WO2010112217A1 - Method and apparatus for generating control data for controlling a tool on a machine tool - Google Patents
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- WO2010112217A1 WO2010112217A1 PCT/EP2010/002072 EP2010002072W WO2010112217A1 WO 2010112217 A1 WO2010112217 A1 WO 2010112217A1 EP 2010002072 W EP2010002072 W EP 2010002072W WO 2010112217 A1 WO2010112217 A1 WO 2010112217A1
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- G05B19/18—Numerical 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
- G05B19/4097—Numerical 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 using design data to control NC machines, e.g. CAD/CAM
Definitions
- the present invention relates to a method and apparatus for generating control data for controlling a given tool on a machine tool for machining a clamped workpiece from a blank into a finished part by machining.
- the invention relates to a method and apparatus for generating control data for controlling a given milling tool on a CNC machine tool or a CNC controlled machining center for machining a workpiece clamped in the machine tool from a blank to a finished part having a desired predetermined finished part geometry.
- CNC machine tools are well known in a variety of prior art designs.
- CNC Computerized Numerical Contror
- the machine tool is equipped with a tool that removes material from the workpiece by machining.
- the control of the tool by means of a control device based on the CNC control data of the CNC program.
- CNC programs are software-assisted by means of CAM (Computer Aided Manufacturing) systems
- a CNC program created includes control data that controls an inserted tool relative to a workpiece clamped in the machine tool along a generated path to form material of the Workpiece to be removed when moving off the web.
- Applicant's DE 10 2006 043390 A1 discloses an apparatus and a method for simulating a sequence for machining a workpiece on a machine tool for the simulation of sequences on CNC machines.
- the apparatus comprises memory means for storing machine tool data for generating a virtual image of a machine tool, for storing workpiece data for generating a virtual image of a workpiece and for storing resource data for generating a virtual image of a resource.
- These devices provide the data required to produce a realistic image of the machine tool. This not only includes an illustration of the tool table and the workpiece, but also the possibility to present the clamping situation in detail during the simulation. Furthermore, it is possible to represent the machine tool in various configurations including workpiece and tool.
- EP 0 524 344 A1 discloses a graphically interactive dialog-oriented programming system for generating programs for controlling the machining process for a CNC machine tool.
- the dialog-oriented program makes it easier for the user or operator to easily change, supplement or create control programs for a machine tool by means of graphical dialog guidance.
- a tool simulation device which is suitable for simulating a real tool of a machine tool, wherein a control for a machining by the tool can be changed.
- the simulation of machining through the workpiece is displayed on a screen.
- the control system includes a data feed unit, a visualization unit, a machine tool testing unit, and an NC control unit.
- the NC control unit contains at least one stored NC program for generating a motion sequence for the CNC tool.
- the prior art orbit calculation for a CNC controlled tool is based on geometric dimensions and is oriented to the desired finished part geometry of the workpiece. Control data are generated in such a way that the material of the workpiece is removed layer by layer by reciprocating an inserted tool along simple paths until the finished part contour is reached. This is also called a line.
- the cutting volume along a machining path (material volume removed per unit of time), ie the cutting performance of the tool in the material is determined by geometric sizes.
- a processing path is generated which, in the case of uncritical contour progressions of the workpiece geometry, ie contour progressions which do not endanger the finished part geometry, is oriented to static cutting volumes defined in cutting tables.
- machining time ie the time it takes to reach the finished part contour from the blank by removing material, is determined by the programmed feed rates and the specified machining path (s).
- CAM systems known in the art generate one or more webs for a tool that reduce air cutting time.
- the air cutting time is the time that a controlled tool is controlled in the machine tool without removing material from a clamped workpiece. Air cutting time arises, for example, when the tool is fed from one point of the workpiece to another point of the workpiece to start a new machining path to remove material, wherein no material is removed from the workpiece during the air cutting time.
- a processing path is a path along which the tool for removing material of the workpiece is controlled, ie a tool carries material along a processing path from the workpiece. Summary of the invention
- the object of the present invention to provide a method and an apparatus for generating control data for controlling a tool on a machine tool, which allow a reduced processing time compared to the prior art.
- this object is achieved by a method having the features of claim 1 and a device having the features of claim 11.
- the invention relates to a method for generating control data for controlling a given tool on a machine tool for machining a clamped workpiece from a blank into a finished part by machining, comprising the step of generating web data indicating which machining path or paths at least one predetermined tool at which feed rate and with which tool orientation relative to the workpiece for removing material of the workpiece to move by feed.
- the method comprises the steps of generating machining geometry model data of a machining geometry of the workpiece describing the current machining state of the workpiece at a specific machining time, providing finished part geometry model data describing a finished part geometry of the workpiece, generating difference geometry model data based on a comparison of Machining geometry model data with the precast geometry model data to determine a difference geometry between the machining geometry and the precast geometry, generating trajectory data including specifying a machining path to be fed by a given tool for ablating material of the determined difference geometry of the workpiece by feed based on the generated differential geometry model data.
- the web data are generated on the basis of the differential geometry model data, wherein the web data further specify in addition to the specified processing path, with which feed rate and with which tool orientation of the given tool relative to the workpiece, the given tool to start the defined by the difference geometry machining path.
- the web data are generated with the proviso that, when the machining path travels down the machining path depending on a maximum machining volume of the given tool, the predetermined tool removes a maximum of the volume of the determined difference geometry of the workpiece per unit time.
- control data with the associated processing path calculation is thus not only, as in the prior art, based on the finished part geometry, but is additionally on the achieved or achievable with a given tool depending on the difference geometry Zerspanvolumen (ablated material volume per unit time) oriented to the Zerspanvolumen depending on the difference geometry to maximize.
- the instantaneous geometry of the workpiece at this time can be determined at any time during the machining of the workpiece, so that the current abrasion state at this machining time is known.
- the machining geometry is a geometry of the workpiece at any machining time during machining of the workpiece, ie a Intermediate state between blank and finished part geometry.
- finished part geometry model data which describe the finished part geometry of the workpiece, enables a comparison of the finished part geometry and the machining geometry of the workpiece determined according to the invention in the last method step.
- the position, position and geometry of the still protruding material of the workpiece that is to say the material to be removed until the completion of the workpiece, can be determined at a specific processing time in which the first processing geometry model data are generated.
- the difference geometry model data can be generated based on the comparison of the machining geometry model data with the finished part geometry model data.
- the path data are generated in such a way that, in addition to the defined processing path, they determine the feed rate and tool orientation along the path.
- the feed rate here is an important parameter on which the actual cutting volume achieved when the web travels through the given tool depends, because a higher feed rate leads directly to a higher cutting volume.
- the achievable Zerspanvolumen when traveling the web still depends on the orientation of the tool relative to the feed direction.
- the maximum machining volume of the given tool is a tool-specific property, which depends on the geometric properties and material of the tool and which may additionally depend on the material of the clamped workpiece.
- the method further comprises the step of selecting a tool of the machine tool with a comparatively high maximum machining volume as a function of the differential geometry model data as a given tool.
- a tool when the workpiece is machined on a machine tool which comprises a plurality of tools with different maximum machining volumes and different tool properties, a tool can be selected as a predetermined tool for traversing the calculated path depending on the conditions of the particular instantaneous difference geometry that the highest possible machining volume can be achieved when traveling down a defined path.
- the tool with the largest maximum machining volume is not necessarily determined here, but rather a tool is determined which, depending on the determined instantaneous difference geometry, can achieve an optimum as large as possible machining volume.
- the steps of generating machining geometry model data of the workpiece at a particular machining time, generating difference geometry model data based on a comparison of the machining geometry model data with the finished part geometry model data and generating web data in this order continuously wherein at least second machining geometry model data of a second machining geometry of the workpiece and second difference geometry model data at a particular second machining time after the at least one predetermined tool has traversed a first predetermined machining trajectory based on first trajectory data a first repetition of the steps are generated, wherein based on the second differential geometry model data at least one second processing path is determined by generating second path data, which are preferably generated with the proviso that a given for the second processing path tool when moving off the second processing path in dependence maximum chipping volume of this predetermined tool removes a maximum of a large part of the volume of the specific second differential geometry of the workpiece per unit time.
- a new current machining geometry of the workpiece can be detected in order to determine a new, current difference geometry, so that a next machining path is determined by the web data on the basis of the new actual difference geometry of the workpiece.
- as large a machining volume as possible can be achieved at each machining time when each of the machining paths of the machining steps is shut down.
- the method for generating control data additionally comprises the step of providing tool storage data describing the tool storage of the machine tool and indicating which tool properties the tools of the tool storage machine tool and preferably the method step of selecting a predetermined tool with a comparatively high maximum machining volume in dependence the instantaneous difference geometry model data as a predetermined tool each executed for a next machining path.
- the method of the present invention may optionally include the step of specifying a tool change of the previously given tool with a predetermined tool selected for the next machining path depending on the tool stock of the machine tool, if, for the next machining path, another tool is selected from the tool storage of the machine tool than the previously specified tool as the tool specified for the next machining path.
- the machine tool comprises a control device for controlling the at least one predetermined tool, the control device enabling control of the tool relative to the clamped workpiece with three-dimensional free tool movement and free tool orientation about at least 5 axes, and wherein the path data preferably with the additional proviso that the at least one predetermined tool changes the feed direction, the feed speed and / or the orientation relative to the clamped workpiece as a function of the instantaneous difference geometry when a machining path defined on the basis of the instantaneous difference geometry is moved.
- the at least 5 axes of the control device of the machine tool preferably comprise 3 linear axes and 2 rotary axes to allow a particularly advantageous free mobility and orientability of the tool. Due to the resulting free tool guide relative to the clamped workpiece in addition to straight-line tracks a variety of geometrically complex curvilinearstagesbahnverierin for the given Tool possible through the difference geometry of the workpiece. Thus, a processing path can be selected, which maximizes the achievable Zerspanvolumen along the trajectory.
- the variability of the feed rate and feed direction of the tool thus has the particular advantage that a path can be calculated such that the changes in the feed rate and feed direction of the given tool along the path can be controlled so that the largest possible actual cutting volume can be achieved .
- a feed rate, feed direction and tool orientation are preferably always generated with the proviso that the Zerspanvolumen is maximized depending on the maximum Zerspanvolumens the given tool, in addition, no material of the finished part geometry is removed.
- the feed rate and feed direction may vary continuously along the path depending on the difference geometry.
- the path data can additionally be generated as a function of permissible performance parameters and / or kinetic properties of the machine tool in such a way that the maximum performance parameters and / or kinetic properties of the machine tool are not exceeded by a given tool when traversing a machining path determined by the path data.
- Performance parameters and kinetic properties of the machine tool include, for example, power of the spindles, feed rate of the linear axes, power of the rotary axes, kinematically permissible feed values on linear and rotary axes, feed acceleration and / or a maximum permissible load of clamping means or Elements of the control device of the machine tool by forces and / or torques.
- the path data may be generated as a function of one or more maximum load values of the at least one predetermined tool such that a load of the given tool does not exceed the maximum load value (s) of the given tool when traversing a machining path defined by the path data ,
- a load of the tool in this case refers to forces and torques that act on the predetermined tool when traversing the specified machining path. Damage to the tool can thus be avoided since no machining paths and path data are set so that the maximum permissible load values of the given workpiece are exceeded.
- the method of the present invention comprises the continuously repeating step of generating machine tool geometry model data, the machine tool geometry model data describing a current machine tool geometry at a particular machining time of the workpiece, the current machine tool geometry preferably having a current relative orientation and relative position of the given tool, of elements of the control device and clamping means of the machine tool for clamping the workpiece at a certain processing time, wherein the web data continues preferably on the basis of the machine tool geometry model data and / or on the basis of a comparison of the machine tool geometry model data with the machining geometry model data at the specific machining time with the additional proviso that a collision of elements of the machine tool with elements of the machine tool and of elements of the machine tool, except the predetermined tool, is prevented with the workpiece when moving away from the machining path by the at least one predetermined tool.
- no processing paths are set, which lead to a collision of elements of the control device with chucking means of the machine tool, with the workpiece or with other elements of the machine tool when traveling the web through the predetermined tool. Only the predetermined tool controlled by the control device comes next to the clamping means of the machine tool in contact with the workpiece to be machined.
- This forward-looking collision check is advantageous, in particular because of the optionally complicated and curvilinear course of the machining path according to the invention as a function of the difference geometry with possibly continuously changing feed direction, feed speed and / or tool orientation.
- the model data are each suitable for generating a respective virtual 3D model of the blank geometry of the workpiece, the machining geometry of the workpiece, the finished part geometry of the workpiece, the difference geometry and / or the machine tool.
- the generated and provided model data can be displayed visually in a virtual 3D model of the respective geometry.
- the respective processing state of the workpiece can be displayed to a human operator or the respective geometries can be displayed individually or in combination.
- the path data is generated based on a simulation of processing a virtual workpiece by one or more virtual predetermined tools on a virtual machine tool, the simulation preferably comprising the steps of generating a virtual 3D model of the workpiece in the raw state, generating first path data including setting a first Machining Path for a Virtual Predetermined Tool, Simulating the Departure of the Specified First Machining Path Based on the Generated First Path Data by the Virtual Predetermined Tool, Generating Machining Geometry Model Data of a Virtual 3D Model of Machining Geometry of the Virtual Work Piece, Providing a Virtual Ablation Condition of the Work Piece at a Machining Time after simulating the departure of the first specified machining path by a virtual given tool, provide finished part geometry model data of one 3D virtual model of precast geometry describing a precast geometry of the virtual workpiece, generating differential geometry model data describing a difference geometry of the material that still needs to be removed from the virtual workpiece to achieve the precast geometry, and generating second orbit data including specify
- machining paths and the associated path data can be determined by simulation of a virtual machine tool.
- a virtual machine tool for simulating a process for machining a workpiece on a machine tool for the simulation of processes on CNC machines is described in DE 10 2006 043390 A1, the disclosure of which is incorporated by reference in the present application.
- a simulation allows an operator to subjectively intervene in the simulated machining process by specifying or changing simulation parameters.
- the overall machining of the workpiece can be simulated with different predetermined tools or different tool changes.
- different machining strategies can be simulated, whereby the respective machining strategies can be compared with one another based on the simulation, so that an optimal machining strategy can be selected.
- the machining strategy includes, for example, the or the predetermined tool, specified tool change, start and end points of machining paths, which may optionally be specified subjectively by the operator.
- the simulation requires that the departure of a defined machining path can be simulated on the basis of path data by a virtual predefined tool, the machining volume being calculated along the machining path.
- a simulation may further allow an operator to intervene, subjectively intervene in the simulated machining process, subjectively select a new tool, subjectively adapt or modify a CNC part program, whereby the operator can visually represent intermediate states of the machining process so that he can control the machining process and can assess the associated intermediate states.
- the operator can adjust a machining strategy for certain intermediate states depending on the associated difference geometry. If necessary, the simulation can also be used with regard to safety-relevant parameters to check the simulated machining process in terms of safety.
- the web data are further generated in such a way that a machining path is defined in a plurality of contiguous machining path sections, wherein a machining path starting point is determined depending on the difference geometry, wherein starting from the machining path starting point in dependence of the difference geometry a first machining path section is determined, which determines the machining volume from the
- Machining path starting point maximized, and wherein starting from an end point of each of the plurality of contiguous mannersbahnteil spatialen depending on the difference geometry anotheresbahnteil. is set, which maximizes the machining volume from the end point of the previousesbahnteil.s, along the first and the other
- Machining section no material is removed from the precast geometry.
- a machining path can be defined, which is defined at each end point of a section, with the proviso that a predetermined tool maximizes the machining volume as a function of the maximum machining volume of the given tool when traveling the predetermined path based on the generated web data.
- the Processing track sections preferably set so short that the feed direction, feed rate and / or tool orientation can be adjusted as possible after shortrangesbahnteil GmbHen to the circumstances of the differential geometry, with the proviso, depending on the difference geometry set a furtherensbahnteil Partners so that the Zerspanvolumen is maximized.
- an entire machining path can be defined, which is determined at each point of the machining path optimized zerspan, since the inventively optimal trajectory is determined by iterative optimization and determination in zerspanvolumenorientiert optimized sub-track pieces.
- a device for generating control data for controlling a given tool on a machine tool for machining a clamped workpiece from a blank into a finished part by machining comprises a web data generation device for repeatedly generating web data which specifies which at least one machining web is to run off an at least one predefined tool for removing material of the workpiece by feed.
- the control data generating device comprises a machining geometry model data generating device for generating first machining geometry model data of a machining geometry of the workpiece describing the current machining state of the workpiece at a specific machining time, a finished part geometry providing device for providing finished part geometry model data Describe a finished part geometry of the workpiece, a differential geometry model data generating device for generating differential geometry model data based on a comparison of the machining geometry model data with the finished part geometry model data for determining a current difference geometry between the machining geometry and the finished part geometry, and a web data generating means for generating web data including setting a machining path, which is a predefined tool for removing material of the determined instantaneous difference geometry of the workpiece by advancing based on the generated instantaneous differential geometry model data with the proviso that the predetermined Tool on abduction of the machining path in dependence on a maximum Zerspanvolumens for the given tool a maximum of large part of the volume of the difference geometry of the workpiece per unit
- the apparatus further comprises a machine tool parameter acquisition device for detecting permissible performance parameters and / or kinetic properties of the machine tool, wherein the web data generating device generates the web data with the additional proviso that the maximum performance parameters and / or kinetic properties of the machine tool when starting a based the path data specified processing path can not be exceeded by a given tool.
- a machine tool parameter acquisition device for detecting permissible performance parameters and / or kinetic properties of the machine tool
- the web data generating device generates the web data with the additional proviso that the maximum performance parameters and / or kinetic properties of the machine tool when starting a based the path data specified processing path can not be exceeded by a given tool.
- the apparatus further comprises tool property detecting means for detecting tool properties of the tools of the machine tool, the tool characteristics including one or more maximum load values of the tools, and wherein the web data generating means generates the web data with the additional proviso that one or more load values of the tool predetermined tool when departing on the basis of the web data fixed machining path or exceed the maximum load values of the given tool.
- tool property detecting means for detecting tool properties of the tools of the machine tool, the tool characteristics including one or more maximum load values of the tools
- the web data generating means generates the web data with the additional proviso that one or more load values of the tool predetermined tool when departing on the basis of the web data fixed machining path or exceed the maximum load values of the given tool.
- the apparatus further comprises a tool storage detecting means for detecting the tool storage of the machine tool, a tool selecting means for selecting a tool having a comparatively high maximum machining volume depending on the instantaneous differential geometry model data as a predetermined tool for a next machining path and a tool change setting means for specifying a tool change the previously specified tool with a selected for the next machining path predetermined tool as a function of the detected Deutschenbeforratung the machine tool, the horronic- fixing device preferably defines a tool change, if for the next machining path another tool from the tool storage of the machine tool than the previously specified tool of the tool determination device as a given tool for the next processing is selected.
- the tool storage situation of the machine tool can be detected so that the available tools and the associated tool properties (eg the maximum machining volume) are known.
- the respective tool can be selected as a given tool for which a processing path and the associated path data can be determined with optimal, that is as large as possible achievable Zerspanvolumen along the track.
- the predetermined tool can be replaced with another tool, if this allows a larger Zerspanvolumen.
- the apparatus comprises a machine tool geometry model data generating means for generating machine tool geometry model data describing a current machine tool geometry at a particular machining time of the workpiece, the machine tool geometry preferably having a current orientation and position of the given tool, elements of the control device, and clamping means Machine tool for clamping the workpiece comprises.
- the web data are then preferably generated on the basis of the machine tool geometry model data and / or on the basis of a comparison of the machine tool geometry model data with the machining geometry model data at the specific machining time with the additional proviso that a collision of elements of the machine tool with elements of the machine tool and of Elements of the machine tool, except the predetermined tool, is prevented with the workpiece when moving away from the machining path through the at least one predetermined tool.
- an instantaneous geometry of the machine tool at a certain point in time during machining of the workpiece is known or can be determined, wherein the current machine tool geometry specifically the instantaneous position and / or position of movable elements of the machine tool as the position and / or position of elements of the control device or clamping means.
- the current machine tool geometry specifically the instantaneous position and / or position of movable elements of the machine tool as the position and / or position of elements of the control device or clamping means.
- a relative position and / or position between elements of the machine tool with other elements of the machine tool such as For example, be determined between elements of the control device with chucking.
- the apparatus further comprises a display device for visual presentation of a virtual SD model of the blank geometry, a 3D virtual model of the machining geometry, a 3D virtual model of the precast geometry, a virtual 3D model of the differential geometry, and / or a 3D virtual model Model of the machine tool.
- a display device for visual presentation of a virtual SD model of the blank geometry, a 3D virtual model of the machining geometry, a 3D virtual model of the precast geometry, a virtual 3D model of the differential geometry, and / or a 3D virtual model Model of the machine tool.
- the web data generating device generates the web data based on a simulation of the processing of a virtual workpiece on a virtual machine tool, wherein the device preferably further comprises a machining simulation device for simulating the departure of a defined by the web data generating device path tool path through a virtual predetermined tool ,
- the machining geometry model data generating means generates machining geometry model data of a virtual 3D model of a virtual workpiece machining geometry describing a virtual machining state of the workpiece at an arbitrary machining time after the machining of a first predetermined machining path by a virtual given tool by the machining simulation device has been.
- the finished part geometry providing device provides finished part geometry model data of a virtual 3D model of the finished part geometry describing a finished part geometry of the virtual workpiece
- the difference geometry model data generating device preferably generating difference geometry model data describing a difference geometry of the material used to achieve the Prefabricated geometry still needs to be removed from the virtual workpiece.
- the web data generating device generates second web data defining a second processing path based on the difference geometry model data with the proviso that the virtual predetermined tool simulation of Abfahren the second processing path by the processing simulation device in response to a maximum Zerspanvolumens for the given Tool a maximum of the volume of the difference geometry of the workpiece per unit time removes.
- Fig. 1 shows a schematic representation of a machine tool.
- Fig. 2 shows a first embodiment of the invention
- FIG. 3a shows a schematic representation of a simple example of a
- FIG. 3b shows a schematic representation of a simple example of a
- Fig. 3c shows a schematic representation of a simple example of a
- Fig. 3d shows a schematic representation of a simple example of a
- FIG. 4a shows a schematic representation of a simple example of a second machining geometry.
- 4b shows a schematic representation of a simple example of a second differential geometry.
- Fig. 5 shows a second embodiment of the invention
- FIG. 6 shows a third embodiment of the invention
- FIG. 7 shows an embodiment of the inventive device for
- the machine tool 100 comprises a control device 110, clamping means 120, a predetermined tool 130 and a tool magazine 140.
- the tool magazine comprises a plurality of tools 141a, 141b, 141c and 14 Id.
- the control device 110 is equipped with the predetermined tool 130 and is configured such that the controller 110 may control the predetermined tool 130 along a predetermined machining path for removing material of the workpiece.
- the workpiece 150 to be machined is clamped in the clamping means 120.
- the tool magazine 140 further comprises a tool changing device 142 for changing the predetermined tool 130 with which the control device 110 is equipped with one of the tools 141a-d from the tool magazine 140.
- the control device can communicate with each of the tools 141a and 130, so that the workpiece can be machined with each of the tools 141a-d and 130 after the control device 110 has been equipped with the respective tool by the tool changing device 142.
- the various tools 141a-d and 130 on a machine tool differ in specific tool properties. Possible tool properties are, for example, the material or materials of the tool, the diameter and the height of the tool, the number of cutting edges of the tool, load values of the tool and a maximum machining volume of the respective tool. It depends maximum cutting volume of the tool mainly from the aforementioned properties.
- the cutting volume is here a parameter that indicates how much material is removed per time.
- a common unit of Zerspanvolumens of tools of a machine tool is the unit cm 3 / min.
- the tool property of the height of the tool here does not mean the absolute height of the tool, but a height of the tool, which can be used for machining material of the workpiece and therefore corresponds to a possible cutting depth of the tool, ie the depth of a tool into a workpiece can penetrate for the removal of material.
- the maximum machining volume of a tool can also depend on the material of the workpiece.
- machining volume When a defined machining path is traveled by the predetermined tool 130 through the workpiece 150, material of the workpiece 150 is removed. In this case, an actual machining volume, also measured in cm 3 / min, is achieved which is smaller or at most equal to the maximum machining volume of the tool.
- the machining volume actually achieved in traversing the specified machining path through the workpiece 150 depends on factors such as the feed rate of the given tool 130 along the designated machining path through the workpiece 150, the power of the spindle 111 that generates the given tool 130 about an axis a cutting speed rotates, the material of the workpiece 150, the material of the tool 130, the diameter and the height and the number of cutting edges of the predetermined tool 130 and the tool orientation of the tool 130 relative to the clamped workpiece 150 from.
- the machine tool 100 is a CNC machine tool, ie the control device 110 is automatically controlled by CNC control data fed into the machine tool 100. On In this way, the predetermined tool 130 is controlled on the basis of the CNC control data.
- the control device 110 of the machine tool 100 makes it possible to control the tool 130 relative to the clamped workpiece 150 with a three-dimensional, free tool movement and a free tool orientation around five axes.
- This includes three linear axes, so that the predetermined tool 130 can be moved three-dimensionally in all directions.
- the linear axes are arranged perpendicular zueinender and each allow a linear movement of the tool, whereby simultaneous trajectories are made possible by simultaneous movement of the linear axes.
- the free tool orientation relative to the clamped workpiece 150 is made possible by two rotary axes, one of the rotary axes allowing an oblique rotation of the tool (not to be confused with the rotation for generating a cutting speed), and allowing the second rotary axis to rotate the workpiece 150 ,
- negative angles of the tool 130 relative to the clamped workpiece 150 are possible, so that a so-called undercut is made possible.
- FIG. 1 A first embodiment of the method for generating control data according to the present invention is shown in FIG.
- the method for generating control data for controlling a given tool on a machine tool for machining a clamped workpiece 150 from a blank into a finished part by machining comprises the steps of generating machining geometry model data S201, providing finished part geometry model data S202, generating differential geometry model data S203 and generating orbit data S204.
- FIG. 3 a shows an example of a blank 310 a cube, which represents the blank of the workpiece, as it is clamped at the beginning of the machining of the workpiece in the machine tool 100 in the chucking means 120.
- FIG. 3 c shows a finished part 340 that is to be achieved by machining of the blank 310.
- 3b shows an example of a possible first intermediate state geometry of the workpiece at a first processing time ti after one or more predetermined tools 130 have removed material from the upper right side of the blank 310 along one or more processing paths. This represents the machining geometry 320 at the first machining time ti.
- the material 330a and 330b still to be removed from the first intermediate state 320 for achieving the finished part geometry of the finished part 340 results from a direct comparison of the finished part geometry of the finished part 340 with the machining geometry of the first machining geometry 320 at the first machining time ti and is shown in Fig. 3d.
- the thus determined difference geometry 330a, b corresponds exactly to the material that still has to be removed by machining until the finished part 340 is reached. In Fig. 2, this corresponds to the steps S201 "generating machining geometry model data", S202 “providing finished part geometry model data” and S203 "generating differential geometry model data”.
- the machining geometry 320 of a workpiece in the intermediate state is determined and machining geometry mode data is generated, which indicates the machining geometry 320 at a first machining time ti.
- the model data is provided to the precast geometry 340, where the precast geometry model data indicates the geometry of the targeted precast part, ie, the geometry of the workpiece as after machining is sought by one or more of the tools 130 and / or 141a-d as finished state.
- step S203 The comparison of the machining geometry model data with the finished part geometry model data is performed in step S203 "generating differential geometry model data" in which the model data are generated that describe the difference geometry 330a, 330b of the workpiece at the first machining time ti, which also includes the machining geometry Model data were generated.
- step S204 "generating web data"
- a machining path is set by the difference geometry 330a, b of the workpiece to be fed by the predetermined tool 130 for removing material of the workpiece 150.
- step S204 "generating path data”
- the machining path and the path data are defined or generated in such a way that the predetermined tool 130, when traversing the machining path defined in step S204, depending on the maximum machining volume of the given tool 130, covers a maximum of the volume of the difference geometry 330a determined in step S203, B of the workpiece per unit time removes.
- the machining path is set in step S204 and path data is generated taking into consideration the differential geometry model data generated in step S203.
- the machining path is determined by the difference geometry 330a, b of the predetermined workpiece 150 such that the largest possible actual machining volume is achieved when the machining path is traveled by the predetermined tool 130. At best, this is the reaches maximum machining volume of the given tool 130. Furthermore, the machining path is set so that only the volume of the determined difference geometry 330a, b is removed when the predetermined machining path is traveled by the predetermined tool 130. This means that no material of the finished part geometry 340 is removed when the predetermined processing path is traversed by the predetermined tool 130.
- step S204 "Generate Web Data"
- the free tool motion and free tool orientation relative to the workpiece 150 is utilized to continuously adjust and change the feed direction, feed rate, and / or tool orientation to maximize actual machining volume as the work path travels by the given tool 130. If possible, the maximum machining volume of the given tool should be achieved.
- directional changes of the feed direction of the predetermined tool 130 along the machining path are each determined so that the change in direction as large an actual Zerspanvolumen after a change in direction by the predetermined Tool 130 can be achieved.
- the machining path is determined so that after a change in direction along the track, a larger Zerspanvolumen can be achieved, as by a straight feed direction without changing direction.
- the setting of the machining path and the generation of the web data are based not only on the finished part geometry 340 of the workpiece, but also on the difference geometry 330a, b and on the maximum machining volume.
- the machining time for machining the workpiece 150 from a blank to a finished part can be significantly reduced by the inventive method for generating control data.
- a plurality of machining paths are defined in succession, wherein a difference geometry is determined to the current processing state always after the predetermined machining path has been traversed by the predetermined tool 130 and before setting a further machining path.
- This requires, in each case, the generation of current machining geometry model data at a current machining time t n , which is the machining of the workpiece 150 since generating the previous machining geometry model data for Processing time t n -i detected, so that the current difference geometry at the processing time t n can be determined.
- the workpiece is supplied in a second intermediate state with a machining geometry 420 in FIG a second processing time t2 exemplified, wherein between the first processing time ti and the second processing time t2 by one or more predetermined tool (s) 130 along one or more machining path (s) material has been removed from the workpiece in the upper left part.
- a new momentary difference geometry 430a, b results as shown in FIG. 4b by way of example. Based on this difference geometry 430a, b, a second processing path is determined and second path data for the second processing path is generated.
- step S501 generation of n-th machining geometry model data
- step S502 generation of n-th differential geometry model data
- the current differential geometry is generated.
- Model data on the basis of the comparison of the finished part geometry with the current machining geometry at the nth processing time t n for generating n-th differential geometry model data compared.
- Finished part geometry model data are again required for the comparison of the current machining geometry with the finished part geometry.
- Shown in Fig. 5 is an n-th repetition of the sequence of Processing steps S201 to S204.
- a tool is selected as the predetermined tool.
- the predetermined tool is that tool with which the control device 110 is equipped so that the control device 110, the predetermined tool 130 through the workpiece 150 for Abtrag of material of the workpiece 150 controls.
- this step S503 is not executed.
- the tool selected as the given tool for the nth machining path can be the same as the predefined tool for the (nth) machining path. In this case, no change of the tool with which the control device 110 is equipped is required.
- a tool is selected as a given tool for the nth machining path which is not equal to the tool specified for the (nl) th machining path.
- the step S504 is followed by "setting a tool change" in which a tool change is set, that is, it is determined that the tool with which the control device 110 is equipped by a tool selected from the tool magazine 140 as a given tool is changed.
- the machine tool 100 comprises the tool changing device 142 for changing the tool 130 with which the control device is equipped.
- step S505 "Generation of n-th path data" an nth processing path is determined on the basis of generated nth path data, the predetermined tool or a possibly new predetermined tool for removing material of the particular instantaneous difference geometry of the workpiece at the processing time t n
- step S505 "Generation of n-th path data” n-th path data are generated here, which indicate at which feed rate and with which tool orientation of the given tool relative to the workpiece the predetermined tool the specified nth processing path should depart.
- the n-th orbit data are generated on the basis of the determined instantaneous difference geometry at the time of processing t n , so that the tool specified for the n-th machining path during the Departing the n-th machining path in dependence on the maximum Zerspanvolumens of the predetermined for the n-th machining path tool a maximum amount of the volume of the particular n-th differential geometry of the workpiece per time removes.
- step S507 generating (n + l) -th differential geometry model data
- step S508 selecting a tool as a given tool
- step S509 setting a tool change” if the tool selected in step S508 is not equal to given tool for the nth machining path
- step S510 generating (n + l) th orbit data
- S511 generating (n + 2) th machining geometry model data” for another (n + 2) th machining path.
- step S511 a workpiece geometry determined in step S511 is equal to the finished part geometry of the workpiece, so that no material has to be removed from the workpiece to increase the finished part geometry to reach.
- the method comprises a further step S604 "generating machine tool geometry As illustrated in Fig. 6, the method then comprises the steps S601 "generating nth machining geometry model data", S602 “providing finished part geometry model data”, S603 "generating nth difference geometry model data”, S604 "Generating Machine Tool Geometry Model Data” and S605 "Generating Web Data for the nth Machining Path”.
- the sequence of method steps S601 to S605 is part of a sequence of method steps in which, as in the second embodiment, the steps are repeated, so that processing paths are set repeatedly.
- step S602 "providing precast geometry model data" may not occur if the precast geometry model data is already available because it has been provided for defining a first processing path.
- step S604 machine tool geometry model data indicating a current machine tool geometry at a particular nth machining time t n is generated, wherein the current machine tool geometry is a current relative orientation and relative position of the given tool 130, elements of the controller 110, and the chuck 120 the machine tool 100 for clamping the workpiece 150 includes.
- the nth processing time t n here is the processing time at which the nth processing geometry model data has been generated in step S601.
- step S605 "generation of n-th path data"
- the n-th machining path is set such that a collision of elements of the machine tool 100 with elements of the machine tool 100 and elements of the machine tool 100 other than the predetermined tool 130 for the n-th Machining path, with the workpiece 150 when moving the n-th machining path through that for the n-th machining path predetermined tool 130 is prevented.
- the nth machining path is set so as to prevent collision of elements of the control device 110 of the machine tool 100 with elements of the machine tool 100 such as the chuck 120.
- the n-th machining path is set such that a collision of elements of the control device 110 with the clamped workpiece 150 is prevented, so that only the predetermined tool 130 comes exclusively for the predetermined removal of material in contact with the workpiece 150.
- This additionally requires a comparison of the machine tool geometry model data with the machining geometry model data of the workpiece 150 at the particular machining time t n , so that by comparing the machining geometry model data and the machine tool geometry model data, the position and location of the clamped workpiece 150 by knowing the position and Position of the clamping means 120 relative to all elements of the machine tool 100, in particular to elements of the control device 110, is known.
- step S605 only one machining path is determined at a time, which can be traversed by the tool specified for the nth machining path in such a manner, without causing an undesired collision of elements of the control device 110 with elements of the clamping device 120, elements of the control device 110 comes with the workpiece, and elements of the control device 110 with elements of the machine tool 100.
- a collision would occur if elements of the control device 110 collide with elements of the machine tool 100 or with the workpiece 150 or come into contact in such a way that a further movement of the processing path through the predetermined tool 130 is not possible.
- the path calculation in this embodiment is done with an additional predictive interference check.
- machining paths are set and path data are generated so as to obtain the largest possible machining volume when the predetermined machining path is traveled by the predetermined tool 130, in practice, machining paths are set have a curvilinear, complicated course through the specific difference geometry of the workpiece.
- the orientation of the given tool 130 relative to the clamped workpiece 150 along the path is thus changed as a function of the determined instantaneous difference geometry, as indicated in the generated path data. Furthermore, on the basis of the web data, a feed rate of the predetermined tool 130 is changed along the defined machining path, so that in each case as far as possible the maximum machining volume of the given tool along the defined machining path is achieved depending on the difference geometry.
- a load of the given tool that is to say the load due to forces and torques during the travel of the defined machining path as a function of the generated web data does not exceed a maximum permissible load or one or more maximum load values of the given tool 130.
- machining paths are determined and path data generated as a function of permissible performance parameters and / or kinetic properties of the machine tool 100.
- the kinematics of the machine tool 100 include orientability and mobility of the control device 100, feed values of the linear axes and / or rotary axes values (feed values of the rotary axes).
- Fig. 7 shows an embodiment of the control data generating apparatus 700 according to any one of the described embodiments of the method of generating control data according to the present invention.
- the control data generating device 700 comprises a machining geometry model data generating device 701 and a finished part geometry model data providing device 702. Furthermore, the device 700 comprises a differential geometry model data generating device 703 that is compatible with the machining geometry model data generating device 701 and the finished part geometry. Model data generator 702 is connected. The apparatus 700 further comprises a web data generation device 705, wherein the Web data generation device 705 is connected to at least the difference geometry model data generation device 703.
- the machining geometry model data generator 701 is suitable for repeatedly generating machining geometry model data of a machining geometry of the workpiece 150 at any machining time, the machining geometry describing the current machining state of the workpiece 150 at that machining timing.
- the finished part geometry model data providing device 702 is adapted to provide finished part geometry model data, wherein the finished part geometry model data describe the geometry of the finished part of the workpiece 150 to be achieved after machining the workpiece 150 on the machine tool 100 in one or more processing steps.
- the difference geometry model data generating device 703 is adapted to compare the respective machining geometry model data and the finished part geometry model data and to generate differential geometry model data for a respective machining geometry of the workpiece 150 at a particular machining timing, including a current difference geometry of the workpiece 150 between the two Specify current machining geometry and precast geometry.
- the difference geometry of the workpiece at the specific machining time corresponding to this processing time exactly the geometry of the material of the workpiece 150, which still has to be removed by one or more predetermined tool (s) 130 of the workpiece 150 to the finished part geometry of the workpiece 150th to reach.
- the web data generation device 705 is suitable for defining a processing path based on the determined instantaneous difference geometry that a given tool 130 for removing material the particular momentary. Traverse differential geometry by feed. According to the invention, the machining path is determined on the basis of the current difference geometry of the workpiece 150 determined by the differential geometry model data generation device 703.
- the web data generation device 705 is further adapted to generate web data from the generated difference geometry model data, wherein the web data indicate at which feed rate and with which tool orientation of the given tool relative to the workpiece 150, the predetermined tool 130 is to start a predetermined machining path.
- the web data is generated by the web data generating device 705 with the proviso that the predetermined tool 130 when traversing a defined by the web data processing path depending on the maximum Zerspanvolumens the given tool 130 a maximum amount of the volume of the particular instantaneous difference geometry of the workpiece 150th per unit time.
- the device 700 for generating control data comprises a machine tool parameter acquisition device 706 for detecting maximum permissible performance parameters and / or kinetic properties of the machine tool 100.
- the machine tool parameter acquisition device 706 is connected at least to the web data generation device 705 so that the web data is dependent on the maximum allowable performance parameters and / or kinetic properties of the machine tool 100 are set.
- control data generating apparatus 700 includes a machine tool geometry model data generating means 707 for generating machine tool geometry model data describing a current machine tool geometry at an arbitrary machining timing of the workpiece 150.
- the current machine tool geometry here comprises a momentary relative Orientation and relative position of the given tool 130, elements of the control device 110 and clamping means 120 of the machine tool 100 for clamping the workpiece 150.
- the machine tool geometry model data generation device 707 is connected at least to the web data generation device 705, such that the machining path and the associated web data from the web data generation device 705 are additionally based on the machine tool geometry model data and / or on the basis of a comparison of the machine tool geometry model data with the machining geometry Model data are determined so that a collision of elements of the machine tool 100 with elements of the machine tool 100 and elements of the machine tool 100, except the predetermined tool 130, with the workpiece 150 is prevented when moving the predetermined machining path through the predetermined tool 150.
- the apparatus 700 includes a tool selector 708 connected to the web data generation device 705, the tool selector 708 being adapted for repeatedly selecting a tool having a comparatively high maximum machining volume depending on the current differential geometry model data as a given tool.
- the tool selection device 708 is connected to a tool storage detection device 710 and a tool change setting device 709.
- the tool storage detecting means 710 detects the tool storage of the machine tool 100. That is, the tool storage detecting means 710 detects the stocking on tools 141a-d and 130 on the machine tool 100, and also detects the characteristics of the respective tools 141a-d and 130, such that the tool storage detecting means 710 detects all the tools 141 and 130 received from the tool selecting means 708 may be determined as a predetermined tool 130, wherein the tool storage detecting means 710 additionally detects the respective maximum machining volume and / or the one or more maximum load values of the respective tools.
- the tool selector 708 may determine a tool as a given tool 130 depending on the maximum machining volume of that tool.
- the tool change-Fectionungs worn 709 detects the previously specified tool 130 on the machine tool, that is, the tool with which the control device 110 of the machine tool is equipped.
- the tool selecting means 708 selects a tool as a given tool 130 for another machining path, this given tool 130 being a tool other than the tool previously equipped in the control apparatus 110 of the machine tool 100, then sets the tool change setting means 709 fixed a tool change, so that the tool with which the control device 110 of the machine tool 100 is equipped, is replaced by the predetermined for the next processing path predetermined tool 130.
- Such a tool change is required, for example, if material still needs to be removed from the workpiece 150, but the difference geometry is such that with the previous predetermined tool 130 no further processing path can be determined such that material is removed from the differential geometry, without violating the precast geometry.
- the device 700 for generating control data comprises a display device 711 for visual presentation of a virtual SD model of the blank geometry, machining geometry, finished part geometry, difference geometry or machine tool geometry on the basis of the respective model data.
- the presentation device 711 can visually represent the individual virtual 3D models, or more of them Model data specified geometries simultaneously.
- the presentation device 711 enables the visual representation of a defined processing path through the difference geometry of the workpiece. This allows a manual operator of the machine tool 100 or the apparatus 700 to visually inspect or check the generated control data, the set machining paths, the generated control data, or also the machining states of the workpiece.
- the apparatus 700 is connected directly to the machine tool 100 via an interface.
- the device 700 generates the control data according to one of the embodiments of the method for generating control data according to the present invention directly during the machining of the workpiece 150 on the machine tool 100.
- the web data generation device 705 generates path data, which is then immediately sent to the Control device 110 of the machine tool 100 are passed so that the control device 110 controls the predetermined tool 130 directly along the specified machining path based on the generated web data and removes material from the workpiece 150.
- a new machining geometry of the workpiece results. This is indicated by the machining geometry model data generator 701 by the generated machining geometry model data.
- the device 700 then generates control data for the next processing step if the processing geometry does not yet correspond to the desired finished part geometry. For this purpose, differential geometry model data of the current machining geometry are again generated, so that again a further machining path with the associated web data can be determined.
- the tool change setting device 709 initiates an actual tool change, in which the previously equipped in the control device 110 tool 130 with another, coming from the tool magazine 140 tool 141a-d is changed, provided that the tool selector 708 other than that predetermined tool 130 selects as predetermined for the next processing path tool 130.
- a further machining path is defined by generating path data by the web data generation device 705. This is done according to the invention on the basis of the current specific difference geometry with the proviso to achieve the largest possible actual cutting volume when driving off the new predetermined tool 130 along the specified machining path, where possible the maximum Zerspanvolumen the given tool 130 is to be achieved.
- the web data are forwarded via the interface directly to the machine tool 100, so that the machine tool 100 controls the predetermined tool 130 with the control device 110 along the defined machining path based on the generated web data based on the generated control data, so that material is removed from the workpiece 150.
- This can be repeated according to the second embodiment of the method for generating control data according to the present invention, until the finished part, or the finished part geometry of the workpiece 150 is reached.
- control data generating apparatus 700 is interfaced not with an actual machine tool 100 but with a simulation device for simulating a virtual machine tool.
- a simulation device for a virtual machine tool which is suitable for simulating a simulation of a machining of a workpiece on a machine tool, is known, for example, from DE 10 2006 043390 A1 of the applicant.
- the optimum here means a processing path or a sequence of processing paths and associated path data, wherein the processing path and the path data are determined according to the method of the present invention, so that the processing time of the workpiece is optimally reduced due to the selected or predetermined processing paths.
- the apparatus 700 additionally includes a machining simulation device 712 for simulating the running of a machining path determined from web data generated by the web data generating device 705 by a virtual given tool, the machining geometry model data generating device 701 machining model data of a 3D virtual model generates a machining geometry of the virtual workpiece, which is a virtual AbtragsTalk the workpiece Describe a processing time after the departure of a first predetermined machining path was simulated by a virtual predetermined tool by the machining simulation device 712.
- the finished part geometry providing means 702 provides finished part geometry model data of a virtual 3D model of the finished part geometry describing a finished part geometry of the virtual workpiece, the difference geometry model data generation device 703 based on a comparison of the finished part geometry model data and the machining geometry model data current difference geometry model data generated, which describe a difference geometry of the material that still has to be removed from the virtual workpiece to achieve the finished part geometry.
- the web data generation device 705 uses the difference geometry model data to generate web data defining a machining path with the proviso that the simulation of the second machining path by the machining simulation device depending on a maximum machining volume for the given tool, the virtual predefined tool a maximum of part Volume of the difference geometry of the workpiece per unit time removes.
- the apparatus 700 or the virtual machine tool which is connected to the device 700 for generating control data, comprises a storage means for storing the generated control data, the defined processing paths, the associated path data and possibly the specified tool changes. These data can then be transferred to an actual machine tool after the simulation has been completed, so that this machine tool can use the control data to process an actual workpiece with an actual given tool on the basis of the control data.
- the exemplary embodiments and drawings listed here are to be understood as purely illustrative and not restrictive. It is possible to combine the features described in the embodiments in a different way with each other, in order to provide in this way further embodiments, which are optimized for the corresponding application. As far as such modifications are obvious to those skilled in the art, they should be implicitly disclosed by the above description of the embodiments.
- a control data generating apparatus 700 according to the first embodiment of the control data generating method requires only a machining geometry model data generating means 701, a finished part geometry model data generating means 702, a difference geometry model data generating means 703, and a web data generating means 705 All other devices of the device 700 as described in Fig. 7 are optional for this first embodiment of the method for generating control data.
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Abstract
The present invention relates to a method and an apparatus for generating control data for controlling a predefined tool on a machine tool for machining a workpiece, which is clamped in the machine tool, from a blank into a finished part by means of a cutting process. Machining geometry model data relating to a machining geometry of the workpiece at a machining time is compared with finished part geometry model data in order to determine a differential geometry between the machining geometry and the finished part geometry. A machining path for the predefined tool for the purpose of removing material from the workpiece is defined using the differential geometry determined, and path data is generated in such a manner that a maximum portion of the volume of the differential geometry is removed per unit time on the basis of a maximum cutting volume of the predefined tool.
Description
Verfahren und Vorrichtung zum Erzeugen von Steuerdaten zum Steuern eines Werkzeugs an einer Werkzeugmaschine Method and device for generating control data for controlling a tool on a machine tool
Beschreibungdescription
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Erzeugen von Steuerdaten zum Steuern eines vorgegebenen Werkzeugs an einer Werkzeugmaschine zum Bearbeiten eines eingespannten Werkstücks von einem Rohteil in ein Fertigteil durch Zerspanen.The present invention relates to a method and apparatus for generating control data for controlling a given tool on a machine tool for machining a clamped workpiece from a blank into a finished part by machining.
Insbesondere betrifft die Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Erzeugen von Steuerdaten zum Steuern eines vorgegebenen Fräswerkzeugs an einer CNC-gesteuerten Werkzeugmaschine oder einem CNC-gesteuerten Bearbeitungszentrum zum Bearbeiten eines in der Werkzeugmaschine eingespannten Werkstückes von einem Rohteil in ein Fertigteil mit einer angestrebten vorgegebenen Fertigteilgeometrie.More particularly, the invention relates to a method and apparatus for generating control data for controlling a given milling tool on a CNC machine tool or a CNC controlled machining center for machining a workpiece clamped in the machine tool from a blank to a finished part having a desired predetermined finished part geometry.
Hintergrund der ErfindungBackground of the invention
CNC-gesteuerte Werkzeugmaschinen sind in den unterschiedlichsten Ausführungen aus dem Stand der Technik wohlbekannt. CNC („Computerized Numerical Contror) bedeutet hierbei, dass die Werkzeugmaschine numerisch gesteuert wird, d.h. anhand eines CNC- Programms, das die CNC-Steuerdaten umfasst. Die Werkzeugmaschine ist mit einem Werkzeug ausgerüstet, das Material von dem Werkstück durch Zerspanen abträgt. Die Steuerung des Werkzeugs erfolgt mittels einer Steuervorrichtung anhand von den CNC-Steuerdaten des CNC-Programms. Hierdurch wird eine präzise maschinelle Bearbeitung eines in der Werkzeugmaschine eingespannten Werkstücks anhand der festgelegten CNC-Steuerdaten möglich.
Heutzutage werden CNC-Programme mittels CAM-Systemen (CAM für „Computer Aided Manufacturing") softwareunterstützt erstellt. Ein erstelltes CNC-Programm umfasst Steuerdaten, die ein eingesetztes Werkzeug relativ zu einem in der Werkzeugmaschine eingespannten Werkstück entlang einer generierten Bahnen steuert, um Material des Werkstücks bei Abfahren der Bahn abzutragen.CNC machine tools are well known in a variety of prior art designs. CNC ("Computerized Numerical Contror") means that the machine tool is numerically controlled, ie by means of a CNC program that includes the CNC control data. The machine tool is equipped with a tool that removes material from the workpiece by machining. The control of the tool by means of a control device based on the CNC control data of the CNC program. As a result, a precise machining of a workpiece clamped in the machine tool based on the specified CNC control data is possible. Nowadays, CNC programs are software-assisted by means of CAM (Computer Aided Manufacturing) systems A CNC program created includes control data that controls an inserted tool relative to a workpiece clamped in the machine tool along a generated path to form material of the Workpiece to be removed when moving off the web.
Aus dem Stand der Technik sind Vorrichtungen und Verfahren zur Simulation einer Bearbeitung eines virtuellen Werkstücks an einer virtuellen Werkzeugmaschine bekannt, wobei die Bearbeitung des Werkstücks an einer Darstellungseinrichtung visualisiert wird, und ein Anwender die Simulation auswerten kann um gegebenenfalls Änderungen der Steuerdaten zum Steuern des Werkzeugs zu erstellen oder zu ändern.From the prior art devices and methods for simulating a processing of a virtual workpiece on a virtual machine tool are known, wherein the processing of the workpiece is visualized on a display device, and a user can evaluate the simulation to any changes to the control data for controlling the tool create or change.
Aus DE 10 2006 043390 Al des Anmelders ist eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Simulation eines Ablaufs zur Bearbeitung eines Werkstücks an einer Werkzeugmaschine für die Simulation von Abläufen an CNC- Maschinen bekannt. Die Vorrichtung umfasst Speichereinrichtungen zum Speichern von Werkzeugmaschinendaten zur Erzeugung eines virtuellen Abbilds einer Werkzeugmaschine, zum Speichern von Werkstückdaten zur Erzeugung eines virtuellen Abbilds eines Werkstücks und zum Speichern von Betriebsmitteldaten zur Erzeugung eines virtuellen Abbilds eines Betriebsmittels. Durch diese Einrichtungen werden die für die Erzeugung eines realitätsnahen Abbildes der Werkzeugmaschine erforderlichen Daten bereitgestellt. Dies beinhaltet nicht nur eine Darstellung des Werkzeugtisches und des Werkstückes, sondern auch die Möglichkeit, die Spannsituation im Detail während der Simulation darzustellen. Ferner wird es ermöglicht, die Werkzeugmaschine in verschiedenen Konfigurationen samt Werkstück und Werkzeug darzustellen. Die entsprechenden Daten werden von den entsprechenden Einrichtungen der Gesamtsimulationseinrichtung zugeführt. Damit liegt virtuell eine mit Werkstück und Werkzeug bestückte Werkzeugmaschine vor.
Aus EP 0 524 344 Al ist ein graphisch interaktives dialogorientiertes Programmiersystem zur Erzeugung von Programmen zur Steuerung des Bearbeitungsprozesses für eine CNC-Werkzeugmaschine bekannt. Das dialogorientierte Programm erleichtert es dem Anwender oder Bediener, Steuerungsprogramme für eine Werkzeugmaschine durch graphische Dialogführung möglichst einfach zu ändern, zu ergänzen oder neu zu erstellen.Applicant's DE 10 2006 043390 A1 discloses an apparatus and a method for simulating a sequence for machining a workpiece on a machine tool for the simulation of sequences on CNC machines. The apparatus comprises memory means for storing machine tool data for generating a virtual image of a machine tool, for storing workpiece data for generating a virtual image of a workpiece and for storing resource data for generating a virtual image of a resource. These devices provide the data required to produce a realistic image of the machine tool. This not only includes an illustration of the tool table and the workpiece, but also the possibility to present the clamping situation in detail during the simulation. Furthermore, it is possible to represent the machine tool in various configurations including workpiece and tool. The corresponding data are supplied from the corresponding devices to the overall simulation device. This is virtually a pre-equipped with workpiece and tool machine tool. EP 0 524 344 A1 discloses a graphically interactive dialog-oriented programming system for generating programs for controlling the machining process for a CNC machine tool. The dialog-oriented program makes it easier for the user or operator to easily change, supplement or create control programs for a machine tool by means of graphical dialog guidance.
Aus JP 2001 282331 A ist eine Werkzeug-Simulationseinrichtung bekannt, die dazu geeignet ist, ein reales Werkzeug einer Werkzeugmaschine zu simulieren, wobei eine Steuerung für eine Bearbeitung durch das Werkzeug verändert werden kann. Die Simulation der Bearbeitung durch das Werkstück wird auf einem Bildschirm angezeigt.From JP 2001 282331 A a tool simulation device is known, which is suitable for simulating a real tool of a machine tool, wherein a control for a machining by the tool can be changed. The simulation of machining through the workpiece is displayed on a screen.
Aus US 6 584 373 B 1 ist ein Verfahren zum Steuern eines CNC-Werkzeugs und ein Steuerungssystem zum Steuern eines CNC-Werkzeugs bekannt für eine Steuerung in zyklisch wiederkehrenden Sequenzen. Das Steuerungssystem umfasst eine Dateneinspeisungseinheit, eine Visualisierungseinheit, eine Werkzeugmaschinenprüfeinheit und eine NC- Steuereinheit. Hierbei enthält die NC-Steuereinheit mindestens ein gespeichertes NC-Programm zum Erzeugen einer Bewegungssequenz für das CNC-Werkzeug.From US 6 584 373 B 1 there is known a method of controlling a CNC tool and a control system for controlling a CNC tool for control in cyclic recurring sequences. The control system includes a data feed unit, a visualization unit, a machine tool testing unit, and an NC control unit. In this case, the NC control unit contains at least one stored NC program for generating a motion sequence for the CNC tool.
Die Bahnberechnung des Stands der Technik für ein CNC-gesteuertes Werkzeug basiert auf geometrischen Größen und orientiert sich an der angestrebten Fertigteilgeometrie des Werkstücks. Es werden Steuerdaten derart erzeugt, dass das Material des Werkstücks durch Hin- und Herbewegung eines eingesetzten Werkzeugs entlang einfacher Bahnen Schicht für Schicht abgetragen wird, bis die Fertigteilkontur erreicht wird. Dies wird auch Abzeilen genannt.The prior art orbit calculation for a CNC controlled tool is based on geometric dimensions and is oriented to the desired finished part geometry of the workpiece. Control data are generated in such a way that the material of the workpiece is removed layer by layer by reciprocating an inserted tool along simple paths until the finished part contour is reached. This is also called a line.
Das Zerspanvolumen entlang einer Bearbeitungsbahn (abgetragenes Materialvolumen pro Zeiteinheit), d.h. die Schnittleistung des Werkzeugs im Material wird durch geometrische Größen bestimmt. Ausgehend von der
Rohteilgeometrie wird an einem CAM-System eine Bearbeitungsbahn generiert, die sich bei unkritischen Konturverläufen der Werkstückgeometrie, d.h. Konturverläufen, die die Fertigteilgeometrie nicht gefährden, an statischen, in Schnitttabellen festgelegten Zerspanvolumina orientiert.The cutting volume along a machining path (material volume removed per unit of time), ie the cutting performance of the tool in the material is determined by geometric sizes. Starting from the Blank geometry On a CAM system, a processing path is generated which, in the case of uncritical contour progressions of the workpiece geometry, ie contour progressions which do not endanger the finished part geometry, is oriented to static cutting volumes defined in cutting tables.
Bei Annäherung an die Fertigteilkontur werden nur noch Fräsbahnen generiert, die mit konstantem Vorschub das Restmaterial mit unterschiedlichen eingesetzten Werkzeugen der Fertigteilkontur folgend abtragen. Die Bearbeitungszeit, also die Zeitspanne, die nötig ist, ausgehend von dem Rohteil durch Abtragen von Material die Fertigteilkontur zu erreichen, ist durch die programmierten Vorschubgeschwindigkeiten und die festgelegte(n) Bearbeitungsbahn(en) festgelegt.When approaching the finished part contour, only milling paths are generated which, with constant feed, remove the residual material with different tools used in the finished part contour. The machining time, ie the time it takes to reach the finished part contour from the blank by removing material, is determined by the programmed feed rates and the specified machining path (s).
Um die Bearbeitungszeit eines Werkstücks von einem Rohteil in ein Fertigteil zu reduzieren, generieren CAM-Systeme, die dem Stand der Technik bekannt sind, eine oder mehrere Bahnen für ein Werkzeug, die eine Luftschneidezeit reduzieren. Die Luftschneidezeit ist die Zeit, die ein gesteuertes Werkzeug in der Werkzeugmaschine gesteuert wird, ohne Material von einem eingespannten Werkstück abzutragen. Luftschneidezeit entsteht zum Beispiel, wenn das Werkzeug von einem Punkt des Werkstückes zu einem anderen Punkt des Werkstückes geführt wird um eine neue Bearbeitungsbahn zu zum Abtragen von Material zu beginnen, wobei während der Luftschneidezeit kein Material von dem Werkstück abgetragen wird. Im Gegensatz dazu ist eine Bearbeitungsbahn eine Bahn, entlang einer solchen das Werkzeug zum Abtragen von Material des Werkstücks gesteuert wird, d.h. ein Werkzeug trägt entlang einer Bearbeitungsbahn Material vom Werkstück ab.
Zusammenfassung der ErfindungIn order to reduce the machining time of a workpiece from a blank to a finished part, CAM systems known in the art generate one or more webs for a tool that reduce air cutting time. The air cutting time is the time that a controlled tool is controlled in the machine tool without removing material from a clamped workpiece. Air cutting time arises, for example, when the tool is fed from one point of the workpiece to another point of the workpiece to start a new machining path to remove material, wherein no material is removed from the workpiece during the air cutting time. In contrast, a processing path is a path along which the tool for removing material of the workpiece is controlled, ie a tool carries material along a processing path from the workpiece. Summary of the invention
Ausgehend vom Stand der Technik ergibt sich die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Erzeugen von Steuerdaten zum Steuern eines Werkzeugs an einer Werkzeugmaschine bereitzustellen, die eine im Vergleich zum Stand der Technik reduzierte Bearbeitungszeit ermöglichen.Starting from the prior art, the object of the present invention to provide a method and an apparatus for generating control data for controlling a tool on a machine tool, which allow a reduced processing time compared to the prior art.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 11.According to the invention, this object is achieved by a method having the features of claim 1 and a device having the features of claim 11.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung werden durch die abhängigen Ansprüche beschrieben.Advantageous embodiments and preferred embodiments of the invention are described by the dependent claims.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erzeugen von Steuerdaten zum Steuern eines vorgegebenen Werkzeugs an einer Werkzeugmaschine zum Bearbeiten eines eingespannten Werkstücks von einem Rohteil in ein Fertigteil durch Zerspanen, umfassend den Schritt Erzeugen von Bahndaten, die angeben, welche Bearbeitungsbahn beziehungsweise Bearbeitungsbahnen ein mindestens ein vorgegebenes Werkzeug mit welcher Vorschubgeschwindigkeit und mit welcher Werkzeugorientierung relativ zum Werkstück zum Abtragen von Material des Werkstücks durch Vorschub abfahren soll.The invention relates to a method for generating control data for controlling a given tool on a machine tool for machining a clamped workpiece from a blank into a finished part by machining, comprising the step of generating web data indicating which machining path or paths at least one predetermined tool at which feed rate and with which tool orientation relative to the workpiece for removing material of the workpiece to move by feed.
Erfindungsgemäß umfasst das Verfahren die Verfahrensschritte Erzeugen von Bearbeitungsgeometrie-Modelldaten einer Bearbeitungsgeometrie des Werkstücks, die den momentanen Abtragszustand des Werkstücks zu einem bestimmten Bearbeitungszeitpunkt beschreiben, Bereitstellen von Fertigteilgeometrie-Modelldaten, die eine Fertigteilgeometrie des Werkstücks beschreiben, Erzeugen von Differenzgeometrie-Modelldaten anhand eines Vergleichs der Bearbeitungsgeometrie-Modelldaten mit den Fertigteilgeometrie-Modelldaten zum Bestimmen einer Differenzgeometrie zwischen der Bearbeitungsgeometrie und der Fertigteilgeometrie, Erzeugen
von Bahndaten einschließlich Festlegen einer Bearbeitungsbahn, die ein vorgegebenes Werkzeug zum Abtragen von Material der bestimmten Differenzgeometrie des Werkstücks durch Vorschub abfahren soll, anhand der erzeugten Differenzgeometrie-Modelldaten.According to the invention, the method comprises the steps of generating machining geometry model data of a machining geometry of the workpiece describing the current machining state of the workpiece at a specific machining time, providing finished part geometry model data describing a finished part geometry of the workpiece, generating difference geometry model data based on a comparison of Machining geometry model data with the precast geometry model data to determine a difference geometry between the machining geometry and the precast geometry, generating trajectory data including specifying a machining path to be fed by a given tool for ablating material of the determined difference geometry of the workpiece by feed based on the generated differential geometry model data.
Erfindungsgemäß werden die Bahndaten anhand der Differenzgeometrie- Modelldaten erzeugt, wobei die Bahndaten zusätzlich zu der festgelegten Bearbeitungsbahn weiterhin angeben, mit welcher Vorschubgeschwindigkeit und mit welcher Werkzeugorientierung des vorgegebenen Werkzeugs relativ zu dem Werkstück das vorgegebene Werkzeug die anhand der Differenzgeometrie festgelegte Bearbeitungsbahn abfahren soll.According to the invention, the web data are generated on the basis of the differential geometry model data, wherein the web data further specify in addition to the specified processing path, with which feed rate and with which tool orientation of the given tool relative to the workpiece, the given tool to start the defined by the difference geometry machining path.
Hierbei werden die Bahndaten erfindungsgemäß mit der Maßgabe erzeugt, dass das vorgegebene Werkzeug beim Abfahren der Bearbeitungsbahn in Abhängigkeit eines maximalen Zerspanvolumens des vorgegebenen Werkzeugs erfindungsgemäß einen maximal großen Teil des Volumens der bestimmten Differenzgeometrie des Werkstücks pro Zeiteinheit abträgt.According to the invention, the web data are generated with the proviso that, when the machining path travels down the machining path depending on a maximum machining volume of the given tool, the predetermined tool removes a maximum of the volume of the determined difference geometry of the workpiece per unit time.
Das Erzeugen von Steuerdaten mit der dazugehörigen Bearbeitungsbahnberechnung erfolgt somit nicht nur, wie im Stand der Technik, anhand der Fertigteilgeometrie, sondern ist zusätzlich am erreichten beziehungsweise mit einem vorgegebenen Werkzeug in Abhängigkeit von der Differenzgeometrie erreichbaren Zerspanvolumen (abgetragenes Materialvolumen pro Zeiteinheit) orientiert um das Zerspanvolumen in Abhängigkeit von der Differenzgeometrie zu maximieren.The generation of control data with the associated processing path calculation is thus not only, as in the prior art, based on the finished part geometry, but is additionally on the achieved or achievable with a given tool depending on the difference geometry Zerspanvolumen (ablated material volume per unit time) oriented to the Zerspanvolumen depending on the difference geometry to maximize.
Durch den Schritt Erzeugen von Bearbeitungsgeometrie-Modelldaten einer Bearbeitungsgeometrie des Werkstücks kann zu jedem beliebigen Zeitpunkt der Bearbeitung des Werkstücks die momentane Geometrie des Werkstücks zu diesem Zeitpunkt bestimmt werden, so dass der momentane Abtragungszustand zu diesem Bearbeitungszeitpunkt bekannt ist.By the step generating machining geometry model data of a machining geometry of the workpiece, the instantaneous geometry of the workpiece at this time can be determined at any time during the machining of the workpiece, so that the current abrasion state at this machining time is known.
Die Bearbeitungsgeometrie ist eine Geometrie des Werkstücks zu einem beliebigen Bearbeitungszeitpunkt bei Bearbeitung des Werkstücks, also ein
Zwischenzustand zwischen Rohteil- und Fertigteilgeometrie. Vor Abtragen von Material des Werkstücks, bevor ein erstes vorgegebenes Werkzeug durch Vorschub Material des Werkstücks abträgt, ist die Bearbeitungsgeometrie des Werkstücks identisch mit der Rohteilgeometrie und nachdem das Werkstück fertig gestellt ist, ist die Bearbeitungsgeometrie identisch mit der Fertigteilgeometrie .The machining geometry is a geometry of the workpiece at any machining time during machining of the workpiece, ie a Intermediate state between blank and finished part geometry. Before removing material from the workpiece before a first predetermined tool removes material from the workpiece by feeding, the machining geometry of the workpiece is identical to the blank geometry, and after the workpiece is completed, the machining geometry is identical to the finished part geometry.
Das Bereitstellen von Fertigteilgeometrie-Modelldaten, die die Fertigteilgeometrie des Werkstücks beschreiben, ermöglicht einen Vergleich der Fertigteilgeometrie und der im letzten Verfahrensschritt erfindungsgemäß bestimmten Bearbeitungsgeometrie des Werkstückes. Durch den Vergleich können Position, Lage und Geometrie des noch überstehenden Materials des Werkstücks, also des noch bis zur Fertigstellung des Werkstücks abzutragenden Materials zu einem bestimmten Bearbeitungszeitpunkt, in dem die ersten Bearbeitungsgeometrie-Modelldaten erzeugt werden, bestimmt werden. Somit können die Differenzgeometrie-Modelldaten anhand des Vergleichs der Bearbeitungsgeometrie-Modelldaten mit den Fertigteilgeometrie- Modelldaten erzeugt werden.The provision of finished part geometry model data, which describe the finished part geometry of the workpiece, enables a comparison of the finished part geometry and the machining geometry of the workpiece determined according to the invention in the last method step. By means of the comparison, the position, position and geometry of the still protruding material of the workpiece, that is to say the material to be removed until the completion of the workpiece, can be determined at a specific processing time in which the first processing geometry model data are generated. Thus, the difference geometry model data can be generated based on the comparison of the machining geometry model data with the finished part geometry model data.
Dies hat den Vorteil, dass zu jedem beliebigen Zeitpunkt der Bearbeitung des Werkstücks das Bestimmen einer momentanen Differenzgeometrie des Werkstückes zu diesem Zeitpunkt möglich ist, die genau dem zu diesem Bearbeitungszeitpunkt noch abzutragenden Material des Werkstücks entspricht. Somit ist es möglich, zu jedem Zeitpunkt der Bearbeitung zu bestimmen, welches Material noch von dem Werkstück abgetragen werden muss, einschließlich der Geometrie und Form des noch abzutragenden Materials.This has the advantage that at any point in the machining of the workpiece, it is possible to determine an instantaneous difference geometry of the workpiece at this time, which exactly corresponds to the material of the workpiece still to be removed at this processing time. Thus, it is possible to determine at any time of the machining, which material still has to be removed from the workpiece, including the geometry and shape of the material still to be removed.
Anhand der bestimmten momentanen Differenzgeometrie-Modelldaten ist es möglich, eine Bearbeitungsbahn durch die Differenzgeometrie des Werkstücks zum Abfahren des vorgegebenen Werkzeugs mit der Maßgabe zu berechnen, dass das vorgegebene Werkzeug beim Abfahren der Bahn in Abhängigkeit eines maximalen Zerspanvolumens des vorgegebenen
Werkzeugs einen maximal großen Teil des Volumens der bestimmten Differenzgeometrie des Werkstücks pro Zeiteinheit abträgt.On the basis of the determined instantaneous difference geometry model data, it is possible to calculate a processing path through the difference geometry of the workpiece for traversing the given tool with the proviso that the predetermined tool when traversing the web in dependence of a maximum Zerspan volume of the given Tool a maximum of the volume of the particular difference geometry of the workpiece per unit time removes.
Neben der reinen geometrischen Bahnberechnung werden erfindungsgemäß die Bahndaten derart erzeugt, dass sie zusätzlich zu der festgelegten Bearbeitungsbahn die Vorschubgeschwindigkeit und Werkzeugorientierung entlang der Bahn festlegen. Die Vorschubgeschwindigkeit ist hierbei ein wichtiger Parameter von dem das erreichte tatsächliche Zerspanvolumen beim Abfahren der Bahn durch das vorgegebene Werkzeug abhängt, da eine höhere Vorschubgeschwindigkeit direkt zu einem höheren Zerspanvolumen führt.In addition to the pure geometric path calculation, according to the invention, the path data are generated in such a way that, in addition to the defined processing path, they determine the feed rate and tool orientation along the path. The feed rate here is an important parameter on which the actual cutting volume achieved when the web travels through the given tool depends, because a higher feed rate leads directly to a higher cutting volume.
Das erreichbare Zerspanvolumen bei Abfahren der Bahn hängt weiterhin von der Orientierung des Werkzeugs relativ zu der Vorschubrichtung ab. Weitere Parameter, die das erreichbare Zerspanvolumen bestimmen und bei der Festlegung der Bearbeitungsbahn berücksichtigt werden können, sind neben Werkzeugmaschinenparametern wie Spindelleistung oder Vorschubwert der Achsen zum Beispiel auch das Material des Werkstücks, der Durchmesser und Höhe des Werkzeugs und/ oder die Zahl der Schneiden des Werkzeugs.The achievable Zerspanvolumen when traveling the web still depends on the orientation of the tool relative to the feed direction. Other parameters that determine the achievable machining volume and can be taken into account when defining the machining path, in addition to machine tool parameters such as spindle power or feed value of the axes, for example, the material of the workpiece, the diameter and height of the tool and / or the number of cutting edges of the tool ,
Das maximale Zerspanvolumen des vorgegebenen Werkzeugs stellt erfindungsgemäß die Maßgabe bei der Bahnberechnung dar. Es ist das maximal zulässige Materialvolumen, das pro Zeiteinheit durch das vorgegebene Werkzeug abgetragen werden kann und somit gibt eine Obergrenze für das erreichbare tatsächliche Zerspanvolumen beim Abtragen von Material des Werkstücks an.It is the maximum allowable material volume that can be removed per unit time by the given tool and thus indicates an upper limit for the achievable actual Zerspanvolumen when removing material of the workpiece.
Das maximale Zerspanvolumen des vorgegebenen Werkzeugs ist eine werkzeugspezifische Eigenschaft, die von geometrischen Eigenschaften und Material des Werkzeugs abhängt und die zusätzlich von dem Material des eingespannten Werkstücks abhängen kann.The maximum machining volume of the given tool is a tool-specific property, which depends on the geometric properties and material of the tool and which may additionally depend on the material of the clamped workpiece.
Somit ergibt sich eine optimale Reduktion der Bearbeitungszeit, wenn beim Abtragen von Material durch Vorschub des vorgegebenen Werkzeugs entlang
der berechneten Bearbeitungsbahn, soweit möglich, an jedem Punkt der Bearbeitungsbahn das maximale Zerspanvolumen des vorgegebenen Werkzeugs erreicht wird.This results in an optimal reduction of the processing time, when the removal of material by advancing the given tool along the calculated machining path, as far as possible, at each point of the machining path, the maximum machining volume of the given tool is achieved.
Durch das Verfahren der vorliegenden Erfindung wird eine erhebliche Reduktion der Gesamtbearbeitungszeit im Vergleich zu herkömmlichen Verfahren erreicht, bei denen die Bahnen nur anhand der Fertigteilgeometrie generiert werden, da bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die Bahnberechnung zusätzlich zur Berücksichtigung der Fertigteilgeometrie zerspanvolumenorientiert und anhand einer momentanen Differenzgeometrie erfolgt.By the method of the present invention, a significant reduction of the total processing time compared to conventional methods is achieved in which the webs are generated only on the precast geometry, since in the method according to the invention, the web calculation in addition to the consideration of precast geometry chip volume oriented and based on a current difference geometry.
Vorzugsweise umfasst das Verfahren weiterhin den Schritt Auswählen eines Werkzeugs der Werkzeugmaschine mit einem vergleichsweise hohen maximalen Zerspanvolumen in Abhängigkeit der Differenzgeometrie- Modelldaten als vorgegebenes Werkzeug.Preferably, the method further comprises the step of selecting a tool of the machine tool with a comparatively high maximum machining volume as a function of the differential geometry model data as a given tool.
Dies hat den Vorteil, dass bei einer Bearbeitung des Werkstücks an einer Werkzeugmaschine, die mehrere Werkzeuge mit unterschiedlichen maximalen Zerspanvolumina und unterschiedlichen Werkzeugeigenschaften umfasst, ein Werkzeug als vorgegebenes Werkzeug zum Abfahren der berechneten Bahn in Abhängigkeit der Gegebenheiten der bestimmten momentanen Differenzgeometrie ausgewählt werden kann, so dass ein möglichst hohes Zerspanvolumen bei Abfahren einer festgelegten Bahn erreicht werden kann. Als vorgegebenes Werkzeug wird hierbei nicht notwendigerweise das Werkzeug mit dem größten maximalen Zerspanvolumen bestimmt, sondern es wird ein Werkzeug bestimmt, dass abhängig von der bestimmten momentanen Differenzgeometrie ein optimales möglichst großes Zerspanvolumen erreichen kann.This has the advantage that, when the workpiece is machined on a machine tool which comprises a plurality of tools with different maximum machining volumes and different tool properties, a tool can be selected as a predetermined tool for traversing the calculated path depending on the conditions of the particular instantaneous difference geometry that the highest possible machining volume can be achieved when traveling down a defined path. As a given tool, the tool with the largest maximum machining volume is not necessarily determined here, but rather a tool is determined which, depending on the determined instantaneous difference geometry, can achieve an optimum as large as possible machining volume.
Vorzugsweise werden die Schritte Erzeugen von Bearbeitungsgeometrie- Modelldaten des Werkstücks zu einem bestimmten Bearbeitungszeitpunkt, Erzeugen von Differenzgeometrie-Modelldaten anhand eines Vergleichs der Bearbeitungsgeometrie-Modelldaten mit den Fertigteilgeometrie-Modelldaten
und Erzeugen von Bahndaten in dieser Reihenfolge kontinuierlich wiederholt, wobei mindestens zweite Bearbeitungsgeometrie-Modelldaten einer zweiten Bearbeitungsgeometrie des Werkstücks und zweite Differenzgeometrie-Modelldaten zu einem bestimmten zweiten Bearbeitungszeitpunkt, nachdem das mindestens eine vorgegebene Werkzeug eine erste festgelegte Berarbeitungsbahn anhand von ersten Bahndaten abgefahren hat, bei einer ersten Wiederholung der Schritte erzeugt werden, wobei anhand der zweiten Differenzgeometrie- Modelldaten mindestens eine zweite Bearbeitungsbahn festgelegt wird durch Erzeugen zweiter Bahndaten, die vorzugsweise mit der Maßgabe erzeugt werden, dass ein für die zweite Bearbeitungsbahn vorgegebenes Werkzeug beim Abfahren der zweiten Bearbeitungsbahn in Abhängigkeit eines maximalen Zerspanvolumens dieses vorgegebenen Werkzeugs einen maximal großen Teil des Volumens der bestimmten zweiten Differenzgeometrie des Werkstücks pro Zeiteinheit abträgt.Preferably, the steps of generating machining geometry model data of the workpiece at a particular machining time, generating difference geometry model data based on a comparison of the machining geometry model data with the finished part geometry model data and generating web data in this order continuously, wherein at least second machining geometry model data of a second machining geometry of the workpiece and second difference geometry model data at a particular second machining time after the at least one predetermined tool has traversed a first predetermined machining trajectory based on first trajectory data a first repetition of the steps are generated, wherein based on the second differential geometry model data at least one second processing path is determined by generating second path data, which are preferably generated with the proviso that a given for the second processing path tool when moving off the second processing path in dependence maximum chipping volume of this predetermined tool removes a maximum of a large part of the volume of the specific second differential geometry of the workpiece per unit time.
Dies hat den Vorteil, dass ein Werkstück in einer Mehrzahl von Bearbeitungsschritten von einem Rohteil in ein Fertigteil durch Abtragen von Material bearbeitet werden kann, wobei die Mehrzahl von Bearbeitungsschritten das Abfahren einer Mehrzahl von Bearbeitungsbahnen umfasst. Somit kann nach Abfahren einer Bearbeitungsbahn eine neue aktuelle Bearbeitungsgeometrie des Werkstücks erfasst werden, um eine neue aktuelle Differenzgeometrie zu ermitteln, so dass eine nächste Bearbeitungsbahn durch die Bahndaten anhand der neuen aktuellen Differenzgeometrie des Werkstücks festgelegt wird. Somit kann erfindungsgemäß zu jedem Bearbeitungszeitpunkt bei Abfahren jeder der Bearbeitungsbahnen der Bearbeitungsschritte ein möglichst großes Zerspanvolumen erreicht werden.This has the advantage that a workpiece in a plurality of processing steps can be processed by a blank in a finished part by removing material, wherein the plurality of processing steps includes the departure of a plurality of processing paths. Thus, after a machining path has been traveled, a new current machining geometry of the workpiece can be detected in order to determine a new, current difference geometry, so that a next machining path is determined by the web data on the basis of the new actual difference geometry of the workpiece. Thus, according to the invention, as large a machining volume as possible can be achieved at each machining time when each of the machining paths of the machining steps is shut down.
Da ein vorgegebenes Werkzeug bei der Bearbeitung des Werkstückes in mehreren Bearbeitungsschritten, die das Abfahren von mehreren Bearbeitungsbahnen umfassen, ist es erforderlich, das vorgegebene Werkzeug jeweils von einem Endpunkt einer Bearbeitungsbahn zu einem Anfangspunkt der nächsten Bearbeitungsbahn zu steuern, falls die
Bearbeitungsbahnen nicht direkt zusammenhängen und eine Bearbeitungsbahn an die vorherige Bearbeitungsbahn anschliesst. Dabei kann Luftschneidezeit entstehen, die in die Gesamtbearbeitungszeit des Werkstücks eingeht.Since a given tool in the machining of the workpiece in several processing steps that involve the departure of multiple processing tracks, it is necessary to control the predetermined tool from one end point of a machining path to a starting point of the next machining path, if the Machining tracks do not hang together directly and connects a machining path to the previous processing path. This can cause air cutting time, which is included in the total processing time of the workpiece.
Somit ergibt sich eine besonders vorteilhafte Möglichkeit für eine erhebliche Reduktion der Bearbeitungszeit, wenn die Steuerdaten der Bearbeitung des Werkstücks durch eine Kombination des erfindungsgemäßen zerspanvolumenorientierten Verfahrens mit einer zusätzlichen Minimierung der Luftschneidezeit erzeugt werden, wobei Bearbeitungsbahnen zum Abtragen von Material nach dem erfindungsgemäßen Verfahren festgelegt werden und wobei zusätzlich eine Luftschneidezeit, d.h. die Zeit der Bewegung eines Werkzeugs von einem Endpunkt einer Bearbeitungsbahn und dem Anfangspunkt einer nächsten Bearbeitungsbahn, minimiert wird. Dabei werden die Mehrzahl von Bearbeitungsbahnen zusätzlich mit der Maßgabe festgelegt, dass eine Luftschneidezeit bei dem Steuern des Werkzeugs von einem Endpunkt einer Bearbeitunsgbahn zu einem Anfangspunkt einer nächsten Bearbeitungsbahn minimal ist, falls die Bearbeitungsbahnen nicht zusammenhängen.This results in a particularly advantageous possibility for a considerable reduction of the processing time when the control data of the machining of the workpiece by a combination of the inventive machining volume-oriented method with an additional minimization of the air cutting time are generated, wherein processing tracks for removing material are determined by the method according to the invention and In addition, an air cutting time, ie the time of movement of a tool from an end point of a machining path and the starting point of a next machining path is minimized. At this time, the plurality of machining paths are additionally set with the proviso that an air cutting time in controlling the tool from an end point of a machining line to a starting point of a next machining path is minimum if the machining paths are not related.
Vorzugsweise umfasst das Verfahren zum Erzeugen von Steuerdaten zusätzlich den Verfahrensschritt Bereitstellen von Werkzeugbevorratungsdaten, die die Werkzeugbevorratung der Werkzeugmaschine beschreiben und die angeben, welche Werkzeugeigenschaften die Werkzeuge der Werkzeugbevorratung Werkzeugmaschine haben und vorzugsweise wird der Verfahrensschritt des Auswählen eines vorgegebenen Werkzeugs mit vergleichsweise hohem maximalem Zerspanvolumen in Abhängigkeit der momentanen Differenzgeometrie-Modelldaten als vorgegebenes Werkzeug jeweils für eine nächste Bearbeitungsbahn ausgeführt. Zusätzlich kann das Verfahren der vorliegenden Erfindung gegebenenfalls den Verfahrensschritt des Festlegens eines Werkzeugwechsels des bisher vorgegebenen Werkzeugs mit einem für die nächste Bearbeitungsbahn ausgewählten vorgegebenen Werkzeug in Abhängigkeit der Werkzeugbevorratung der Werkzeugmaschine umfassen,
wenn für die nächste Bearbeitungsbahn ein anderes Werkzeug aus der Werkzeugbevorratung der Werkzeugmaschine als das bisher vorgegebene Werkzeug als das für die nächste Bearbeitungsbahn vorgegebene Werkzeug ausgewählt wird.Preferably, the method for generating control data additionally comprises the step of providing tool storage data describing the tool storage of the machine tool and indicating which tool properties the tools of the tool storage machine tool and preferably the method step of selecting a predetermined tool with a comparatively high maximum machining volume in dependence the instantaneous difference geometry model data as a predetermined tool each executed for a next machining path. In addition, the method of the present invention may optionally include the step of specifying a tool change of the previously given tool with a predetermined tool selected for the next machining path depending on the tool stock of the machine tool, if, for the next machining path, another tool is selected from the tool storage of the machine tool than the previously specified tool as the tool specified for the next machining path.
Dies hat den Vorteil, dass bei einer Bearbeitung des Werkstücks in einer Mehrzahl von Bearbeitungsschritten für jede der festgelegten Bearbeitungsbahnen ein optimales Werkzeug als vorgegebenes Werkzeug ausgewählt werden kann und gegebenenfalls das für die im vorhergehenden Bearbeitungsschritt abgefahrene Bearbeitungsbahn vorgegebene Werkzeug mit einem für die nächste Bearbeitungsbahn im nächsten Bearbeitungsschritt als vorgegebenes Werkzeug ausgewähltes Werkzeug ausgewechselt werden kann.This has the advantage that when processing the workpiece in a plurality of processing steps for each of the defined processing paths an optimal tool can be selected as a given tool and optionally the predetermined for the previous processing step machining path predetermined tool with one for the next processing path in the next Machining step as a given tool selected tool can be replaced.
Vorzugsweise umfasst die Werkzeugmaschine eine Steuervorrichtung zum Steuern des mindestens einen vorgegebenen Werkzeugs, wobei die Steuervorrichtung das Steuern des Werkzeugs relativ zu dem eingespannten Werkstück mit einer dreidimensionalen freien Werkzeugbewegung und einer freien Werkzeugorientierung um mindestens 5 Achsen ermöglicht, und wobei die Bahndaten vorzugsweise mit der zusätzlichen Maßgabe erzeugt werden, dass das mindestens eine vorgegebene Werkzeug bei Abfahren einer anhand der momentanen Differenzgeometrie festgelegten Bearbeitungsbahn die Vorschubrichtung, die Vorschubgeschwindigkeit und/ oder die Orientierung relativ zu dem eingespannten Werkstück in Abhängigkeit von der momentanen Differenzgeometrie ändert.Preferably, the machine tool comprises a control device for controlling the at least one predetermined tool, the control device enabling control of the tool relative to the clamped workpiece with three-dimensional free tool movement and free tool orientation about at least 5 axes, and wherein the path data preferably with the additional proviso that the at least one predetermined tool changes the feed direction, the feed speed and / or the orientation relative to the clamped workpiece as a function of the instantaneous difference geometry when a machining path defined on the basis of the instantaneous difference geometry is moved.
Dies hat den Vorteil, dass die Werkzeugorientierung relativ zu dem Werkstück frei beweglich ist, wobei die mindestens 5 Achsen der Steuervorrichtung der Werkzeugmaschine vorzugsweise 3 Linearachsen und 2 Rundachsen umfassen um eine besonders vorteilhafte freie Beweglichkeit und Orientierbarkeit des Werkzeugs zu ermöglichen. Durch die sich daraus ergebende freie Werkzeugführung relativ zu dem eingespannten Werkstück sind neben geradlinigen Bahnverläufen eine Vielzahl von geometrisch komplexen krummlinigen Bearbeitungsbahnverläufen für das vorgegebene
Werkzeug durch die Differenzgeometrie des Werkstücks möglich. So kann ein Bearbeitungsbahnverlauf gewählt werden, der das erreichbare Zerspanvolumen entlang des Bahnverlaufs maximiert.This has the advantage that the tool orientation is freely movable relative to the workpiece, the at least 5 axes of the control device of the machine tool preferably comprise 3 linear axes and 2 rotary axes to allow a particularly advantageous free mobility and orientability of the tool. Due to the resulting free tool guide relative to the clamped workpiece in addition to straight-line tracks a variety of geometrically complex curvilinear Bearbeitungsbahnverläufen for the given Tool possible through the difference geometry of the workpiece. Thus, a processing path can be selected, which maximizes the achievable Zerspanvolumen along the trajectory.
Die Veränderbarkeit der Vorschubgeschwindigkeit und Vorschubrichtung des Werkzeugs hat somit den besonderen Vorteil, dass eine Bahn derart berechnet werden kann, dass die Änderungen der Vorschubgeschwindigkeit und Vorschubrichtung des vorgegebenen Werkzeugs entlang der Bahn so gesteuert werden können, so dass ein möglichst großes tatsächliches Zerspanvolumen erreicht werden kann. Dabei wird eine Vorschubgeschwindigkeit, Vorschubrichtung und Werkzeugorientierung vorzugsweise immer mit der Maßgabe erzeugt, dass das Zerspanvolumen in Abhängigkeit des maximalen Zerspanvolumens des vorgegebenen Werkzeugs maximiert wird, wobei zusätzlich kein Material der Fertigteilgeometrie abgetragen wird. Vorzugsweise kann sich die Vorschubgeschwindigkeit und Vorschubrichtung hierbei in Abhängigkeit der Differenzgeometrie kontinuierlich entlang der Bahn ändern.The variability of the feed rate and feed direction of the tool thus has the particular advantage that a path can be calculated such that the changes in the feed rate and feed direction of the given tool along the path can be controlled so that the largest possible actual cutting volume can be achieved , In this case, a feed rate, feed direction and tool orientation are preferably always generated with the proviso that the Zerspanvolumen is maximized depending on the maximum Zerspanvolumens the given tool, in addition, no material of the finished part geometry is removed. Preferably, the feed rate and feed direction may vary continuously along the path depending on the difference geometry.
Die Bahndaten können zusätzlich in Abhängigkeit zulässiger Leistungsparameter und/ oder kinetische Eigenschaften der Werkzeugmaschine derart erzeugt werden, dass die maximalen Leistungsparameter und/ oder kinetischen Eigenschaften der Werkzeugmaschine bei Abfahren einer anhand der Bahndaten festgelegten Bearbeitungsbahn durch ein vorgegebenes Werkzeug nicht überschritten werden.The path data can additionally be generated as a function of permissible performance parameters and / or kinetic properties of the machine tool in such a way that the maximum performance parameters and / or kinetic properties of the machine tool are not exceeded by a given tool when traversing a machining path determined by the path data.
Dies hat den Vorteil, dass keine Bahnen berechnet werden, die die zulässigen Leistungsparameter der Werkzeugmaschine überschreiten und/ oder kinetischen Eigenschaften der Werkzeugmaschine überbelasten. Leistungsparameter und kinetische Eigenschaften der Werkzeugmaschine sind zum Beispiel Leistung der Spindeln, Vorschubleistung der Linearachsen, Leistung der Rundachsen, kinematisch zulässige Vorschubwerte an Linear- und Rundachsen, Vorschubbeschleunigung und/ oder eine maximal zulässige Belastung von Einspannmitteln oder
Elementen der Steuervorrichtung der Werkzeugmaschine durch Kräfte und/ oder Drehmomente.This has the advantage that no paths are calculated which exceed the permissible performance parameters of the machine tool and / or overload the kinetic properties of the machine tool. Performance parameters and kinetic properties of the machine tool include, for example, power of the spindles, feed rate of the linear axes, power of the rotary axes, kinematically permissible feed values on linear and rotary axes, feed acceleration and / or a maximum permissible load of clamping means or Elements of the control device of the machine tool by forces and / or torques.
Zusätzlich können die Bahndaten in Abhängigkeit eines oder mehrerer maximaler Belastungswerte des mindestens einen vorgegebenen Werkzeugs derart erzeugt werden, dass eine Belastung des vorgegebenen Werkzeugs bei Abfahren einer anhand der Bahndaten festgelegten Bearbeitungsbahn den oder die maximale(n) Belastungswert(e) des vorgegebenen Werkzeugs nicht überschreitet.In addition, the path data may be generated as a function of one or more maximum load values of the at least one predetermined tool such that a load of the given tool does not exceed the maximum load value (s) of the given tool when traversing a machining path defined by the path data ,
Dies hat den Vorteil, dass bei der Bearbeitungsbahnberechnung neben der Vorgabe der Optimierung des Zerspanvolumens zusätzlich als Maßgabe ein oder mehrere maximale Belastungswerte des Werkzeugs nicht überschritten werden sollen und somit immer eine Bahn berechnet wird und Bahndaten erzeugt werden, so dass der oder die maximalen zulässigen Belastungswerte des Werkzeugs nicht überschritten werden. Eine Belastung des Werkzeugs bezieht sich hierbei auf Kräfte und Drehmomente, die bei Abfahren der festgelegten Bearbeitungsbahn auf das vorgegebene Werkzeug wirken. Eine Beschädigung des Werkzeugs kann somit vermieden werden, da keine Bearbeitungsbahnen und Bahndaten so festgelegt werden, dass der oder die maximal zulässigen Belastungswerte des vorgegebenen Werkstücks überschritten werden.This has the advantage that in the machining path calculation in addition to the specification of the optimization of Zerspanvolumens additionally as a proviso one or more maximum load values of the tool should not be exceeded and thus always a path is calculated and path data are generated, so that the one or more maximum load values of the tool should not be exceeded. A load of the tool in this case refers to forces and torques that act on the predetermined tool when traversing the specified machining path. Damage to the tool can thus be avoided since no machining paths and path data are set so that the maximum permissible load values of the given workpiece are exceeded.
Vorzugsweise umfasst das Verfahren der vorliegenden Erfindung den kontinuierlich wiederholten Verfahrensschritt des Erzeugens von Werkzeugmaschinengeometrie-Modelldaten, wobei die Werkzeugmaschinengeometrie-Modelldaten eine momentane Werkzeugmaschinengeometrie zu einem bestimmten Bearbeitungszeitpunkt des Werkstücks beschreiben, wobei die momentane Werkzeugmaschinengeometrie vorzugsweise eine momentane relative Orientierung und relative Position des vorgegebenen Werkzeugs, von Elementen der Steuervorrichtung und von Einspannmitteln der Werkzeugmaschine zum Einspannen des Werkstücks zu einem bestimmten Bearbeitungszeitpunkt umfasst, wobei die Bahndaten weiterhin
vorzugsweise anhand der Werkzeugmaschinengeometrie-Modelldaten und/ oder anhand eines Vergleichs der Werkzeugmaschinengeometrie- Modelldaten mit den Bearbeitungsgeometrie-Modelldaten zu dem bestimmten Bearbeitungszeitpunkt mit der zusätzlichen Maßgabe festgelegt werden, dass eine Kollision von Elementen der Werkzeugmaschine mit Elementen der Werkzeugmaschine und von Elementen der Werkzeugmaschine, außer des vorgegebenen Werkzeugs, mit dem Werkstück bei Abfahren der Bearbeitungsbahn durch das mindestens eine vorgegebene Werkzeug verhindert wird.Preferably, the method of the present invention comprises the continuously repeating step of generating machine tool geometry model data, the machine tool geometry model data describing a current machine tool geometry at a particular machining time of the workpiece, the current machine tool geometry preferably having a current relative orientation and relative position of the given tool, of elements of the control device and clamping means of the machine tool for clamping the workpiece at a certain processing time, wherein the web data continues preferably on the basis of the machine tool geometry model data and / or on the basis of a comparison of the machine tool geometry model data with the machining geometry model data at the specific machining time with the additional proviso that a collision of elements of the machine tool with elements of the machine tool and of elements of the machine tool, except the predetermined tool, is prevented with the workpiece when moving away from the machining path by the at least one predetermined tool.
Dies hat den Vorteil, dass eine vorausschauende Kollisionsprüfung durchgeführt wird. Somit werden keine Bearbeitungsbahnen festgelegt, die bei Abfahren der Bahn durch das vorgegebene Werkzeug zu einer Kollision von Elementen der Steuervorrichtung mit Einspannmitteln der Werkzeugmaschine, mit dem Werkstück oder mit weiteren Elementen der Werkzeugmaschine führen. Nur das durch die Steuervorrichtung gesteuerte vorgegebene Werkzeug kommt neben den Einspannmitteln der Werkzeugmaschine in Kontakt mit dem zu bearbeitenden Werkstück. Diese vorausschauende Kollisionsprüfung ist insbesondere aufgrund des erfindugsgemäß gegebenenfalls komplizierten und krummlinigen Bearbeitungsbahnverlaufs in Abhängigkeit der Differenzgeometrie mit gegebenenfalls kontinuierlich ändernder Vorschubrichtung, Vorschubgeschwindigkeit und/oder Werkzeugorientierung vorteilhaft.This has the advantage that a predictive interference check is performed. Thus, no processing paths are set, which lead to a collision of elements of the control device with chucking means of the machine tool, with the workpiece or with other elements of the machine tool when traveling the web through the predetermined tool. Only the predetermined tool controlled by the control device comes next to the clamping means of the machine tool in contact with the workpiece to be machined. This forward-looking collision check is advantageous, in particular because of the optionally complicated and curvilinear course of the machining path according to the invention as a function of the difference geometry with possibly continuously changing feed direction, feed speed and / or tool orientation.
Vorzugsweise sind die Modelldaten jeweils geeignet, ein jeweiliges virtuelles 3D-Modell der Rohteilgeometrie des Werkstücks, der Bearbeitungsgeometrie des Werkstücks, der Fertigteilgeometrie des Werkstücks, der Differenzgeometrie und/ oder der Werkzeugmaschine zu erzeugen.Preferably, the model data are each suitable for generating a respective virtual 3D model of the blank geometry of the workpiece, the machining geometry of the workpiece, the finished part geometry of the workpiece, the difference geometry and / or the machine tool.
Dies hat den Vorteil, dass die erzeugten und bereitgestellten Modelldaten in einem virtuellen 3D-Modell der jeweiligen Geometrie visuell dargestellt werden können. Somit kann der jeweilige Bearbeitungszustand des Werkstücks einem menschlichen Bediener angezeigt werden oder es können die jeweiligen Geometrien einzeln oder in Kombination angezeigt werden.
Weiterhin ist es auch möglich, dem menschlichen Bediener eine festgelegte Bearbeitungsbahn durch die angezeigte Differenzgeometrie oder Bearbeitungsgeometrie anzuzeigen, so dass der menschliche Bediener diese festgelegte Bearbeitungsbahn überprüfen kann und gegebenenfalls ändernd eingreifen kann.This has the advantage that the generated and provided model data can be displayed visually in a virtual 3D model of the respective geometry. Thus, the respective processing state of the workpiece can be displayed to a human operator or the respective geometries can be displayed individually or in combination. Furthermore, it is also possible to indicate to the human operator a defined machining path through the indicated difference geometry or machining geometry, so that the human operator can check this fixed machining path and, if necessary, change it.
Vorzugsweise werden die Bahndaten anhand einer Simulation der Bearbeitung eines virtuellen Werkstücks durch ein oder mehrere virtuelle vorgegebene Werkzeuge an einer virtuellen Werkzeugmaschine erzeugt, wobei die Simulation vorzugsweise die Schritte Erzeugen eines virtuellen 3D- Modells des Werkstücks im Rohzustand, Erzeugen von ersten Bahndaten einschließlich Festlegen einer ersten Bearbeitungsbahn für ein virtuelles vorgegebenes Werkzeug, Simulieren des Abfahrens der festgelegten ersten Bearbeitungsbahn anhand der erzeugten ersten Bahndaten durch das virtuelle vorgegebene Werkzeug, Erzeugen von Bearbeitungsgeometrie- Modelldaten eines virtuellen 3D-Modells einer Bearbeitungsgeometrie des virtuellen Werkstücks, die einen virtuellen Abtragszustand des Werkstücks zu einem Bearbeitungszeitpunkt beschreiben, nachdem das Abfahren der ersten festgelegten Bearbeitungsbahn durch ein virtuelles vorgegebenes Werkzeug simuliert wurde, Bereitstellen von Fertigteilgeometrie-Modelldaten eines virtuellen 3D-Modells der Fertigteilgeometrie, die eine Fertigteilgeometrie des virtuellen Werkstücks beschreiben, Erzeugen von Differenzgeometrie-Modelldaten, die eine Differenzgeometrie des Materials beschreiben, das zum Erreichen der Fertigteilgeometrie noch von dem virtuellen Werkstück abgetragen werden muss, und Erzeugen von zweiten Bahndaten einschließlich Festlegen einer zweiten Bearbeitungsbahn anhand der Differenzgeometrie-Modelldaten umfasst, wobei die Bahndaten mit der Maßgabe erzeugt werden, dass das virtuelle vorgegebene Werkzeug bei Simulation des Abfahrens der zweiten Bearbeitungsbahn in Abhängigkeit eines maximalen Zerspanvolumens für das vorgegebene Werkzeug einen maximal großen Teil des Volumens der Differenzgeometrie des Werkstücks pro Zeiteinheit abträgt.
Dies hat den Vorteil, dass die Bearbeitungsbahnen und die dazugehörigen Bahndaten durch Simulation einer virtuellen Werkzeugmaschine festgelegt werden können. Eine virtuelle Werkzeugmaschine zum Simulieren eines Ablaufs zur Bearbeitung eines Werkstücks an einer Werkzeugmaschine für die Simulation von Abläufen an CNC-Maschinen ist in DE 10 2006 043390 Al beschrieben, deren Offenbarung durch Bezugnahme in die vorliegende Anmeldung übernommen wird.Preferably, the path data is generated based on a simulation of processing a virtual workpiece by one or more virtual predetermined tools on a virtual machine tool, the simulation preferably comprising the steps of generating a virtual 3D model of the workpiece in the raw state, generating first path data including setting a first Machining Path for a Virtual Predetermined Tool, Simulating the Departure of the Specified First Machining Path Based on the Generated First Path Data by the Virtual Predetermined Tool, Generating Machining Geometry Model Data of a Virtual 3D Model of Machining Geometry of the Virtual Work Piece, Providing a Virtual Ablation Condition of the Work Piece at a Machining Time after simulating the departure of the first specified machining path by a virtual given tool, provide finished part geometry model data of one 3D virtual model of precast geometry describing a precast geometry of the virtual workpiece, generating differential geometry model data describing a difference geometry of the material that still needs to be removed from the virtual workpiece to achieve the precast geometry, and generating second orbit data including specifying a second processing path based on the difference geometry model data, wherein the web data are generated with the proviso that the virtual predetermined tool when simulating the run of the second processing path depending on a maximum Zerspanvolumens for the given tool a maximum amount of the volume of the difference geometry of the workpiece per Time unit removes. This has the advantage that the machining paths and the associated path data can be determined by simulation of a virtual machine tool. A virtual machine tool for simulating a process for machining a workpiece on a machine tool for the simulation of processes on CNC machines is described in DE 10 2006 043390 A1, the disclosure of which is incorporated by reference in the present application.
Durch eine Simulation der Bearbeitung eines Werkstücks kann auch ein großes Datenaufkommen durch die großen Datenmengen der SD- Modelldaten besonders vorteilhaft bewältigt werden, da jeweils Zwischenschritte oder einzelne Bearbeitungsschritte simuliert und/ oder gespeichert werden können. Desweiteren ermöglicht eine Simulation einem Bediener ein subjektives Eingreifen in den simulierten Bearbeitungsprozess durch Vorgabe oder Änderung von Simulationsparametern. Gegebenfalls kann die Gesamtbearbeitung des Werkstücks mit unterschiedlichen vorgegebenen Werkzeugen oder unterschiedlichen Werkzeugwechseln simuliert werden. Es können zum Beispiel unterschiedliche Bearbeitungsstrategien simuliert werden, wobei die jeweiligen Bearbeitungsstrategien anhand der Simulation miteinander verglichen werden können, so dass eine optimale Bearbeitungsstrategie gewählt werden kann. Die Bearbeitungsstrategie umfasst zum Beispiel die oder das vorgegebene Werkzeug, festgelegte Werkzeugwechsel, Anfangs und Endpunkte von Bearbeitungsbahnen, die gegebenenfalls subjektiv von dem Bediener vorgegeben werden können.By simulating the machining of a workpiece, even a large volume of data can be handled particularly advantageously by the large data volumes of the SD model data, since intermediate steps or individual processing steps can each be simulated and / or stored. Furthermore, a simulation allows an operator to subjectively intervene in the simulated machining process by specifying or changing simulation parameters. Optionally, the overall machining of the workpiece can be simulated with different predetermined tools or different tool changes. For example, different machining strategies can be simulated, whereby the respective machining strategies can be compared with one another based on the simulation, so that an optimal machining strategy can be selected. The machining strategy includes, for example, the or the predetermined tool, specified tool change, start and end points of machining paths, which may optionally be specified subjectively by the operator.
Somit ist eine optimale Bearbeitung des Werkstücks durch Simulation und iterative Annäherung an die optimale Bearbeitung mit optimal reduzierter Bearbeitungszeit möglich. Die Simulation erfordert, dass das Abfahren einer festgelegten Bearbeitungsbahn anhand von Bahndaten durch ein virtuelles vorgegebenes Werkzeug simuliert werden kann, wobei das Zerspanvolumen entlang der Bearbeitungsbahn berechnet wird.
Eine Simulation ermöglicht es einem Bediener gegebenenfalls weiterhin ein subjektives Eingreifen in den simulierten Bearbeitungsprozess einzugreifen, subjektiv ein neues Werkzeug auszuwählen, subjektiv ein CNC- Teileprogramm anzupassen oder zu ändern, wobei dem Bediener Zwischenzustände des Bearbeitungsprozesses visuell dargestellt werden können, so dass er den Bearbeitungsprozess und die dazugehörigen Zwischenzustände einschätzen kann. Gegebenenfalls kann der Bediener bei bestimmten Zwischenzuständen abhängig von der dazugehörenden Differenzgeometrie eine Bearbeitungsstrategie anpassen. Die Simulation kann gegebenenfalls zusätzlich im Hinblick auf sicherheitsrelevante Parameter genutzt werden, den simulierten Bearbeitungsprozess sicherheitstechnisch zu überprüfen.Thus, an optimal machining of the workpiece by simulation and iterative approach to the optimal processing with optimally reduced processing time is possible. The simulation requires that the departure of a defined machining path can be simulated on the basis of path data by a virtual predefined tool, the machining volume being calculated along the machining path. A simulation may further allow an operator to intervene, subjectively intervene in the simulated machining process, subjectively select a new tool, subjectively adapt or modify a CNC part program, whereby the operator can visually represent intermediate states of the machining process so that he can control the machining process and can assess the associated intermediate states. Optionally, the operator can adjust a machining strategy for certain intermediate states depending on the associated difference geometry. If necessary, the simulation can also be used with regard to safety-relevant parameters to check the simulated machining process in terms of safety.
Vozugsweise werden die Bahndaten weiterhin derart erzeugt, dass eine Bearbeitungsbahn in einer Mehrzahl von zusammenhängenden Bearbeitungsbahnteilstücken festgelegt wird, wobei in Abhängigkeit der Differenzgeometrie ein Bearbeitungsbahnanfangspunkt bestimmt wird, wobei ausgehend von dem Bearbeitungsbahnanfangspunkt in Abhängigkeit der Differenzgeometrie ein erstes Bearbeitungsbahnteilstück festgelegt wird, das das Zerspanvolumen ausgehend von demPreferably, the web data are further generated in such a way that a machining path is defined in a plurality of contiguous machining path sections, wherein a machining path starting point is determined depending on the difference geometry, wherein starting from the machining path starting point in dependence of the difference geometry a first machining path section is determined, which determines the machining volume from the
Bearbeitungsbahnanfangspunkt maximiert, und wobei ausgehend von einem Endpunkt eines jeden der Mehrzahl von zusammenhängenden Bearbeitungsbahnteilstücken in Abhängigkeit der Differenzgeometrie ein weiteres Bearbeitungsbahnteilstück festgelegt wird, das das Zerspanvolumen ausgehend von dem Endpunkt des vorherigen Bearbeitungsbahnteilstücks maximiert, wobei entlang des ersten und den weiterenMachining path starting point maximized, and wherein starting from an end point of each of the plurality of contiguous Bearbeitungsbahnteilstücken depending on the difference geometry another Bearbeitungsbahnteilstück is set, which maximizes the machining volume from the end point of the previous Bearbeitungsbahnteilstücks, along the first and the other
Bearbeitungsteilstücks kein Material von der Fertigteilgeometrie abgetragen wird.Machining section no material is removed from the precast geometry.
Dies hat den Vorteil, dass eine Bearbeitungsbahn festgelegt werden kann, die an jedem Endpunkt eines Teilstücks mit der Maßgabe festgelegt ist, dass ein vorgegebenes Werkzeug bei Abfahren der festgelegten Bahn anhand der erzeugten Bahndaten das Zerspanvolumen in Abhängigkeit des maximalen Zerspanvolumens des vorgegebenen Werkzeugs maximiert. Dabei werden die
Bearbeitungsbahnteilstücke vorzugsweise so kurz festgelegt, dass Vorschubrichtung, Vorschubgeschwindigkeit und/ oder Werkzeugorientierung möglichst nach kurzen Bearbeitungsbahnteilstücken an die Gegebenenheiten der Differenzgeometrie angepasst werden können, mit der Maßgabe, abhängig von der Differenzgeometrie ein weiteres Bearbeitungsbahnteilstück festzulegen, so dass das Zerspanvolumen maximiert wird. Somit kann eine gesamte Bearbeitungsbahn festgelegt werden, die an jedem Punkt der Bearbeitungsbahn zerspanvolumenoptimiert festgelegt ist, da der erfindungsgemäß optimale Bahnverlauf durch iterative Optimierung und Festlegung in zerspanvolumenorientiert optimierten Teilbahnstücken festgelegt ist.This has the advantage that a machining path can be defined, which is defined at each end point of a section, with the proviso that a predetermined tool maximizes the machining volume as a function of the maximum machining volume of the given tool when traveling the predetermined path based on the generated web data. Here are the Processing track sections preferably set so short that the feed direction, feed rate and / or tool orientation can be adjusted as possible after short Bearbeitungsbahnteilstücken to the circumstances of the differential geometry, with the proviso, depending on the difference geometry set a further Bearbeitungsbahnteilstück so that the Zerspanvolumen is maximized. Thus, an entire machining path can be defined, which is determined at each point of the machining path optimized zerspan, since the inventively optimal trajectory is determined by iterative optimization and determination in zerspanvolumenorientiert optimized sub-track pieces.
Zur Ausführung des Verfahrens nach der vorliegenden Erfindung wird erfindungsgemäß eine Vorrichtung zum Erzeugen von Steuerdaten zum Steuern eines vorgegebenen Werkzeugs an einer Werkzeugmaschine zum Bearbeiten eines eingespannten Werkstücks von einem Rohteil in ein Fertigteil durch Zerspanen bereitgestellt. Die Vorrichtung umfasst eine Bahndaten-Erzeugungseinrichtung zum wiederholten Erzeugen von Bahndaten, die angeben, welche mindestens eine Bearbeitungsbahn ein mindestens ein vorgegebenes Werkzeug zum Abtragen von Material des Werkstücks durch Vorschub abfahren soll.In order to carry out the method according to the invention, a device for generating control data for controlling a given tool on a machine tool for machining a clamped workpiece from a blank into a finished part by machining is provided according to the invention. The device comprises a web data generation device for repeatedly generating web data which specifies which at least one machining web is to run off an at least one predefined tool for removing material of the workpiece by feed.
Erfϊndungsgemäß umfasst die Vorrichtung zum Erzeugen von Steuerdaten eine Bearbeitungsgeometrie-Modelldaten-Erzeugungseinrichtung zum Erzeugen von ersten Bearbeitungsgeometrie-Modelldaten einer Bearbeitungsgeometrie des Werkstücks, die den momentanen Abtragszustand des Werkstücks zu einem bestimmten Bearbeitungszeitpunkt beschreiben, eine Fertigteilgeometrie-Bereitstellungseinrichtung zum Bereitstellen von Fertigteilgeometrie-Modelldaten, die eine Fertigteilgeometrie des Werkstücks beschreiben, eine Differenzgeometrie- Modelldaten-Erzeugungseinrichtung zum Erzeugen von Differenzgeometrie- Modelldaten anhand eines Vergleichs der Bearbeitungsgeometrie- Modelldaten mit den Fertigteilgeometrie-Modelldaten zum Bestimmen einer momentanen Differenzgeometrie zwischen der Bearbeitungsgeometrie und
der Fertigteilgeometrie, und eine Bahndaten-Erzeugungseinrichtung zum Erzeugen von Bahndaten einschließlich dem Festlegen einer Bearbeitungsbahn, die ein vorgegebenes Werkzeug zum Abtragen von Material der bestimmten momentanen Differenzgeometrie des Werkstücks durch Vorschub anhand der erzeugten momentanen Differenzgeometrie- Modelldaten mit der Maßgabe abfahren soll, dass das vorgegebene Werkzeug beim Abfahren der Bearbeitungsbahn in Abhängigkeit eines maximalen Zerspanvolumens für das vorgegebenen Werkzeugs einen maximal großen Teil des Volumens der Differenzgeometrie des Werkstücks pro Zeiteinheit abträgt.According to the invention, the control data generating device comprises a machining geometry model data generating device for generating first machining geometry model data of a machining geometry of the workpiece describing the current machining state of the workpiece at a specific machining time, a finished part geometry providing device for providing finished part geometry model data Describe a finished part geometry of the workpiece, a differential geometry model data generating device for generating differential geometry model data based on a comparison of the machining geometry model data with the finished part geometry model data for determining a current difference geometry between the machining geometry and the finished part geometry, and a web data generating means for generating web data including setting a machining path, which is a predefined tool for removing material of the determined instantaneous difference geometry of the workpiece by advancing based on the generated instantaneous differential geometry model data with the proviso that the predetermined Tool on abduction of the machining path in dependence on a maximum Zerspanvolumens for the given tool a maximum of large part of the volume of the difference geometry of the workpiece per unit time removes.
Vorzugsweise umfasst die Vorrichtung weiterhin eine Werkzeugmaschinen- Parametererfassungseinrichtung zum Erfassen von zulässigen Leistungsparametern und/ oder kinetische Eigenschaften der Werkzeugmaschine, wobei die Bahndaten-Erzeugungseinrichtung die Bahndaten mit der zusätzlichen Maßgabe erzeugt, dass die maximalen Leistungsparameter und/ oder kinetischen Eigenschaften der Werkzeugmaschine bei Abfahren einer anhand der Bahndaten festgelegten Bearbeitungsbahn durch ein vorgegebenes Werkzeug nicht überschritten werden.Preferably, the apparatus further comprises a machine tool parameter acquisition device for detecting permissible performance parameters and / or kinetic properties of the machine tool, wherein the web data generating device generates the web data with the additional proviso that the maximum performance parameters and / or kinetic properties of the machine tool when starting a based the path data specified processing path can not be exceeded by a given tool.
Dies hat den Vorteil, dass maximal zulässige Leistungsparametern und/oder kinetische Eigenschaften der Werkzeugmaschine erfasst werden können, wobei dann die Bearbeitungsbahnen und die Bahndaten derart festgelegt werden können, dass die erfassten Leistungsparameter und kinetischen Eigenschaften nicht überschritten werden.This has the advantage that maximum allowable performance parameters and / or kinetic properties of the machine tool can be detected, in which case the processing paths and the path data can be set such that the detected performance parameters and kinetic properties are not exceeded.
Vorzugsweise umfasst die Vorrichtung weiterhin eine Werkzeugeigenschafts- Erfassungseinrichtung zum Erfassen von Werkzeugeigenschaften der Werkzeuge der Werkzeugmaschine, wobei die Werkzeugeigenschaften einen oder mehrere maximale Belastungswerte der Werkzeuge umfassen, und wobei die Bahndaten-Erzeugungseinrichtung die Bahndaten mit der zusätzlichen Maßgabe erzeugt, dass ein oder mehrere Belastungswerte des vorgegebenen Werkzeugs bei Abfahren einer anhand der Bahndaten
festgelegten Bearbeitungsbahn den oder die maximalen Belastungswerte des vorgegebenen Werkzeugs nicht überschreiten.Preferably, the apparatus further comprises tool property detecting means for detecting tool properties of the tools of the machine tool, the tool characteristics including one or more maximum load values of the tools, and wherein the web data generating means generates the web data with the additional proviso that one or more load values of the tool predetermined tool when departing on the basis of the web data fixed machining path or exceed the maximum load values of the given tool.
Dies hat den Vorteil, dass ein oder mehrere maximale Belastungswerte des vorgegebenen Werkzeugs bekannt sind, wobei dann die Bearbeitungsbahnen und die Bahndaten derart festgelegt werden können, dass der oder die maximalen Belastungswerte des vorgegebenen Werkzeugs bei Abfahren der Bearbeitungsbahn anhand der erzeugten Bahndaten nicht überschritten werden.This has the advantage that one or more maximum load values of the given tool are known, in which case the machining tracks and the path data can be set in such a way that the maximum load value or values of the given tool are not exceeded when the machining path is traveled on the basis of the generated path data.
Vorzugsweise umfasst die Vorrichtung weiterhin eine Werkzeugbevorratungs-Erfassungseinrichtung zum Erfassen der Werkzeugbevorratung der Werkzeugmaschine, eine Werkzeugauswahlseinrichtung zum Auswählen eines Werkzeugs mit vergleichsweise hohem maximalen Zerspanvolumen in Abhängigkeit der momentanen Differenzgeometrie-Modelldaten als vorgegebenes Werkzeug für eine nächste Bearbeitungsbahn und eine Werkzeugwechsel- Festlegungseinrichtung zum Festlegen eines Werkzeugwechsels des bisher vorgegebenen Werkzeugs mit einem für die nächste Bearbeitungsbahn ausgewählten vorgegebenen Werkzeug in Abhängigkeit der erfassten Werkzeugbevorratung der Werkzeugmaschine, wobei die Werkzeugwechsel- Festlegungseinrichtung vorzugsweise einen Werkzeugwechsel festlegt, wenn für die nächste Bearbeitungsbahn ein anderes Werkzeug aus der Werkzeugbevorratung der Werkzeugmaschine als das bisher vorgegebene Werkzeug von der Werkzeugbestimmungseinrichtung als vorgegebenes Werkzeug für die nächste Bearbeitungsbahn ausgewählt wird.Preferably, the apparatus further comprises a tool storage detecting means for detecting the tool storage of the machine tool, a tool selecting means for selecting a tool having a comparatively high maximum machining volume depending on the instantaneous differential geometry model data as a predetermined tool for a next machining path and a tool change setting means for specifying a tool change the previously specified tool with a selected for the next machining path predetermined tool as a function of the detected Werkzeugbeforratung the machine tool, the Werkzeugwechsel- fixing device preferably defines a tool change, if for the next machining path another tool from the tool storage of the machine tool than the previously specified tool of the tool determination device as a given tool for the next processing is selected.
Dies hat den Vorteil, dass die Werkzeugbevorratungssituation der Werkzeugmaschine erfasst werden kann, so dass die verfügbaren Werkzeuge und die dazugehörigen Werkzeugeigenschaften (z.B. das maximale Zerspanvolumen) bekannt sind. Somit kann das jeweilige Werkzeug als vorgegebenes Werkzeug ausgewählt werden, für das eine Bearbeitungsbahn und die dazugehörigen Bahndaten mit optimalem, also möglichst großem erreichbaren Zerspanvolumen entlang der Bahn festgelegt werden können.
Weiterhin kann bei einer Bearbeitung in mehreren Bearbeitungsschritten zwischen zwei Bearbeitungsschritten das vorgegebene Werkzeug mit einem anderen Werkzeug ausgewechselt werden, wenn dies ein größeres Zerspanvolumen ermöglicht.This has the advantage that the tool storage situation of the machine tool can be detected so that the available tools and the associated tool properties (eg the maximum machining volume) are known. Thus, the respective tool can be selected as a given tool for which a processing path and the associated path data can be determined with optimal, that is as large as possible achievable Zerspanvolumen along the track. Furthermore, when processing in several processing steps between two processing steps, the predetermined tool can be replaced with another tool, if this allows a larger Zerspanvolumen.
Vorzugsweise umfasst die Vorrichtung eine Werkzeugmaschinengeometrie- Modelldaten-Erzeugungseinrichtung zum Erzeugen von Werkzeugmaschinengeometrie-Modelldaten, die eine momentane Werkzeugmaschinengeometrie zu einem bestimmten Bearbeitungszeitpunkt des Werkstücks beschreiben, wobei die Werkzeugmaschinengeometrie vorzugsweise eine momentane Orientierung und Position des vorgegebenen Werkzeugs, von Elementen der Steuervorrichtung und von Einspannmitteln der Werkzeugmaschine zum Einspannen des Werkstücks umfasst. Hierbei werden dann die die Bahndaten vorzugsweise anhand der Werkzeugmaschinengeometrie-Modelldaten und/ oder anhand eines Vergleichs der Werkzeugmaschinengeometrie-Modelldaten mit den Bearbeitungsgeometrie-Modelldaten zu dem bestimmten Bearbeitungszeitpunkt mit der zusätzlichen Maßgabe erzeugt, dass eine Kollision von Elementen der Werkzeugmaschine mit Elementen der Werkzeugmaschine und von Elementen der Werkzeugmaschine, außer des vorgegebenen Werkzeugs, mit dem Werkstück bei Abfahren der Bearbeitungsbahn durch das mindestens eine vorgegebene Werkzeug verhindert wird.Preferably, the apparatus comprises a machine tool geometry model data generating means for generating machine tool geometry model data describing a current machine tool geometry at a particular machining time of the workpiece, the machine tool geometry preferably having a current orientation and position of the given tool, elements of the control device, and clamping means Machine tool for clamping the workpiece comprises. In this case, the web data are then preferably generated on the basis of the machine tool geometry model data and / or on the basis of a comparison of the machine tool geometry model data with the machining geometry model data at the specific machining time with the additional proviso that a collision of elements of the machine tool with elements of the machine tool and of Elements of the machine tool, except the predetermined tool, is prevented with the workpiece when moving away from the machining path through the at least one predetermined tool.
Dies hat den Vorteil, dass zusätzlich zu der Geometrie des Werkstücks auch eine momentane Geometrie der Werkzeugmaschine zu einem bestimmten Zeitpunkt während der Bearbeitung des Werkstücks bekannt ist oder bestimmt werden kann, wobei die momentane Werkzeugmaschinengeometrie speziell die momentane Lage und/ oder Position beweglicher Elemente der Werkzeugmaschine, wie die Lage und/ oder Position von Elementen der Steuervorrichtung oder von Einspannmitteln umfasst. Dadurch kann vorzugsweise auch eine relative Lage und/oder Position zwischen Elementen der Werkzeugmaschine mit anderen Elementen der Werkzeugmaschine, wie
zum Beispiel zwischen Elementen der Steuervorrichtung mit Einspannmitteln bestimmt werden.This has the advantage that, in addition to the geometry of the workpiece, an instantaneous geometry of the machine tool at a certain point in time during machining of the workpiece is known or can be determined, wherein the current machine tool geometry specifically the instantaneous position and / or position of movable elements of the machine tool as the position and / or position of elements of the control device or clamping means. As a result, preferably also a relative position and / or position between elements of the machine tool with other elements of the machine tool, such as For example, be determined between elements of the control device with chucking.
Weiterhin ergibt sich der Vorteil, dass ein Vergleichen der Werkzeugmaschinengeometrie mit der Bearbeitungsgeometrie des Werkstückes zu einem beliebigen Zeitpunkt während der Bearbeitung des Werkstücks ermöglicht wird. Somit kann eine relative Lage oder Position des eingespannten Werkstücks Elementen der Werkzeugmaschine, wie speziell beweglichen Elementen der Werkzeugmaschine, so zum Beispiel der Steuervorrichtung oder Einspannmitteln, bestimmt werden.Furthermore, there is the advantage that a comparison of the machine tool geometry with the machining geometry of the workpiece is made possible at any time during the machining of the workpiece. Thus, a relative position or position of the clamped workpiece elements of the machine tool, such as specially movable elements of the machine tool, such as the control device or clamping means, are determined.
Weiterhin ergibt sich der Vorteil, dass durch einen Vergleich der momentanen Werkzeugmaschinengeometrie und der Bearbeitungsgeometrie des Werkstücks eine Bahnberechnung so durchgeführt werden kann, dass bei Abfahren der Bahn durch das vorgegebene Werkzeug keine Kollisionen zwischen Elementen der Werkzeugmaschine mit Elementen der Werkzeugmaschine und/ oder mit dem eingespannten Werkstück stattfinden.Furthermore, there is the advantage that, by comparing the current machine tool geometry and the machining geometry of the workpiece, a path calculation can be carried out such that when the path is traveled by the predetermined tool no collisions between elements of the machine tool with elements of the machine tool and / or with the clamped Workpiece take place.
Somit können also nur Bahnen berechnet werden, die ein kollisionsfreies Abfahren der Bahn durch das vorgegebene Werkzeug ermöglichen. Speziell können Kollisionen zwischen Elementen der Steuervorrichtung mit Einspannmitteln und Kollisionen zwischen Elementen der Steuervorrichtung mit dem eingespannten Werkstück verhindert werden.Thus, only tracks can be calculated that allow a collision-free shutdown of the web by the given tool. Specifically, collisions between elements of the control device with chucking means and collisions between elements of the control device with the chucked workpiece can be prevented.
Vorzugsweise umfasst die Vorrichtung weiterhin eine Darstellungseinrichtung zum visuellen Darstellen eines virtuelles SD- Modells der Rohteilgeometrie, eines virtuelles 3D-Modells der Bearbeitungsgeometrie, eines virtuelles 3D-Modells der der Fertigteilgeometrie, eines virtuelles 3D-Modells der der Differenzgeometrie und/ oder eines virtuelles 3D-Modells der der Werkzeugmaschine.Preferably, the apparatus further comprises a display device for visual presentation of a virtual SD model of the blank geometry, a 3D virtual model of the machining geometry, a 3D virtual model of the precast geometry, a virtual 3D model of the differential geometry, and / or a 3D virtual model Model of the machine tool.
Dies hat den Vorteil, dass zu jedem Zeitpunkt des Bearbeitungsvorgangs des Werkstücks an der Werkzeugmaschine die Rohteilgeometrie,
Bearbeitungsgeometrie, Fertigteilgeometrie und/oder Differenzgeometrie des Werkstücks und/ oder die Werkzeugmaschinengeometrie einem menschlichen Bediener zur Übeφrüfung angezeigt werden kann.This has the advantage that at any time of the machining process of the workpiece on the machine tool, the blank geometry, Machining geometry, finished part geometry and / or differential geometry of the workpiece and / or the machine tool geometry can be displayed to a human operator Übeφrüfung.
Vorzugsweise erzeugt die Bahndaten-Erzeugungseinrichtung die Bahndaten anhand einer Simulation der Bearbeitung eines virtuellen Werkstücks an einer virtuellen Werkzeugmaschine, wobei die Vorrichtung weiterhin vorzugsweise eine Bearbeitungssimulationseinrichtung zum Simulieren des Abfahrens einer anhand von durch die Bahndaten-Erzeugungseinrichtung erzeugten Bahndaten festgelegten Bearbeitungsbahn durch ein virtuelles vorgegebene Werkzeug umfasst.Preferably, the web data generating device generates the web data based on a simulation of the processing of a virtual workpiece on a virtual machine tool, wherein the device preferably further comprises a machining simulation device for simulating the departure of a defined by the web data generating device path tool path through a virtual predetermined tool ,
Vorzugsweise erzeugt die Bearbeitungsgeometrie-Modelldaten- Erzeugungseinrichtung Bearbeitungsgeometrie-Modelldaten eines virtuellen 3D-Modells einer Bearbeitungsgeometrie des virtuellen Werkstücks, die einen virtuellen Abtragszustand des Werkstücks zu einem beliebigen Bearbeitungszeitpunkt beschreiben, nachdem das Abfahren einer ersten festgelegten Bearbeitungsbahn durch ein virtuelles vorgegebenes Werkzeug durch die Bearbeitungssimulationseinrichtung simuliert wurde.Preferably, the machining geometry model data generating means generates machining geometry model data of a virtual 3D model of a virtual workpiece machining geometry describing a virtual machining state of the workpiece at an arbitrary machining time after the machining of a first predetermined machining path by a virtual given tool by the machining simulation device has been.
Vorzugsweise stellt die Fertigteilgeometrie-Bereitstellungseinrichtung Fertigteilgeometrie-Modelldaten eines virtuellen 3D-Modells der Fertigteilgeometrie bereit, die eine Fertigteilgeometrie des virtuellen Werkstücks beschreiben, wobei die Differenzgeometrie-Modelldaten- Erzeugungseinrichtung vorzugsweise Differenzgeometrie-Modelldaten erzeugt, die eine Differenzgeometrie des Materials beschreiben, das zum Erreichen der Fertigteilgeometrie noch von dem virtuellen Werkstück abgetragen werden muss.Preferably, the finished part geometry providing device provides finished part geometry model data of a virtual 3D model of the finished part geometry describing a finished part geometry of the virtual workpiece, the difference geometry model data generating device preferably generating difference geometry model data describing a difference geometry of the material used to achieve the Prefabricated geometry still needs to be removed from the virtual workpiece.
Vorzugsweise erzeugt die Bahndaten- Erzeugungseinrichtung zweite Bahndaten, die eine zweite Bearbeitungsbahn festlegen, anhand der Differenzgeometrie-Modelldaten mit der Maßgabe, dass das virtuelle vorgegebene Werkzeug bei Simulation des Abfahrens der zweiten Bearbeitungsbahn durch die Bearbeitungssimulationseinrichtung in Abhängigkeit eines maximalen Zerspanvolumens für das vorgegebene
Werkzeug einen maximal großen Teil des Volumens der Differenzgeometrie des Werkstücks pro Zeiteinheit abträgt.Preferably, the web data generating device generates second web data defining a second processing path based on the difference geometry model data with the proviso that the virtual predetermined tool simulation of Abfahren the second processing path by the processing simulation device in response to a maximum Zerspanvolumens for the given Tool a maximum of the volume of the difference geometry of the workpiece per unit time removes.
Dies hat den Vorteil, dass eine Bearbeitungsbahn und die dazugehörigen Bahndaten durch die Vorrichtung in einer Simulation einer virtuellen Werkzeugmaschine festgelegt werden können.This has the advantage that a processing path and the associated path data can be determined by the device in a simulation of a virtual machine tool.
Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings
Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Werkzeugmaschine. Fig. 2 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßenFig. 1 shows a schematic representation of a machine tool. Fig. 2 shows a first embodiment of the invention
Verfahrens zum Erzeugen von Steuerdaten. Fig. 3a zeigt eine schematische Darstellung eines einfachen Beispiels einerMethod for generating control data. Fig. 3a shows a schematic representation of a simple example of a
Rohteilgeometrie. Fig. 3b zeigt eine schematische Darstellung eines einfachen Beispiels einerBlank geometry. Fig. 3b shows a schematic representation of a simple example of a
Bearbeitungsgeometrie. Fig. 3c zeigt eine schematische Darstellung eines einfachen Beispiels einerEditing geometry. Fig. 3c shows a schematic representation of a simple example of a
Fertigteilgeometrie. Fig. 3d zeigt eine schematische Darstellung eines einfachen Beispiels einerFinished part geometry. Fig. 3d shows a schematic representation of a simple example of a
Differenzgeometrie. Fig. 4a zeigt eine schematische Darstellung eines einfachen Beispiels einer zweiten Bearbeitungsgeometrie. Fig. 4b zeigt eine schematische Darstellung eines einfachen Beispiels einer zweiten Differenzgeometrie. Fig. 5 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßenDifferential geometry. FIG. 4a shows a schematic representation of a simple example of a second machining geometry. 4b shows a schematic representation of a simple example of a second differential geometry. Fig. 5 shows a second embodiment of the invention
Verfahrens zum Erzeugen von Steuerdaten. Fig. 6 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßenMethod for generating control data. Fig. 6 shows a third embodiment of the invention
Verfahrens zum Erzeugen von Steuerdaten. Fig. 7 zeigt eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung zumMethod for generating control data. Fig. 7 shows an embodiment of the inventive device for
Erzeugen von Steuerdaten.
Genaue Beschreibung der bevorzugten AusfuhrungsformenGenerating control data. Detailed Description of the Preferred Embodiments
Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung anhand der Figuren beschrieben.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the figures.
Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Werkzeugmaschine 100 zum Bearbeiten eines eingespannten Werkstücks 150 von einem Rohteil in ein Fertigteil durch Zerspanen. Die Werkzeugmaschine 100 umfasst eine Steuervorrichtung 110, Einspannmittel 120, ein vorgegebenes Werkzeug 130 und ein Werkzeug-Magazin 140. Das Werkzeug-Magazin umfasst eine Mehrzahl von Werkzeugen 141a, 141b, 141c und 14 Id. Die Steuervorrichtung 110 ist mit dem vorgegebenen Werkzeug 130 ausgerüstet und ist derart gestaltet, dass die Steuervorrichtung 110 das vorgegebene Werkzeug 130 entlang einer festgelegten Bearbeitungsbahn zum Abtragen von Material des Werkstücks steuern kann. Das zu bearbeitende Werkstück 150 ist in dem Einspannmittel 120 eingespannt.1 shows a schematic representation of a machine tool 100 for machining a clamped workpiece 150 from a blank into a finished part by machining. The machine tool 100 comprises a control device 110, clamping means 120, a predetermined tool 130 and a tool magazine 140. The tool magazine comprises a plurality of tools 141a, 141b, 141c and 14 Id. The control device 110 is equipped with the predetermined tool 130 and is configured such that the controller 110 may control the predetermined tool 130 along a predetermined machining path for removing material of the workpiece. The workpiece 150 to be machined is clamped in the clamping means 120.
Das Werkzeug-Magazin 140 umfasst weiterhin eine Werkzeug- Wechselvorrichtung 142 zum Wechseln des vorgegebenen Werkzeugs 130, mit dem die Steuervorrichtung 110 ausgerüstet ist, mit einem der Werkzeuge 141a-d aus dem Werkzeug- Magazin 140. Somit kann die Steuervorrichtung mit jedem der Werkzeuge 141a-d und 130 ausgerüstet werden, so dass das Werkstück mit jedem der Werkzeuge 141a-d und 130 bearbeitet werden kann, nachdem die Steuervorrichtung 110 durch die Werkzeug- Wechselvorrichtung 142 mit dem jeweiligen Werkzeug ausgerüstet wurde.The tool magazine 140 further comprises a tool changing device 142 for changing the predetermined tool 130 with which the control device 110 is equipped with one of the tools 141a-d from the tool magazine 140. Thus, the control device can communicate with each of the tools 141a and 130, so that the workpiece can be machined with each of the tools 141a-d and 130 after the control device 110 has been equipped with the respective tool by the tool changing device 142.
Die verschiedenen Werkzeuge 141a-d und 130 an einer Werkzeugmaschine unterscheiden sich in spezifischen Werkzeugeigenschaften. Mögliche Werkzeugeigenschaften sind zum Beispiel das Material oder die Materialien des Werkzeugs, der Durchmesser und die Höhe des Werkzeugs, die Zahl der Schneiden des Werkzeugs, Belastungswerte des Werkzeugs und ein maximales Zerspanvolumen des jeweiligen Werkzeugs. Dabei hängt das
maximale Zerspanvolumen des Werkzeugs hauptsächlich von den vorher genannten Eigenschaften ab.The various tools 141a-d and 130 on a machine tool differ in specific tool properties. Possible tool properties are, for example, the material or materials of the tool, the diameter and the height of the tool, the number of cutting edges of the tool, load values of the tool and a maximum machining volume of the respective tool. It depends maximum cutting volume of the tool mainly from the aforementioned properties.
Das Zerspanvolumen ist hierbei eine Kenngröße, die angibt, wie viel Material pro Zeit abgetragen wird. Eine gängige Einheit des Zerspanvolumens von Werkzeugen einer Werkzeugmaschine ist die Einheit cm3/ min. Die Werkzeugeigenschaft der Höhe des Werkzeugs meint hier nicht die absolute Höhe des Werkzeugs, sondern eine Höhe des Werkzeugs, die zum Zerspanen von Material des Werkstücks benutzt werden kann und entspricht deshalb einer möglichen Zerspantiefe des Werkzeugs, d.h. der Tiefe, die ein Werkzeug in ein Werkstück zum Abtragen von Material eindringen kann. Das maximale Zerspanvolumen eines Werkzeugs kann weiterhin auch vom Material des Werkstücks abhängen.The cutting volume is here a parameter that indicates how much material is removed per time. A common unit of Zerspanvolumens of tools of a machine tool is the unit cm 3 / min. The tool property of the height of the tool here does not mean the absolute height of the tool, but a height of the tool, which can be used for machining material of the workpiece and therefore corresponds to a possible cutting depth of the tool, ie the depth of a tool into a workpiece can penetrate for the removal of material. The maximum machining volume of a tool can also depend on the material of the workpiece.
Beim Abfahren einer festgelegten Bearbeitungsbahn durch das vorgegebene Werkzeug 130 durch das Werkstück 150 wird Material des Werkstücks 150 abgetragen. Hierbei wird ein tatsächliches Zerspanvolumen, auch gemessen in cm3 /min, erreicht, das kleiner oder maximal gleich dem maximalen Zerspanvolumen des Werkzeugs ist. Das tatsächlich erreichte Zerspanvolumen beim Abfahren der festgelegten Bearbeitungsbahn durch das Werkstück 150 hängt von Faktoren, wie z.B. der Vorschubgeschwindigkeit des vorgegebenen Werkzeugs 130 entlang der festgelegten Bearbeitungsbahn durch das Werkstück 150, der Leistung der Spindel 111, die das vorgegebene Werkzeug 130 um eine Achse zur Erzeugung einer Schnittgeschwindigkeit rotiert, dem Material des Werkstücks 150, dem Material des Werkzeugs 130, dem Durchmesser und der Höhe sowie der Zahl der Schneiden des vorgegebenen Werkzeugs 130 und der Werkzeugorientierung des Werkzeugs 130 relativ zu dem eingespannten Werkstück 150 ab.When a defined machining path is traveled by the predetermined tool 130 through the workpiece 150, material of the workpiece 150 is removed. In this case, an actual machining volume, also measured in cm 3 / min, is achieved which is smaller or at most equal to the maximum machining volume of the tool. The machining volume actually achieved in traversing the specified machining path through the workpiece 150 depends on factors such as the feed rate of the given tool 130 along the designated machining path through the workpiece 150, the power of the spindle 111 that generates the given tool 130 about an axis a cutting speed rotates, the material of the workpiece 150, the material of the tool 130, the diameter and the height and the number of cutting edges of the predetermined tool 130 and the tool orientation of the tool 130 relative to the clamped workpiece 150 from.
Bei der Werkzeugmaschine 100 handelt es sich um eine CNC- Werkzeugmaschine, d.h. die Steuervorrichtung 110 wird automatisch von in die Werkzeugmaschine 100 eingespeisten CNC-Steuerdaten gesteuert. Auf
diese Weise wird das vorgegebene Werkzeug 130 anhand der CNC- Steuerdaten gesteuert.The machine tool 100 is a CNC machine tool, ie the control device 110 is automatically controlled by CNC control data fed into the machine tool 100. On In this way, the predetermined tool 130 is controlled on the basis of the CNC control data.
Die Steuervorrichtung 110 der Werkzeugmaschine 100 ermöglicht das Steuern des Werkzeugs 130 relativ zu dem eingespannten Werkstück 150 mit einer dreidimensionalen, freien Werkzeugbewegung und einer freien Werkzeugorientierung um fünf Achsen. Dies umfasst drei Linearachsen, so dass das vorgegebene Werkzeug 130 in alle Richtungen dreidimensional bewegt werden kann. Die Linearachsen sind senkrecht zueinender angeordnet und ermöglichen jeweils eine lineare Bewegung der Werkzeugs, wobei durch gleichzeitige Bewegung der Linearachsen komplizierte Bahnverläufe ermöglicht werden. Weiterhin wird die freie Werkzeugorientierung relativ zu dem eingespannten Werkstück 150 durch zwei Rundachsen ermöglicht, wobei eine der Rundachsen eine schiefe Rotation des Werkzeugs ermöglicht (nicht zu verwechseln mit der Rotation zur Erzeugung einer Schnittgeschwindigkeit), und wobei die zweite Rundachse eine Rotation des Werkstücks 150 ermöglicht. Somit sind zusätzlich negative Winkel des Werkzeugs 130 relativ zu dem eingespannten Werkstück 150 möglich, so dass auch ein sogenannter Hinterschnitt ermöglicht wird.The control device 110 of the machine tool 100 makes it possible to control the tool 130 relative to the clamped workpiece 150 with a three-dimensional, free tool movement and a free tool orientation around five axes. This includes three linear axes, so that the predetermined tool 130 can be moved three-dimensionally in all directions. The linear axes are arranged perpendicular zueinender and each allow a linear movement of the tool, whereby simultaneous trajectories are made possible by simultaneous movement of the linear axes. Furthermore, the free tool orientation relative to the clamped workpiece 150 is made possible by two rotary axes, one of the rotary axes allowing an oblique rotation of the tool (not to be confused with the rotation for generating a cutting speed), and allowing the second rotary axis to rotate the workpiece 150 , Thus, in addition negative angles of the tool 130 relative to the clamped workpiece 150 are possible, so that a so-called undercut is made possible.
Eine erste Ausführungsform des Verfahrens zum Erzeugen von Steuerdaten nach der vorliegenden Erfindung ist in Fig. 2 dargestellt. Das Verfahren zum Erzeugen von Steuerdaten zum Steuern eines vorgegebenen Werkzeugs an einer Werkzeugmaschine zum Bearbeiten eines eingespannten Werkstücks 150 von einem Rohteil in ein Fertigteil durch Zerspanen umfasst die Schritte Erzeugen von Bearbeitungsgeometrie-Modelldaten S201, Bereitstellen von Fertigteilgeometrie-Modelldaten S202, Erzeugen von Differenzgeometrie- Modelldaten S203 und Erzeugen von Bahndaten S204.A first embodiment of the method for generating control data according to the present invention is shown in FIG. The method for generating control data for controlling a given tool on a machine tool for machining a clamped workpiece 150 from a blank into a finished part by machining comprises the steps of generating machining geometry model data S201, providing finished part geometry model data S202, generating differential geometry model data S203 and generating orbit data S204.
Eine Erläuterung der Begriffe Bearbeitungsgeometrie des Werkstücks, Fertigteilgeometrie des Werkstücks und Differenzgeometrie des Werkstücks soll im Folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Figuren 3a-d erfolgen. Fig. 3a zeigt als Beispiel eines Rohteils 310
einen Würfel, der das Rohteil des Werkstücks darstellt, wie es zu Beginn der Bearbeitung des Werkstücks in die Werkzeugmaschine 100 in den Einspannmitteln 120 eingespannt wird.An explanation of the terms processing geometry of the workpiece, finished part geometry of the workpiece and differential geometry of the workpiece will be described below with reference to an embodiment with reference to the figures 3a-d. FIG. 3 a shows an example of a blank 310 a cube, which represents the blank of the workpiece, as it is clamped at the beginning of the machining of the workpiece in the machine tool 100 in the chucking means 120.
Fig. 3c zeigt beispielhaft ein Fertigteil 340, das durch zerspanende Bearbeitung des Rohteils 310 erreicht werden soll. Fig. 3b zeigt ein Beispiel einer möglichen ersten Zwischenzustandsgeometrie des Werkstücks zu einem ersten Bearbeitungszeitpunkt ti, nachdem ein oder mehrere vorgegebene Werkzeuge 130 entlang einer oder mehrerer Bearbeitungsbahnen Material von der rechten oberen Seite des Rohteils 310 abgetragen haben. Dies stellt die Bearbeitungsgeometrie 320 zum ersten Bearbeitungszeitpunkt ti dar. Das noch abzutragende Material 330a und 330b vom ersten Zwischenzustand 320 zum Erreichen der Fertigteilgeometrie des Fertigteils 340 ergibt sich aus einem direkten Vergleich der Fertigteilgeometrie des Fertigteils 340 mit der Bearbeitungsgeometrie der ersten Bearbeitungsgeometrie 320 zum ersten Bearbeitungszeitpunkt ti und ist in Fig. 3d dargestellt.By way of example, FIG. 3 c shows a finished part 340 that is to be achieved by machining of the blank 310. 3b shows an example of a possible first intermediate state geometry of the workpiece at a first processing time ti after one or more predetermined tools 130 have removed material from the upper right side of the blank 310 along one or more processing paths. This represents the machining geometry 320 at the first machining time ti. The material 330a and 330b still to be removed from the first intermediate state 320 for achieving the finished part geometry of the finished part 340 results from a direct comparison of the finished part geometry of the finished part 340 with the machining geometry of the first machining geometry 320 at the first machining time ti and is shown in Fig. 3d.
Die so ermittelte Differenzgeometrie 330a, b entspricht genau dem Material, das noch durch Zerspanen abgetragen werden muss, bis das Fertigteil 340 erreicht ist. In Fig. 2 entspricht dies den Schritten S201 „Erzeugen von Bearbeitungsgeometrie-Modelldaten", S202 „Bereitstellen von Fertigteilgeometrie-Modelldaten" und S203 „Erzeugen von Differenzgeometrie-Modelldaten".The thus determined difference geometry 330a, b corresponds exactly to the material that still has to be removed by machining until the finished part 340 is reached. In Fig. 2, this corresponds to the steps S201 "generating machining geometry model data", S202 "providing finished part geometry model data" and S203 "generating differential geometry model data".
Zu einem bestimmten Bearbeitungszeitpunkt ti wird die Bearbeitungsgeometrie 320 eines Werkstücks im Zwischenzustand bestimmt und es werden Bearbeitungsgeometrie-ModeUdaten erzeugt, die die Bearbeitungsgeometrie 320 zu einem ersten Bearbeitungszeitpunkt ti angeben. Im Schritt S202 „Bereitstellen von Fertigteilgeometrie-Modelldaten" werden die Modelldaten der Fertigteilgeometrie 340 bereitgestellt, wobei die Fertigteilgeometrie-Modelldaten die Geometrie des angestrebten Fertigteils angeben, d.h. die Geometrie des Werkstückes, wie sie nach der Bearbeitung
durch ein oder mehrere der Werkzeuge 130 und/oder 141a-d als Fertigzustand angestrebt ist.At a certain processing time ti, the machining geometry 320 of a workpiece in the intermediate state is determined and machining geometry mode data is generated, which indicates the machining geometry 320 at a first machining time ti. In step S202 "Providing precast geometry model data", the model data is provided to the precast geometry 340, where the precast geometry model data indicates the geometry of the targeted precast part, ie, the geometry of the workpiece as after machining is sought by one or more of the tools 130 and / or 141a-d as finished state.
Das Vergleichen der Bearbeitungsgeometrie-Modelldaten mit den Fertigteilgeometrie-Modelldaten erfolgt im Schritt S203 „Erzeugen von Differenzgeometrie-Modelldaten", in denen die Modelldaten erzeugt werden, die die Differenzgeometrie 330a, 330b des Werkstücks zum ersten Bearbeitungszeitpunkt ti beschreiben, zu dem auch die Bearbeitungsgeometrie-Modelldaten erzeugt wurden.The comparison of the machining geometry model data with the finished part geometry model data is performed in step S203 "generating differential geometry model data" in which the model data are generated that describe the difference geometry 330a, 330b of the workpiece at the first machining time ti, which also includes the machining geometry Model data were generated.
Im nächsten Schritt S204 „Erzeugen von Bahndaten" wird eine Bearbeitungsbahn durch die Differenzgeometrie 330a, b des Werkstücks festgelegt, die durch das vorgegebene Werkzeug 130 zum Abtragen von Material des Werkstücks 150 durch Vorschub abgefahren werden soll. Weiterhin werden im Schritt S204 „Erzeugen von Bahndaten" weitere Bahndaten zu der festgelegten Bearbeitungsbahn erzeugt, die zusätzlich angeben, mit welcher Vorschubgeschwindigkeit und mit welcher Werkzeugorientierung relativ zu dem Werkstück das vorgegebene Werkzeug 130 die im Schritt S204 festgelegte Bearbeitungsbahn abfahren soll.In the next step S204 "generating web data", a machining path is set by the difference geometry 330a, b of the workpiece to be fed by the predetermined tool 130 for removing material of the workpiece 150. Further, in step S204, "generating path data "further web data generated to the specified processing path, which also specify at which feed rate and with which tool orientation relative to the workpiece, the predetermined tool 130 is to leave the set in step S204 processing path.
Erfindungsgemäß werden hierbei die Bearbeitungsbahn und die Bahndaten derart festgelegt bzw. erzeugt, dass das vorgegebene Werkzeug 130 beim Abfahren der in Schritt S204 festgelegten Bearbeitungsbahn in Abhängigkeit des maximalen Zerspanvolumens des vorgegebenen Werkzeugs 130 einen maximal großen Teil des Volumens der in Schritt S203 bestimmten Differenzgeometrie 330a, b des Werkstücks pro Zeiteinheit abträgt. Somit wird die Bearbeitungsbahn in Schritt S204 festgelegt und Bahndaten erzeugt, wobei die in Schritt S203 erzeugten Differenzgeometrie-Modelldaten berücksichtigt werden.According to the invention, the machining path and the path data are defined or generated in such a way that the predetermined tool 130, when traversing the machining path defined in step S204, depending on the maximum machining volume of the given tool 130, covers a maximum of the volume of the difference geometry 330a determined in step S203, B of the workpiece per unit time removes. Thus, the machining path is set in step S204 and path data is generated taking into consideration the differential geometry model data generated in step S203.
Die Bearbeitungsbahn wird dabei so durch die Differenzgeometrie 330a, b des vorgegebenen Werkstücks 150 festgelegt, dass ein möglichst großes tatsächliches Zerspanvolumen beim Abfahren der Bearbeitungsbahn durch das vorgegebene Werkzeug 130 erreicht wird. Bestenfalls wird hierbei das
maximale Zerspanvolumen des vorgegebenen Werkzeugs 130 erreicht. Weiterhin wird die Bearbeitungsbahn so festgelegt, dass bei Abfahren der festgelegten Bearbeitungsbahn durch das vorgegebene Werkzeug 130 nur Volumen der bestimmen Differenzgeometrie 330a, b abgetragen wird. Das heißt, dass beim Abfahren der festgelegten Bearbeitungsbahn durch das vorgegebene Werkzeug 130 kein Material der Fertigteilgeometrie 340 abgetragen wird.In this case, the machining path is determined by the difference geometry 330a, b of the predetermined workpiece 150 such that the largest possible actual machining volume is achieved when the machining path is traveled by the predetermined tool 130. At best, this is the reaches maximum machining volume of the given tool 130. Furthermore, the machining path is set so that only the volume of the determined difference geometry 330a, b is removed when the predetermined machining path is traveled by the predetermined tool 130. This means that no material of the finished part geometry 340 is removed when the predetermined processing path is traversed by the predetermined tool 130.
In Schritt S204 „Erzeugen von Bahndaten" wird die freie Werkzeugbewegung und die freie Werkzeugorientierung relativ zu dem Werkstück 150 genutzt, um die Vorschubrichtung, die Vorschubgeschwindigkeit und /oder die Werkzeugorientierung kontinuierlich anzupassen und zu ändern, um ein möglichst großes tatsächliches Zerspanvolumen beim Abfahren der Bearbeitungsbahn durch das vorgegebene Werkzeug 130 zu erreichen. Möglichst soll dabei das maximale Zerspanvolumen des vorgegebenen Werkzeugs erreicht werden.In step S204 "Generate Web Data", the free tool motion and free tool orientation relative to the workpiece 150 is utilized to continuously adjust and change the feed direction, feed rate, and / or tool orientation to maximize actual machining volume as the work path travels by the given tool 130. If possible, the maximum machining volume of the given tool should be achieved.
Dies führt erfindungsgemäß, je nach Form der Differenzgeometrie zum ersten Bearbeitungszeitpunkt ti zu komplexen, krummlinigen Bahnverläufen, wobei Richtungsänderungen der Vorschubrichtung des vorgegebenen Werkzeugs 130 entlang der Bearbeitungsbahn jeweils so festgelegt werden, dass durch den Richtungswechsel ein möglichst großes tatsächliches Zerspanvolumen nach einer Richtungsänderung durch das vorgegebene Werkzeug 130 erreicht werden kann. Insbesondere wird die Bearbeitungsbahn so festgelegt, dass nach einer Richtungsänderung entlang der Bahn ein größeres Zerspanvolumen erreicht werden kann, als durch eine geradlinige Vorschubrichtung ohne Richtungsänderung.This leads according to the invention, depending on the shape of the difference geometry for the first processing time ti to complex, curvilinear trajectories, directional changes of the feed direction of the predetermined tool 130 along the machining path are each determined so that the change in direction as large an actual Zerspanvolumen after a change in direction by the predetermined Tool 130 can be achieved. In particular, the machining path is determined so that after a change in direction along the track, a larger Zerspanvolumen can be achieved, as by a straight feed direction without changing direction.
Somit wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren nicht durch einfaches Hin- und Herbewegen des vorgegebenen Werkzeugs 130 entlang geradliniger Bahnen Schicht für Schicht des Werkstücks in Scheiben abgetragen, bis die Fertigteilgeometrie 340 erreicht ist, wie bei dem sogenannten Abzeilen des Stands der Technik. Im Gegensatz zum Abzeilen wird bei dem erfindungsgemäßen Abfahren der in Schritt S204 festgelegten
Bearbeitungsbahn anhand der erzeugten Bahndaten eine Vorschubgeschwindigkeit, Bewegungsrichtung und Werkzeugorientierung relativ zu dem Werkstück 150 derart verändert, dass das tatsächlich erreichte Zerspanvolumen bei Abfahren der festgelegten Bearbeitungsbahn durch das vorgegebene Werkzeug 130 in Abhängigkeit der Gegebenheiten der Differenzgeometrie 330 a, b maximal ist.Thus, in the method according to the invention, not by simple reciprocation of the given tool 130 along linear tracks layer by layer of the workpiece is removed in slices until the finished part geometry 340 is reached, as in the so-called Abzeilen of the prior art. In contrast to the Abzeilen is in the inventive departure of the set in step S204 Machining path based on the generated web data a feed rate, movement direction and tool orientation relative to the workpiece 150 changed such that the actually achieved Zerspanvolumen when moving the specified path through the predetermined tool 130 depending on the circumstances of the difference geometry 330 a, b is maximum.
Somit kann sichergestellt werden, dass während der Vorschubbewegung kontinuierlich Material abgetragen wird, d.h. die Zeitspanne in der sich das Werkzeug ohne Materialberührung durch die Luft bewegt, kann erheblich verkürzt werden. Darüber hinaus kann, indem die Bearbeitungsbahn anhand des maximalen Zerspanvolumens des vorgegebenen Werkzeugs festgelegt wird, sichergestellt werden, dass bei einer vorbestimmten Bahnlänge ein maximaler tatsächlicher Materialabtrag sichergestellt wird, der von der Differenzgeometrie und von dem maximalen Zerspanvolumen des vorgegebenen Werkzeugs abhängt.Thus, it can be ensured that material is continuously removed during the feed movement, i. the time span in which the tool moves through the air without contacting the material can be shortened considerably. In addition, by setting the machining path based on the maximum machining volume of the given tool, it can be ensured that a maximum actual material removal is ensured at a predetermined track length, which depends on the difference geometry and the maximum machining volume of the given tool.
Somit orientiert sich erfindungsgemäß das Festlegen der Bearbeitungsbahn und das Erzeugen der Bahndaten nicht nur an der Fertigteilgeometrie 340 des Werkstücks, sondern auch an der Differenzgeometrie 330a, b und an dem maximalen Zerspanvolumen. Hierdurch kann durch das erfindungsgemäße Verfahren zum Erzeugen von Steuerdaten die Bearbeitungszeit beim Bearbeiten des Werkstücks 150 von einem Rohteil in ein Fertigteil erheblich reduziert werden.Thus, according to the invention, the setting of the machining path and the generation of the web data are based not only on the finished part geometry 340 of the workpiece, but also on the difference geometry 330a, b and on the maximum machining volume. As a result, the machining time for machining the workpiece 150 from a blank to a finished part can be significantly reduced by the inventive method for generating control data.
In einem zweiten Ausführungsbeispiel des Verfahrens zum Erzeugen von Steuerdaten nach der vorliegenden Erfindung werden hintereinander mehrere Bearbeitungsbahnen festgelegt, wobei immer nach Abfahren der festgelegten Bearbeitungsbahn durch das vorgegebene Werkzeug 130 und vor Festlegen einer weiteren Bearbeitungsbahn eine Differenzgeometrie zum momentanen Bearbeitungszustand bestimmt wird. Dies erfordert jeweils das Erzeugen von aktuellen Bearbeitungsgeometrie-Modelldaten zu einem aktuellen Bearbeitungszeitpunkt tn, die die Bearbeitung des Werkstücks 150 seit Erzeugen der vorherigen Bearbeitungsgeometrie-Modelldaten zum
Bearbeitungszeitpunkt tn-i erfasst, so dass die aktuelle Differenzgeometrie zum Bearbeitungszeitpunkt tn bestimmt werden kann.In a second embodiment of the method for generating control data according to the present invention, a plurality of machining paths are defined in succession, wherein a difference geometry is determined to the current processing state always after the predetermined machining path has been traversed by the predetermined tool 130 and before setting a further machining path. This requires, in each case, the generation of current machining geometry model data at a current machining time t n , which is the machining of the workpiece 150 since generating the previous machining geometry model data for Processing time t n -i detected, so that the current difference geometry at the processing time t n can be determined.
Bezug nehmend auf die einfachen Beispiele der Rohteilgeometrie, Bearbeitungsgeometrie, Differenzgeometrie und Fertigteilgeometrie in den Figuren 3a bis 3d mit einem Zwischenzustand des Werkstücks in einer Bearbeitungsgeometrie 320 zu einem ersten Bearbeitungszeitpunkt ti wird in Fig. 4a das Werkstück in einem zweiten Zwischenzustand mit einer Bearbeitungsgeometrie 420 zu einem zweiten Bearbeitungszeitpunkt t2 beispielhaft dargestellt, wobei zwischen dem ersten Bearbeitungszeitpunkt ti und dem zweiten Bearbeitungszeitpunkt t2 durch ein oder mehrere vorgegebene(s) Werkzeug(e) 130 entlang einer oder mehrerer Bearbeitungsbahn(en) Material vom Werkstück im linken oberen Teil abgetragen worden ist. Durch Vergleich der zweiten Bearbeitungsgeometrie 420 des Zwischenzustands zum zweiten Bearbeitungszeitpunkt t2 mit der Fertigteilgeometrie 340 des Fertigteils ergibt sich eine neue momentane Differenzgeometrie 430a, b wie in Fig. 4b beispielhaft dargestellt. Anhand dieser Differenzgeometrie 430a, b wird eine zweite Bearbeitungsbahn festgelegt und zweite Bahndaten für die zweite Bearbeitungsbahn erzeugt.With reference to the simple examples of the blank geometry, machining geometry, difference geometry and finished part geometry in FIGS. 3a to 3d with an intermediate state of the workpiece in a machining geometry 320 at a first machining time ti, the workpiece is supplied in a second intermediate state with a machining geometry 420 in FIG a second processing time t2 exemplified, wherein between the first processing time ti and the second processing time t2 by one or more predetermined tool (s) 130 along one or more machining path (s) material has been removed from the workpiece in the upper left part. By comparing the second machining geometry 420 of the intermediate state to the second machining time t2 with the finished part geometry 340 of the finished part, a new momentary difference geometry 430a, b results as shown in FIG. 4b by way of example. Based on this difference geometry 430a, b, a second processing path is determined and second path data for the second processing path is generated.
Die Abfolge von Verfahrenschritten der zweiten Ausführungsform des Verfahrens zum Erzeugen von Steuerdaten ist in Fig. 5 dargestellt. Zu einem Bearbeitungszeitpunkt tn werden im Schritt S501 „Erzeugen von n-ten Bearbeitungsgeometrie-Modelldaten" die Bearbeitungsgeometrie-Modelldaten eines Zwischenzustands zum Bearbeitungszeitpunkt tn erzeugt. Danach werden in Schritt S502 „Erzeugen von n-ten Differenzgeometrie-Modelldaten" die aktuellen Differenzgeometrie-Modelldaten anhand des Vergleichs der Fertigteilgeometrie mit der aktuellen Bearbeitungsgeometrie zu dem n-ten Bearbeitungszeitpunkt tn zum Erzeugen von n-ten Differenzgeometrie- Modelldaten verglichen.The sequence of process steps of the second embodiment of the method for generating control data is shown in FIG. At a processing time t n , the processing geometry model data of an intermediate state at the processing time t n is generated in step S501 "generation of n-th machining geometry model data." Thereafter, in step S502, "generation of n-th differential geometry model data", the current differential geometry is generated. Model data on the basis of the comparison of the finished part geometry with the current machining geometry at the nth processing time t n for generating n-th differential geometry model data compared.
Hierbei sind für den Vergleich der aktuellen Bearbeitungsgeometrie mit der Fertigteilgeometrie wieder Fertigteilgeometrie-Modelldaten erforderlich. In Fig. 5 dargestellt ist eine n-te Wiederholung der Abfolge der
Bearbeitungsschritte S201 bis S204. In dem in Fig. 5 dargestellten Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist kein Schritt Bereitstellen von Fertigteilgeometrie-Modelldaten vorgesehen, da angenommen ist, dass die Fertigteilgeometrie-Modelldaten in einer ersten Abfolge der Verfahrensschritte bereits bereitgestellt worden sind, so dass es ab der zweiten Abfolge, also der ersten Wiederholung der Verfahrensschritte, nicht mehr erforderlich ist, dass Fertigteilgeometrie-Modelldaten bereitgestellt werden müssen.Finished part geometry model data are again required for the comparison of the current machining geometry with the finished part geometry. Shown in Fig. 5 is an n-th repetition of the sequence of Processing steps S201 to S204. In the exemplary embodiment of the method illustrated in FIG. 5, no provision is made for providing finished part geometry model data since it is assumed that the finished part geometry model data have already been provided in a first sequence of the method steps, so that it starts from the second sequence, ie first repetition of the process steps, it is no longer necessary that finished part geometry model data must be provided.
Im nächsten Schritt S503 ^Auswählen eines Werkzeugs als vorgegebenes Werkzeug" wird ein Werkzeug als vorgegebenes Werkzeug ausgewählt. Hierbei ist das vorgegebene Werkzeug dasjenige Werkzeug, mit dem die Steuervorrichtung 110 ausgerüstet ist, so dass die Steuervorrichtung 110 das vorgegebene Werkzeug 130 durch das Werkstück 150 zum Abtragen von Material des Werkstücks 150 steuert. In einem weiteren hier nicht näher veranschaulichten Ausführungsbeispiel, in dem die Werkzeugmaschine 100 nur ein Werkzeug umfasst, und keine weiteren Werkzeuge 141a-d im Werkzeug-Magazin 140 enthalten sind, oder kein Werkzeug- Magazin 140 in der Werkzeugmaschine 100 enthalten ist, wird dieser Schritt S503 nicht ausgeführt.In the next step S503 ^ selecting a tool as the predetermined tool ", a tool is selected as the predetermined tool. Here, the predetermined tool is that tool with which the control device 110 is equipped so that the control device 110, the predetermined tool 130 through the workpiece 150 for Abtrag of material of the workpiece 150 controls In another embodiment not illustrated here in detail, in which the machine tool 100 includes only one tool, and no other tools 141a-d are included in the tool magazine 140, or no tool magazine 140 in the Machine tool 100 is included, this step S503 is not executed.
Weiterhin ergeben sich an einer Werkzeugmaschine 100 mit einer Mehrzahl von Werkzeugen 141a-d in einem Werkzeug-Magazin 140 mit unterschiedlichen Werkzeugeigenschaften zwei wesentliche Möglichkeiten. Einerseits kann das als vorgegebenes Werkzeug für die n-te Bearbeitungsbahn ausgewählte Werkzeug gleich dem vorgegebenen Werkzeug für die (n-l)-te Bearbeitungsbahn sein. In diesem Fall ist kein Wechsel des Werkzeugs, mit dem die Steuervorrichtung 110 ausgerüstet ist, erforderlich. Im zweiten Falle wird im Schritt S503 ein Werkzeug als vorgegebenes Werkzeug für die n-te Bearbeitungsbahn ausgewählt, das nicht gleich dem für die (n-l)-te Bearbeitungsbahn vorgegebenen Werkzeug ist. In diesem Falle folgt der Schritt S504 „Festlegen eines Werkzeugwechsels", in dem ein Werkzeugwechsel festgelegt wird. Das heißt, es wird festgelegt, dass das Werkzeug, mit dem die Steuervorrichtung 110 ausgerüstet ist, durch ein
als vorgegebenes Werkzeug ausgewähltes Werkzeug aus dem Werkzeug- Magazin 140 gewechselt wird. Hierfür umfasst die Werkzeugmaschine 100 die Werkzeug- Wechselvorrichtung 142 zum Wechseln des Werkzeugs 130 mit dem die Steuervorrichtung ausgerüstet ist.Furthermore, on a machine tool 100 with a plurality of tools 141a-d in a tool magazine 140 with different tool properties, two essential possibilities arise. On the one hand, the tool selected as the given tool for the nth machining path can be the same as the predefined tool for the (nth) machining path. In this case, no change of the tool with which the control device 110 is equipped is required. In the second case, in step S503, a tool is selected as a given tool for the nth machining path which is not equal to the tool specified for the (nl) th machining path. In this case, the step S504 is followed by "setting a tool change" in which a tool change is set, that is, it is determined that the tool with which the control device 110 is equipped by a tool selected from the tool magazine 140 as a given tool is changed. For this purpose, the machine tool 100 comprises the tool changing device 142 for changing the tool 130 with which the control device is equipped.
Somit ist es möglich, während der Bearbeitung des Werkstücks 150 von einem Rohteil in ein Fertigteil das vorgegebene Werkzeug zu wechseln, je nach Begebenheiten des noch abzutragenden Materials des Werkstücks, das heißt abhängig von der aktuellen Differenzgeometrie des Werkstücks. In der Praxis ergibt sich dieser Fall zum Beispiel, wenn zuerst ein Werkzeug mit einem großen Durchmesser in die Steuervorrichtung 110 eingesetzt ist, um ein möglichst großes tatsächliches Zerspanvolumen zu erreichen, wobei ab einer bestimmten Differenzgeometrie zu einem bestimmten Bearbeitungszeitpunkt keine Bahn mehr festgelegt werden kann, in der das vorgegebene Werkzeug Material vom Werkstück abträgt, ohne die Fertigteilgeometrie des Werkstücks abzutragen. Es ist dann erforderlich, ein Werkzeug aus dem Werkzeug-Magazin 140 mit einem kleineren Durchmesser auszuwählen, und dieses Werkzeug mit dem bisher vorgegebenen Werkzeug mit dem großen Durchmesser auszuwechseln.Thus, it is possible, during the processing of the workpiece 150 to change from a blank in a finished part of the predetermined tool, depending on the circumstances of the still abzutragenden material of the workpiece, that is dependent on the current difference geometry of the workpiece. In practice, this case arises, for example, when a tool with a large diameter is first inserted into the control device 110, in order to achieve the greatest possible actual machining volume, whereby it is no longer possible to determine a path beyond a certain difference geometry at a specific machining time. in which the predetermined tool removes material from the workpiece, without removing the finished part geometry of the workpiece. It is then necessary to select a tool from the tool magazine 140 with a smaller diameter, and replace this tool with the previously specified tool with the large diameter.
Im nächsten Schritt S505 „Erzeugen von n-ten Bahndaten" wird eine n-te Bearbeitungsbahn anhand erzeugter n-ter Bahndaten festgelegt, die das vorgegebene Werkzeug oder ein gegebenenfalls neues vorgegebenes Werkzeug zum Abtragen von Material der bestimmten momentanen Differenzgeometrie des Werkstücks zum Bearbeitungszeitpunkt tn durch Vorschub abfahren soll. Im Schritt S505 „Erzeugen von n-ten Bahndaten" werden hierbei n-te Bahndaten erzeugt, die angeben, mit welcher Vorschubgeschwindigkeit und mit welcher Werkzeugorientierung des vorgegebenen Werkzeugs relativ zu dem Werkstück das vorgegebene Werkzeug die festgelegte n-te Bearbeitungsbahn abfahren soll.In the next step S505 "Generation of n-th path data", an nth processing path is determined on the basis of generated nth path data, the predetermined tool or a possibly new predetermined tool for removing material of the particular instantaneous difference geometry of the workpiece at the processing time t n In step S505 "Generation of n-th path data", n-th path data are generated here, which indicate at which feed rate and with which tool orientation of the given tool relative to the workpiece the predetermined tool the specified nth processing path should depart.
Erfindungsgemäß werden die n-ten Bahndaten anhand der bestimmten momentanen Differenzgeometrie zum Bearbeitungszeitpunkt tn erzeugt, so dass das für die n-te Bearbeitungsbahn vorgegebene Werkzeug beim
Abfahren der n-ten Bearbeitungsbahn in Abhängigkeit des maximalen Zerspanvolumens des für die n-te Bearbeitungsbahn vorgegebenen Werkzeugs einen maximal großen Teil des Volumens der bestimmten n-ten Differenzgeometrie des Werkstücks pro Zeit abträgt.According to the invention, the n-th orbit data are generated on the basis of the determined instantaneous difference geometry at the time of processing t n , so that the tool specified for the n-th machining path during the Departing the n-th machining path in dependence on the maximum Zerspanvolumens of the predetermined for the n-th machining path tool a maximum amount of the volume of the particular n-th differential geometry of the workpiece per time removes.
Dies wird analog zu dem ersten Ausführungsbeispiel des Verfahrens zum Erzeugen von Steuerdaten mit den Schritten S201 bis S204 durchgeführt. Nach Abfahren der n-ten Bearbeitungsbahn durch das für die n-te Bearbeitungsbahn vorgegebene Werkzeug ergibt sich eine neue Bearbeitungsgeometrie, wobei im nächsten Schritt S506 „Erzeugen von (n+l)-ten Bearbeitungsgeometrie-Modelldaten* die (n+l)-ten Bearbeitungsgeometrie-Modelldaten zu der neuen momentanen Bearbeitungsgeometrie zum Bearbeitungszeitpunkt tn+i, nachdem das die n- te Bearbeitungsbahn vorgegebene Werkzeug die n-te Bearbeitungsbahn abgefahren hat und Material abgetragen hat, erzeugt werden.This is performed analogously to the first embodiment of the method for generating control data with the steps S201 to S204. After the n-th machining path has been traversed by the tool specified for the n-th machining path, a new machining geometry results, wherein in the next step S506 "generating (n + l) -th machining geometry model data * the (n + l) -ths Machining geometry model data for the new current machining geometry at the machining time t n + i after the tool specified for the nth machining path has traveled the n th machining path and has removed material.
Daraufhin folgen die Schritte S507 „Erzeugen von (n+l)-ten Differenzgeometrie-Modelldaten", S508 „Auswählen eines Werkzeugs als vorgegebenes Werkzeug", gegebenenfalls der Schritt S509 „Festlegen eines Werkzeugwechsels", falls das in Schritt S508 ausgewählte Werkzeug nicht gleich dem vorgegebenen Werkzeug für die n-te Bearbeitungsbahn ist, S510 „Erzeugen von (n+l)-ten Bahndaten", und S511 „Erzeugen von (n+2)-ten Bearbeitungsgeometrie-Modelldaten" für eine weitere (n+2)-te Bearbeitungsbahn.This is followed by the steps S507 "generating (n + l) -th differential geometry model data", S508 "selecting a tool as a given tool", optionally the step S509 "setting a tool change" if the tool selected in step S508 is not equal to given tool for the nth machining path, S510 "generating (n + l) th orbit data", and S511 "generating (n + 2) th machining geometry model data" for another (n + 2) th machining path.
Diese Wiederholung der Schritte in diesem Muster, bzw. dieser Abfolge S501 bis S511 erfolgt möglichst solange, bis eine im Schritt S511 bestimmte Bearbeitungsgeometrie des Werkstücks gleich der Fertigteilgeometrie des Werkstücks ist, so dass kein Material mehr vom Werkstück abgetragen werden muss, um die Fertigteilgeometrie zu erreichen.This repetition of the steps in this pattern, or this sequence S501 to S511, takes place as long as until a workpiece geometry determined in step S511 is equal to the finished part geometry of the workpiece, so that no material has to be removed from the workpiece to increase the finished part geometry to reach.
In einem dritten Ausführungsbeispiel des Verfahrens zum Erzeugen von Steuerdaten nach der vorliegenden Erfindung umfasst das Verfahren einen weiteren Schritt S604 „Erzeugen von Werkzeugmaschinengeometrie-
Modelldaten". Wie in Fig. 6 dargestellt, umfasst das Verfahren dann die Schritte S601 „Erzeugen von n-ten Bearbeitungsgeometrie-Modelldaten", S602 „Bereitstellen von Fertigteilgeometrie-Modelldaten", S603 „Erzeugen von n-ten Differenzgeometrie-Modelldaten", S604 „Erzeugen von Werkzeugmaschinengeometrie-Modelldaten" und S605 „Erzeugen von Bahndaten für die n-te Bearbeitungsbahn".In a third exemplary embodiment of the method for generating control data according to the present invention, the method comprises a further step S604 "generating machine tool geometry As illustrated in Fig. 6, the method then comprises the steps S601 "generating nth machining geometry model data", S602 "providing finished part geometry model data", S603 "generating nth difference geometry model data", S604 "Generating Machine Tool Geometry Model Data" and S605 "Generating Web Data for the nth Machining Path".
Gegebenenfalls ist die Abfolge der Verfahrenschritte S601 bis S605 Teil einer Abfolge von Verfahrensschritten, in der, wie in dem zweiten Ausführungsbeispiel, die Schritte wiederholt werden, so dass wiederholt Bearbeitungsbahnen festgelegt werden. In diesem Fall kommt gegebenenfalls in einem weiteren Ausführungsbeispiel, wie in dem zweiten Ausführungsbeispiel, der Schritt S602 „Bereitstellen von Fertigteilgeometrie- Modelldaten" nicht vor, wenn die Fertigteilgeometrie-Modelldaten schon bereitstehen, da sie zum Festlegen einer ersten Bearbeitungsbahn bereitgestellt wurden.Optionally, the sequence of method steps S601 to S605 is part of a sequence of method steps in which, as in the second embodiment, the steps are repeated, so that processing paths are set repeatedly. In this case, in another embodiment, as in the second embodiment, step S602 "providing precast geometry model data" may not occur if the precast geometry model data is already available because it has been provided for defining a first processing path.
Im Schritt S604 werden Werkzeugmaschinengeometrie-Modelldaten erzeugt, die eine momentane Werkzeugmaschinengeometrie zu einem bestimmten n- ten Bearbeitungszeitpunkt tn angeben, wobei die momentane Werkzeugmaschinengeometrie eine momentane relative Orientierung und relative Position des vorgegebenen Werkzeugs 130, von Elementen der Steuervorrichtung 110 und von dem Einspannmittel 120 der Werkzeugmaschine 100 zum Einspannen des Werkstücks 150 umfasst. Der n-te Bearbeitungszeitpunkt tn ist hierbei der Bearbeitungszeitpunkt, zu dem in Schritt S601 die n-ten Bearbeitungsgeometrie-Modelldaten erzeugt worden sind.In step S604, machine tool geometry model data indicating a current machine tool geometry at a particular nth machining time t n is generated, wherein the current machine tool geometry is a current relative orientation and relative position of the given tool 130, elements of the controller 110, and the chuck 120 the machine tool 100 for clamping the workpiece 150 includes. The nth processing time t n here is the processing time at which the nth processing geometry model data has been generated in step S601.
Im Schritt S605 „Erzeugen von n-ten Bahndaten" wird die n-te Bearbeitungsbahn derart festgelegt, dass eine Kollision von Elementen der Werkzeugmaschine 100 mit Elementen der Werkzeugmaschine 100 und von Elementen der Werkzeugmaschine 100, außer des vorgegebenen Werkzeugs 130 für die n-te Bearbeitungsbahn, mit dem Werkstück 150 bei Abfahren der n-ten Bearbeitungsbahn durch das für die n-te Bearbeitungsbahn
vorgegebene Werkzeug 130 verhindert wird. Speziell wird die n-te Bearbeitungsbahn derart festgelegt, dass eine Kollision von Elementen der Steuervorrichtung 110 der Werkzeugmaschine 100 mit Elementen der Werkzeugmaschine 100, so zum Beispiel dem Einspannmittel 120, verhindert wird.In step S605 "generation of n-th path data", the n-th machining path is set such that a collision of elements of the machine tool 100 with elements of the machine tool 100 and elements of the machine tool 100 other than the predetermined tool 130 for the n-th Machining path, with the workpiece 150 when moving the n-th machining path through that for the n-th machining path predetermined tool 130 is prevented. Specifically, the nth machining path is set so as to prevent collision of elements of the control device 110 of the machine tool 100 with elements of the machine tool 100 such as the chuck 120.
Weiterhin wird die n-te Bearbeitungsbahn derart festgelegt, dass eine Kollision von Elementen der Steuervorrichtung 110 mit dem eingespannten Werkstück 150 verhindert wird, so dass nur das vorgegebene Werkzeug 130 ausschließlich zum vorgegebenen Abtragen von Material in Kontakt mit dem Werkstück 150 kommt. Dies erfordert zusätzlich einen Vergleich der Werkzeugmaschinengeometrie-Modelldaten mit den Bearbeitungsgeometrie- Modelldaten des Werkstücks 150 zum bestimmten Bearbeitungszeitpunkt tn, so dass anhand des Vergleichs der Bearbeitungsgeometrie-Modelldaten und der Werkzeugmaschinengeometrie-Modelldaten die Position und Lage des eingespannten Werkstücks 150 durch Kenntnis der Position und Lage des Einspannmittels 120 relativ zu allen Elementen der Werkzeugmaschine 100, insbesondere zu Elementen der Steuervorrichtung 110, bekannt ist.Furthermore, the n-th machining path is set such that a collision of elements of the control device 110 with the clamped workpiece 150 is prevented, so that only the predetermined tool 130 comes exclusively for the predetermined removal of material in contact with the workpiece 150. This additionally requires a comparison of the machine tool geometry model data with the machining geometry model data of the workpiece 150 at the particular machining time t n , so that by comparing the machining geometry model data and the machine tool geometry model data, the position and location of the clamped workpiece 150 by knowing the position and Position of the clamping means 120 relative to all elements of the machine tool 100, in particular to elements of the control device 110, is known.
Somit wird im Schritt S605 jeweils nur eine Bearbeitungsbahn festgelegt, die von dem für die n-te Bearbeitungsbahn vorgegebenen Werkzeug derart abgefahren werden kann, ohne dass es zu einer unerwünschten Kollision von Elementen der Steuervorrichtung 110 mit Elementen des Einspannmittels 120, von Elementen der Steuervorrichtung 110 mit dem Werkstück, und von Elementen der Steuervorrichtung 110 mit Elementen der Werkzeugmaschine 100 kommt. Eine Kollision würde hierbei entstehen, wenn Elemente der Steuervorrichtung 110 mit Elementen der Werkzeugmaschine 100 oder mit dem Werkstück 150 derart zusammenstoßen oder in Kontakt kommen, dass ein weiteres Abfahren der Bearbeitungsbahn durch das vorgegebene Werkzeug 130 nicht möglich ist. Somit erfolgt die Bahnberechnung in diesem Ausführungsbeispiel mit einer zusätzlichen vorausschauenden Kollisionsprüfung.
Da in den Ausführungsbeispielen des Verfahrens zum Erzeugen von Steuerdaten nach der vorliegenden Erfindung Bearbeitungsbahnen festgelegt werden und Bahndaten derart erzeugt werden, dass ein möglichst großes tatsächliches Zerspanvolumen beim Abfahren der festgelegten Bearbeitungsbahn durch das vorgegebene Werkzeug 130 erreicht wird, werden in der Praxis Bearbeitungsbahnen festgelegt, die einen krummlinigen, komplizierten Verlauf durch die bestimmte Differenzgeometrie des Werkstücks aufweisen.Thus, in step S605, only one machining path is determined at a time, which can be traversed by the tool specified for the nth machining path in such a manner, without causing an undesired collision of elements of the control device 110 with elements of the clamping device 120, elements of the control device 110 comes with the workpiece, and elements of the control device 110 with elements of the machine tool 100. In this case, a collision would occur if elements of the control device 110 collide with elements of the machine tool 100 or with the workpiece 150 or come into contact in such a way that a further movement of the processing path through the predetermined tool 130 is not possible. Thus, the path calculation in this embodiment is done with an additional predictive interference check. In the embodiments of the method for generating control data according to the present invention, since machining paths are set and path data are generated so as to obtain the largest possible machining volume when the predetermined machining path is traveled by the predetermined tool 130, in practice, machining paths are set have a curvilinear, complicated course through the specific difference geometry of the workpiece.
Beim Abfahren der festgelegten Bearbeitungsbahn wird somit die Orientierung des vorgegebenen Werkzeugs 130 relativ zu dem eingespannten Werkstück 150 entlang der Bahn, je nach Verlauf der Bearbeitungsbahn, in Abhängigkeit der bestimmten momentanen Differenzgeometrie, wie in den erzeugten Bahndaten angegeben, verändert. Weiterhin wird anhand der Bahndaten eine Vorschubgeschwindigkeit des vorgegebenen Werkzeugs 130 entlang der festgelegten Bearbeitungsbahn verändert, so dass in Abhängigkeit der Differenzgeometrie jeweils möglichst das maximale Zerspanvolumen des vorgegebenen Werkzeugs entlang der festgelegten Bearbeitungsbahn erreicht wird.When the specified machining path is traversed, the orientation of the given tool 130 relative to the clamped workpiece 150 along the path, depending on the course of the machining path, is thus changed as a function of the determined instantaneous difference geometry, as indicated in the generated path data. Furthermore, on the basis of the web data, a feed rate of the predetermined tool 130 is changed along the defined machining path, so that in each case as far as possible the maximum machining volume of the given tool along the defined machining path is achieved depending on the difference geometry.
Dies führt weiterhin, neben der wechselnden Werkzeugorientierung, zu ständigen Änderungen der Vorschubgeschwindigkeit entlang einer festgelegten Bearbeitungsbahn. Hierbei entstehen Belastungen auf das vorgegebene Werkzeug, da bei Abfahren der festgelegten Bearbeitungsbahn Kräfte und Drehmomente auf das vorgegebene Werkzeug einwirken. So entsteht eine Beanspruchung des Werkzeugs, die erwartungsgemäß viel höher liegt als bei Verfahren nach dem bisherigen Stand der Technik. Es muss hierbei beachtet werden, dass die Vorschubwerte aller mindenstens fünf Achsen und die daraus resultierende Belastung auf das vorgegebene Werkzeug 130 additiv wirkt.This leads, in addition to the changing tool orientation, to constant changes in the feed rate along a defined machining path. This results in loads on the given tool, as acting on the given tool when driving off the specified machining path forces and torques. This results in a stress of the tool, which is expected to be much higher than in prior art methods. It must be noted here that the feed values of all at least five axes and the resulting load on the given tool 130 have an additive effect.
Somit ist es erforderlich, bei dem Festlegen einer Bearbeitungsbahn beziehungsweise bei dem Erzeugen der Bahndaten nur Bearbeitungsbahnen festzulegen und nur Bahndaten zu erzeugen, so dass eine Beanspruchung
des vorgegebenen Werkzeugs, das heißt die Belastung durch Kräfte und Drehmomente beim Abfahren der festgelegten Bearbeitungsbahn in Abhängigkeit der erzeugten Bahndaten, eine maximal zulässige Beanspruchung bzw. einen oder mehrere maximale Belastungswerte des vorgegebenen Werkzeugs 130 nicht überschreitet.Thus, when defining a machining path or when generating the web data, it is necessary to define only machining paths and to generate only path data, so that a load of the given tool, that is to say the load due to forces and torques during the travel of the defined machining path as a function of the generated web data does not exceed a maximum permissible load or one or more maximum load values of the given tool 130.
Weiterhin werden Bearbeitungsbahnen festgelegt und Bahndaten erzeugt in Abhängigkeit zulässiger Leistungsparameter und/ oder kinetischer Eigenschaften der Werkzeugmaschine 100. Das bedeutet, dass nur Bearbeitungsbahnen festgelegt werden und die dazugehörigen Bahndaten erzeugt werden, so dass zulässige Leistungsparameter der Werkzeugmaschine 100 nicht überschritten werden, und die kinetischen Eigenschaften der Werkzeugmaschine 100 berücksichtigt werden. Hierbei ist gemeint, dass nur Bearbeitungsbahnen festgelegt werden und dazugehörige Bahndaten erzeugt werden, die anhand der maximal zulässigen Leistungsparameter und der kinematischen Eigenschaften der Werkzeugmaschine 100 ermöglicht sind. Die Kinematik der Werkzeugmaschine 100 umfasst eine Orientierbarkeit und Beweglichkeit der Steuervorrichtung 100, Vorschubwerte der Linearachsen und/ oder Rundachsenwerte (Vorschubwerte der Rundachsen).Furthermore, machining paths are determined and path data generated as a function of permissible performance parameters and / or kinetic properties of the machine tool 100. This means that only machining paths are defined and the associated path data are generated so that permissible performance parameters of the machine tool 100 are not exceeded, and the kinetic properties the machine tool 100 are taken into account. In this case, it is meant that only machining paths are defined and associated path data are generated, which are made possible on the basis of the maximum permissible performance parameters and the kinematic properties of the machine tool 100. The kinematics of the machine tool 100 include orientability and mobility of the control device 100, feed values of the linear axes and / or rotary axes values (feed values of the rotary axes).
Fig. 7 zeigt eine Ausführungsform der Vorrichtung 700 zum Erzeugen von Steuerdaten nach einem der beschriebenen Ausführungsbeispiele des Verfahrens zum Erzeugen von Steuerdaten nach der vorliegenden Erfindung.Fig. 7 shows an embodiment of the control data generating apparatus 700 according to any one of the described embodiments of the method of generating control data according to the present invention.
Die Vorrichtung 700 zum Erzeugen von Steuerdaten umfasst eine Bearbeitungsgeometrie-Modelldaten-Erzeugungseinrichtung 701 und eine Fertigteilgeometrie-Modelldaten-Bereitstellungseinrichtung 702. Weiterhin umfasst die Vorrichtung 700 eine Differenzgeometrie-Modelldaten- Erzeugungseinrichtung 703, die mit der Bearbeitungsgeometrie- Modelldaten-Erzeugungseinrichtung 701 und der Fertigteilgeometrie- Modelldaten-Erzeugungseinrichtung 702 verbunden ist. Die Vorrichtung 700 umfasst weiterhin eine Bahndaten-Erzeugungseinrichtung 705, wobei die
Bahndaten-Erzeugungseinrichtung 705 mindestens mit der Differenzgeometrie-Modelldaten-Erzeugungseinrichtung 703 verbunden ist.The control data generating device 700 comprises a machining geometry model data generating device 701 and a finished part geometry model data providing device 702. Furthermore, the device 700 comprises a differential geometry model data generating device 703 that is compatible with the machining geometry model data generating device 701 and the finished part geometry. Model data generator 702 is connected. The apparatus 700 further comprises a web data generation device 705, wherein the Web data generation device 705 is connected to at least the difference geometry model data generation device 703.
Die Bearbeitungsgeometrie-Modelldaten-Erzeugungseinrichtung 701 ist zum wiederholten Erzeugen von Bearbeitungsgeometrie-Modelldaten einer Bearbeitungsgeometrie des Werkstücks 150 zu einem beliebigen Bearbeitungszeitpunkt geeignet, wobei die Bearbeitungsgeometrie den momentanen Abtragungszustand des Werkstücks 150 zu diesem Bearbeitungszeitpunkt beschreibt.The machining geometry model data generator 701 is suitable for repeatedly generating machining geometry model data of a machining geometry of the workpiece 150 at any machining time, the machining geometry describing the current machining state of the workpiece 150 at that machining timing.
Die Fertigteilgeometrie-Modelldaten-Bereitstellungseinrichtung 702 ist dazu geeignet Fertigteilgeometrie-Modelldaten bereitzustellen, wobei die Fertigteilgeometrie-Modelldaten die Geometrie des Fertigteils des Werkstücks 150 beschreiben, das nach Bearbeitung des Werkstücks 150 an der Werkzeugmaschine 100 in einem oder mehreren Bearbeitungsschritten erreicht werden soll.The finished part geometry model data providing device 702 is adapted to provide finished part geometry model data, wherein the finished part geometry model data describe the geometry of the finished part of the workpiece 150 to be achieved after machining the workpiece 150 on the machine tool 100 in one or more processing steps.
Die Differenzgeometrie-Modelldaten-Erzeugungseinrichtung 703 ist dazu geeignet, die jeweiligen Bearbeitungsgeometrie-Modelldaten und die Fertigteilgeometrie-Modelldaten zu vergleichen und für eine jeweilige Bearbeitungsgeometrie des Werkstücks 150 zu einem bestimmten Bearbeitungszeitpunkt Differenzgeometrie-Modelldaten zu erzeugen, die eine momentane Differenzgeometrie des Werkstücks 150 zwischen der momentanen Bearbeitungsgeometrie und der Fertigteilgeometrie angeben.The difference geometry model data generating device 703 is adapted to compare the respective machining geometry model data and the finished part geometry model data and to generate differential geometry model data for a respective machining geometry of the workpiece 150 at a particular machining timing, including a current difference geometry of the workpiece 150 between the two Specify current machining geometry and precast geometry.
Die Differenzgeometrie des Werkstücks zu dem bestimmten Bearbeitungszeitpunkt entspricht zu diesem Bearbeitungszeitpunkt genau der Geometrie des Materials des Werkstücks 150, das noch durch ein oder mehrere vorgegebene(s) Werkzeug(e) 130 von dem Werkstück 150 abgetragen werden muss, um die Fertigteilgeometrie des Werkstücks 150 zu erreichen.The difference geometry of the workpiece at the specific machining time corresponding to this processing time exactly the geometry of the material of the workpiece 150, which still has to be removed by one or more predetermined tool (s) 130 of the workpiece 150 to the finished part geometry of the workpiece 150th to reach.
Die Bahndaten-Erzeugungseinrichtung 705 ist dazu geeignet, eine Bearbeitungsbahn anhand der bestimmten momentanen Differenzgeometrie festzulegen, die ein vorgegebenes Werkzeug 130 zum Abtragen von Material
der bestimmten momentanen. Differenzgeometrie durch Vorschub abfahren soll. Die Bearbeitungsbahn wird erfindungsgemäß anhand der von der Differenzgeometrie-Modelldaten-Erzeugungseinrichtung 703 bestimmten aktuellen Differenzgeometrie des Werkstücks 150 festgelegt.The web data generation device 705 is suitable for defining a processing path based on the determined instantaneous difference geometry that a given tool 130 for removing material the particular momentary. Traverse differential geometry by feed. According to the invention, the machining path is determined on the basis of the current difference geometry of the workpiece 150 determined by the differential geometry model data generation device 703.
Die Bahndaten-Erzeugungseinrichtung 705 ist weiterhin dazu geeignet, Bahndaten anhand der erzeugten Differenzgeometrie-Modelldaten zu erzeugen, wobei die Bahndaten angeben, mit welcher Vorschubgeschwindigkeit und mit welcher Werkzeugorientierung des vorgegebenen Werkzeugs relativ zu dem Werkstück 150 das vorgegebene Werkzeug 130 eine festgelegte Bearbeitungsbahn abfahren soll.The web data generation device 705 is further adapted to generate web data from the generated difference geometry model data, wherein the web data indicate at which feed rate and with which tool orientation of the given tool relative to the workpiece 150, the predetermined tool 130 is to start a predetermined machining path.
Hierbei werden die Bahndaten durch die Bahndaten-Erzeugungseinrichtung 705 mit der Maßgabe erzeugt, dass das vorgegebene Werkzeug 130 beim Abfahren einer durch die Bahndaten festgelegten Bearbeitungsbahn in Abhängigkeit des maximalen Zerspanvolumens des vorgegebenen Werkzeugs 130 einen maximal großen Teil des Volumens der bestimmten momentanen Differenzgeometrie des Werkstücks 150 pro Zeiteinheit abträgt.Here, the web data is generated by the web data generating device 705 with the proviso that the predetermined tool 130 when traversing a defined by the web data processing path depending on the maximum Zerspanvolumens the given tool 130 a maximum amount of the volume of the particular instantaneous difference geometry of the workpiece 150th per unit time.
Weiterhin umfasst die Vorrichtung 700 zum Erzeugen von Steuerdaten eine Werkzeugmaschinen-Parametererfassungseinrichtung 706 zum Erfassen maximal zulässiger Leistungsparameter und/oder kinetischer Eigenschaften der Werkzeugmaschine 100. Die Werkzeugmaschinen- Parametererfassungseinrichtung 706 ist mindestens mit der Bahndaten- Erzeugungseinrichtung 705 verbunden, so dass die Bahndaten in Abhängigkeit der maximal zulässigen Leistungsparameter und/ oder kinetischer Eigenschaften der Werkzeugmaschine 100 festgelegt werden.Furthermore, the device 700 for generating control data comprises a machine tool parameter acquisition device 706 for detecting maximum permissible performance parameters and / or kinetic properties of the machine tool 100. The machine tool parameter acquisition device 706 is connected at least to the web data generation device 705 so that the web data is dependent on the maximum allowable performance parameters and / or kinetic properties of the machine tool 100 are set.
Weiterhin umfasst die Vorrichtung 700 zum Erzeugen von Steuerdaten eine Werkzeugmaschinengeometrie-Modelldaten-Erzeugungseinrichtung 707 zum Erzeugen von Werkzeugmaschinengeometrie-Modelldaten, die eine momentane Werkzeugmaschinengeometrie zu einem beliebigen Bearbeitungszeitpunkt des Werkstücks 150 beschreiben. Die momentane Werkzeugmaschinengeometrie umfasst hierbei eine momentane relative
Orientierung und relative Position des vorgegebenen Werkzeugs 130, von Elementen der Steuervorrichtung 110 und von Einspannmitteln 120 der Werkzeugmaschine 100 zum Einspannen des Werkstücks 150.Furthermore, the control data generating apparatus 700 includes a machine tool geometry model data generating means 707 for generating machine tool geometry model data describing a current machine tool geometry at an arbitrary machining timing of the workpiece 150. The current machine tool geometry here comprises a momentary relative Orientation and relative position of the given tool 130, elements of the control device 110 and clamping means 120 of the machine tool 100 for clamping the workpiece 150.
Die Werkzeugmaschinengeometrie-Modelldaten-Erzeugungseinrichtung 707 ist mindestens mit der Bahndaten-Erzeugungseinrichtung 705 verbunden, so dass die Bearbeitungsbahn und die dazugehörigen Bahndaten von der Bahndaten-Erzeugungseinrichtung 705 zusätzlich anhand der Werkzeugmaschinengeometrie-Modelldaten und/ oder anhand eines Vergleichs der Werkzeugmaschinengeometrie-Modelldaten mit den Bearbeitungsgeometrie-Modelldaten festgelegt werden, so dass eine Kollision von Elementen der Werkzeugmaschine 100 mit Elementen der Werkzeugmaschine 100 und von Elementen der Werkzeugmaschine 100, außer des vorgegebenen Werkzeugs 130, mit dem Werkstück 150 bei Abfahren der festgelegten Bearbeitungsbahn durch das vorgegebene Werkzeug 150 verhindert wird.The machine tool geometry model data generation device 707 is connected at least to the web data generation device 705, such that the machining path and the associated web data from the web data generation device 705 are additionally based on the machine tool geometry model data and / or on the basis of a comparison of the machine tool geometry model data with the machining geometry Model data are determined so that a collision of elements of the machine tool 100 with elements of the machine tool 100 and elements of the machine tool 100, except the predetermined tool 130, with the workpiece 150 is prevented when moving the predetermined machining path through the predetermined tool 150.
Weiterhin umfasst die Vorrichtung 700 eine Werkzeug-Auswähleinrichtung 708, die mit der Bahndaten-Erzeugungseinrichtung 705 verbunden ist, wobei die Werkzeug-Auswähleinrichtung 708 zum wiederholten Auswahlen eines Werkzeugs mit vergleichsweise hohem maximalen Zerspanvolumen in Abhängigkeit der momentanen Differenzgeometrie-Modelldaten als vorgegebenes Werkzeug geeignet ist. Hierfür ist die Werkzeug- Auswähleinrichtung 708 mit einer Werkzeugbevorratungs- Erfassungseinrichtung 710 und einer Werkzeugwechsel- Festlegungseinrichtung 709 verbunden.Furthermore, the apparatus 700 includes a tool selector 708 connected to the web data generation device 705, the tool selector 708 being adapted for repeatedly selecting a tool having a comparatively high maximum machining volume depending on the current differential geometry model data as a given tool. For this purpose, the tool selection device 708 is connected to a tool storage detection device 710 and a tool change setting device 709.
Die Werkzeugbevorratungs-Erfassungseinrichtung 710 erfasst die Werkzeugbevorratung der Werkzeugmaschine 100. Dies bedeutet, dass die Werkzeugbevorratungs-Erfassungseinrichtung 710 die Bevorratung an Werkzeugen 141a-d und 130 an der Werkzeugmaschine 100 erfasst, und ebenfalls die Eigenschaften der jeweiligen Werkzeuge 141a-d und 130 erfasst, so dass die Werkzeugbevorratungs-Erfassungseinrichtung 710 alle Werkzeuge 141 und 130 erfasst, die von der Werkzeug-Auswähleinrichtung
708 als vorgegebenes Werkzeug 130 bestimmt werden können, wobei die Werkzeugbevorratungs-Erfassungseinrichtung 710 zusätzlich das jeweilige maximale Zerspanvolumen und/ oder den oder die maximalen Belastungswerte der jeweiligen Werkzeuge erfasst.The tool storage detecting means 710 detects the tool storage of the machine tool 100. That is, the tool storage detecting means 710 detects the stocking on tools 141a-d and 130 on the machine tool 100, and also detects the characteristics of the respective tools 141a-d and 130, such that the tool storage detecting means 710 detects all the tools 141 and 130 received from the tool selecting means 708 may be determined as a predetermined tool 130, wherein the tool storage detecting means 710 additionally detects the respective maximum machining volume and / or the one or more maximum load values of the respective tools.
Somit kann die Werkzeug-Auswähleinrichtung 708 ein Werkzeug als vorgegebenes Werkzeug 130 in Abhängigkeit des maximalen Zerspanvolumens dieses Werkzeugs bestimmen. Die Werkzeugwechsel- Festiegungseinrichtung 709 erfasst das bisher vorgegebene Werkzeug 130 an der Werkzeugmaschine, das heißt das Werkzeug, mit dem die Steuervorrichtung 110 der Werkzeugmaschine ausgerüstet ist. In einem Fall, in dem die Werkzeug-Auswähleinrichtung 708 ein Werkzeug als vorgegebenes Werkzeug 130 für eine weitere Bearbeitungsbahn auswählt, wobei dieses vorgegebene Werkzeug 130 ein anderes als das bisher in der Steuervorrichtung 110 der Werkzeugmaschine 100 ausgerüstete Werkzeug ist, dann legt die Werkzeugwechsel-Festlegungseinrichtung 709 einen Werkzeugwechsel fest, so dass das Werkzeug, mit dem die Steuervorrichtung 110 der Werkzeugmaschine 100 ausgerüstet ist, durch das für die nächste Bearbeitungsbahn festgelegte vorgegebene Werkzeug 130 ausgewechselt wird.Thus, the tool selector 708 may determine a tool as a given tool 130 depending on the maximum machining volume of that tool. The tool change-Festiegungseinrichtung 709 detects the previously specified tool 130 on the machine tool, that is, the tool with which the control device 110 of the machine tool is equipped. In a case where the tool selecting means 708 selects a tool as a given tool 130 for another machining path, this given tool 130 being a tool other than the tool previously equipped in the control apparatus 110 of the machine tool 100, then sets the tool change setting means 709 fixed a tool change, so that the tool with which the control device 110 of the machine tool 100 is equipped, is replaced by the predetermined for the next processing path predetermined tool 130.
Ein derartiger Werkzeugwechsel ist zum Beispiel erforderlich, wenn noch Material von dem Werkstück 150 abgetragen werden muss, aber die Differenzgeometrie derart beschaffen ist, dass mit dem bisherigen vorgegebenen Werkzeug 130 keine weitere Bearbeitungsbahn mehr derart festgelegt werden kann, dass von der Differenzgeometrie Material abgetragen wird, ohne die Fertigteilgeometrie zu verletzen.Such a tool change is required, for example, if material still needs to be removed from the workpiece 150, but the difference geometry is such that with the previous predetermined tool 130 no further processing path can be determined such that material is removed from the differential geometry, without violating the precast geometry.
Weiterhin umfasst die Vorrichtung 700 zum Erzeugen von Steuerdaten eine Darstellungseinrichtung 711 zum visuellen Darstellen eines virtuellen SD- Modells der Rohteilgeometrie, Bearbeitungsgeometrie, Fertigteilgeometrie, Differenzgeometrie oder Werkzeugmaschinengeometrie anhand der jeweiligen Modelldaten. Die Darstellungseinrichtung 711 kann hierbei die einzelnen virtuellen 3D-Modelle visuell darstellen, oder mehrere der durch die
Modelldaten angegebenen Geometrien gleichzeitig. Weiterhin ermöglicht die Darstellungseinrichtung 711 das visuelle Darstellen einer festgelegten Bearbeitungsbahn durch die Differenzgeometrie des Werkstücks. Hierdurch wird es einem manuellen Bediener der Werkzeugmaschine 100 oder der Vorrichtung 700 ermöglicht, die erzeugten Steuerdaten, die festgelegten Bearbeitungsbahnen, die erzeugten Steuerdaten oder auch die Bearbeitungszustände des Werkstücks visuell nachzuvollziehen oder zu prüfen.Furthermore, the device 700 for generating control data comprises a display device 711 for visual presentation of a virtual SD model of the blank geometry, machining geometry, finished part geometry, difference geometry or machine tool geometry on the basis of the respective model data. In this case, the presentation device 711 can visually represent the individual virtual 3D models, or more of them Model data specified geometries simultaneously. Furthermore, the presentation device 711 enables the visual representation of a defined processing path through the difference geometry of the workpiece. This allows a manual operator of the machine tool 100 or the apparatus 700 to visually inspect or check the generated control data, the set machining paths, the generated control data, or also the machining states of the workpiece.
In einem Ausführungsbeispiel der Vorrichtung 700 zum Erzeugen von Steuerdaten nach der vorliegenden Erfindung ist die Vorrichtung 700 über eine Schnittstelle direkt mit der Werkzeugmaschine 100 verbunden. Die Vorrichtung 700 erzeugt hierbei die Steuerdaten nach einem der Ausführungsbeispiele der Verfahren zum Erzeugen von Steuerdaten nach der vorliegenden Erfindung direkt während der Bearbeitung des Werkstücks 150 an der Werkzeugmaschine 100. Dies bedeutet, dass die Bahndaten- Erzeugungseinrichtung 705 Bahndaten erzeugt, die dann sofort an die Steuervorrichtung 110 der Werkzeugmaschine 100 weitergegeben werden, so dass die Steuervorrichtung 110 das vorgegebene Werkzeug 130 direkt entlang der festgelegten Bearbeitungsbahn anhand der erzeugten Bahndaten steuert und Material vom Werkstück 150 abträgt.In one embodiment of the control data generation apparatus 700 of the present invention, the apparatus 700 is connected directly to the machine tool 100 via an interface. In this case, the device 700 generates the control data according to one of the embodiments of the method for generating control data according to the present invention directly during the machining of the workpiece 150 on the machine tool 100. This means that the web data generation device 705 generates path data, which is then immediately sent to the Control device 110 of the machine tool 100 are passed so that the control device 110 controls the predetermined tool 130 directly along the specified machining path based on the generated web data and removes material from the workpiece 150.
Nach Abfahren der festgelegten Bearbeitungsbahn durch das vorgegebene Werkzeug 130 ergibt sich eine neue Bearbeitungsgeometrie des Werkstücks. Diese wird von der Bearbeitungsgeometrie-Modelldaten- Erzeugungseinrichtung 701 durch die erzeugten Bearbeitungsgeometrie- Modelldaten angegeben. Die Vorrichtung 700 erzeugt dann für den nächsten Bearbeitungsschritt Steuerdaten, wenn die Bearbeitungsgeometrie noch nicht der angestrebten Fertigteilgeometrie entspricht. Dafür werden wieder Differenzgeometrie-Modelldaten der momentanen Bearbeitungsgeometrie erzeugt, so dass wieder eine weitere Bearbeitungsbahn mit den dazugehörigen Bahndaten festgelegt werden kann.
Gegebenenfalls initiiert die Werkzeugwechsel-Festlegungseinrichtung 709 einen tatsächlichen Werkzeugwechsel, in dem das bisher in der Steuervorrichtung 110 ausgerüstete Werkzeug 130 mit einem anderen, aus dem Werkzeug-Magazin 140 stammenden Werkzeug 141a-d gewechselt wird, sofern die Werkzeug-Auswähleinrichtung 708 ein anderes als das vorgegebene Werkzeug 130 als für die nächste Bearbeitungsbahn vorgegebenes Werkzeug 130 auswählt. Nach erfolgtem Werkzeugwechsel an der Werkzeugmaschine 100 wird eine weitere Bearbeitungsbahn festgelegt indem Bahndaten durch die Bahndaten- Erzeugungseinrichtung 705 erzeugt werden. Dies geschieht erfindungsgemäß anhand der aktuellen bestimmten Differenzgeometrie mit der Maßgabe, ein möglichst großes tatsächliches Zerspanvolumen beim Abfahren des neuen vorgegebenen Werkzeugs 130 entlang der festgelegten Bearbeitungsbahn zu erreichen, wobei möglichst das maximale Zerspanvolumen des vorgegebenen Werkzeug 130 erreicht werden soll.After the predetermined machining path has been traveled by the predetermined tool 130, a new machining geometry of the workpiece results. This is indicated by the machining geometry model data generator 701 by the generated machining geometry model data. The device 700 then generates control data for the next processing step if the processing geometry does not yet correspond to the desired finished part geometry. For this purpose, differential geometry model data of the current machining geometry are again generated, so that again a further machining path with the associated web data can be determined. Optionally, the tool change setting device 709 initiates an actual tool change, in which the previously equipped in the control device 110 tool 130 with another, coming from the tool magazine 140 tool 141a-d is changed, provided that the tool selector 708 other than that predetermined tool 130 selects as predetermined for the next processing path tool 130. After the tool change has been carried out on the machine tool 100, a further machining path is defined by generating path data by the web data generation device 705. This is done according to the invention on the basis of the current specific difference geometry with the proviso to achieve the largest possible actual cutting volume when driving off the new predetermined tool 130 along the specified machining path, where possible the maximum Zerspanvolumen the given tool 130 is to be achieved.
Die Bahndaten werden über die Schnittstelle direkt an die Werkzeugmaschine 100 weitergegeben, so dass die Werkzeugmaschine 100 anhand der erzeugten Steuerdaten das vorgegebene Werkzeug 130 mit der Steuervorrichtung 110 entlang der festgelegten Bearbeitungsbahn anhand der erzeugten Bahndaten steuert, so dass Material von dem Werkstück 150 abgetragen wird. Dies kann entsprechend dem zweiten Ausführungsbeispiel des Verfahrens zum Erzeugen von Steuerdaten nach der vorliegenden Erfindung wiederholt werden, bis das Fertigteil, bzw. die Fertigteilgeometrie des Werkstücks 150 erreicht ist.The web data are forwarded via the interface directly to the machine tool 100, so that the machine tool 100 controls the predetermined tool 130 with the control device 110 along the defined machining path based on the generated web data based on the generated control data, so that material is removed from the workpiece 150. This can be repeated according to the second embodiment of the method for generating control data according to the present invention, until the finished part, or the finished part geometry of the workpiece 150 is reached.
Die hohe zu berücksichtigende Datenmenge an erzeugten Modelldaten, Technologieinformationen und maschinenspezifischen Daten führt zu einem derartigen Datenaufkommen, dass eine derartige „Online-Lösung", in der die Vorrichtung 700 zum Erzeugen von Steuerdaten direkt mit der Werkzeugmaschine 100 verbunden ist, zum Steuern der Werkzeugmaschine 100 während der Bearbeitung des Werkstücks 150 in Anbetracht der heutigen Computer-Rechenleistung erschwert ist.
Aus diesem Grund wird die Vorrichtung 700 zum Erzeugen von Steuerdaten in einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung nicht mit einer tatsächlichen Werkzeugmaschine 100, sondern mit einer Simulationsvorrichtung zur Simulation einer virtuellen Werkzeugmaschine über eine Schnittstelle verbunden. Eine derartige Simulationseinrichtung für eine virtuelle Werkzeugmaschine, die geeignet ist, eine Simulation einer Bearbeitung eines Werkstücks an einer Werkzeugmaschine zu simulieren, ist zum Beispiel aus DE 10 2006 043390 Al des Anmelders bekannt.The large amount of data to be considered in generated model data, technology information and machine-specific data results in such a data volume that such an "on-line solution" in which the control data generating device 700 is directly connected to the machine tool 100 for controlling the machine tool 100 during processing of the workpiece 150 is difficult in view of today's computer processing power. For this reason, in another embodiment of the present invention, the control data generating apparatus 700 is interfaced not with an actual machine tool 100 but with a simulation device for simulating a virtual machine tool. Such a simulation device for a virtual machine tool, which is suitable for simulating a simulation of a machining of a workpiece on a machine tool, is known, for example, from DE 10 2006 043390 A1 of the applicant.
Hierbei wird durch Simulation der Bearbeitung des Werkstücks an einer Werkzeugmaschine durch virtuelle Bearbeitung eines virtuellen Werkstücks an einer virtuellen Werkzeugmaschine durch Simulation in iterativer Annäherung an das Optimum durch Durchlaufen und Auswerten von Simulationsläufen an einer virtuellen Werkzeugmaschine, die alle für die Bearbeitungsprozesssteuerung notwendigen Eigenschaften enthält, eine Bearbeitungsbahn oder eine Abfolge von Bearbeitungsbahnen und gegebenenfalls Werkzeugwechseln festgelegt indem entsprechende Bahndaten erzeugt werden.Here, by simulating the machining of the workpiece on a machine tool by virtual processing of a virtual workpiece on a virtual machine tool by simulation in iterative approach to the optimum by running and evaluating simulation runs on a virtual machine tool that contains all the necessary properties for the machining process control, one Machining path or a sequence of machining paths and, where appropriate tool changes set by the corresponding path data are generated.
Das Optimum meint hierbei eine Bearbeitungsbahn oder eine Abfolge von Bearbeitungsbahnen und dazugehörigen Bahndaten, wobei die Bearbeitungsbahn und die Bahndaten nach dem Verfahren nach der vorliegenden Erfindung derart festgelegt sind, so dass die Bearbeitungszeit des Werkstücks aufgrund der gewählten oder festgelegten Bearbeitungsbahnen optimal reduziert ist.The optimum here means a processing path or a sequence of processing paths and associated path data, wherein the processing path and the path data are determined according to the method of the present invention, so that the processing time of the workpiece is optimally reduced due to the selected or predetermined processing paths.
In diesem Ausführungsbeispiel umfasst die Vorrichtung 700 zusätzlich eine Bearbeitungssimulationseinrichtung 712 zum Simulieren des Abfahrens einer anhand von durch die Bahndaten-Erzeugungseinrichtung 705 erzeugten Bahndaten festgelegten Bearbeitungsbahn durch ein virtuelles vorgegebene Werkzeug, wobei die Bearbeitungsgeometrie-Modelldaten- Erzeugungseinrichtung 701 Bearbeitungsgeometrie-Modelldaten eines virtuellen 3D-Modells einer Bearbeitungsgeometrie des virtuellen Werkstücks erzeugt, die einen virtuellen Abtragszustand des Werkstücks zu
einem Bearbeitungszeitpunkt beschreiben, nachdem das Abfahren einer ersten festgelegten Bearbeitungsbahn durch ein virtuelles vorgegebenes Werkzeug durch die Bearbeitungssimulationseinrichtung 712 simuliert wurde.In this embodiment, the apparatus 700 additionally includes a machining simulation device 712 for simulating the running of a machining path determined from web data generated by the web data generating device 705 by a virtual given tool, the machining geometry model data generating device 701 machining model data of a 3D virtual model generates a machining geometry of the virtual workpiece, which is a virtual Abtragszustand the workpiece Describe a processing time after the departure of a first predetermined machining path was simulated by a virtual predetermined tool by the machining simulation device 712.
Die Fertigteilgeometrie-Bereitstellungseinrichtung 702 stellt Fertigteilgeometrie-Modelldaten eines virtuellen 3D-Modells der Fertigteilgeometrie bereit, die eine Fertigteilgeometrie des virtuellen Werkstücks beschreiben, wobei die Differenzgeometrie-Modelldaten- Erzeugungseinrichtung 703 anhand eines Vergleichs der Fertigteilgeometrie- Modelldaten und der Bearbeitungsgeometrie-Modelldaten aktuelle Differenzgeometrie-Modelldaten erzeugt, die eine Differenzgeometrie des Materials beschreiben, das zum Erreichen der Fertigteilgeometrie noch von dem virtuellen Werkstück abgetragen werden muss.The finished part geometry providing means 702 provides finished part geometry model data of a virtual 3D model of the finished part geometry describing a finished part geometry of the virtual workpiece, the difference geometry model data generation device 703 based on a comparison of the finished part geometry model data and the machining geometry model data current difference geometry model data generated, which describe a difference geometry of the material that still has to be removed from the virtual workpiece to achieve the finished part geometry.
Die Bahndaten-Erzeugungseinrichtung 705 erzeugt anhand der Differenzgeometrie-Modelldaten Bahndaten, die eine Bearbeitungsbahn festlegen mit der Maßgabe, dass das virtuelle vorgegebene Werkzeug bei Simulation des Abfahrens der zweiten Bearbeitungsbahn durch die Bearbeitungssimulationseinrichtung in Abhängigkeit eines maximalen Zerspanvolumens für das vorgegebene Werkzeug einen maximal großen Teil des Volumens der Differenzgeometrie des Werkstücks pro Zeiteinheit abträgt.The web data generation device 705 uses the difference geometry model data to generate web data defining a machining path with the proviso that the simulation of the second machining path by the machining simulation device depending on a maximum machining volume for the given tool, the virtual predefined tool a maximum of part Volume of the difference geometry of the workpiece per unit time removes.
In diesem Ausführungsbeispiel umfasst die Vorrichtung 700 oder die virtuelle Werkzeugmaschine, die mit der Vorrichtung 700 zum Erzeugen von Steuerdaten verbunden ist, ein Speichermittel zum Speichern der erzeugten Steuerdaten, der festgelegten Bearbeitungsbahnen, der dazugehörigen Bahndaten und gegebenenfalls der festgelegten Werkzeugwechsel. Diese Daten können dann, nach fertig gestellter Simulation, an eine tatsächliche Werkzeugmaschine übertragen werden, so dass diese Werkzeugmaschine anhand der Steuerdaten ein tatsächliches Werkstück mit einem tatsächlichen vorgegebenen Werkzeug anhand der Steuerdaten bearbeiten kann.
Die hier aufgeführten Ausführungsbeispiele und Zeichnungen sind rein illustrativ und nicht beschränkend aufzufassen. Es ist möglich, die in den Ausführungsbeispielen beschriebenen Merkmale in abweichender Weise miteinander zu kombinieren, um auf diese Weise weitere Ausführungsbeispiele bereitzustellen, die für den entsprechenden Anwendungszweck optimiert sind. Soweit derartige Modifikationen für den Fachmann ohne Weiteres ersichtlich sind, sollen sie durch die obige Beschreibung der Ausführungsbeispiele implizit offenbart sein.In this embodiment, the apparatus 700 or the virtual machine tool, which is connected to the device 700 for generating control data, comprises a storage means for storing the generated control data, the defined processing paths, the associated path data and possibly the specified tool changes. These data can then be transferred to an actual machine tool after the simulation has been completed, so that this machine tool can use the control data to process an actual workpiece with an actual given tool on the basis of the control data. The exemplary embodiments and drawings listed here are to be understood as purely illustrative and not restrictive. It is possible to combine the features described in the embodiments in a different way with each other, in order to provide in this way further embodiments, which are optimized for the corresponding application. As far as such modifications are obvious to those skilled in the art, they should be implicitly disclosed by the above description of the embodiments.
Beispielsweise wurde die in Fig. 7 dargestellte Vorrichtung 700 zum Erzeugen von Steuerdaten mit vielen technischen Merkmalen beschrieben, die optional sind. Zum Beispiel benötigt eine Vorrichtung 700 zum Erzeugen von Steuerdaten nach dem ersten Ausführungsbeispiel des Verfahrens zum Erzeugen von Steuerdaten nur eine Bearbeitungsgeometrie-Modelldaten- Erzeugungseinrichtung 701, eine Fertigteilgeometrie-Modelldaten- Erzeugungseinrichtung 702, eine Differenzgeometrie-Modelldaten- Erzeugungseinrichtung 703 und eine Bahndaten-Erzeugungseinrichtung 705. Alle weiteren Einrichtungen der Vorrichtung 700, wie in Fig. 7 beschrieben, sind für dieses erste Ausführungsbeispiel des Verfahrens zum Erzeugen von Steuerdaten optional.
For example, the device 700 shown in FIG. 7 has been described for generating control data having many technical features that are optional. For example, a control data generating apparatus 700 according to the first embodiment of the control data generating method requires only a machining geometry model data generating means 701, a finished part geometry model data generating means 702, a difference geometry model data generating means 703, and a web data generating means 705 All other devices of the device 700 as described in Fig. 7 are optional for this first embodiment of the method for generating control data.
Claims
1. Verfahren zum Erzeugen von Steuerdaten zum Steuern eines vorgegebenen Werkzeugs an einer Werkzeugmaschine zum Bearbeiten eines eingespannten Werkstücks von einem Rohteil in ein Fertigteil durch Zerspanen, umfassend den Schritt Erzeugen von Bahndaten, die angeben, welche Bearbeitungsbahn ein vorgegebenes Werkzeug mit welcher Vorschubgeschwindigkeit und welcher Werkzeugorientierung relativ zu dem Werkstück abfahren soll, gekennzeichnet, durchA method for generating control data for controlling a given tool on a machine tool for machining a clamped workpiece from a blank into a finished part by machining, comprising the step of generating web data indicating which machining path a given tool at which feed rate and which tool orientation relative to the workpiece to depart, characterized by
- Erzeugen von Bearbeitungsgeometrie-Modelldaten einer Bearbeitungsgeometrie des Werkstücks, die den Abtragszustand des Werkstücks zu einem bestimmten Bearbeitungszeitpunkt beschreiben,Generation of machining geometry model data of a machining geometry of the workpiece, which describe the machining state of the workpiece at a specific machining time,
- Bereitstellen von Fertigteilgeometrie-Modelldaten, die eine Fertigteilgeometrie des Werkstücks beschreiben,Providing finished part geometry model data describing a finished part geometry of the workpiece,
- Erzeugen von Differenzgeometrie-Modelldaten, die eine Differenzgeometrie des Materials beschreiben, das zum Erreichen der Fertigteilgeometrie noch abgetragen werden muss, undGenerating differential geometry model data describing a differential geometry of the material that still needs to be removed to achieve the finished part geometry, and
- Erzeugen von Bahndaten anhand der Differenzgeometrie- Modelldaten mit der Maßgabe, dass das vorgegebene Werkzeug beim Abfahren der Bearbeitungsbahn in Abhängigkeit eines maximalen Zerspanvolumens für das vorgegebene Werkzeug einen maximal großen Teil des Volumens der Differenzgeometrie des Werkstücks pro Zeiteinheit abträgt.Generating path data on the basis of the differential geometry model data with the proviso that the predetermined tool removes a maximum of a large part of the volume of the difference geometry of the workpiece per unit time as the machining path travels as a function of a maximum machining volume for the given tool.
2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein- oder mehrfaches Wiederholen der Schritte Erzeugen von Bearbeitungsgeometrie-Modelldaten, Erzeugen von Differenzgeometrie-Modelldaten, und Erzeugen von Bahndaten anhand der Differenzgeometrie-Modelldaten in dieser Reihenfolge, wobei mindestens zweite Bearbeitungsgeometrie- Modelldaten einer zweiten Bearbeitungsgeometrie des Werkstücks und zweite Differenzgeometrie-Modelldaten zu einem bestimmten zweiten Bearbeitungszeitpunkt, nachdem das für eine erste Bearbeitungsbahn vorgegebene Werkzeug die erste Bearbeitungsbahn anhand von ersten Bahndaten abgefahren hat, bei einer ersten Wiederholung der Schritte erzeugt werden, und anhand der zweiten Differenzgeometrie-Modelldaten zweite Bahndaten mit der Maßgabe erzeugt werden, dass ein für eine zweite Bearbeitungsbahn vorgegebenes Werkzeug beim Abfahren der zweiten Bearbeitungsbahn in Abhängigkeit eines maximalen Zerspanvolumens dieses vorgegebenen Werkzeugs einen maximal großen Teil des Volumens der bestimmten zweiten Differenzgeometrie des Werkstücks pro Zeiteinheit abträgt.2. The method of claim 1, characterized by repeating the steps one or more times generating machining geometry model data, generating differential geometry model data, and generating web data from the difference geometry model data in that order, wherein at least second machining geometry model data is a second machining geometry of the workpiece and second differential geometry model data at a certain second processing time after the predetermined for a first processing path tool, the first processing path based on first Track data has been generated, are generated at a first repetition of the steps, and based on the second differential geometry model data second path data are generated with the proviso that a given for a second machining path tool when moving the second machining path in response to a maximum Zerspanvolumens this predetermined tool removes at most a large part of the volume of the specific second differential geometry of the workpiece per unit time.
3. Verfahren nach Anspruch 2, weiterhin gekennzeichnet durch ein- oder mehrfaches Wiederholen der Schritte3. The method of claim 2, further characterized by one or more times repeating the steps
- Bereitstellen von Werkzeugbevorratungsdaten, die die Werkzeugbevorratung der Werkzeugmaschine beschreiben und die angeben, welche Werkzeugeigenschaften die Werkzeuge der Werkzeugbevorratung Werkzeugmaschine haben, undProviding tool stocking data describing the tool stocking of the machine tool and indicating which tool properties the tools of the tool stocking machine tool have, and
- Auswählen eines Werkzeugs mit vergleichsweise hohem maximalen Zerspanvolumen in Abhängigkeit der Differenzgeometrie-Modelldaten als vorgegebenes Werkzeug für eine nächste Bearbeitungsbahn, und gegebenenfalls ein- oder mehrfaches Wiederholen eines SchrittsSelecting a tool having a comparatively high maximum machining volume as a function of the difference geometry model data as a predefined tool for a next machining path, and optionally repeating a step one or more times
- Festlegen eines Werkzeugwechsels eines bisher vorgegebenen Werkzeugs mit einem für eine nächste Bearbeitungsbahn ausgewählten Werkzeug in Abhängigkeit der Werkzeugbevorratung der Werkzeugmaschine.- Specify a tool change of a previously specified tool with a selected for a next machining path tool as a function of tool storage of the machine tool.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkzeugmaschine eine Steuervorrichtung zum Steuern des vorgegebenen Werkzeugs umfasst, wobei die Steuervorrichtung das Steuern des vorgegebenen Werkzeugs relativ zu dem eingespannten Werkstück mit einer dreidimensionalen freien Werkzeugbewegung und einer freien Werkzeugorientierung um mindestens 5 Achsen ermöglicht, und wobei die Bahndaten derart erzeugt werden, dass das vorgegebene Werkzeug bei Abfahren einer anhand der Differenzgeometrie festgelegten Bearbeitungsbahn die Vorschubrichtung, die Vorschubgeschwindigkeit und/ oder die Orientierung relativ zu dem eingespannten Werkstück in Abhängigkeit von der Differenzgeometrie ändert. 4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the machine tool comprises a control device for controlling the predetermined tool, wherein the control device controlling the predetermined tool relative to the clamped workpiece with a three-dimensional free tool movement and a free tool orientation to at least 5 axis allows, and wherein the web data are generated such that the predetermined tool changes the feed direction, the feed rate and / or the orientation relative to the clamped workpiece as a function of the difference geometry when traversing a defined by the differential geometry machining path.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Bahndaten zusätzlich in Abhängigkeit von Leistungsparametern und/ oder kinetischen Eigenschaften der Werkzeugmaschine derart erzeugt werden, dass die maximalen Leistungsparameter und/oder kinetischen Eigenschaften der Werkzeugmaschine bei Abfahren einer anhand der Bahndaten festgelegten Bearbeitungsbahn durch ein vorgegebenes Werkzeug nicht überschritten werden.5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the web data are additionally generated in dependence on performance parameters and / or kinetic properties of the machine tool such that the maximum performance parameters and / or kinetic properties of the machine tool when departing on the basis of the web data specified machining path can not be exceeded by a given tool.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Bahndaten zusätzlich in Abhängigkeit eines oder mehrerer maximaler Belastungswerte des mindestens einen vorgegebenen Werkzeugs derart erzeugt werden, dass eine Belastung des vorgegebenen Werkzeugs bei Abfahren einer anhand der Bahndaten festgelegten Bearbeitungsbahn den oder die maximalen Belastungswerte des vorgegebenen Werkzeugs nicht überschreitet.6. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the web data additionally in response to one or more maximum load values of the at least one predetermined tool are generated such that a load of the given tool when traveling a set on the basis of the web data processing path or does not exceed the maximum load values of the given tool.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6, gekennzeichnet durch ein- oder mehrfaches Wiederholen eines Schritts Erzeugen von Werkzeugmaschinengeometrie-Modelldaten, die eine7. The method according to any one of claims 4 to 6, characterized by one or more repetition of a step generating machine tool geometry model data, the one
Werkzeugmaschinengeometrie zu einem bestimmten Bearbeitungszeitpunkt des Werkstücks beschreiben, wobei die Werkzeugmaschinengeometrie eine relative Orientierung und relative Position des vorgegebenen Werkzeugs, von Elementen der Steuervorrichtung und von Einspannmitteln der Werkzeugmaschine zum Einspannen des Werkstücks umfasst, wobei die Bahndaten zusätzlich anhand derDescribe machine tool geometry at a specific machining time of the workpiece, wherein the machine tool geometry comprises a relative orientation and relative position of the predetermined tool, elements of the control device and clamping means of the machine tool for clamping the workpiece, wherein the web data additionally based on
Werkzeugmaschinengeometrie-Modelldaten und/ oder anhand eines Vergleichs der Werkzeugmaschinengeometrie-Modelldaten mit den Bearbeitungsgeometrie-Modelldaten zu dem bestimmten Bearbeitungszeitpunkt mit der Maßgabe erzeugt werden, dass eine Kollision von Elementen der Werkzeugmaschine mit Elementen der Werkzeugmaschine und von Elementen der Werkzeugmaschine, außer des vorgegebenen Werkzeugs, mit dem Werkstück bei Abfahren einer anhand der erzeugten Bahndaten festgelegten Bearbeitungsbahn durch das vorgegebene Werkzeug verhindert wird.Machine tool geometry model data and / or based on a comparison of the machine tool geometry model data with the machining geometry model data at the particular machining time are generated with the proviso that a collision of elements of the machine tool with elements of the machine tool and elements of the machine tool, except the given tool, with the workpiece when moving off on the basis of generated web data defined processing path is prevented by the given tool.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Modelldaten geeignet sind, ein virtuelles 3D-Modell der Rohteilgeometrie, der Bearbeitungsgeometrie, der Fertigteilgeometrie, der Differenzgeometrie und/oder der Werkzeugmaschine zu erzeugen.8. The method according to any one of claims 1 to 7, characterized in that the model data are adapted to produce a virtual 3D model of the blank geometry, the machining geometry, the finished part geometry, the difference geometry and / or the machine tool.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Bahndaten anhand einer Simulation der Bearbeitung eines virtuellen Werkstücks an einer virtuellen Werkzeugmaschine erzeugt werden, wobei die Simulation die folgenden Schritte umfasst:9. The method according to claim 8, characterized in that the web data is generated based on a simulation of the processing of a virtual workpiece on a virtual machine tool, wherein the simulation comprises the following steps:
- Erzeugen eines virtuellen 3D-Modells des Werkstücks im Rohzustand,Generating a virtual 3D model of the workpiece in the raw state,
- Erzeugen von ersten Bahndaten einschließlich Festlegen einer ersten Bearbeitungsbahn für ein virtuelles vorgegebenes Werkzeug,Generating first path data including defining a first processing path for a virtual given tool,
- Simulieren des Abfahrens der festgelegten ersten Bearbeitungsbahn anhand der erzeugten ersten Bahndaten durch das virtuelle vorgegebene Werkzeug,Simulating the departure of the defined first processing path on the basis of the generated first path data by the virtual predetermined tool,
- Erzeugen von Bearbeitungsgeometrie-Modelldaten eines virtuellen SD- Modells einer Bearbeitungsgeometrie des virtuellen Werkstücks, die einen virtuellen Abtragszustand des Werkstücks zu einem Bearbeitungszeitpunkt beschreiben, nachdem das Abfahren der ersten festgelegten Bearbeitungsbahn durch ein virtuelles vorgegebenes Werkzeug simuliert wurde,Generation of machining geometry model data of a virtual SD model of a machining geometry of the virtual workpiece, which describe a virtual removal state of the workpiece at a machining time after the departure of the first defined machining path has been simulated by a virtual given tool.
- Bereitstellen von Fertigteilgeometrie-Modelldaten eines virtuellen 3D- Modells der Fertigteilgeometrie, die eine Fertigteilgeometrie des virtuellen Werkstücks beschreiben,Provision of finished part geometry model data of a virtual 3D model of the finished part geometry, which describe a finished part geometry of the virtual workpiece,
- Erzeugen von Differenzgeometrie-Modelldaten, die eine Differenzgeometrie des Materials beschreiben, das zum Erreichen der Fertigteilgeometrie noch von dem virtuellen Werkstück abgetragen werden muss, undGenerating differential geometry model data describing a differential geometry of the material that still needs to be removed from the virtual workpiece to achieve the finished part geometry; and
- Erzeugen von zweiten Bahndaten einschließlich Festlegen einer zweiten Bearbeitungsbahn anhand der Differenzgeometrie-Modelldaten mit der Maßgabe, dass das virtuelle vorgegebene Werkzeug bei Simulation des Abfahrens der zweiten Bearbeitungsbahn in Abhängigkeit eines maximalen Zerspanvolumens für das vorgegebene Werkzeug einen maximal großen Teil des Volumens der Differenzgeometrie des Werkstücks pro Zeiteinheit abträgt.Generating second path data including defining a second processing path on the basis of the difference geometry model data with the proviso that the virtual predefined tool in simulation of the departure of the second processing path depending on a maximum Zerspan volume for the given tool a maximum of large part of the volume of the difference geometry of the workpiece per unit time removes.
10. Verfahren zum Erzeugen von Steuerdaten nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Bahndaten im Schritt Erzeugen von Bahndaten derart erzeugt werden, dass eine Bearbeitungsbahn in einer Mehrzahl von zusammenhängenden Bearbeitungsbahnteilstücken festgelegt wird, wobei in Abhängigkeit der Differenzgeometrie ein Bearbeitungsbahnanfangspunkt bestimmt wird, wobei ausgehend von dem Bearbeitungsbahnanfangspunkt in Abhängigkeit der Differenzgeometrie ein erstes Bearbeitungsbahnteilstück festgelegt wird, derart, dass das Zerspanvolumen ausgehend von dem10. A method for generating control data according to any one of claims 1 to 9, characterized in that the web data are generated in the step generating web data such that a machining path is set in a plurality of contiguous machining path sections, wherein depending on the difference geometry determines a machining path starting point is, starting from the processing path starting point in dependence of the difference geometry, a first machining path section is set, such that the Zerspanvolumen starting from the
Bearbeitungsbahnanfangspunkt maximiert wird, und wobei ausgehend von einem Endpunkt eines jeden der Mehrzahl von zusammenhängenden Bearbeitungsbahnteilstücken in Abhängigkeit der Differenzgeometrie ein weiteres Bearbeitungsbahnteilstück festgelegt wird, derart, dass das Zerspan volumen ausgehend von dem. Endpunkt des vorherigen Bearbeitungsbahnteilstücks maximiert wird, wobei entlang des ersten und der weiteren Bearbeitungsteilstücke kein Material von der Fertigteilgeometrie abgetragen wird.Machining path starting point is maximized, and wherein, starting from an end point of each of the plurality of contiguous Bearbeitungsbahnteilstücken depending on the difference geometry another Bearbeitungsbahnteilstück is set such that the Zerspan volume starting from the. End point of the previous Bearbeitungsbahnteilstücks is maximized, wherein along the first and the further processing sections no material is removed from the finished part geometry.
11. Vorrichtung zum Erzeugen von Steuerdaten nach einem der Verfahren der Ansprüche 1 bis 10 zum Steuern eines vorgegebenen Werkzeugs an einer Werkzeugmaschine zum Bearbeiten eines eingespannten Werkstücks von einem Rohteil in ein Fertigteil durch Zerspanen, umfassend eine Bahndaten-Erzeugungseinrichtung zum Erzeugen von Bahndaten, die angeben, welche Bearbeitungsbahn ein vorgegebenes Werkzeug mit welcher Vorschubgeschwindigkeit und welcher Werkzeugorientierung relativ zu dem Werkstück abfahren soll gekennzeichnet, durch eine Bearbeitungsgeometrie-Modelldaten-Erzeugungseinrichtung zum Erzeugen von Bearbeitungsgeometrie-Modelldaten einer Bearbeitungsgeometrie des Werkstücks, die den Abtragszustand des Werkstücks zu einem bestimmten Bearbeitungszeitpunkt beschreiben, eine Fertigteilgeometrie-Modelldaten-Bereitstellungseinrichtung zum Bereitstellen von Fertigteilgeometrie-Modelldaten, die eine Fertigteilgeometrie des Werkstücks beschreiben, eine Differenzgeometrie-Modelldaten-Erzeugungseinrichtung zum Erzeugen von Differenzgeometrie-Modelldaten, die eine Differenzgeometrie des Materials beschreiben, das zum Erreichen der Fertigteilgeometrie noch abgetragen werden muss, wobei die Bahndaten-Erzeugungseinrichtung Bahndaten anhand der Differenzgeometrie-Modelldaten mit der Maßgabe erzeugt, dass das vorgegebene Werkzeug beim Abfahren der Bearbeitungsbahn in Abhängigkeit eines maximalen Zerspanvolumens für das vorgegebenen Werkzeugs einen maximal großen Teil des Volumens der Differenzgeometrie des Werkstücks pro Zeiteinheit abträgt.An apparatus for generating control data according to any of the methods of claims 1 to 10 for controlling a given tool on a machine tool for machining a clamped workpiece from a blank into a finished part by machining, comprising web data generating means for generating web data indicating which machining path a predetermined tool is to run at which feed rate and which tool orientation relative to the workpiece is characterized by a machining geometry model data generating device for generating machining geometry model data Processing geometry of the workpiece describing the Abtragszustand of the workpiece at a certain processing time, a finished part geometry model data providing means for providing finished part geometry model data describing a finished part geometry of the workpiece, a difference geometry model data generating device for generating difference geometry model data, the Describe differential geometry of the material that still needs to be removed to achieve the finished part geometry, the web data generating device generates web data based on the differential geometry model data with the proviso that the predetermined tool when traversing the machining path in response to a maximum Zerspanvolumens for the given tool a maximum removes a large part of the volume of the difference geometry of the workpiece per unit of time.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11, weiterhin dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung eine Werkzeugmaschinen- Parametererfassungseinrichtung zum Erfassen von zulässigem Leistungsparametern und/ oder kinetische Eigenschaften der Werkzeugmaschine umfasst, wobei die Bahndaten- Erzeugungseinrichtung die Bahndaten mit der zusätzlichen Maßgabe erzeugt, dass die maximalen Leistungsparameter und /oder kinetischen Eigenschaften der Werkzeugmaschine bei Abfahren einer anhand der Bahndaten festgelegten Bearbeitungsbahn durch ein vorgegebenes Werkzeug nicht überschritten werden.12. The apparatus of claim 11, further characterized in that the apparatus comprises machine tool parameter detection means for detecting allowable performance parameters and / or kinetic properties of the machine tool, the path data generating means generating the path data with the additional proviso that the maximum performance parameters and / or kinetic properties of the machine tool during departure of a defined by the web data processing path can not be exceeded by a given tool.
13. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, weiterhin dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung eine Werkzeugeigenschafts- Erfassungseinrichtung zum Erfassen von Werkzeugeigenschaften der Werkzeuge der Werkzeugmaschine umfasst, wobei die Werkzeugeigenschaften einen oder mehrere maximale Belastungswerte der Werkzeuge umfassen, und wobei die Bahndaten-Erzeugungseinrichtung die Bahndaten mit der zusätzlichen Maßgabe erzeugt, dass ein oder mehrere Belastungswerte des vorgegebenen Werkzeugs bei Abfahren einer anhand der Bahndaten festgelegten Bearbeitungsbahn den oder die maximalen Belastungswerte des vorgegebenen Werkzeugs nicht überschreitet.The apparatus of claim 11 or 12, further characterized in that the apparatus comprises tool property detecting means for detecting tool properties of the tools of the machine tool, the tool characteristics comprising one or more maximum load values of the tools, and wherein the web data generating means comprises the web data with the additional proviso that generates one or more Load values of the given tool when traveling down a machining path defined on the basis of the web data does not exceed the maximum load value or values of the given tool.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 13, weiterhin dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung eine Werkzeugbevorratungs- Erfassungseinrichtung zum Erfassen der Werkzeugbevorratung der Werkzeugmschine, eine Werkzeugauswähleinrichtung zum Auswählen eines Werkzeugs aus der erfassten Werkzeugbevorratung mit vergleichsweise hohem maximalen Zerspanvolumen in Abhängigkeit der Differenzgeometrie- Modelldaten als vorgegebenes Werkzeug für eine nächste Bearbeitungsbahn und eine Werkzeugwechsel-Festlegungseinrichtung zum Festlegen eines Werkzeugwechsels des bisher vorgegebenen Werkzeugs mit einem für die nächste Bearbeitungsbahn ausgewählten vorgegebenen Werkzeug in Abhängigkeit der erfassten Werkzeugbevorratung der Werkzeugmaschine umfasst, wobei die Werkzeugwechsel-Festlegungseinrichtung einen Werkzeugwechsel festlegt, wenn für die nächste Bearbeitungsbahn ein anderes Werkzeug aus der Werkzeugbevorratung der Werkzeugmaschine als das bisher vorgegebene Werkzeug von der Werkzeugauswähleinrichtung als vorgegebenes Werkzeug für die nächste Bearbeitungsbahn ausgewählt wird.14. Device according to one of claims 11 to 13, further characterized in that the device comprises a tool storage detection means for detecting the tool storage of the machine tool, a tool selection means for selecting a tool from the detected tool storage with a comparatively high maximum Zerspanvolumen depending on the Differenzgeometrie- model data as a predetermined tool for a next machining path and a tool change-setting device for specifying a tool change of the previously given tool with a selected for the next machining path predetermined tool depending on the detected tool stocking of the machine tool, wherein the tool change-determining device determines a tool change, if for the next machining path another tool from the tool storage of the machine tool than the previously specified tool from the W tool selection device is selected as a predetermined tool for the next machining path.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 14, weiterhin dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung eine Werkzeugmaschinengeometrie-Modelldaten-Erzeugungseinrichtung zum Erzeugen von Werkzeugmaschinengeometrie-Modelldaten, die eine momentane Werkzeugmaschinengeometrie zu einem bestimmten Bearbeitungszeitpunkt des Werkstücks beschreiben, umfasst, wobei die Werkzeugmaschinengeometrie eine Orientierung und Position des vorgegebenen Werkzeugs, von Elementen der Steuervorrichtung und von Einspannmitteln der Werkzeugmaschine zum Einspannen des Werkstücks umfasst, wobei die Bahndaten-Erzeugungseinrichtung die Bahndaten weiterhin anhand der Werkzeugmaschinengeometrie-Modelldaten und/ oder anhand eines Vergleichs der Werkzeugmaschinengeometrie-Modelldaten mit den Bearbeitungsgeometrie-Modelldaten zu dem bestimmten Bearbeitungszeitpunkt mit der zusätzlichen Maßgabe erzeugt, dass eine Kollision von Elementen der Werkzeugmaschine mit Elementen der Werkzeugmaschine und von Elementen der Werkzeugmaschine, außer des vorgegebenen Werkzeugs, mit dem Werkstück bei Abfahren der durch die Bahndaten festgelegten Bearbeitungsbahn durch das mindestens eine vorgegebene Werkzeug verhindert wird.15. The apparatus of claim 11, further characterized in that the apparatus comprises a machine tool geometry model data generator for generating machine tool geometry model data describing a current machine tool geometry at a particular machining time of the workpiece, wherein the machine tool geometry is an orientation and position of the predetermined tool, elements of the control device and clamping means of the machine tool for clamping the workpiece, wherein the web data generating device further uses the web data based on the machine tool geometry model data and / or based on a comparison of the machine tool geometry model data with the Produces machining geometry model data at the particular processing time with the additional proviso that a collision of elements of the machine tool with elements of the machine tool and elements of the machine tool, except the given tool, with the workpiece when traversing the set by the web data processing path through the at least one predetermined tool is prevented.
16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 15, weiterhin dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung eine Darstellungseinrichtung zum visuellen Darstellen eines virtuelles 3D-Modells der Rohteilgeometrie, der Zwischengeometrie, der Fertigteilgeometrie, der Differenzgeometrie und/ oder der Werkzeugmaschine umfasst.16. Device according to one of claims 11 to 15, further characterized in that the device comprises a display device for visual presentation of a virtual 3D model of the blank geometry, the intermediate geometry, the finished part geometry, the difference geometry and / or the machine tool.
17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 16, weiterhin dadurch gekennzeichnet, dass die Bahndaten-Erzeugungseinrichtung die Bahndaten anhand einer Simulation der Bearbeitung eines virtuellen Werkstücks an einer virtuellen Werkzeugmaschine erzeugt, wobei die Vorrichtung weiterhin eine Bearbeitungssimulationseinrichtung umfasst, zum Simulieren des Abfahrens einer anhand von durch die Bahndaten- Erzeugungseinrichtung erzeugten Bahndaten festgelegten Bearbeitungsbahn durch ein virtuelles vorgegebene Werkzeug, wobei die Bearbeitungsgeometrie-Modelldaten-Erzeugungseinrichtung Bearbeitungsgeometrie-Modelldaten eines virtuellen 3D-Modells einer Bearbeitungsgeometrie des virtuellen Werkstücks erzeugt, die einen virtuellen Abtragszustand des Werkstücks zu einem Bearbeitungszeitpunkt beschreiben, nachdem das Abfahren einer ersten festgelegten Bearbeitungsbahn durch ein virtuelles vorgegebenes Werkzeug durch die Bearbeitungssimulationseinrichtung simuliert wurde, die Fertigteilgeometrie-Bereitstellungseinrichtung Fertigteilgeometrie- Modelldaten eines virtuellen 3D-Modells der Fertigteilgeometrie bereitstellt, die eine Fertigteilgeometrie des virtuellen Werkstücks beschreiben, die Differenzgeometrie-Modelldaten-Erzeugungseinrichtung Differenzgeometrie-Modelldaten erzeugt, die eine Differenzgeometrie des Materials beschreiben, das zum Erreichen der Fertigteilgeometrie noch von dem virtuellen Werkstück abgetragen werden muss, und die Bahndaten-Erzeugungseinrichtung zweite Bahndaten, die eine zweite Bearbeitungsbahn festlegen, anhand der Differenzgeometrie-Modelldaten mit der Maßgabe erzeugt, dass das virtuelle vorgegebene Werkzeug bei Simulation des Abfahrens der zweiten Bearbeitungsbahn durch die Bearbeitungssimulationseinrichtung in Abhängigkeit eines maximalen Zerspanvolumens für das vorgegebene Werkzeug einen maximal großen Teil des Volumens der Differenzgeometrie des Werkstücks pro Zeiteinheit abträgt. 17. The device according to claim 11, further characterized in that the web data generation device generates the web data based on a simulation of the processing of a virtual workpiece on a virtual machine tool, wherein the device further comprises a processing simulation device for simulating the departure of a of machining path determined by path data generated by the path data generating means by a virtual predetermined tool, the machining geometry model data generating device generating machining geometry model data of a virtual 3D model of machining geometry of the virtual workpiece describing a virtual machining state of the workpiece at a machining timing, the departure of a first defined machining path by a virtual predefined tool was simulated by the machining simulation device, the finished part geometry Preparation Device Provides finished part geometry model data of a virtual 3D model of the precast geometry that describes a precast geometry of the virtual workpiece. the difference geometry model data generating device generates differential geometry model data that describes a difference geometry of the material that still has to be removed from the virtual workpiece to reach the finished part geometry, and the web data generation device uses second path data that defines a second processing path based on the difference geometry Model data generated with the proviso that the virtual predetermined tool in simulation of the departure of the second machining path by the machining simulation device depending on a maximum Zerspanvolumens for the given tool a maximum amount of the volume of the difference geometry of the workpiece per unit time removes.
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