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DE60204830T2 - Verfahren zur Kompensation von Profildaten sowie numerische Steuerung und Werkzeugmaschine zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents

Verfahren zur Kompensation von Profildaten sowie numerische Steuerung und Werkzeugmaschine zur Durchführung des Verfahrens Download PDF

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DE60204830T2
DE60204830T2 DE60204830T DE60204830T DE60204830T2 DE 60204830 T2 DE60204830 T2 DE 60204830T2 DE 60204830 T DE60204830 T DE 60204830T DE 60204830 T DE60204830 T DE 60204830T DE 60204830 T2 DE60204830 T2 DE 60204830T2
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DE
Germany
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DE60204830T
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Tatsuya Kariya-shi Inagaki
Toshihiro Kariya-shi Yonezu
Satoshi Kariya-shi Abeta
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Toyoda Koki KK
Original Assignee
Toyoda Koki KK
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Publication of DE60204830T2 publication Critical patent/DE60204830T2/de
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    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00Programme-control systems
    • G05B19/02Programme-control systems electric
    • G05B19/18Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form
    • G05B19/408Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by data handling or data format, e.g. reading, buffering or conversion of data

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Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Ausgleichen von Profildaten, das Werkstücke, wie etwa eine Nocke und dergleichen, unter einer hohen Bearbeitungswirksamkeit und -genauigkeit bearbeiten kann. Die vorliegende Erfindung bezieht sich insbesondere auf eine numerische Steuereinheit zum Ausführen des Verfahrens und auf eine Werkzeugmaschine, die mit einer numerischen Steuereinheit zum Ausführen des Verfahrens ausgestattet ist.
  • Mit Verbesserungen bei Leistungsfähigkeit und Genauigkeit von verschiedenen Vorrichtungen wurde für Komponenten von derartigen verschiedenen Vorrichtungen eine höhere Bearbeitungsgenauigkeit verlangt. Eine Nockenwelle und eine Kurbelwelle eines Fahrzeugmotors müssen zum Beispiel eine Nocke und einen Kurbelzapfen besitzen, deren Gleitflächen eine hochgradige Genauigkeit und eine hochgradige Oberflächenrauheit besitzen müssen.
  • Wenn jedoch die vorstehend erwähnte Nocke (ein nichtkreisförmiges Werkstück) und der Kurbelzapfen bearbeitet werden, und insbesondere beim Schleifen der Nocke und des Kurbelzapfens, kann die Nocke und der Kurbelzapfen nicht durch einfaches Vorschieben eines Werkzeugs (zum Beispiel eine Schleifscheibe) um ein Bearbeitungsmaß relativ zu einem derartigen sich drehenden Werkstück bearbeitet werden. Demgemäß ist es erforderlich, das Werkstück durch Steuern des Drehungswinkels des Werkstücks und des Vorschubmaßes oder der Position des Werkzeugs in zueinander synchroner Beziehung zu bearbeiten. Allgemein wird das Bearbeitungsverfahren des Werkstücks durch numerisches Steuern einer Arbeitsspindel und einer Werkzeugvorschubachse gemäß vorbestimmten Profildaten (nachfolgend lediglich als Profildaten bezeichnet) ausgeführt.
  • Die vorstehend erläuterte Art eines Bearbeitungsverfahrens, das bei dem Werkstück angewendet wird, ist jedoch zu kompliziert, um das Werkstück unter einer hohen Bearbeitungsgenauigkeit entlang einer idealen Form leicht zu bearbeiten. Zum Beispiel können Maßfehler auftreten. Um das Auftreten der Maßfehler zu verringern, sind verschiedene Verfahren zum Ausgleichen der Profildaten entwickelt worden. Einige von derartigen Verfahren zum Ausgleichen der Profildaten sind nachfolgend erläutert, wobei ein Nockenschleifen als ein Beispiel herangezogen wird.
  • Bei einem typischen Verfahren wird ein tatsächlicher Bearbeitungsvorgang auf der Grundlage von Soll-Profildaten, die aus idealen Nockenhubdaten (das heißt, Endformdaten) geometrisch erhalten werden, ausgeführt. Gemessene Hubdaten werden durch tatsächliches Messen von Hubmaßen bei mehreren Winkelpositionen der Nocke mittels einer Nockenmeßvorrichtung nach Ausführen des tatsächlichen Bearbeitungsvorgangs erhalten. Bearbeitungsfehler werden dann durch Vergleichen der gemessenen Hubdaten mit den idealen Hubdaten festgestellt. Ausgleichsprofildaten werden schließlich durch direktes Einbringen der Bearbeitungsfehler bei den idealen Hubdaten oder bei den Soll-Profildaten erhalten.
  • Ein weiteres Verfahren zum Ausgleichen der Profildaten ist bei der Japanischen Patentveröffentlichung Nr. 6(1994)-22778 offenbart. Eine Schleifvorrichtung (das heißt, eine Werkzeugmaschine) wird gemäß Soll-Profildaten betrieben, wobei eine Nockenwelle (das heißt, ein Werkstück) auf eine Arbeitsspindel gesetzt ist, und wobei der Betrieb unter einer lastfreien Bedingung, das heißt, ohne daß eine Schleifscheibe mit dem Werkstück im Eingriff ist, läuft. Während dieses Vorgangs werden tatsächliche Drehungswinkel der Arbeitsspindel und tatsächliche Vorschubmaße oder Positionen eines Schleifspindelstocks (das heißt, einer Werkzeugvorschubachse) durch jeweilige Codierer erfaßt, um deren Ist-Werte zu erhalten. Fehler der Ist-Werte werden durch Vergleichen der Ist-Werte mit Anweisungswerten gemäß den Soll-Profildaten erhalten. Ausgleichsprofildaten werden durch Einbringen der Fehler bei den Soll-Profildaten erhalten.
  • Falls jedoch die Bearbeitungsgenauigkeit weiter gesteigert werden soll, können die Bearbeitungsfehler durch die Verwendung von irgendeinem der vorstehend erläuterten Verfahren zum Ausgleichen der Profildaten nicht vollständig ausgeglichen werden. Bei diesem Problem muß berücksichtigt werden, daß es viele fehlerverursachende Faktoren oder Systeme gibt und daß Fehlerkomponenten (Fehlerkenngrößen), die durch die entsprechenden fehlerverursachenden Faktoren oder Systeme verursacht sind, in der Gesamtheit von Bearbeitungsfehlern vermischt wurden. Das heißt, selbst wenn besondere Fehlerkomponenten ausgeglichen werden können, können andere Fehlerkomponenten der anderen Systeme noch verbleiben, sodaß die Bearbeitungsfehler schwer vollständig auszugleichen sind. Wenn weiter eine besondere Fehlerkomponente übermäßig ausgeglichen wird, kann ein neuer Fehler auftreten.
  • Es sei beispielsweise der Fall, daß Fehlerhubdaten aus der Differenz zwischen den gemessenen Hubdaten, die durch Messen des bearbeiteten Werkstücks erhalten werden, und den ursprünglichen idealen Hubdaten erhalten werden und daß die idealen Hubdaten, die die Grundlage einer Forminformation des Werkstücks darstellen, dann durch die Fehlerhubdaten abgewandelt werden, um durch eine Hubprofil-Umwandlungsverarbeitung neue ideale Profildaten zu erzeugen. In diesem Fall können die idealen Profildaten in Abhängigkeit von einer Bearbeitungsbedingung des Werkstücks, von dem die gemessenen Hubdaten erhalten wurden, schwanken. Die Fehlerkomponenten des Steuersystems, die aus den schwankenden idealen Profildaten berechnet sind, können ebenso schwanken. In Übereinstimmung mit dem vorstehend erläuterten Verfahren zum Ausgleichen der idealen Hubdaten durch die Verwendung der Fehlerhubdaten kann daher ein genaues Herausziehen der durch das Steuersystem verursachten Fehlerkomponenten nicht durchgeführt werden.
  • Wenn ein Versuch gemacht wird, die Gesamtheit von Bearbeitungsfehlern durch die Wiederholung eines Versuch-und-Fehler-Verfahrens zum Einstellen von Korrekturpegeln (Wertigkeiten) für Feh lerkomponenten eines besonderen Systems auszugleichen, kann ein Arbeitsaufwand für den Ausgleich stark ansteigen. Ein derartiges Ausgleichsverfahren muß weiterhin jedesmal, wenn ein Werkstück oder ein Werkzeug durch ein anderes ersetzt wird, ausgeführt werden, was zu einem mühsamen und unwirksamen Betrieb führen würde.
  • Demzufolge ist es notwendig, ein verbessertes Verfahren zum Ausgleichen von Profildaten zu schaffen, welches Ausgleichsprofildaten für eine höhere Bearbeitungsgenauigkeit wirksam gewinnen kann. Weiter ist es notwendig, eine numerische Steuereinheit und eine Werkzeugmaschine zu schaffen, die das vorstehend erläuterte Profildaten-Ausgleichsverfahren ausführen können.
  • In GB-A-2 321 026 ist ein Verfahren zum Steuern einer Werkzeugmaschine, bei der eine Komponente, wie etwa eine Schleifscheibe, auf ein Werkstück einwirkt, offenbart. Die Bewegung der Schleifscheibe wird durch ein Steuersignal, das von Soll-Relativpositionen und Positionsgeschwindigkeiten der Schleifscheibe relativ zu dem Werkstück abgeleitet ist, gesteuert. Bei einem Korrekturzyklus werden die jeweiligen Positionen der Schleifscheibe relativ zu dem Werkstück für jede von einer Aufeinanderfolge von Winkelpositionen des Werkstücks gemessen. Die gemessenen Positionen werden mit entsprechenden Soll-Positionen verglichen und Daten, die irgendwelche Differenzen anzeigen, werden gespeichert, und dann zum Abwandeln des Steuersignals während einer nachfolgenden Umdrehung des Werkstücks verwendet. Während der Korrekturzyklus läuft, ist die Schleifscheibe nicht mit dem Werkstück in Kontakt. Während der Bewegung der Schleifscheibe in Richtung der Werkstückachse und davon weg (während des Korrekturzyklus) wird eine Tabelle von Schleifscheiben-Positionsfehlern in Bezug auf Werkstückwinkel für die Umdrehung des Werkstücks aufgebaut. Diese Information wird dann zum Korrigieren der Daten für die nächste Umdrehung des Werkstücks bei dem Schleifzyklus verwendet. Die Tabelle kann Positionsfehler, die während des tatsächlichen Schleifens des Werkstücks erhalten werden, enthalten. Diese Positionsfehler werden zum Korrigieren der Steuersignale für nachfolgende Umdrehungen des Werkstücks verwendet.
  • In EP-A-0 328 972 ist weiterhin ein Verfahren und ein System zum Steuern der Position eines Werkzeugs, das entlang einer linearen Achse relativ zu einer Oberfläche eines Werkstücks, das um eine Drehungsachse drehbar ist, verschiebbar ist, offenbart. Das System enthält eine Winkelpositions-Sensoreinrichtung zum Erzeugen eines Winkelpositionssignals, das die Winkelposition des Werkstücks angibt, eine Einrichtung zum Erzeugen eines Anfangssteuersignals, das eine Funktion des Winkelpositionssignals ist, einen elektrischen Linearmotor, der mit dem Werkzeug gekoppelt ist, zur Verschiebung des Werkzeugs entlang der linearen Achse als eine Funktion eines Endsteuersignals, eine Werkzeugpositions-Rückführungseinrichtung zum Erzeugen eines Werkzeugpositions-Rückführungssignals, das die Position des Werkzeugs entlang der linearen Achse darstellt, und eine Einrichtung zum Erzeugen des Endsteuersignals als eine Funktion des Rückführungssignals und des Anfangssteuersignals, um die Position des Werkzeugs entlang der linearen Achse als eine Funktion von sowohl einer Werkzeugposition als auch einer Geschwindigkeit entlang der linearen Achse zu steuern. Die Verbesserung umfaßt eine digitale Filtereinrichtung zum digitalen Filtern von zumindest einem aus den Rückführungssignalen, dem Anfangssteuersignal und dem Endsteuersignal.
  • Die vorliegende Erfindung ist geschaffen worden, um die vorstehend erläuterten Probleme zu lösen, und es ist eine Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Verfahren zum Ausgleichen von Profildaten zu schaffen, wobei das Verfahren Ausgleichsprofildaten für eine höhere Bearbeitungsgenauigkeit durch Teilen der Gesamtheit von Bearbeitungsfehlern in Fehlerkomponenten des Steuersystems auf Grund von Kenngrößen von denjenigen, die von einer numerischen Steuereinheit bis zu einer Arbeitsspindel und einer Werkzeugvorschubachse reichen, und in Fehlerkomponenten von mechanischen Systemen auf Grund von Kenngrößen von jenen mechanischen Elementen, die Antriebsvorrichtungen, Werkzeuge und andere mechanische Elemente der Werkzeugmaschine einschließen, sodaß die Fehlerkomponenten in Fehlerkomponenten des Steuersystems und Fehlerkomponenten des mechanischen Systems klar getrennt werden können, wirksam gewinnen kann.
  • In Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung wird diese Aufgabe durch ein Verfahren zum Ausgleichen von Profildaten nach Patentanspruch 1, eine numerische Steuereinheit nach Patentanspruch 6 und eine Werkzeugmaschine nach Patentanspruch 7 gelöst.
  • Genauer gesagt, die Fehlerkomponenten des Steuersystems werden als die ersten Fehlerprofildaten und die Fehlerkomponenten des mechanischen Systems als die zweiten Fehlerprofildaten herausgezogen. Die ersten Fehlerprofildaten entsprechen der Differenz zwischen den Ist-Profildaten und den Soll-Profildaten. Die Ist-Profildaten werden auf der Grundlage der Ist-Daten, die erfaßt werden, wenn die Werkzeugmaschine gemäß den Soll-Profildaten unter der lastfreien Bedingung betrieben wird, erzeugt. Daher schließen die ersten Fehlerprofildaten die Fehlerkomponenten des mechanischen Systems nicht mit ein, sondern sind dem Steuersystem eigen. Das in Übereinstimmung mit den ersten Ausgleichsprofildaten, die durch Ausgleichen der Soll-Profildaten durch die ersten Fehlerprofildaten gewonnen werden, bearbeitete Werkstück schließt weitgehend die Fehlerkomponenten des Steuersystems nicht mit ein.
  • Die zweiten Fehlerprofildaten entsprechen der Differenz zwischen den gemessenen Profildaten und den ersten Ausgleichsprofildaten, aus denen die Fehlerkomponenten des Steuersystems weitgehend ausgeschlossen worden sind. Die gemessenen Profildaten werden auf der Grundlage der gemessenen Hubdaten, die durch Messen des Werkstücks, das gemäß den ersten Ausgleichsprofildaten tatsächlich bearbeitet wurde, gewonnen werden, erzeugt. Die zweiten Fehlerprofildaten enthalten daher nicht die Fehlerkomponenten des Steuersystems und sind dem mechanischen System eigen. Das gemäß den zweiten Ausgleichsprofildaten, die durch Ausgleichen durch die zweiten Fehlerprofildaten gewonnen werden, bearbeitete Werkstück enthält nicht nur die Fehlerkomponenten des mechanischen Systems nicht, sondern enthält ebenso die Fehlerkomponenten des Steuersystems, die bei einer vorangehenden Stufe ausgeschlossen wurden, nicht.
  • Weiterhin gilt bei dem Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung, weil Fehlerkomponenten, die die Bearbeitungsfehler verursachen, in diejenigen für das Steuersystem und diejenigen für das mechanische System getrennt sind, und weil die bei einem der Systeme enthaltenen Fehler unabhängig von denjenigen bei dem anderen System ausgeglichen werden, daß der Profilausgleich wirksam ausgeführt werden kann. Genauer gesagt, die Fehlerkomponenten des Steuersystems ändern sich nicht wesentlich. Wenn daher das Antriebssystem altersbedingt schlechter wird, oder wenn das Werkstück durch ein anderes ausgetauscht wird, oder wenn das Werkzeug durch ein anderes ausgetauscht wird, reicht es aus, lediglich ein Schwanken der Fehlerkomponenten des mechanischen Systems in Betracht zu ziehen. In diesem Fall kann der Profildaten-Ausgleichsvorgang durch Wiedererzeugen der zweiten Fehlerprofildaten und durch Aktualisieren der zweiten Ausgleichsprofildaten wirksam ausgeführt werden.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
  • 1 ein Blockschaltbild einer Nockenschleifvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
  • 2 eine erläuternde Ansicht mit Daten, die in jedem Bereich eines Schreib-Lese-Speichers (RAM) zu speichern sind, wenn ein Profildaten-Ausgleichsvorgang durch eine numerische Steuereinheit, die in 1 veranschaulicht ist, ausgeführt wird;
  • 3 ein Flußdiagramm zum Erläutern eines Verfahrens zum Erzeugen von ersten Fehlerprofildaten bei dem Profildaten-Ausgleichsvorgang gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
  • 4 ein Flußdiagramm zum Erläutern eines Verfahrens zum Erzeugen von zweiten Fehlerprofildaten bei dem Profildaten-Ausgleichsvorgang gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; und
  • 5 ein Flußdiagramm zum Erläutern eines Verfahrens zum Erzeugen von zweiten Ausgleichsprofildaten bei dem Profildaten-Ausgleichsvorgang gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
  • Es wird nun auf 1 verwiesen. In 1 ist eine numerisch gesteuerte Nockenschleifvorrichtung (das heißt, eine Werkzeugmaschne) 1 gezeigt, die eine Bearbeitungsvorrichtung 100 und eine numerische Steuereinheit 200 umfaßt. Die numerische Steuereinheit 200 ist mit einer Nockenmeßvorrichtung 300 verbunden. Die Bearbeitungsvorrichtung 100 ist mit einer Arbeitsspindel 110 und einem Schleifspindelstock (das heißt, einer Werkzeugvorschubachse) 120 ausgestattet.
  • Die Arbeitsspindel 110 treibt eine Nocke c (das heißt, ein Werkstück), die zu drehen ist, an. Die Arbeitsspindel 110 enthält einen Arbeitsspindelmotor 111, der durch einen Servomotor gebildet wird, eine Servoantriebseinheit 112 mit einer Steuerschaltung zum Ausgeben eines Antriebssteuerstroms zum Antreiben des Arbeitsspindelmotors 111, und einen Codierer 113 zum Erfassen des Drehungsmaßes oder -winkels des Arbeitsspindelmotors 111. Der Arbeitsspindelmotor 111 und der Codierer 113 sind mit der Servoantriebseinheit 112 verbunden. Die Servoantriebseinheit 112 ist über eine Schnittstelle 240 und ein Telekommunikationskabel mit der numerischen Steuereinheit 200 verbunden. Die Servoantriebseinheit 112 steuert den Drehungswinkel des Arbeitsspindelmotors 111 auf der Grundlage einer Positionsanweisungsinformation, die von der numerischen Steuereinheit 200 in die Servoantriebseinheit 112 eingegeben wird. Die Servoantriebseinheit 112 gibt weiterhin (das heißt, führt zurück) eine Ist-Positions information, die von dem Codierer 113 eingegeben wird, als Rückführungsdaten zu der numerischen Steuereinheit 200 aus.
  • Der Schleifspindelstock 120 kann eine Schleifscheibe G (das heißt, ein Werkzeug) drehen und verschieben. Der Schleifspindelstock 120 enthält einen Schleifspindelstockmotor 121, der durch einen Servomotor gebildet wird, eine Servoantriebseinheit 122 mit einer Steuerschaltung zum Ausgeben eines Antriebssteuerstroms zum Antreiben des Schleifspindelstockmotors 121, und einen Codierer 123 zum Erfassen des Drehungsmaßes oder einer Position des Schleifspindelstockmotors 121. Der Schleifspindelstockmotor 121 und der Codierer 123 sind mit der Servoantriebseinheit 122 verbunden. Die Servoantriebseinheit 122 ist über die Schnittstelle 240 und ein Telekommunikationskabel mit der numerischen Steuereinheit 200 verbunden. Die Servoantriebseinheit 122 steuert das Drehungsmaß oder die Position des Schleifspindelstockmotors 121 und somit die Vorschubposition des Schleifspindelstocks 120 auf der Grundlage einer Positionsanweisungsinformation, die von der numerischen Steuereinheit 200 in die Servoantriebseinheit 122 eingegeben wird. Die Servoantriebseinheit 122 gibt weiter eine Ist-Positionsinformation, die von dem Codierer 123 eingegeben wird, zu der numerischen Steuereinheit 200 als Rückführungsdaten aus oder führt diese zurück.
  • Die numerische Steuereinheit 200 besteht aus einer grundlegenden Struktur, wie etwa ein Rechner, und umfaßt eine Zentraleinheit (CPU) 210 als eine Berechnungseinheit, einen Nur-Lesespeicher (ROM) 220, bei dem ein Startprogramm und verschiedene Programme gespeichert worden sind, einen Schreib-Lese-Speicher (RAM) 230 als eine Speichereinrichtung, bei der Eingabedaten und Programme zwischenzeitlich gespeichert sind, und die Schnittstelle (I/F) 240, die mit der Bearbeitungsvorrichtung 100 verbunden ist, und eine Schnittstelle (I/F) 250, die mit einer Eingabeeinheit 410, wie etwa ein Bedienfeld, und einer Ausgabeeinheit 420, wie etwa ein Monitor, verbunden ist. Ideale Hubdaten, die später erläutert werden, werden von der Eingabeeinheit 410 in die numerische Steuereinheit 200 eingegeben. Gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung arbeiten die Zentraleinheit (CPU) 210, der Nur-Lesespeicher (ROM) 220 und der Schreib-Lese-Speicher (RAM) 230 zusammen, um verschiedene Erzeugungseinrichtungen und verschiedene Erzeugungsschritte, die die vorliegende Erfindung bilden, aufzubauen.
  • Es wird nachfolgend auf 2 verwiesen. Verschiedene Daten, die zum Ausgleichen von Profildaten gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung erforderlich sind, sind in jedem Datenbereich des Schreib-Lese-Speichers (RAM) 230 gespeichert. Die verschiedenen Daten werden nachfolgend erläutert.
  • Ideale Hubdaten stellen eine endgültige geometrische Form der Nocke C, die ein zu bearbeitender Gegenstand ist, dar, und entsprechen Endformdaten der vorliegenden Erfindung. Genauer gesagt, die idealen Hubdaten werden durch Drehungswinkel der Nocke C und Hubmaße eines Motormitnehmers bei den jeweiligen Drehungswinkeln der Nocke C dargestellt. Die idealen Hubdaten werden bei der Entwurfsstufe einer Nockenwelle bestimmt. Entwurfsdaten zum Entwerfen der Nockenwelle werden im voraus von einer nicht gezeigten äußeren Einrichtung, wie etwa ein Rechner, in die numerische Steuereinheit 200 eingegeben.
  • Im Falle von Nocken, wie etwa exzentrische Nocken von der Art, bei der die Form durch eine Berechnungsverarbeitung bestimmt werden kann, kann es der Fall sein, daß die idealen Hubdaten (das heißt, die Endformdaten) durch Parameter, wie etwa ein Radius eines Grundkreisabschnitts der Nocke, ein exzentrisches Maß der Nocke und dergleichen, dargestellt werden.
  • Gemessene Hubdaten stellen Hubdaten, die durch Messen der bearbeiteten Nocke C durch die Meßvorrichtung 300 erhalten werden, dar. Soll-Profildaten werden durch geometrisches Umwandeln der idealen Hubdaten für eine Drehung der Nocke C in Positionsinformation (das heißt, die Vorschubmaße oder Positionen) des Schleifspindelstocks 120 entsprechend den Drehungswinkeln der Arbeitsspindel 110 erzeugt. Die Position des Schleifspindel stocks 120 wird bei Intervallen von 0,5 Grad der Drehungswinkel der Arbeitsspindel 110, das heißt, bei insgesamt 720 Punkten, bestimmt. Ist-Profildaten werden durch Umwandeln der Ist-Positionsinformation (das heißt, Ist-Daten) von den Codierern 113 und 123 in Profildaten erzeugt, wenn die Nockenschleifvorrichtung 1 unter einer lastfreien Bedingung, das heißt, wenn die Schleifscheibe G nicht mit der Nocke C im Eingriff ist, gemäß den Soll-Profildaten betrieben wird. Gemessene Profildaten werden durch geometrisches Umwandeln der gemessenen Hubdaten für eine Drehung der Nocke C in die Positionsinformation (die Vorschubmaße oder Positionen) des Schleifspindelstocks 120 entsprechend den Drehungswinkeln der Arbeitsspindel 110 erzeugt. Wie vorstehend erläutert, wird die Position des Schleifspindelstocks 120 bei Intervallen von 0,5 Grad der Drehungswinkel der Arbeitsspindel 110, das heißt, bei insgesamt 720 Punkten, bestimmt.
  • Fehlerprofildaten 1 werden durch Subtrahieren der Soll-Profildaten von den Ist-Profildaten erzeugt und entsprechen ersten Fehlerprofildaten der vorliegenden Erfindung. Die Fehlerprofildaten 1 stellen Fehlerkomponenten des Steuersystems einschließlich der numerischen Steuereinheit 200, der Servoantriebseinheiten 112, 113, der Servomotoren 111, 12, der Codierer 113, 123 und dergleichen dar. Fehlerprofildaten 2 werden durch Subtrahieren von Ausgleichsprofildaten 1 (spätere Erläuterung) von den gemessenen Profildaten erzeugt und entsprechen zweiten Fehlerprofildaten der vorliegenden Erfindung. Die Fehlerprofildaten 2 stellen Fehlerkomponenten des mechanischen Systems der Bearbeitungsvorrichtung 100 einschließlich von Antriebsgetrieben, wie etwa ein Arbeitsspindelantrieb, Vorschubspindelvorrichtungen, und weiterer mechanischer Elemente, wie etwa ein Werkstückträger, ein Schleifscheibenauflager, ein Vorrichtungsrahmen, eine Schleifscheibe und so weiter, dar.
  • Die Ausgleichsprofildaten 1 werden durch Subtrahieren der Fehlerprofildaten 1 von den Soll-Profildaten erzeugt und entsprechen ersten Ausgleichsprofildaten der vorliegenden Erfindung. Die Ausgleichsprofildaten 1 werden zum Ausgleichen der Fehler komponenten, die mit dem Steuersystem verbunden sind, verwendet. Ausgleichsprofildaten 2 werden durch Subtrahieren der Fehlerprofildaten 1 und der Fehlerprofildaten 2 von den Soll-Profildaten erzeugt und entsprechen zweiten Ausgleichsprofildaten der vorliegenden Erfindung. Die Ausgleichsprofildaten 2 werden zum Ausgleichen der Fehlerkomponenten auf Grund des mechanischen Systems verwendet.
  • Die Positionsanweisungsinformation stellt Positionsdaten (Anweisungswerte) für die Arbeitsspindel 110, die von der numerischen Steuereinheit 200 zu der Servoantriebseinheit 112 ausgegeben werden, und Positionsdaten (Anweisungswerte) für den Schleifspindelstock 120, die von der numerischen Steuereinheit 200 zu der Servoantriebseinheit 122 ausgegeben werden, dar. Alle Positionsdaten werden durch Interpolieren der Ausgleichsprofildaten 1 oder der Ausgleichsprofildaten 2 erzeugt und bei jedem vorbestimmten Zyklus, wie etwa 1 ms, aktualisiert. Die Interpolationsverarbeitung wird zum Aktualisieren von allen Positionsdaten (den Anweisungswerten) durch Berechnen von Verschiebungsmaßen oder Positionen der Arbeitsspindel 110 und des Schleifspindelstocks 120 bei einem vorbestimmten Zyklus ausgeführt.
  • Die Ist-Positionsinformation stellt tatsächliche Ist-Positionsdaten (ein Ist-Wert) der Arbeitsspindel 110, die von dem Codierer 113 erfaßt werden, und tatsächliche Ist-Positionsdaten (ein Ist-Wert) des Schleifspindelstocks 120, die von dem Codierer 123 erfaßt werden, dar. Alle Ist-Positionsdaten werden über eine entsprechende Servoantriebseinheit aus den Servoantriebseinheiten 112 und 122 zu der numerischen Steuereinheit 200 ausgegeben. Alle Ist-Positionsdaten werden bei einem vorbestimmten Zyklus (zum Beispiel 1 ms) in der gleichen Weise wie die dazu entsprechenden Positionsdaten (der Anweisungswert) aktualisiert.
  • Die Verarbeitung zum Erzeugen der verschiedenen Profildaten, die sich auf vorstehende Erläuterung bezieht, wird nachfolgend unter Bezug auf 3, 4 und 5 erläutert.
  • (Erzeugung der Fehlerprofildaten 1)
  • Es wird nachfolgend auf 3 verwiesen. In Schritt 31 liest die Zentraleinheit (CPU) 210 die idealen Hubdaten, die in dem Schreib-Lese-Speicher (RAM) 230 gespeichert worden sind. Das Programm geht weiter zu Schritt 32, bei dem die idealen Hubdaten gemäß einer vorbestimmten Hubprofil-Umwandlungsformel in die Soll-Profildaten umgewandelt werden. Die Soll-Profildaten werden in den Schreib-Lese-Speicher (RAM) 230 geschrieben (das heißt, ein Soll-Profildaten-Erzeugungsschritt). Das Programm geht weiter zu Schritt 33, bei dem die Soll-Profildaten von dem Schreib-Lese-Speicher (RAM) 230 eingelesen werden und die Anweisungspositionsinformation auf der Grundlage der Soll-Profildaten von der numerischen Steuereinheit 200 zu den Servoantriebseinheiten 112 und 122 ausgegeben wird. In Schritt 34 wird die Bearbeitungsvorrichtung 100 durch die numerische Steuereinheit 200 auf der Grundlage der Anweisungspositionsinformation unter der Bedingung, daß die Schleifscheibe G um ein Bearbeitungsmaß (das heißt, eine Schleiftoleranz) oder mehr von der Nocke C, die auf der Arbeitsspindel 110 aufgesetzt ist, versetzt worden ist, um zu verhindern, daß die Schleifscheibe G mit der Nocke C in Kontakt kommt, numerisch gesteuert. Somit wird die Schleifvorrichtung unter einer lastfreien Bedingung betrieben, ohne daß eine Schleifkraft auf die Schleifscheibe G einwirkt. In Schritt 35 wird die Ist-Positionsinformation, die von den Codierern 113 und 123 erhalten wird, während des Betriebs der Bearbeitungsvorrichtung 100 unter der lastfreien Bedingung über die Servoantriebseinheiten 112 und 122 in den Schreib-Lese-Speicher (RAM) 230 geschrieben. In Schritt 36 werden die Ist-Profildaten auf der Grundlage der Ist-Positionsinformation erzeugt und in den Schreib-Lese-Speicher (RAM) 230 geschrieben. Die vorstehend erläuterten Schritte 33, 34, 35 und 36 entsprechen einem Ist-Profildaten-Erzeugungsschritt der vorliegenden Erfindung, und eine Ist-Profildaten-Erzeugungseinrichtung der vorliegenden Erfindung besteht aus dem Schreib-Lese-Speicher (RAM) 230, der die verschiedenen Daten speichert, dem Nur-Lesespeicher (ROM) 220, der die verschiedenen Verarbeitungsprogramme speichert, und der Zentraleinheit (CPU) 210 als der Berechnungseinheit.
  • Das Programm geht weiter zu Schritt 37, bei dem die Soll-Profildaten aus dem Schreib-Lese-Speicher (RAM) 230 gelesen werden. In Schritt 38 werden die Fehlerprofildaten 1 auf der Grundlage der Soll-Profildaten und der Ist-Profildaten gemäß der folgenden Gleichung (1) erzeugt. (Fehlerprofildaten 1) = (Ist-Profildaten) – (Soll-Profildaten) (1)
  • Es ist zu beachten, daß die Subtraktion von einen Profildaten von anderen Profildaten bei diesem Schritt 38 oder bei irgendwelchen anderen Schritten 43, 49, 54, die später erläutert werden, mit jeweiligen Komponenten dieser Daten für die gleiche Winkelposition der Arbeitsspindel 110 durchgeführt wird, sodaß die Differenzen für Einheitswinkelpositionen (zum Beispiel 720 Punkte bei diesem speziellen Ausführungsbeispiel) der Arbeitsspindel 110 berechnet werden. Die Fehlerprofildaten 1 werden in den Schreib-Lese-Speicher (RAM) 230 geschrieben. Die vorstehend erläuterten Schritte 37 und 38 entsprechen einem ersten Fehlerprofildaten-Erzeugungsschritt der vorliegenden Erfindung. Eine erste Fehlerprofildaten-Erzeugungseinrichtung der vorliegenden Erfindung besteht in der gleichen Weise wie vorstehend aus der Zentraleinheit (CPU) 210, dem Nur-Lesespeicher (ROM) 220 und dem Schreib-Lese-Speicher (RAM) 230.
  • (Erzeugung der Fehlerprofildaten 2)
  • Es wird nachfolgend auf 4 verwiesen. Das Programm geht weiter zu Schritt 41, bei dem die Soll-Profildaten aus dem Schreib-Lese-Speicher (RAM) 230 gelesen werden. In Schritt 42 werden die Fehlerprofildaten 1 aus dem Schreib-Lese-Speicher (RAM) 230 gelesen. In Schritt 43 werden die Ausgleichsprofildaten 1 auf der Grundlage der Soll-Profildaten und der Fehlerprofildaten 1 gemäß der folgenden Gleichung (2) erzeugt: (Ausgleichsprofildaten 1) = (Soll-Profildaten) – (Fehlerprofildaten) (2)
  • Die Ausgleichsprofildaten 1 werden in den Schreib-Lese-Speicher (RAM) 230 geschrieben. Die vorstehend erläuterten Schritte 41, 42 und 43 entsprechen einem ersten Ausgleichsprofildaten-Erzeugungsschritt der vorliegenden Erfindung. Eine erste Ausgleichsprofildaten-Erzeugungseinrichtung der vorliegenden Erfindung besteht in der gleichen Weise wie vorstehend aus der Zentraleinheit (CPU) 210, dem Nur-Lesespeicher (ROM) 220 und dem Schreib-Lese-Speicher (RAM) 230. Das Programm geht weiter zu Schritt 44, bei dem eine Positionsanweisungsinformation auf der Grundlage der Ausgleichsprofildaten 1 erzeugt und eine derartige Information zu den Servoantriebseinheiten 112 und 122 ausgegeben wird. In Schritt 45 wird die Bearbeitungsvorrichtung 100, bei der die Nocke C auf die Arbeitsspindel 110 aufgesetzt worden ist, ansprechend auf die Positionsanweisungsinformation numerisch gesteuert, wodurch die Vorrichtung zum tatsächlichen Schleifen der Nocke C betrieben wird. In Schritt 46 wird die geschliffene Nocke C dann durch die Meßvorrichtung 300 gemessen. Da die Meßvorrichtung 300 mit der numerischen Steuereinheit 200 verbunden ist, werden die Hubdaten (das heißt, die gemessenen Hubdaten) pro Einheitsdrehungswinkel der Nocke C automatisch in die numerische Steuereinheit 200 eingegeben. In Schritt 47 werden die gemessenen Profildaten auf der Grundlage der gemessenen Hubdaten über eine Hubprofil-Umwandlungsverarbeitung, die Stand der Technik ist, erzeugt und in den Schreib-Lese-Speicher (RAM) 230 geschrieben. Die Schritte 46 und 47 entsprechen einem Messungsprofildaten-Erzeugungsschritt der vorliegenden Erfindung. Eine Messungsprofildaten-Erzeugungseinrichtung der vorliegenden Erfindung besteht in der gleichen Weise wie vorstehend aus der Zentraleinheit (CPU) 210, dem Nur-Lesespeicher (ROM) 220 und dem Schreib-Lese-Speicher (RAM) 230.
  • Das Programm geht weiter zu Schritt 48 zum Lesen der Ausgleichsprofildaten 1 aus dem Schreib-Lese-Speicher (RAM) 230. In Schritt 49 werden die Fehlerprofildaten 2 auf der Grundlage der Ausgleichsprofildaten 1 und der gemessenen Profildaten gemäß der folgenden Gleichung (3) erzeugt: (Fehlerprofildaten 2) = (Gemessene Profildaten) – (Ausgleichsprofildaten 1) (3)
  • Die Fehlerprofildaten 2 werden in den Schreib-Lese-Speicher (RAM) 230 geschrieben. Die vorstehend erläuterten Schritte 48 und 49 entsprechen einem zweiten Fehlerprofildaten-Erzeugungsschritt der vorliegenden Erfindung. Eine zweite Fehlerprofildaten-Erzeugungseinrichtung der vorliegenden Erfindung besteht in der gleichen Weise wie vorstehend aus der Zentraleinheit (CPU) 210, dem Nur-Lesespeicher (ROM) 220 und dem Schreib-Lese-Speicher (RAM) 230.
  • (Erzeugung der Ausgleichsprofildaten 2)
  • Es wird nachfolgend auf 5 verwiesen. Das Programm geht weiter zu Schritt 51, um die Soll-Profildaten aus dem Schreib-Lese-Speicher (RAM) 230 zu lesen. In Schritt 52 werden die Fehlerprofildaten 1 ausgelesen und in Schritt 53 werden die Fehlerprofildaten 2 ausgelesen. In Schritt 54 werden die Ausgleichsprofildaten 2 auf der Grundlage der Soll-Profildaten, der Fehlerprofildaten 1 und der Fehlerprofildaten 2 gemäß der folgenden Gleichung (4) erzeugt: (Ausgleichsprofildaten 2) = (Soll-Profildaten) – (Fehlerprofildaten 1) – (Fehlerprofildaten 2) (4)
  • Die Ausgleichsprofildaten 2 werden in den Schreib-Lese-Speicher (RAM) 230 geschrieben. Die vorstehend erläuterten Schritte 51, 52, 53 und 54 entsprechen einem zweiten Ausgleichsprofildaten-Erzeugungsschritt der vorliegenden Erfindung. Eine zweite Ausgleichsprofildaten-Erzeugungseinrichtung der vorliegenden Erfindung besteht in der gleichen Weise wie vorstehend aus der Zentraleinheit (CPU) 210, dem Nur-Lesespeicher (ROM) 220 und dem Schreib-Lese-Speicher (RAM) 230.
  • Auf diese Weise werden die Ausgleichsprofildaten 2, bei denen sowohl Fehlerinformationen des Steuersystems als auch des mechanischen Systems berücksichtigt sind, erzeugt. Das Programm geht dann weiter zu Schritt 55, bei dem die numerische Steuereinheit 200 die Positionsanweisungsinformation gemäß den endgültigen Ausgleichsprofildaten 2 zu den Servoantriebseinheiten 112 und 122 ausgibt. In Schritt 56 wird die Bearbeitungsvorrichtung 100, bei der die Nocke C auf die Arbeitsspindel 110 aufgesetzt worden ist, ansprechend auf die Positionsanweisungsinformation numerisch gesteuert, wodurch die Nocke C auf das Nockenprofil geschliffen wird, was ursprünglich unter hoher Genauigkeit beabsichtigt war.
  • Im Rahmen der vorangehenden Erläuterung sind offensichtlich viele Abwandlungen und Änderungen der vorliegenden Erfindung möglich. Genauer gesagt, die Ausgleichsprofildaten 2 können durch Ausschließen der Fehlerkomponenten der mechanischen Systeme aus den Ausgleichsprofildaten 1 erhalten werden. Dies kann durch Subtrahieren der Fehlerprofildaten 2 von den Ausgleichsprofildaten 1 besser geschehen als durch Subtrahieren der Fehlerprofildaten 1 und der Fehlerprofildaten 2 von den Soll-Profildaten, wie in 5 gezeigt.
  • Wenn Nocken oder Werkstücke von verschiedenen Arten auf der Schleifvorrichtung 10 geschliffen werden sollen, kann der Profildaten-Ausgleichsvorgang auf einer Art-zu-Art-Grundlage durchgeführt werden, und Nocken oder Werkstücke der gleichen Arten können gemäß den Ausgleichsprofildaten 2, die für diese Art erzeugt sind, geschliffen werden. Wenn jedoch das Werkzeug, wie etwa die Schleifscheibe G, durch ein anderes ausgetauscht wird, so gilt, selbst wenn Werkstücke der gleichen Art wie zuvor zu bearbeiten sind, ist ein Ausführen eines anderen Profildaten-Ausgleichsvorgangs für das ersetzte Werkzeug erforderlich. In diesem Fall kann der Ausgleichsvorgang durch Aktualisieren der Fehlerprofildaten 2 und der Ausgleichsprofildaten 2, die selbige berücksichtigen, einfach ausgeführt werden.
  • Bei dem vorstehend erläuterten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wurde eine Erläuterung unter der Annahme gegeben, daß der Profildaten-Ausgleichsvorgang für Werkstücke jeglicher Art lediglich einmal ausgeführt wird. Der Profildaten-Ausgleichsvorgang kann jedoch für diejenigen von jeder Art wiederholt ausgeführt werden. Dies kann vorteilhafterweise die erzeugten Profildaten und somit die endgültigen oder zweiten Ausgleichsprofildaten 2 genauer machen. In diesem Fall werden mehrere Sätze der zweiten Ausgleichsprofildaten 2 durch wiederholtes Ausführen aller Schritte des vorstehend erläuterten Profildaten-Ausgleichsvorgangs erzeugt und dann können die endgültigen oder zweiten Ausgleichsprofildaten 2 durch Mittelwertbildung der mehreren Sätze dieser Daten 2 bestimmt werden. Alternativ kann der Schritt zum Erzeugen der Fehlerprofildaten 1 und der Schritt zum Erzeugen der Fehlerprofildaten 2 getrennt und wiederholt ausgeführt werden, und dann werden der Mittelwert von mehreren Profildaten 1 und der Mittelwert von mehreren Profildaten 2 zur Verwendung beim Erzeugen der endgültigen oder zweiten Ausgleichsprofildaten 2 herausgezogen.
  • Gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung werden die Fehlerprofildaten 1 (das heißt, die ersten Fehlerprofildaten) und die Fehlerprofildaten 2 (das heißt, die zweiten Fehlerprofildaten) bei Zwischenstufen zum Erzeugen der Ausgleichsprofildaten 1 (das heißt, die ersten Ausgleichsprofildaten) bzw. der Ausgleichsprofildaten 2 (das heißt, die zweiten Ausgleichsprofildaten) verwendet. Bei einem abgewandelten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung können jedoch die ersten Ausgleichsprofildaten (CP1) ohne Verwendung der ersten Fehlerprofildaten (ΔP1), aber mit Verwendung der Soll-Profildaten (TP) und der Ist-Profildaten (EP) wie durch die folgenden Gleichungen ausgedrückt werden: ΔP1 = EP – TP, CP1 = TP – ΔP1 = 2 * TP – EP
  • Das heißt, wenn lediglich die ersten Ausgleichsprofildaten CP1 zu erzeugen sind, sind die ersten Fehlerprofildaten ΔP1 nicht erforderlich. In diesem abgewandelten Fall kann demgemäß bei der ersten Fehlerprofildaten-Erzeugungseinrichtung und bei dem ersten Fehlerprofildaten-Erzeugungsschritt angenommen werden, daß sie bei der ersten Ausgleichsprofildaten-Erzeugungseinrichtung bzw. dem ersten Ausgleichsprofildaten-Erzeugungsschritt eingegliedert worden sind. Daher ist diese Abwandlung noch innerhalb des Schutzbereichs der vorliegenden Erfindung.
  • Das gleiche gilt für die gemessenen Profildaten, die zweiten Fehlerprofildaten und die zweiten Ausgleichsprofildaten. In diesem Fall kann angenommen werden, daß die zweite Fehlerprofildaten-Erzeugungseinrichtung und der zweite Fehlerprofildaten-Erzeugungsschritt bei der zweiten Ausgleichsprofildaten-Erzeugungseinrichtung bzw. dem zweiten Ausgleichsprofildaten-Erzeugungsschritt eingegliedert worden sind. Die zweiten Fehlerprofildaten entsprechen der Differenz zwischen den gemessenen Profildaten und den ersten Ausgleichsprofildaten. Die ersten Ausgleichsprofildaten sind jedoch nicht unbedingt erforderlich, um die zweiten Fehlerprofildaten zu erzeugen. Dies gilt, weil die zweiten Fehlerprofildaten durch die Verwendung der Soll-Profildaten und der ersten Fehlerprofildaten an Stelle der ersten Ausgleichsprofildaten erzeugt werden können.
  • Weiter können die Ist-Daten von Detektoren, wie etwa Codierer 113, 123, die bei der Arbeitsspindel 110 und der Werkzeugvorschubachse 120 angebracht sind, erhalten werden. Derartige Detektoren wie die Codierer sind herkömmlicherweise bei den Servomotoren 111, 121, die numerisch gesteuert werden, eingerichtet. Daher sind für diesen Zweck keine anderen Detektoren zusätzlich erforderlich.
  • Die gemessenen Hubdaten werden durch Messen des Werkstücks, wie etwa die Nocke C, die gemäß den Ausgleichsprofildaten 1 bearbeitet worden ist, durch die Nockenmeßeinheit 300 oder dergleichen erhalten. Vorzugsweise kann jedoch eine Anordnung vorgesehen werden, bei der derartige gemessene Hubdaten automatisch in die numerische Steuereinheit 200 eingeführt werden.
  • Am meisten zu empfehlen ist eine Anwendung des Verfahrens zum Ausgleichen der Profildaten gemäß der vorliegenden Erfindung bei einem Nockenschleifen. In diesem Fall ist das Werkstück die Nocke und die Werkzeugvorschubachse ist das Schleifspindelstockvorschub-Antriebssystem. Die endgültigen Formdaten und die gemessenen Hubdaten sind die Nockenhubdaten und die Werkzeugmaschine ist die Nockenschleifvorrichtung mit der Schleifscheibe G als Werkzeug. Die vorliegende Erfindung ist jedoch auch anwendbar, um andere Werkstücke, wie etwa Kurbelzapfen einer Kurbelwelle, zu bearbeiten. Die vorliegende Erfindung ist ebenso bei anderen Arten von Werkzeugmaschinen, wie etwa Fräsvorrichtungen und Drehbänke zum Fräsen von Nocken, Kurbelzapfen oder dergleichen mit einem Fräser oder Drehmeißel als Werkzeug, anwendbar.
  • Wie vorstehend erläutert, werden gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung die Fehlerkomponenten, die beim Bearbeiten des Werkstücks gemäß den Profildaten auftreten können, in die Fehlerkomponenten des Steuersystems und die Fehlerkomponenten des mechanischen Systems geteilt. Die Fehlerkomponenten des Steuersystems werden als die Fehlerprofildaten 1 (das heißt, die ersten Fehlerprofildaten) herausgezogen und die Fehlerkomponenten des mechanischen Systems werden als die Fehlerprofildaten 2 (das heißt, die zweiten Fehlerprofildaten) herausgezogen. Das heißt, die Fehlerkomponenten des Steuersystems und die Fehlerkomponenten des mechanischen Systems können getrennt erläutert werden. Der Ausgleichsvorgang für die Fehlerkomponenten des Steuersystems beeinflußt den Ausgleichsvorgang für die Fehlerkomponenten des mechanischen Systems nicht wesentlich. Das gleiche gilt für den umgekehrten Fall. Die Fehlerkomponenten entsprechend jedem System können somit richtig ausgeglichen und außerdem zuverlässig beseitigt werden. Daher kann die vorliegende Erfindung die Fehlerkomponenten, die mit jedem System verbunden sind, unter einer höheren Zuverlässigkeit wirksam verringern und kann derartige Ausgleichsprofildaten erzeugen, die das Werkstück im Vergleich zu denjenigen Ausgleichsprofildaten, die bei den bekannten Verfahren, wie vorstehend als Stand der Technik erläutert, erzeugt werden, unter einer höheren Bearbeitungsgenauigkeit bearbeiten können. Außerdem kann die vorliegende Erfindung den Profildaten-Ausgleichsvorgang durch Anwenden der Fehlerkomponenten von jedem System getrennt von den Fehlerkomponenten des anderen Systems wirksam ausführen.
  • Bei der vorangehenden Erläuterung sind die Grundlagen, ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel und ein Betriebsmodus der vorliegenden Erfindung beschrieben worden. Die Erfindung, die geschützt werden soll, ist jedoch nicht als auf das hierin offenbarte spezielle Ausführungsbeispiel beschränkt anzusehen. Weiterhin ist das hierin erläuterte Ausführungsbeispiel als die Erfindung veranschaulichend anzusehen und nicht als einschränkend. Änderungen und Abweichungen können vorgenommen werden und gleichwertiges kann angewendet werden, ohne daß dabei der Geist der vorliegenden Erfindung verlassen wird. Demgemäß ist ausdrücklich beabsichtigt, daß alle derartigen Änderungen, Abweichungen und Gleichwertigkeiten, die innerhalb des Geistes und des Schutzbereichs der vorliegenden Erfindung fallen, wie in den Patentansprüchen festgelegt, dabei eingeschlossen sind.
  • Ein Profildaten-Ausgleichsverfahren umfaßt einen Schritt zum Erzeugen von Ist-Profildaten durch Betreiben einer Werkzeugmaschine unter einer lastfreien Bedingung gemäß Soll-Profildaten, einen Schritt zum Erzeugen von ersten Fehlerprofildaten, die Fehlerkomponenten eines Steuersystems darstellen, einen Schritt zum Erzeugen von ersten Ausgleichsprofildaten auf der Grundlage der ersten Fehlerprofildaten, einen Schritt zum Erzeugen von gemessenen Profildaten durch Messen der Form des in Übereinstimmung mit den ersten Ausgleichsprofildaten bearbeiteten Werkstücks, einen Schritt zum Erzeugen von zweiten Fehlerprofildaten, die Fehlerkomponenten eines mechanischen Systems darstellen, und einen Schritt zum Erzeugen von zweiten Ausgleichsprofildaten auf der Grundlage der ersten und zweiten Fehlerprofildaten.

Claims (7)

  1. Verfahren zum Ausgleichen von Profildaten, die bei einer numerischen Steuereinheit einer Werkzeugmaschine verwendet werden, zum Bearbeiten eines Werkstücks durch numerisches Steuern einer Arbeitsspindel und einer Werkzeugvorschubachse in Übereinstimmung mit den Profildaten, die Drehungswinkel der Arbeitsspindel zum Drehen des Werkstücks als einem zu bearbeitenden Gegenstand und Vorschubmaße oder Positionen der Werkzeugvorschubachse zum Verschieben eines Werkzeugs zum Bearbeiten des Werkstücks in Synchronisation mit dem Drehungswinkel der Arbeitsspindel festlegen, gekennzeichnet durch einen Ist-Profildaten-Erzeugungsschritt zum Erzeugen von Ist-Profildaten für ein Werkstück, das zu einer Art von Werkstücken gehört, auf der Grundlage von Ist-Daten, die durch numerisches Steuern der Arbeitsspindel und der Werkzeugvorschubachse in Übereinstimmung mit Soll-Profildaten, die auf der Grundlage von Endformdaten des Werkstücks unter einer lastfreien Bedingung, daß die Werkzeugvorschubachse relativ zu dem Werkstück um zumindest ein Bearbeitungsmaß versetzt ist, um das auf der Arbeitsspindel aufgesetzte Werkstück nicht tatsächlich zu bearbeiten, geometrisch erhalten werden, und durch tatsächliches Erfassen von Drehungswinkeln der Arbeitsspindel und der Vorschubmaße oder Positionen der Vorschubachse erhalten werden; einen ersten Fehlerprofildaten-Erzeugungsschritt zum Erzeugen von ersten Fehlerprofildaten entsprechend den Differenzen zwischen den Ist-Profildaten und den Soll-Profildaten; einen ersten Ausgleichsprofildaten-Erzeugungsschritt zum Erzeugen von ersten Ausgleichsprofildaten durch Ausgleichen der Soll-Profildaten durch die ersten Fehlerprofildaten; einen ersten Speicherschritt zum Speichern der ersten Ausgleichsprofildaten in einem Speicher; einen Messungsprofildaten-Erzeugungsschritt zum Erzeugen von gemessenen Profildaten auf der Grundlage von gemessenen Hubdaten, die durch numerisches Steuern der Arbeitsspindel und der Werkzeugvorschubachse gemäß den gespeicherten ersten Ausgleichsprofildaten zum tatsächlichen Bearbeiten des Werkstücks mit dem Werkzeug und durch Messen der Form des tatsächlich bearbeiteten Werkstücks erhalten werden; einen zweiten Fehlerprofildaten-Erzeugungsschritt zum Erzeugen von zweiten Fehlerprofildaten entsprechend den Differenzen zwischen den gemessenen Profildaten und den gespeicherten ersten Ausgleichsprofildaten; einen zweiten Ausgleichsprofildaten-Erzeugungsschritt zum Erzeugen von zweiten Ausgleichsprofildaten durch Ausgleichen der gespeicherten ersten Ausgleichsprofildaten durch die zweiten Fehlerprofildaten; einen zweiten Speicherschritt zum Speichern der zweiten Ausgleichsprofildaten in dem Speicher; und durch einen Bearbeitungsschritt zum Bearbeiten eines Werkstücks, das zu der Art von Werkstücken gehört, auf der Grundlage der gespeicherten zweiten Ausgleichsprofildaten.
  2. Verfahren zum Ausgleichen von Profildaten nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten Fehlerprofildaten Fehlerkomponenten bei einem System der numerischen Steuereinheit enthalten, und daß die zweiten Fehlerprofildaten mechanische Fehlerkomponenten bei der Werkzeugmaschine enthalten.
  3. Verfahren zum Ausgleichen von Profildaten nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Hubprofil-Umwandlungsverarbeitung bei dem Messungsprofildaten-Erzeugungsschritt zum Umwandeln der gemessenen Hubdaten in die gemessenen Profildaten ausgeführt wird.
  4. Verfahren zum Ausgleichen von Profildaten nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkstück eine Nocke umfaßt, die Werkzeugvorschubachse eine Schleifspindelstock-Vorschubvorrichtung umfaßt, und die Endformdaten und die gemessenen Hubdaten Hubdaten der Nocke sind, und daß die Werkzeugmaschine eine Nockenschleifvorrichtung ist.
  5. Verfahren zum Ausgleichen von Profildaten nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkstück einen Kurbelzapfen einer Kurbelwelle umfaßt, die Werkzeugvorschubachse eine Schleifspindelstock-Vorschubvorrichtung umfaßt, und die Endformdaten und die gemessenen Hubdaten Daten sind, die Drehungswinkeldaten des Kurbelzapfens und Vorschubpositionsdaten der Schleifspindelstock-Vorschubvorrichtung, die mit den Drehungswinkeldaten verbunden sind, festlegen, und das die Werkzeugmaschine eine Kurbelwellen-Schleifvorrichtung ist.
  6. Numerische Steuereinheit für eine Werkzeugmaschine zum Bearbeiten eines Werkstücks durch numerisches Steuern einer Arbeitsspindel und einer Werkzeugvorschubachse gemäß Profildaten, die Drehungswinkel der Arbeitsspindel zum Drehen des Werkstücks als einem zu bearbeitenden Gegenstand und Vorschubmaße oder Positionen der Werkzeugvorschubachse zum Verschieben des Werkzeugs zum Bearbeiten des Werkstücks in Synchronisation mit den Drehungswinkeln der Arbeitsspindel festlegen, gekennzeichnet durch eine Ist-Profildaten-Erzeugungseinrichtung zum Erzeugen von Ist-Profildaten für ein Werkstück, das zu einer Art von Werkstücken gehört, auf der Grundlage von Ist-Daten, die durch numerisches Steuern der Arbeitsspindel und der Werkzeugvorschubachse gemäß Soll-Profildaten, die auf der Grundlage von Endformdaten des Werkstücks unter einer lastfreien Bedingung, daß die Werkzeugvorschubachse von dem Werkstück um zumindest ein Bearbeitungsmaß versetzt ist, um das auf der Arbeitsspindel aufgesetzte Werkstück nicht tatsächlich zu bearbeiten, geometrisch erhalten werden, und durch tatsächliches Erfassen von Drehungswinkeln der Arbeitsspindel und der Vorschubmaße oder Positionen der Werkzeugvorschubachse erhalten werden; eine erste Fehlerprofildaten-Erzeugungseinrichtung zum Erzeugen von ersten Fehlerprofildaten entsprechend den Differenzen zwischen den Ist-Profildaten und den Soll-Profildaten; eine erste Ausgleichsprofildaten-Erzeugungseinrichtung zum Erzeugen von ersten Ausgleichsprofildaten durch Ausgleichen der Soll-Profildaten durch die ersten Fehlerprofildaten; eine erste Speichereinrichtung zum Speichern der ersten Ausgleichsprofildaten; eine Messungsprofildaten-Erzeugungseinrichtung zum Erzeugen von gemessenen Profildaten durch eine Hubprofil-Umwandlungsverarbeitung auf der Grundlage von gemessenen Hubdaten, die durch numerisches Steuern der Arbeitsspindel und der Werkzeugvorschubachse gemäß den gespeicherten ersten Ausgleichsprofildaten zum tatsächlichen Bearbeiten des Werkstücks mit dem Werkzeug und durch Messen der Form des tatsächlich bearbeiteten Werkstücks erhalten werden; eine zweite Fehlerprofildaten-Erzeugungseinrichtung zum Erzeugen von zweiten Fehlerprofildaten entsprechend der Differenz zwischen den gemessenen Profildaten und den gespeicherten ersten Ausgleichsprofildaten; eine zweite Ausgleichsprofildaten-Erzeugungseinrichtung zum Erzeugen von zweiten Ausgleichsprofildaten durch Ausgleichen der gespeicherten ersten Ausgleichsprofildaten durch die zweiten Fehlerprofildaten; und durch eine zweite Speichereinrichtung zum Speichern der zweiten Ausgleichsprofildaten, wobei ein Werkstück, das zu der Art von Werkstücken gehört, auf der Grundlage der gespeicherten zweiten Ausgleichsprofildaten bearbeitet wird.
  7. Werkzeugmaschine, mit: einer Arbeitsspindel zum Drehen eines Werkstücks als einem zu bearbeitenden Gegenstand; einer Werkzeugvorschubachse zum Verschieben eines Werkzeugs zum Bearbeiten des Werkstücks; und mit einer numerischen Steuereinheit zum numerischen Steuern der Arbeitsspindel und der Werkzeugvorschubachse gemäß Profildaten, die Drehungswinkel der Arbeitsspindel und Vorschubmaße oder Positionen der Werkzeugvorschubachse in Synchronisation mit den Drehungswinkeln der Arbeitsspindel festlegen; dadurch gekennzeichnet, daß die numerische Steuereinheit umfaßt: eine Ist-Profildaten-Erzeugungseinrichtung zum Erzeugen von Ist-Profildaten für ein Werkstück, das zu einer Art von Werkstücken gehört, auf der Grundlage von Ist-Daten, die durch numerisches Steuern der Arbeitsspindel und der Werkzeugvorschubachse gemäß Soll-Profildaten, die auf der Grundlage von Endformdaten des Werkstücks unter einer lastfreien Bedingung, daß die Werkzeugvorschubachse von dem Werkstück um zumindest ein Bearbeitungsmaß versetzt ist, um das auf der Arbeitsspindel aufgesetzte Werkstück nicht tatsächlich zu bearbeiten, geometrisch erhalten werden, und durch tatsächliches Erfassen von Drehungswinkeln der Arbeitsspindel und der Vorschubmaße oder Positionen der Werkzeugvorschubachse erhalten werden; eine erste Fehlerprofildaten-Erzeugungseinrichtung zum Erzeugen von ersten Fehlerprofildaten entsprechend den Differenzen zwischen den Ist-Profildaten und den Soll-Profildaten; eine erste Ausgleichsprofildaten-Erzeugungseinrichtung zum Erzeugen von ersten Ausgleichsprofildaten durch Ausgleichen der Soll-Profildaten durch die ersten Fehlerprofildaten; eine erste Speichereinrichtung zum Speichern der ersten Ausgleichsprofildaten; eine Messungsprofildaten-Erzeugungseinrichtung zum Erzeugen von gemessenen Profildaten durch eine Hubprofil-Umwandlungsverarbeitung auf der Grundlage von gemessenen Hubdaten, die durch numerisches Steuern der Arbeitsspindel und der Werkzeugvorschubachse gemäß den gespeicherten ersten Ausgleichsprofildaten zum tatsächlichen Bearbeiten des Werkstücks mit dem Werkzeug und durch Messen der Form des tatsächlich bearbeiteten Werkstücks erhalten werden; eine zweite Fehlerprofildaten-Erzeugungseinrichtung zum Erzeugen von zweiten Fehlerprofildaten entsprechend der Differenz zwischen den gemessenen Profildaten und den gespeicherten ersten Ausgleichsprofildaten; und eine zweite Ausgleichsprofildaten-Erzeugungseinrichtung zum Erzeugen von zweiten Ausgleichsprofildaten durch Ausgleichen der gespeicherten ersten Ausgleichsprofildaten durch die zweiten Fehlerprofildaten; einen zweiten Speicherschritt zum Speichern der zweiten Ausgleichsprofildaten, wobei die Werkzeugmaschine eingerichtet ist, um ein Werkstück, das zu der Art von Werkstücken gehört, auf der Grundlage der gespeicherten zweiten Ausgleichsprofildaten zu bearbeiten.
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