NL8203413A

NL8203413A - Werkwijze voor het verwijderen van en het terugbrengen naar een werkstuk van een gereedschap bij het verspanend bewerken van dat werkstuk door een numeriek bestuurde gereedschapsmachine en numeriek bestuurde gereedschapsmachine voor het uitvoeren van de werkwijze.

Info

Publication number: NL8203413A
Application number: NL8203413A
Authority: NL
Original assignee: Philips Nv
Priority date: 1982-09-01
Filing date: 1982-09-01
Publication date: 1984-04-02
Also published as: FR2532446B1; FR2532446A1; JPS5959339A; DE3329658C2; DE3329658A1; US4597040A

Description

'· A

PHN 10.427 . 1 N.V. PHILIPS' GE/DEILAMPENFABKEEKEN TE EINDHOVEN.

"Werkwijze voor het verwijderen van en het terugbrengen naar een werkstuk van een gereedschap bij het verspanend bewerken van dat werkstuk door een numeriek bestuurde gereedschapsmachine en numeriek bestuurde gereedschapsmachine voor het uitvoeren van de werkwijze"

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het verwijderen van en het terugbrengen naar een werkstuk van een gereedschap bij het verspanend bewerken van een vlak van dat werkstuk door een numeriek bestuurde gereedschapsmachine, waarbij door het gereedschap 5 tijdens het bewerken van het werkstuk een gereedschapsbaan wordt beschreven, waarbij op de gereedschapsbaan elke werkpositie een bijbehorende berekende referentiepositie heeft, welke vrerkwijze de volgende stappen bevat: a) het onderbreken van de bewerking; 10 b) het memoriseren van: 1. gegevens welke in het onderbroken bewerkingsprogramma de daarin bereikte progressie identificeren; 2. localisatiegegevens van de bij het intreden van de onderbreking bereikte referentiepositie; 15 c) het bepalen van een terugtrekpositie voor het gereedschap, welke terugtrekpositie is gelegen verwijderd van het werkstuk; d) het brengen van het gereedschap naar de terugtrekpositie; e) het terugbrengen langs een terugbrengtrajekt van het gereedschap naar het werkstuk.

20 Een dergelijke werkwijze is bekend uit de Europese Octrooi aanvrage no Ö 046 032. De daarin beschreven werkwijze heeft betrekking op het verwijderen van en het terugbrengen naar een beitel tegen een werkstuk op een numeriek bestuurde draaibank. Een onderbreking van een bewerkings- in behandeling zijnd, /programma dat de beitel langs gereedschapsbaan 25 stuurt, wordt gegenereerd hetzij door de besturingsinrichting van de draaibank zelf die een anomalie heeft vastgesteld, hetzij door een gebruiker. Nadat het onderbrekingssignaal is gegenereerd worden er meerdere gegevens in het geheugen van de besturingsinrichting van de draaibank opgeslagen. Zo worden er onder meer gegevens betreffende plaats, 30 bijvoorbeeld de coördinaten van een positie waar de beitel zich ten tijde van de onderbreking bevond, gememoriseerd alsook reeds berekende gegevens voor het besturen van de beitel en de in het programma bereikte 8203413

' I

PHN 10.427 2 progressie gememoriseerd. Vervolgens wordt een terugtrekpositie voor het gereedschap, bijvoorbeeld de coördinaten van een punt P bepaald.

Dit bepalen geschiedt onder meer met in achtneming van een afstand tussen de punten P^ en Pgh welke van tevoren bepaald is en van een van 5 te voren bepaalde hoek welke het lijnstuk P^ Pg^ moet maken met een raaklijn aan de gereedschapsbaan qp de positie waar de onderbreking plaats vond. Deze hoek heeft een grootte gelegen tussen nagenoeg 10° en 80°.

Bij het berekenen van de terugtrekpositie wordt rekening gehouden net onder meer de geometrie van de beitel, de plaats waar de onderbreking 10 plaatsvond., en het patroon langs welk het werkstuk wordt bewerkt, teneinde te vermijden dat bij het verwijderen van de beitel deze laatstefin aanraking komt met het werkstuk. Nadat de terugtrekpositie is bepaald wordt de beitel naar deze terugtrekpositie gebracht, zodat nu de beitel van het werkstuk verwijderd is. Het is ook mogelijk om vanuit deze 15 terugtrekpositie de beitel naar een nog verder van het werkstuk verwijderde positie te brengen, bijvoorbeeld voor het verwisselen van een defekte beitel. Nadat een gebruiker daartoe opdracht heeft gegeven wordt de beitel langs een rechtlijnig trajekt opnieuw naar het werkstuk gebracht en wordt het onderbroken programma voortgezet. De plaats 20 naar dewelke de beitel op het te bewerken vlak van het werkstuk wordt teruggebracht kan woeden gekozen uit hetzij de plaats waar de onderbreking plaatsvond, hetzij naar een willekeurige plaats op het reeds bewerkte oppervlak van het werkstuk.

Ben nadeel van zo'n werkwijze is dat het terugbrengen van het 25 gereedschap naar het werkstuk het gereedschap als het ware in het werkstuk terecht kant. Immers bij elke werkpositie van de gereedschapsbaan behoort een berekende referentiepositie die zich in het werkstuk bevindt. De berekende referentiepositie bevindt zich in het werkstuk omdat bij de bepaling van de gereedschapsbaan rekening wordt gehouden met elastische 30 vervorming van het werkstuk en het gereedschap. Deze elastische vervorming heeft onder meer tot gevolg dat het gereedschap een tegendruk van het werkstuk ondervindt waardoor het gereedschap van het werkstuk af wordt geduwd. Hiervoor moet dan gecorrigeerd worden bij de bepaling van de gereedschapsbaan zodat de berekende referentieposities van de 35 gereedschapsbaan zich in feite in het werkstuk bevinden. Dit als het ware in het werkstuk terecht kernen laat, bij het terugbrengen van het gereedschap naar het werkstuk dan een markering achter op het werkstuk.

8203413 PHN 10.427 3

Dat achterlaten van een markering heeft dan tot gevolg dat het draaipa-troon ter plaatse van de herstartwarkpositie een onderbreking vertoont. Een verder nadeel van het terugbrengen van het gereedschap langs een rechtlijnig trajekt is dat ter plaatse van de herstartwerkpositie 5 een richtingsverandering van de beweging van het gereedschap optreedt.

De uitvinding beoogt een werkwijze te realiseren waarbij bij het terugbrengen van het gereedschap naar het werkstuk, het werkstuk minimaal beschadigd wordt en waarbij het draaipatroon een nauwelijks waarneembare onderbreking vertoont ter plaatse van de herstartwerkpo-10 sitie en waarbij bovendien de snelheid van het gereedschap nagenoeg geen richtingsverandering ter plaatse van de herstartwerkpositie vertoont.

Een werkwijze volgens de uitvinding heeft daartoe het kenmerk , dat een voor het terug brengen van het gereedschap berekend terug-brengtrajekt tussen een aanvangspositie en een bij een herstartwerk-

1R

positie, samenvallend met een reeds beschreven positie op de gereedschaps-baan, behorende herstartreferentiepositie nabij de herstartreferentie-positie nabij de herstartreferentie- aldaar scherend uitloopt op de lijn die achtereenvolgende referentiepo-sities verbindt, en wel in nagenoeg dezelfde richting uitloopt als de nn gereedschapsbaan.

Doordat het berekende terugbrengtrajékt nabij de herstartreferentiepositie een gebogen deel bevat wordt het gereedschap rakelings langs een gebogen trajekt tegen het te bewerken vlak van het werkstuk aangebracht en treedt het terugduwen van het gereedschap door het werkstuk veel ge-25 leidelijker op waardoor de beschadiging van het werkstuk minimaal is. Doordat verder de richting van het terugbrengtrajekt in de herstartre-ferentiepositie nagenoeg dezelfde is als die van de gereedschapsbaan treedt in de herstartwerkpositie geen richtingsverandering van de beweging van het gereedschap op.

30 Het zal duidelijk zijn dat onder het terugbrengen van het ge reedschap naar het werkstuk niet alleen wordt verstaan het terugbrengen van hetzelfde gereedschap als datgene dat werd verwijderd maar ook het terugbrengen van een ander gereedschap. Zoals reeds vermeld is het immers mogelijk om, nadat het gereedschap van het werkstuk is verwij-35 derd, het gereedschap door een ander gereedschap, bijvoorbeeld in het geval dat het verwijderde gereedschap beschadigd zou zijn.

Een eerste voorkeursuitvoering van een werkwijze volgens de 8203413 » , PHN 10.427 4 uitvinding is daardoor gekenmerkt dat het terugbrengtrajekt en de gereedschapsbaan in eenzelfde vlak zijn gelegen. Hierdoor is het bepalen van het terugbrengtrajekt eenvoudig te realiseren in een plat vlak.

Een tweede voorkeursuitvoering van een werkwijze volgens de 5 uitvinding is daardoor gekenmerkt dat de terugtrekpositie en de aan-vangspositie samenvallende posities zijn. Aangezien de terugtrekpositie een bekende positie is die werd bepaald bij het verwijderen van het gereedschap is het gunstig het terugbrengtrajekt te doen beginnen«vanuit deze terugtrekpositie omdat zodoende rekentijd wordt gespaard.

10 Een verdere voorkeursuitvoering van een werkwijze volgens de uitvinding is daardoor gekenmerkt dat het terugbrengtrajekt een cirkel-segirent-trajekt is. Omdat een cirkelsegmenttrajekt een eenvoudig te bepalen trajékt is.

Een andere voorkeursuitvoering van een werkwijze volgens de 15 uitviniding is daardoor gekenmerkt dat het cirkelsegmenttrajekt nagenoeg een kwart cirkel is.

Wanneer de hoek tussen enerzijds het lijnstuk dat de referentiepositie van het gereedschap bij het optreden van de onderbreking met de terugtrekpositie verbindt en anderzijds een raaklijn aan de berekende gereedschaps-20 baan in die genoemde referentiepositie van het gereedschap substantieel 45° is, is de bepaling van de straal van de cirkel waartoe het cirkel-segment behoort zeer eenvoudig te realiseren en bedraagt het cirkelsegmenttrajekt nagenoeg een kwart cirkel.

Een voorkeursuitvoering van een werkwijze volgens de uitvinding 25 is daardoor gekenmerkt dat nabij de herstartwerkpositie het gereedschap in aanraking met het werkstuk wordt gebracht waardoor nabij de herstartwerkpositie een elastische vervorming van het gereedschap en/of gereed-schapmachine optreedt.

Met deze elastische vervorming wordt rekening gehouden bij het bepalen 30 van de referentieposities van de gereedsohapsbaan.

De uitvinding heeft verder betrekking op een numeriek bestuurde gereedschapsmachine voor het uitvoeren van de werkwijze volgens de uitvinding.

De uitvinding zal worden beschreven aan de hand van een uitvoe-35 ringsvoorbeeld waarin voor het gereedschap een beitel is gekozen en voor de numeriek bestuurde gereedschapsmachine een numeriek bestuurde draaibank. Het zal duidelijk zijn dat de werkwijze volgens de uitvinding ook 8203413 ' · PHN 10.427 5 kan worden toegepast op elke andere numeriek bestuurde gereedschapsmachine voor het verspanend bewerken zoals bijvoorbeeld een freesbank of een schuurmachine.

De uitvinding zal nader worden toegelicht aan de hand van de 5 tekening waarin:

Fig. 1 een uitvoeringsvoorbeeld laat zien van de voornaamste bestanddelen van een besturingsinrichting voor het besturen van een numeriek bestuurde draaibank;

Fig. 2a een dwarsdoorsnede van het werkstuk is afgebeeld; 10 Fig. 2b het verwijderen van de beitel van het werkstuk illus treert;

Fig. 3a, b en c het terugbrengen van de beitel naar het werkstuk illustreert;

Fig. 4 een voorbeeld van een subroutine in de vorm van een 15 stroomdiagram voor het verwijderen van een beitel van een werkstuk;

Fig. 5 een voorbeeld van een subroutine in de vorm van een stroomdiagram voor het terugbrengen van een beitel langs een werkstuk.

Fig. 1 laat een uitvoeringsvoorbeeld zien van de voornaamste bestanddelen van een besturingsinrichting voor het besturen van een 20 numeriek bestuurde draaibank. Aan een bus 11 waarover de besturingsinformatie wordt getransporteerd is een centrale processoreenheid 1 (CPU) aangesloten. Deze centrale processoreenheid regelt en verwerkt de besturingsinformatie en maakt hiervoor gebruik van een aan de bus aangesloten eerste 2 en tweede 3 geheugen. Het eerste geheugen is bij-25 voorbeeld een ROM of een EPROM (Intel 2716) en wordt gebruikt voor het opslaan van machineprogramma's welke noodzakelijk zijn voor de besturing van de draaibank. Het tweede geheugen is bijvoorbeeld een RAM en wordt onder meer gebruikt voor het tijdelijk opslaan van gegevens tijdens de behandeling van gebruikersprogramma's door de centrale 30 processoreenheid. Verder is aan de bus een eerste ingangs-uitgangsinterface 4 verbonden welke een uitgang heeft verbonden met een afbeel-dingstoestel 5, bijvoorbeeld een televisiemonitor, voor het afbeelden van informatie voor een gebruiker van de draaibank. Aan de bus is verder een servo-stuureenheid 6 verbonden voor het sturen van servo-35 motoren SM. Deze servomotoren verzorgen dan bijvoorbeeld de verplaatsing naar een door de centrale processoreenheid aangewezen positie van een slede waarop een beitel is bevestigd. Het volgens een opgegeven toe- 8203413 f ( PHN 10.427 6 rental doen draaien van een hoofdspil waarop een werkstuk door middel van een klauwplaat of spaninriehting is bevestigd is ook een funktie welke bijvoorbeeld door een servomotor wordt verzorgd. Aan de bus is verder een tweede interface 7 verbonden. Aan dit tweede interface is 5 data ingangs-uitgangsapparatuur verbonden, zoals bijvoorbeeld een regis-tratiehandeenheid 8 voor het lezen (en eventueel ook opschrijven) van be-werkings-programma's op een band, een bedieningspaneel 9 voor het aanbieden van door de gebruiker aangeboden besturingsgegevens. Het element 10 is een servo-adapter voor één of meer coördinaatassen (x, y z) 10 van het referentiestelsel van de draaibank. Aan de uitgang van die servoadapter worden positioneercoördinaten afgegeven. De servo-adapter heeft verder een ingang voor het ontvangen van positioneercoördinaten.

Het bewerken van een werkstuk met een draaibank voorzien van een numerieke besturing geschiedt nu als volgt. Het patroon volgens 15 hetwelk het werkstuk moet bewerkt warden ten einde een voorwerp met een gewenste vorm te bekomen wordt hetzij via de registratiebandeenheid 8 (bijvoorbeeld een ponsbandleesmachine of een cassetterecorder) aan de besturingsinrichting aangeboden, hetzij uit het eerste geheugen 2 opgehaald. Door middel van het bedieningspaneel 9 voegt de gebruiker 20 bepaalde gegeven zoals bijvoorbeeld de plaats van het werkstuk, de aard van het werkstuk en van de beitels, de afmeting van de beitels, etc. aan de inrichting toe. De gebruiker doet dit na bijvoorbeeld hieromtrent te zijn gevraagd door vragen uit het verwerkingsprogramma welke worden afgebeeld op het scherm van het afbeeldingstoestel 5, op hetwelk 25 dan ook de door de gebruiker ingevoegde gegevens worden afgebeeld, zodat deze laatste kan nagaan of de ingevoegde gegevens correct zijn ontvangen.

Onder besturing van de centrale processoreenheid 1 wordt een machineprogramma voor het langs een opgegeven patroon snijden van een 30 werkstuk behandeld, waarbij dan onder meer stuursignalen worden gegenereerd voor de servomotoren. Deze servcmotoren drijven dan op hun beurt de slede aan waarop zich een of meerdere beitels bevinden en brengen ook het werkstuk op de gewenste snelheid aan het draaien. De slede kan met grote nauwkeurigheid in de orde van 1 a 20 ^um in een twee dimensionaal 35 (x, z) vlak of een drie dimensionale (x, y, z) ruimte over een bepaalde afstand door middel van de servomotoren warden verplaatst. Voor het geval dat er zich meerdere beitels op de slede bevinden is het ook mo 8203413

( I

PHN 10.427 7 gelijk de beitelkeuze uit de verscheidene op de slede aanwezige beitels doorihet bewerkingsprograinma afhankelijk van de aard van de uit te voeren bewerking en de uitvoering van de draaibank te laten bepalen.

Tijdens de bewerking van het werkstuk kan het om verscheidene 5 redenen noodzakelijk of gewenst zijn het bewerkingsprograinma te onderbreken. Omtrent de redenen waarcm wordt onderbroken zal verderop bij de beschrijving van figuur 4 nader worden ingegaan. Bij zo'n onderbreking wordt de beitel dan van het werkstuk verwijderd en naar een "terugtrek-positie" gebracht.

10 In figuur 2a is een dwarsdoorsnede van een werkstuk 23 af ge heeld. Het (x, z) referentiestelsel is een referentiestelsel dat bij de draaibank behoort en waarvan de positieve richting van de assen met pijlen in de figuur is aangegeven. De hartlijn (28) van het werkstuk valt samen met de z-as van het referentiestelsel, en de x-as be-15 vindt zich in een grensvlak van het werkstuk welk grensstuk zich in de klauwplaat van de hoofdspil bevindt. Gedurende een bewerking draait: het werkstuk om de z-as, en beweegt de beitel zich in dat (x, z) referentiestelsel. Het zal duidelijk zijn dat de beitel zich ook kan bewegen in een richting loodrecht op het vlak bepaald door de x-as en 20 de z-as van het referentiestelsel, echter zal hier niet verder op worden ingegaan. Alle in de verdere beschrijving genoemde coördinaten zullen worden gegeven in dat (x, z) referentiestelsel.

De beitel 27 beweegt zich langs een gereedschapsbaan 25. Deze gereed-schapsbaan is de werkelijkheid door de beitel beschreven baan en 25 wijkt af van de berekende gereedschapsbaan 26. Dit afwijken is het gevolg dat door elastische vervorming van beitel en werkstuk bij aanraking met elkaar, de beitel door het werkstuk wordt teruggeduwd. Met dit terugduwen wordt rekening gehouden bij de bepaling van de gereedschapsbaan zodat de berekende gereedschapsbaan zich in het werkstuk bevindt.

30 Zodoende behoort bij elke werkpositie A op de gereedschapsbaan 25 een bijbehorende referentiepositie A' op de berekende gereedschapsbaan 26.

figuur 2b illustreert het verwijderen van de beitel van het werkstuk. Verondersteld is dat de beitel zich in een punt P met coördinaten (x , z ) op de gereedschapsbaan 25 bevindt, op het ogenblik P P

35 dat de onderbreking intreedt. (De verwijzingscijfers van figuur 2b en de figuren 3 zijn overeenkomstig aan de verwijzingscijfers van figuur 2a). Deze terugtrékpositie R met coördinaten (xz, zz), onderbre- 8203413 ' PHN 10.427 8 kingspunt genaamd, waarop de beitel zich ten tijde van de onderbreking bevond .. De beitel wordt van het werkstuk verwijderd omdat bij een onderbreking het werkstuk meestal blijft draaien. Indien de beitel niet van het werkstuk zou worden verwijderd dan zal hij tegen het 5 werkstuk aan blijven wrijven waardoor er bij dat onderbrekingspunt een groef zal worden getrokken in het werkstuk en waardoor extra slijtage van de beitel zal optreden.

Het lijnstuk 20 welke de punten P' en R met elkaar verbindt maakt een hoek o<met de richtingsvector 22 in het punt P' gelegen 10 op de gereedschapsbaan. Onder richtingsvector in een punt gelegen op de berekende gereedschapsbaan wordt verstaan de raaklijn aan de berekende gereedschapsbaan in dat punt i gelegen in het (x, z) referentiestelsel.

De richting van de richtingsvector valt samen met de richting van de voeding. De hoek G* wordt bepaald tegen de klok in, dus van de rich-15 tingsvector 22 naar het lijnstuk P'R. Deze hoekö^ varieert tussen de ongeveer 10° en 80°. Bij voorkeur is de hoek gelegen tussen 44° en 46°, de reden hiertoe zal verderop in de beschrijving worden toegelicht.

Het is ook mogelijk om, zoals bekend, de beitel vanuit zijn 20 terugtrékpositie naar een verder van het werkstuk gelegen positie onder numerieke besturing te verplaatsen. Dit wordt bijvoorbeeld toegepast om een gebroken beitel te vervangen. Ook wordt er bij de verplaatsing van de beitel van het onderbrekingspunt P naar het terugtrek-punt R rekening gehouden met de geometrie van het werkstuk en de momen-25 tane positie van de beitel zoals bekend uit de europese octrooiaanvrage no. 0 046 032.

Het terugbrengen, na een onderbreking, van de beitel of van een vervangende beitel langs het werkstuk geschiedt nadat de gebruiker van de draaibank hiertoe opdracht heeft gegeven. Fig. 3a laat een eerste uit-30 voeringsvorm zien hoe, volgens de uitvinding, het terugbrengen van de beitel naar het werkstuk verloopt. De beitel wordt nu langs een terug-brengtrajekt 21 naar het werkstuk gebracht zodat een ononderbroken tangentiële inloop van de beitel langs het werkstuk plaatsvindt. De snelheid, van de beitel bij het inlopen is gelijk aan de voeding. Er zijn 35 meerdere mogelijkheden om het berekende terugbrengtrajekt 211 te realiseren. In de eerste uitvoeringsvorm zoals afgeheeld in figuur 3a wordt het trajekt 211 gevormd door een cirkelSegment tussen het terugtrekpunt 8203413 r u PHN 10.427 9 R en het onderbrekingsreferentiepunt P'. Het feit dat het cirkelsegment begint vanuit het terugtrekpunt R is cm praktische redenen zo gekozen ondat de beitel zich meestal daar zal bevinden na een onderbreking en dat bovendien de coördinaten (x , z ) van dit punt reeds bij het terug-5 trekken van de beitel werden bepaald en bijgevolg bekend zijn. Uiteraard is het ook mogelijk het terugbrengtrajekt 21 vanuit een ander punt dan het punt R te doen beginnen maar dit kost dan meer rekentijd. Naast de keuze van een cirkelsegment is het verder ook mogelijk een andere vorm van een gebogen baan te kiezen voor het trajekt 211, zoals bijvoorbeeld 10 een ellipsvormige baan of een sinusvormige baan.Belangrijk is echter dat de inloop van de beitel langs het werkstuk tangentieel verloopt zodat de beitel scherend langs het werkstuk nabij de herstartwerkpositie, in dit geval P, wordt teruggebracht. Zoals reeds eerder vermeld behoort er bij elke werkpositie van de gereedschapsbaan een berekende referentiepositie.

15 Het cirkelsegment voor het terugbrengtrajekt 21' wordt bepaald tussen de punten R en P'. In werkelijkheid verloopt de beitel langs het trajekt 21 tussen de punten R en P. Daar dit trajekt 21 een nagenoeg vergelijkbaar patroon vertoont aan het berekende trajekt 21' zal in de verdere beschrijving geen onderscheid meer worden gemaakt tussen het werkelijke en het 20 berekende terugbrengtrajekt. De verdere beschrijving zal worden gedaan aan de hand van het werkelijk door de beitel beschreven terugbrengtrajekt. De richting van het terugbrengtrajekt 21 in het punt P komt nu nagenoeg overeen met de richting van de gereedschapsbaan in dat punt P zodat de richting van de snelheid van de beitel in P nagenoeg overeenkomt met de 25 voeding.

Het is ook mogelijk om de beitel naar een ander punt dan het onderbrekingspunt p langs het werkstuk terug te brengen. Dit is bijvoorbeeld noodzakelijk wanneer ten gevolge van een defekte beitel het werkstuk beschadigd werd of onnauwkeurig bewerkt werd. Fig. 3b laat een 30 uitvoeringsvoorbeeld zien waarbij de beitel naar een punt Q met coördinaten (x , z ) op de gereedschapsbaan wordt teruggebracht. Het stuk tussen y y P en Q van de gereedschapsbaan wordt dan opnieuw bewerkt. Bij de beweging van R naar Q loopt de beitel ook nu weer langs het cirkelsegment 21'.

Wanneer nu de hoek ©( tussen de richtingsvector 22 in het punt 35 P' en het lijnstuk PR substnatieel 45° bedraagt zoals aangegeven in fig.

3c dan beschrijft het cirkelsegment 21' precies een kwart cirkel met middelpunt M. Dat middelpunt M wordt bepaald door de loodrechte projektie 8203413 PHN 10.427 10 van R op de lijn 24 welke loodrecht staat op de richtingsvektor 22 in het punt P. De straal (r=PQ=QR) wordt eenvoudig bepaald door:

VT

r =-[p«R] 5 2 waarbij P'R de lengte van het lijnstuk P'R voorstelt. Het zal hiermede duidelijk zijn waarcm bij voorkeur de hoek substantieel gelijk aan 45° wordt gekozen. De bepaling van het middelpunt M en de straal r is door deze keuze van de hoek C* bijzonder eenvoudig.

10 Voor het geval dat de hoek o( niet gelijk is aan 45° maar een waarde tussen nagenoeg 10° en 80° bedraagt wordt een middelpunt M bijvoorbeeld volgens de volgende voorwaarden bepaald.

1° M is een punt behorende bij loodlijn (24) in P op de rich-tingsvector 22 15 2° de afstand d (P1, M) = d (M, R) = r waarbij r de straal van de cirkel is waarvan het cirkelsegment 21 deel uitmaakt.

Met de cosinusregel kan dan bepaald worden dat

r lfp'R3 I

I 2 sin OCI

20 1

Dit is geïllustreerd in fig. 3a. Het zal duidelijk zijn dat de keuze van het middelpunt M op de loodlijn (24) niet de enige mogelijke is voor een cirkelsegmenttrajekt 21 tussen de punten P en R. Voor het geval dat niet naar het punt P maar naar een punt Q wordt gegaan zoals in fig.

25 3b dan wordt de tweede eis: 2° (Q*, M) = d (M, R) = r

Het middelpunt M wordt bijvoorbeeld opnieuw op de loodlijn 24 gekozen. Deze straal r wordt dan als volgt bepaald: in driehoek PRM geldt (cosinusregel) 30 £mr}2 = Cp'M)2 + Cp'R}2 - 2{p,r].[p,mJ.COS (90° -*) dit is te schrijven als r2 =Jp'm22 + [p'r]2 - 2 [p'rJ. ^P'M^.sino^ (1)

Verder is P'Q een bekende lengte en is driehoek PP'M een rechthoekige driehoek. Hiervoor geldt dus £ Q'M^2 =£p'mJ2 -h (p'Q1^ 2 35 wat weer te schrijven is als [P'M^2 = r2 - [ P'Q'^ 2 (2)

Substitutie van (2) en (1) geeft dan 8203413 PHN 10.427 11 r2 = r2 -fp'ö} 2 +[p'R^2 - 2[ P'RjV^2 "(p'o]2^ sin^ .

\//r P'Ql2 - C p'r3 2 \ 2 ? VL 2sin* 3 + lp,Q' 3 (3) 5 Wanneer het middelpunt M zich niet op de loodlijn 24 bevindt kan r qp een analoge wijze worden bepaald.

Het verwijderen van de beitel van het werkstuk bij een onderbreking geschiedt onder besturing van de besturingsinrichting van de draaibank. Fig. 4 geeft in de vorm van een stroomdiagram een voorbeeld 10 van een subroutine voor het weghalen van een beitel op een werkstuk.

In de verdere beschrijving zal naar deze subroutine worden verwezen onder de benaming van 'Verwijderingssubroutine". Deze subroutine is bijvoorbeeld opgeslagen in het eerste geheugen (2 in Fig. 1) van de besturingsinrichting van de draaibank. De verwijderingssubroutine kan 15 zowel door de draaibank zelf als door een gebruiker worden opgeroepen. Een oproep door de gebruiker geschiedt bijvoorbeeld door middel van een schakelaar op het bedieningspaneel (9 in figuur 1) van de besturingsinrichting. Zoals reeds eerder vermeld kan de verwijderingssubroutine on verscheidene redenen worden opgeroepen. Hieronder worden ter 20 illustratie enkele voorbeelden gegeven van mogelijke redenen om de verwijderingssubroutine op te roepen.

a) De gebruiker van de draaibank stelt een anomalie vast (bijvoorbeeld een beschadiging van het werkstuk) en wil een controle doen.

b) De gebruiker wenst een onderbreking, bijvoorbeeld om te pauseren.

25 c) De besturingsinrichting heeft een anomalie vastgesteld waarvoor een onderbreking noodzakelijk is, bijvoorbeeld de temperatuur van het werkstuk op het gereedschap is te hoog geworden.

d) Een stop uit het door de centrale besturingseenheid te verwerken programma eist een onderbreking, bijvoorbeeld het gebruik van een ander 30 type beitel.

In Figuur 4 alsook in figuur 5 stelt een ruit een ondervragings-stap voor en een rechthoek een uitvoeriispstap. Nadat een oproep tot de subroutine (50) heeft plaats gehad wordt er nagegaan (51) of de in behandeling zijnde stap van het in uitvoering zijnde programma is afge-35 werkt. Is deze stap afgewerkt dan wordt het in behandeling zijnde programma onderbroken en de verwijderingssubroutine gestart (52).

Zoniet dan wordt er gewacht totdat die genoemde stap is afgewerkt. De 8203413 V * PHN 10.427 12 verwijderingssubroutine begint met het stoppen van de beitelbeweging (53). Vervolgens (54) worden alle gegevens welke noodzakelijk zijn enerzijds voor de subroutine zelf en anderzijds voor het later terugbrengen van de beitel naar het werkstuk en het verder zetten van het in 5 behandeling zijnde programma in het geheugen opgeslagen. Zo worden onder meer in het geheugen (bijvoorbeeld het tweede geheugen 3 uit fig. 1) opgeslagen: a) De coördinaten (x , z ) van het onderbrékingspunt P;

P P

b) de momentane positie van de beitel in de gereedschapsbaan; 10 c) de gereedschapsgeometrie van de beitel, dat is een code behorende bij elke beitel welke informatie bevat zoals de lengte van de beitel, de neusradius, het type etc...; d) het adres van de laatste behandelde stap van het in uitvoering zijnde programma. Dit is bijvoorbeeld ook te realiseren door de positie van 15 de programmapointer uit de centrale besturingseenheid welke de verschillende stappen van het programma aanwijst, te onthouden; e) de data van de beitelpositie welke volgt op het onderbrékingspunt.

Dit is noodzakelijk omdat het gebruikelijk is bij draaibanken met numerieke besturing deze posities van te voren te bepalen. In werkelijkheid 20 komt dit er op neer om de inhoud uit het buffer van de servo-adapter 10 en de servostuureenheid b te onthouden daar de genoemde data aldaar beschikbaar is.

Vervolgens (55) worden de coördinaten van de terugtrekpos itie R bepaald en wordt de beitel in die terugtrekpositie R gebracht.

25 De afstand van het lijnstuk P'R is een parameter welke in hét geheugen van de besturingsinrichting is opgeslagen. Het is mogelijk deze parameter te variëren door in de geheugenplaats waar die parameter is opgeslagen een andere waarde voor die parameter te memoriseren. Het is echter wenselijk elke verandering van die parameter uit te voeren alvorens de 30 onderbrekingssubroutine wordt gestart daar er tijdens de executie van de subroutine geen tijd hiervoor beschikbaar is. Hetzelfde geldt voor de grootte van de hoek <X tussen de richtingsvector en het lijnstuk P'R, welke grootte ook bij voorkeur in het geheugen wordt opgeslagen alvorens de onderbrekingssubroutine op te roepen. De berekende coördinaten (xr, 35 zr) van de terugtrekpositie R worden in het geheugen opgeslagen. De berekening van de coördinaten (x^., ζχ) van het punt R geschiedt door gebruik te maken van de richtingsvector op de plaats P', de afstand P'R, 8203413 r PHN 10.427 13 de hoeko^ en van de gereedschapsgeometrie van de beitel. De beitel wordt, bij voorkeur zoals reeds vermeld, onder een hoek van 45° vrij van het snijvlak en van het werkstuk-oppervlak teruggetrokken. Het terugtrekken van de beitel geschiedt met "eilgang", dat betekent 5 dat de terugtrekbeweging met de voor de betreffende machine geldende positioneersnelheid wordt uitgevoerd.

Wanneer nu de beitel naar het terugtrekpunt R is gebracht, is de verwijderingssubroutine hiermee beëindigd.(56). De in stap 54 van de verwijderingssubroutine gememoriseerde gegevens worden in het geheugen 10 vastgehouden daar deze noodzakelijk zijn voor het terugbrengen van de beitel naar het werkstuk.

Nadat de verwijderingssubroutine is beëindigd bestaat er voor de gebruiker de keuze uit meerdere mogelijkheden. Zo is het bijvoorbeeld mogelijk om over te schakelen op handbediening.

15 Het terugbrengen van de. beitel naar het werkstuk geschiedt nadat de gebruiker hiertoe opdracht heeft gegeven, bijvoorbeeld door middel van het drukken op een hiervoor bestemde toets van het bedieningspaneel, en uiteraard nadat de verwijderingssubroutine is beëindigd. Dit terugbrengen van de beitel naar het werkstuk geschiedt onder besturing 20 van de besturingsinrichting van de draaibank. Figuur 5 geeft in de vorm van een stroomdiagram een voorbeeld van een subroutine voor het terugbrengen volgens de uitvinding van een beitel langs het werkstuk.

In de verdere beschrijving zal naar deze subroutine worden verwezen onder de benaming van "terugbrengsubroutine". Ook deze subroutine is bij-25 voorbeeld opgeslagen in het eerste geheugen van de besturingsinrichting van de draaibank. Nadat een oproep (60) tot de terugbrengsubroutine heeft plaats gehad wordt aan de gebruiker gevraagd (61) of naar het onderbrekingspunt P moet worden teruggekeerd. Is het antwoord van de gebruiker hierop negatief dan wordt hem gevraagd (62) het punt Q waarnaar 30 de beitel moet terugkeren op te geven. De gebruiker geeft.dan bijvoorbeeld een lengte bepaald ten opzichte van het punt P en langs de ge-reedschapsbaan aan de besturingsinrichting op. Hier bepaalt de centrale besturingseenheid dan de coördinaten (x^, Zg) van Q.

Na het aanbieden van Q of na de vraag in stap 61 positief te 35 hebben beantwoord worden (63) de coördinaten van het terugbrengtrajekt tussen de punten Ren P' (of Q') bepaald. Dat bepalen van het terugbrengtrajekt, bijvoorbeeld cirkelsegment—trajekt, geschiedt zoals be- 8203413 τ , ΡΗΝ 10.427 14 schreven aan de hand van de figuren 3a, b en c door gebruik te maken vai onder meer de coördinaten van R, P' of . Q' alsook van de hoek C/ en van de richtingsvektor. Deze berekening wordt uitgevoerd door de rekeneenheid van de centrale processoreenheid.

5 In de volgende stap 64 wordt door de besturingsinrichting onderzocht of de beitel zich inderdaad op het terugtrékpunt R gebracht (65). Wanneer nu de besturingsinrichting er zich van overtuigd heeft dat de beitel zich op de positie R bevindt dan wordt nog even aan de gebruiker gevraagd (66) of tot het terugbrengen van de beitel 10 langs het werkstuk kan worden overgegaan. Is de gebruiker akkoord (67) dan wordt de beitel onder besturing van de centrale processoreenheid via het berekende terugbreng-trajekt tangentiaal langs het te bewerken oppervlak van het werkstuk aangebracht. Dit aanbrengen geschiedt met de bewerkingssnelheid ("voeding" genaamd) die de beitel 15 ook vóór de onderbreking had. Wanneer deze operatie is voltooid wordt (68) naar het in behandeling zijnde bewerkingsprogramma dat wordt onderbroken teruggesprongen om dit te voltooien waarmede de onderbre-kingssubroutine dan beëindigd is (69).

Voor het geval dat de gebruiker niet akkoord is dat de beitel 20 naar het werkstuk wordt gebracht (stap no. 66) wordt aan de gebruiker gevraagd zijn instrukties te formuleren (71). De gebruiker maakt hier bijvoorbeeld gebruik van indien bij in laatste instantie nog een fout zou vaststellen. De centrale processoreenheid voert vervolgens de instruktie van de gebruiker (71) uit en keert daarna afhankelijk van 25 de geformuleerde instruktie naar de onderbrekingssubroutine (stap no.

67) terug of voert een andere handeling uit.

30 35 8203413

Claims

1. Werkwijze voor het verwijderen van en het terugbrengen naar een werkstuk van een gereedschap bij het verspanend bewerken van een vlak van dat werkstuk door een numeriek bestuurde gereedschapsmachine, waarbij door het gereedschap tijdens het bewerken van het werkstuk 5 een gereedschapsbaan wordt beschreven, waarbij op de gereedschapsbaan elke werkpositie een bijbehorende berekende referentiepositie heeft, welke werkwijze de volgende stappen bevat: a) het onderbreken van de bewerking; b) het memoriseren van: 10 "1° gegevens welke in het onderbroken bewegingsprogramma de daarin be reikte progressie identificeren; 2° localisatiegegevens van de bij het intreden van de onderbreking bereikte referentiepositie; c) het bepalen van een terugterkpositie voor het gereedschap, welke te-15 rugtrekpositie is gelegen verwijderd van het werkstuk; d) het brengen van het gereedschap naar de terugtrekpositie; e) het terugbrengen langs een terugbrengtraj ekt van het gereedschap naar het werkstuk; met het kenmerk, dat een voor het terugbrengen van het gereedschap 20 berekend terugbrengtrajekt tussen een aanvangspos itie en een bij een herstartwerkpositie samenvallend met een reeds beschreven positie op de gereedschapsbaan, behorende herstartreferentiepositie nabij de herstart-referentiepositie een gebogen deel bevat dat aldaar scherend uitloopt op de lijn die achtereenvolgende referentiepösities verbindt, en wel 25 in nagenoeg dezelfde richting uitloopt als de gereedschapsbaan.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het terugbrengtrajekt en de gereedschapsbaan in eenzelfde vlak zijn gelegen.

3. Werkwijze volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat de terugtrekpositie en de aanvangspositie samenvallende posities zijn.

4. Werkwijze volgens conclusie 1, 2 of 3, met het kenmerk, dat het terugbrengtrajekt een cirkelsegment-trajekt is.

5. Werkwijze volgens conclusie 4 met het kenmerk, dat het cirkel-segmenttrajekt nagenoeg een kwart cirkel is.

6. Werkwijze volgens één der voorgaande conclusies , met het ken-35 merk dat nabij de herstartwerkpositie het gereedschap in aanraking met het werkstuk wordt gebracht waardoor nabij de herstartwerkpositie een elastische vervorming van het gereedschap en/of gereedschapsmachine optreedt. 8203413 PEN 10.427 . 16 - *

7. Numeriek bestuurde gereedschapsmachine voor het uitvoeren van de werkwijze volgens één der voorgaande conclusies.

8. Numeriek bestuurde gereedschapsmachine volgens conclusie 7, welke numeriek bestuurde gereedschapsmachine een draaibank is. 5 10 15 20 25 30 8203413 35