate mit Hilfe der Funktionen, anhand der 10 und 11.
In diesem Beispiel wird ein Fall beschrieben, bei dem ein konkaver
Abschnitt einer konischen Form festgelegt wird als der Bearbeitungsgrenzbereich,
wie er in der 10 gezeigt ist.
-
In
Bezug auf den konkaven Bearbeitungsgrenzbereich der in der 10 gezeigten
konischen Form kann die Form auf der X-Y-Ebene in der festgelegten
Z-Koordinate durch
die in der 11 gezeigten Kreisdaten, entsprechend
dem obigen Beispiel, festgelegt werden, und ein schräg linierter
Abschnitt zeigt einen Abschnitt, bei dem die Bewegung des Werkzeugs
gehemmt ist. In 11 zeigt das angezeigte Bild
auf der X-Z- oder Y-Z-Ebene eine Abweichung des Bearbeitungsgrenzbereichs
in der Z-Achsenrichtung.
Die folgende Beschreibung erfolgt anhand der X-Z-Ebene. Das angezeigte
Bild auf der X-Z-Ebene zeigt einen Schnitt, wie er aus der Y-Achsenrichtung
gesehen wird, welches eine Grenze des Bearbeitungsgrenzbereichs
in der X-Achsenrichtung in
Bezug auf die Z-Achsenrichtung anzeigt. In dem in 11 gezeigten
Beispiel ist die Grenze definiert durch eine gerade Linie zwischen
(X1, Z1) und (0, Zn) und durch eine gerade Linie zwischen (-X1,
Z1) und (0, Zn). Die Grenze kann festgelegt werden durch Formdaten
der geraden Linien oder Kreisbögen
oder ansonsten durch eine Funktion fx(Z) mit dem Z-Koordinatenwert
als Parameter, der die Beziehung zwischen der Z-Koordinate und der
X-Koordinate veranschaulicht, wenn nicht durch die vorstehenden
Formdaten festgelegt.
-
Ist
der Bearbeitungsgrenzbereich um die Z-Achse symmetrisch, kann der
Bearbeitungsgrenzbereich entweder durch den ersten oder zweiten Quadranten
festgelegt werden.
-
Der
Bearbeitungsgrenzbereich kann ebenfalls auf der Y-Z-Ebene durch
das Verfahren ähnlich zu
dem auf der X-Z-Ebene festgelegt werden, und folglich wird die Beschreibung
davon weggelassen.
-
Ist
zudem der Bearbeitungsgrenzbereich um die Z-Achse symmetrisch, kann
man den Bearbeitungsgrenzbereich nur durch die X-Z-Ebene oder die Y-Z-Ebene
festlegen.
-
Durch
Bestimmen des Bearbeitungsgrenzbereich auf der X-Y-Ebene an einer
bestimmten festgelegten Z-Koordinatenposition und durch Definieren der
Funktion fx(Z) in Bezug auf den Bearbeitungsgrenzbereich, kann der
Bearbeitungsgrenzbereich in Bezug auf eine Position in der Z-Achse
festgelegt werden. In dem Fall, bei dem ein Bearbeitungsgrenzbereich
eines Kreises L1 auf der X-Y-Ebene am Z-Koordinatenwert von Z1 festgelegt
wird, und die Funktion fx(Z) in Bezug auf den Bearbeitungsgrenzbereich
definiert wird, kann man beispielsweise einen Bearbeitungsgrenzbereich
eines Kreises L2 auf der X-Y-Ebene am Z-Koordinatenwert von Z2 bestimmen,
indem man einen Funktionswert fx(Z2) des Z-Koordinatenwertes von
Z2 erhält.
-
Bei
dem in 11 gezeigten Beispiel veranschaulicht
die Funktion fx(Z) gerade Linien, jedoch kann man eine beliebige
Funktion zum Definieren des Bearbeitungsgrenzbereichs verwenden.
-
Es
wird ein Bearbeitungsverfahren zur Durchführung der Bearbeitung beschrieben,
durch manuellen Vorschub eines Werkzeugs mit dem festgelegten Bearbeitungsgrenzbereich.
Da die Bearbeitung durch manuellen Vorschub in Bezug auf eine jede
Achse der X-, Y- und Z-Achsen durchgeführt wird, wird der Bearbeitungsbetrieb
an einer jeden Achse beschrieben. Da die Bearbeitung in der X-Achsenrichtung
der Bearbeitung in der Y-Achsenrichtung entspricht, wird nur die
Bearbeitung in der X-Achsenrichtung
anhand der 12 und 13 beschrieben,
wohingegen die Beschreibung der Bearbeitung in der Y-Achsenrichtung
weg gelassen wird. Die Bearbeitung in der Z-Achsenrichtung wird anhand der 14 bis 16 beschrieben.
Die 15 und 16 zeigen
die Bearbeitung mit der Veränderung des
Bearbeitungsgrenzbereichs in der Z-Achsenrichtung.
-
Zuerst
wird die Bearbeitung in der X-Achsenrichtung anhand der 12 und 13 beschrieben.
Bei der Bearbeitung in der X-Achsenrichtung, werden Verteilungsimpulse,
die der Achsen-Steuereinheit 30 zugeführt werden sollen, erhalten.
Die Verteilungsimpulse können
durch Antrieb des manuellen Impulsgebers 52 erzeugt werden.
Die numerische Steuereinheit 10 führt den Achsenantrieb auf der
Basis des Verteilungsimpulses durch (Schritt S1).
-
Die
numerische Steuereinheit 10 liest eine Momentanposition
x des Werkzeugs (Schritt S3), erhält einen Grenzwert XL in der
X-Achsenrichtung durch die Verarbeitung in den folgenden Schritten
S4 bis S6 und vergleicht die Momentanposition x mit dem Grenzwert
XL in der X-Achsenrichtung (Schritt S7).
-
Erreicht
die Momentanposition x des Werkzeugs nicht den Grenzwert XL in der
X-Achsenrichtung,
erfolgt eine Impulsverteilung, so dass das Werkzeug in der X-Achsenrichtung bewegt
wird (Schritt S8). Das Werkzeug wird stetig bewegt, bis in der Vergleichsverarbeitung
in Schritt S7 bestimmt wird, dass die Momentanposition x des Werkzeugs den
Grenzwert XL in der X-Achsenrichtung erreicht, d.h. das Werkzeug erreicht
den Bearbeitungsgrenzbereich, oder die Verteilungsimpulse werden
in Schritt S2 beendet.
-
In
Bezug auf den Grenzwert XL in der X-Achsenrichtung wird bestimmt,
ob das Werkzeug in der Z-Achsenrichtung bewegt wird oder nicht (Schritt S4),
und wird bestimmt, dass das Werkzeug in der Z-Achsenrichtung bewegt
wurde, wird ein neuer Grenzwert XL in Schritt S5 erhalten. Der 13 zufolge
wird in der Verarbeitung von Schritt S5 eine Momentanposition z
des Werkzeugs in der Z-Achsenrichtung gelesen (Schritt S10), und
ein neuer Grenzwert XL in der X-Achsenrichtung wird erhalten durch einen
Rechenschritt, bei dem die Momentanposition z durch den Parameter
Z der Funktion fx(Z) ausgetauscht wird (Schritt S11). Wird bestimmt,
dass das Werkzeug nicht in der Z-Achsenrichtung bewegt wurde, wird
der vorherige Grenzwert XL in der X-Achsenrichtung verwendet (Schritt
S6). Werden die Verteilungsimpulse durch weiteres Antreiben des
manuellen Impulsgebers 52 neuerlich erzeugt, wird der vorstehende
Vorgang wiederholt durchgeführt.
-
Es
erfolgt eine Beschreibung der Bearbeitung in der Z-Achsenrichtung
anhand von 14. Bei der Bearbeitung in der
Z-Achsenrichtung werden Verteilungsimpulse, die der Achsensteuereinheit 30 zugeführt werden
sollen, erhalten, indem der manuelle Impulsgeber 52 betrieben
wird. Die numerische Steuereinheit 10 führt den Achsenantrieb auf der
Basis der Verteilungsimpulse durch (Schritt S20).
-
Die
numerische Steuereinheit 10 liest eine Momentanposition
z des Werkzeugs (Schritt S22), erhält einen Grenzwert ZL in der
Z-Achsenrichtung durch die Verarbeitung in den folgenden Schritten S23
bis S25 und vergleicht die Momentanposition z mit dem Grenzwert
ZL in der Z-Achsenrichtung (Schritt S26).
-
Erreicht
die Momentanposition z des Werkzeugs nicht den Grenzwert ZL in der
Z-Achsenrichtung,
erfolgt eine Impulsverteilung, so dass das Werkzeug in der Z-Achsenrichtung bewegt
wird (Schritt S27). Das Werkzeug wird stetig bewegt, bis es in der
Vergleichsverarbeitung in Schritt S24 bestimmt wird, dass die Momentanposition
z des Werkzeugs den Grenzwert ZL in der Z-Achsenrichtung erreicht,
d.h. das Werkzeug erreicht den Bearbeitungsgrenzbereich, oder die
Verteilungsimpulse werden in Schritt S21 beendet.
-
In
Bezug auf den Grenzwert ZL in der Z-Achsenrichtung wird bestimmt,
ob das Werkzeug in der X- oder Y-Achsenrichtung bewegt wird oder
nicht (Schritt S23), und wird bestimmt, dass das Werkzeug in der
X- oder Y-Achsenrichtung bewegt wurde, wird ein neuer Grenzwert
ZL in Schritt S24 erhalten. Der 16 zufolge
wird in der Verarbeitung von Schritt S24 ein Momentanwert X oder
Y in der X- oder Y-Koordinate des Werkzeugs erhalten (Schritt S60),
und eine Umkehrfunktion fz–1(X) oder fy–1(Y)
mit X oder Y als Parameter wird vorher auf der Basis der Funktion fx(Z)
oder fy(Z) mit dem Z-Koordinatenwert
als Parameter erhalten, und ein neuer Grenzwert ZL in der Z-Achsenrichtung wird
erhalten durch Austauschen der Momentanposition X oder Y gegen die
Umkehrfunktion (Schritt S61). Wird bestimmt, dass das Werkzeug nicht
in der X- oder Y-Achsenrichtung bewegt wurde, wird der vorherige
Grenzwert ZL in der Z-Achsenrichtung
verwendet (Schritt S25).
-
Der
Grenzwert ZL in der Z-Achsenrichtung kann verändert werden im Verlauf der
Bearbeitung in der Z-Achsenrichtung. Ein Beispiel für die Erneuerung
des Grenzewertes wird anhand der 15 beschrieben.
In 15 wird die Momentanposition Z des Werkzeugs als
Grenzwert ZL in der Z-Achsenrichtung eingestellt. Die Erneuerung
erfolgt durch Drücken
eines Erneuerungsschalters oder dergleichen, wenn der Anwender das
Werkzeug um eine Schnitttiefe in der Z-Achsenrichtung bewegt hat
und er die Momentanposition des Werkzeugs als Grenzwert ZL einstellen
möchte.
-
Werden
die Verteilungsimpulse neuerlich erzeugt durch weiteres Antreiben
des manuellen Impulsgebers 52 wird der vorhergehende Vorgang
wiederholt durchgeführt.
-
Wie
vorstehend beschrieben kann die Bearbeitung einer gewünschten
Form erfindungsgemäß durch
einen manuellen Vorschubbetrieb leicht mit der numerischen Steuereinheit
durchgeführt
werden.