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DE2108478C3 - Device for the adaptive control of a cutting machine tool with hydrostatically mounted tools or tools. Workpiece carrier - Google Patents

Device for the adaptive control of a cutting machine tool with hydrostatically mounted tools or tools. Workpiece carrier

Info

Publication number
DE2108478C3
DE2108478C3 DE19712108478 DE2108478A DE2108478C3 DE 2108478 C3 DE2108478 C3 DE 2108478C3 DE 19712108478 DE19712108478 DE 19712108478 DE 2108478 A DE2108478 A DE 2108478A DE 2108478 C3 DE2108478 C3 DE 2108478C3
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
pressure
tool
cutting
tools
pockets
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired
Application number
DE19712108478
Other languages
German (de)
Other versions
DE2108478B2 (en
DE2108478A1 (en
Inventor
Tadayoshi Kawasaki Kanagawa Izumi (Japan)
Original Assignee
Ikegai Tekko K. K., Tokio
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from JP1539570A external-priority patent/JPS496264B1/ja
Priority claimed from JP1539670A external-priority patent/JPS496265B1/ja
Priority claimed from JP2432370A external-priority patent/JPS4836136B1/ja
Application filed by Ikegai Tekko K. K., Tokio filed Critical Ikegai Tekko K. K., Tokio
Publication of DE2108478A1 publication Critical patent/DE2108478A1/en
Publication of DE2108478B2 publication Critical patent/DE2108478B2/en
Application granted granted Critical
Publication of DE2108478C3 publication Critical patent/DE2108478C3/en
Expired legal-status Critical Current

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Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs.The invention relates to a device according to the preamble of the patent claim.

Mit diesem Oberbegriff nimmt die Erfindung auf einen Stand der Technik Bezug, wie er in der CH-Zeitschrift »technica«, 1967, Nr. 11, Seiten 1019 bis 1022 beschrieben ist. Dort werden mittels der Druckgeber Druckänderungen in den Taschen der hydrostatischen Lager beim Wechsel zwischen Nichtberühren und Berühren von Werkstück und Werkzeug erfaßt, und nach Maßgabe dieser Störgrößenüberwachung wird selbsttätig die Vorschubgeschwindigkeit zwischen Eilgang- und Arbeitsvorschubgeschwindigkeit gewechselt. Dadurch soll vor allem das Durchfahren von Leerwegen mit Arbeitsvorschubgeschwindigkeit — der sogenannte Luftschnitt — vermieden werden.With this preamble, the invention refers to a prior art, as it is in the CH magazine "technica", 1967, No. 11, pages 1019 bis 1022 is described. There, pressure changes in the pockets of the hydrostatic bearings when changing between not touching and touching workpiece and tool detected, and according to this disturbance variable monitoring, the feed rate is automatically changed between rapid traverse and work feed rate. This is primarily intended to drive through of idle paths with working feed rate - the so-called air cut - can be avoided.

Bei Werkzeugmaschinen allgemein ist es im Prinzip seit langem bekannt (DT-GM 18 90 055; US-PS 29 78 689) bei Steuerungen zum Überwachen des Zerspanungsvorgangs durch geeignete Geber die von den Werkzeugen auf ihre Lager ausgeübten Kräfte (Reaktionskräfte) bzw. Drücke ständig zu erfassen und in einer Steuerungsvorrichtung auszuwerten. Bei numerisch gesteuerten Werkzeugmaschinen sind aus der DT-Zeitschrift »Siemens-Zeitschrift«, 1969, Heft 12, Seiten 949 bis 955, und aus der CH-Zeitschrift »technica«, 1969, Nr. 18, Seite 1729, adaptive Steuerungs- bzw. Regelungsvorrichtungen bekannt, die ständig repräsentative Größen des Zerspanungsvorganges — Drehmoment, Schnittkraft od. dgl. — erfassen und in Abhängigkeit davon technologisch richtig die Vorschubgeschwindigkeit und die Schnittiefe beeinflussen, wobei die bekannten adaptiven Regelungsvorrichtungen auch in der Lage sind, bei anormalen Bedingungen, z. B. aufgrund einer Werkzeugbeschädigung, den programmierten Zyklus zu unterbrechen (vgl. hierzu auch US-PS 32 20 315). fioIn the case of machine tools in general, it has been known in principle for a long time (DT-GM 18 90 055; US-PS 29 78 689) for controls for monitoring the machining process using suitable encoders from to constantly record the forces (reaction forces) or pressures exerted on their bearings by the tools and to evaluate in a control device. In the case of numerically controlled machine tools, the DT magazine "Siemens magazine", 1969, issue 12, pages 949 to 955, and from the CH magazine "Technica", 1969, No. 18, page 1729, known adaptive control or regulating devices that constantly representative quantities of the machining process - torque, cutting force or the like - record and, depending on this, technologically correct the feed rate and the cutting depth, the known adaptive control devices are also able to deal with abnormal Conditions, e.g. B. to interrupt the programmed cycle due to tool damage (cf. also US-PS 32 20 315). fio

Bei den erwähnten numerisch gesteuerten und selbsttätig adaptiv geregelten Werkzeugmaschinen waren bisher nur solche Abtasteinrichtungen für die Störgrößen bekannt, bei denen durch irgendeine die Stabilität vermindernde Nachgiebigkeit des Werkzeuges, der Spindel oder der Antriebsmittel die angreifende Belastung an reaktiv eintretenden Veränderungen festgestellt werden konnte. Man stand vor dem Dilemma, entweder die Empfindlichkeit der Abtastung Sch Erhöhung der Nachgiebigkeit (und damit Siöranfälligkeit) zu erhöhen oder aber nur verhältnismäßig starke Störgrößen zu erfassen.. Wenn mehrere Abweichungen abgetastet werden, wie Abbiegungen und Drehmomentveränderungen, treten weitere Komplikationen im Betrieb und Ausrüstungsnotwend.gkei- ^eMSrfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Gattung so auszubilden, daß die Aufspürung abnormaler Bedingungen ohne Verminderung der Stabilität der Werkzeuge K7W ihrer Träger und ohne Spezialausrüstungen an Sr einzigen Zustandsgröße und möglichst trägheitsfr <»i erfolgen kanii. .With the numerically controlled and automatically adaptively regulated machine tools mentioned so far only such scanning devices for the disturbance variables were known in which by any of the Stability-reducing compliance of the tool, the spindle or the drive means the attacking Exposure to reactively occurring changes could be determined. One stood in front of the Dilemma, either the sensitivity of the scanning Sch increase the compliance (and thus Safety susceptibility) or only to record relatively strong disturbance variables. If several If deviations are sensed, such as turns and torque changes, further complications arise in the operation and equipment necessary.gkei- ^ em invention is based on the task of a To train the device of the type mentioned so that the detection of abnormal conditions without reducing the stability of the K7W tools on their carriers and without special equipment Sr single state variable and if possible free of inertia <»I done kanii. .

Die Lösun* dieser Aufgabe wird erfindungsgemaß erreicht durch die Lehre nach dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs. .The solution to this problem is according to the invention achieved by the teaching according to the characterizing part of the patent claim. .

Durch die erfindungsgemäße Konstruktion der Vorrichtung erhält man ein momentan ansprechendes Signal ohne Veränderung oder zusätzliche Ausrüstung der Werkzeuge oder Werkzeugträger Als weiterer Vorteil tritt hinzu, daß man die Empfindlichkeit der Abtastung sehr einfach dadurch einstellen kann, daß mai, die Abtastgrößen aller Drucktaschen in allen Koordinatenrichtungen zusammenfaßt oder daß man nur eine oder zwei dieser Größen auswertet. Die Druckänderungen in den besonderen Vorkammern des hydrostatischen Lagers entsprechen dem auf das Werkzeug in einer bestimmten Richtung ausgeübten Druck und der Wert für diese aufgespürte Tastkomponente wird verglichen mit den vorgegebenen Grenzwerten des Programms, wobei das Ergebnis dieses Vergleichs dazu benutzt wird, ein korrigiertes Befehlssienal an die Werkzeugmaschine abzugeben. Es ist ersichtlich, daß die Veränderung der Bearbe.tungskraft mit sehr hoher Feinfühligkeit schnell erkannt werden kann und auf diese Weise auch der W.rkungsgrad des Zerspanungsprozesses verbessert wirdThe construction of the device according to the invention gives a momentarily appealing one Signal without modification or additional equipment the tools or tool carriers as another Another advantage is that the sensitivity of the Scanning can be set very easily by the fact that mai, the scanning sizes of all pressure pockets in all Coordinate directions summarized or that only one or two of these quantities are evaluated. the Changes in pressure in the special antechambers of the hydrostatic bearing correspond to those on the Tool being applied in a certain direction The pressure and the value for this sensed tactile component are compared with the specified limit values of the program, the result of this comparison being used to generate a corrected command signal to be delivered to the machine tool. It can be seen that the change in machining power can be recognized quickly with a very high degree of sensitivity and in this way also the degree of effectiveness of the Machining process is improved

Der Anspruch gilt nur nach Maßgabe seiner Gesamtkombination.The claim only applies in accordance with its overall combination.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend anhand der Zeichnung beschrieben. Es zeigtEmbodiments of the invention are described below described with reference to the drawing. It shows

Fig 1 eine perspektivische Ansicht einer Drehmaschine mit einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung,1 is a perspective view of a lathe with a first embodiment of the device according to the invention,

Fig. 2 eine längs der Linie A-A in F1 g. 1 gezeichnete Ouerschnittsansicht, .2 a along the line AA in F1 g. 1 drawn cross-sectional view,.

F i g. 3 eine längs der Linie B-B in F1 g. 1 gezeichnete Ouerschnittsansicht, .F i g. 3 a along the line BB in F1 g. 1 drawn cross-sectional view,.

F i κ 4 eine Draufsicht auf eine Einspeisungstafel, Fig. 5 eine längs der Linie C-C in F i g. 4 gezeichnete Ouerschnittsansicht,F i κ 4 a plan view of a feed panel, FIG. 5 a along the line CC in F i g. 4 drawn cross-sectional view,

F i g. 6 ein die gesamte Anlage der ersten Ausfuhrungsform erläuterndes Blockdiagramm,F i g. 6 is a block diagram explaining the entire system of the first embodiment;

F i g. 7 eine Seitenansicht, teilweise im Schnitt, von einer Hauptspindeleinrichtung, an der eine zweite Ausführungsform der Erfindung benutzt wird,F i g. 7 is a side view, partly in section, of FIG a main spindle device on which a second embodiment of the invention is used,

Fig 8 eine Querschnittsansicht, senkrecht zur Spindel, der Front des hydrostatischen Lagers gemäß F i g. 7, Fig.9 ein die gesamte Einrichtung der zweiten Ausführungsform erläuterndes Blockdiagramm und8 is a cross-sectional view, perpendicular to the spindle, the front of the hydrostatic bearing according to FIG. 7, Fig.9 shows the entire facility of the second Embodiment explanatory block diagram and

Fig. 10 ein Diagramm, welches das Ergebnis eines Experimentes zeigt, bei dem die Schwankung eines Vorkammerdruckes entsprechend den Änderungen der auf das hydrostatische Lager bei der zweiten Ausführungsform ausgeübten Belastung durch einen elektrischen Druckgeber gemessen wird. Die Abszisse10 is a diagram showing the result of a Experiment shows in which the fluctuation of an antechamber pressure according to the changes in the applied to the hydrostatic bearing in the second embodiment by an electrical load Pressure transducer is measured. The abscissa

repräsentiert die Zeit in Sekunden und die Ordinate den Druck.represents the time in seconds and the ordinate the pressure.

Die erste Ausführungsform der Erfindung an einer numerisch gesteuerten Drehmaschine ist so eingerichtet, daß die Drücke der Drucktaschen, welche bei einem hydrostatischen Lager in der Lagerungsflnche eines Werkzeugschlittens zur Abstützung dienen, als abzutastende bzw. zu erfassende Einflußgröße verwendet werden. Diese numerisch gesteuerte Drehmaschine mit adaptivem Regelungsmechanismus enthält einen Werkzeugschlitten, der das Schneidwerkzeug trägt und in Abhängigkeit von numerischen Steuersignalen angetrieben wird; ferner ist für den Schlitten eine hydrostatische Lagerungseinrichtung vorgesehen, die mit im Werkzeugschlitten eingelassenen Drucktaschen, Mündungslöchern und einer hydraulischen Druckmittelquelle ausgerüstet ist. Weiterhin sind Meßgeber zum Erfassen der Drucktaschendrücke vorgesehen und mit Auswerteinrichtungen verbunden, die zur Abgabe eines Korrektursignals für das Betriebsprogramm dienen, und zwar aus dem Vergleich der aufgespürten Druckwerte mit den vorgegebenen Grenzbedingungen. Eine numeri sehe Steuerungseinrichtung steuert die Bewegungen des Kreuzschlittens in Übereinstimmung mit dem korrigierten numerischen Steuerungsprogramm.The first embodiment of the invention on a numerically controlled lathe is set up so that the pressures of the pressure pockets, which in the case of a hydrostatic bearing in the bearing surface of a Serve tool slide for support, used as an influencing variable to be scanned or detected will. This numerically controlled lathe with an adaptive control mechanism contains a tool slide, which carries the cutting tool and is driven as a function of numerical control signals will; Furthermore, a hydrostatic bearing device is provided for the carriage, which with pressure pockets embedded in the tool slide, mouth holes and a hydraulic pressure medium source is equipped. Furthermore, transducers are provided for detecting the pressure pocket pressures and with Connected evaluation devices, which are used to output a correction signal for the operating program, and from the comparison of the detected pressure values with the specified limit conditions. A numeri see control device controls the movements of the compound slide in accordance with the corrected numerical control program.

In Fig. 1, welche eine perspektivische Ansicht einer numerisch gesteuerten Drehbank darstellt, ist ein Bett 1, ein Spindelstock 2, ein Längsschlitten 3, ein Querschlitten 4, ein Schneidwerkzeughalter 5, ein Schneidwerkzeug 6 in Form eines Drehstahls, ein Spannfutter 7, ein Längsvorschubgetriebe 8, eine Vorschubspindel 9, eine Schloßplatte 10, ein Endlager 11, ein Quervorschubgetriebe 12 und ein Quervorschubmotor 13 gezeigt. Die Beschreibung der Anordnung und der Arbeitsweise dieser einzelnen Bauelemente ist entbehrlich, da es sich insoweit um eine normale Drehbank handelt.In Fig. 1, which is a perspective view of a numerically controlled lathe is a bed 1, a headstock 2, a longitudinal slide 3, a cross slide 4, a cutting tool holder 5, a cutting tool 6 in the form of a turning tool, a chuck 7 Longitudinal feed gear 8, a feed spindle 9, a lock plate 10, an end bearing 11, a transverse feed gear 12 and a cross feed motor 13 are shown. The description of the arrangement and the mode of operation these individual components can be dispensed with, since it is a normal lathe in this respect.

In Fig.2 sieht man in einem Querschnitt längs der Linie A-A der Fig. 1 den Antriebsmechanismus des Querschlittens 4. Dieser Querschlitten 4 ist von einer Schwalbenschwanzführung 14 des Längsschlittens 3 geführt. Die Querverschiebung des Querschlittens 4 wird durch einen Elektromotor 13 übsr ein Zahnradgetriebe 16, 17, eine Vorschubspindel 18 und eine Mutter 19 bewirkt; der Antriebsmotor 13 wird numerisch gesteuert.In FIG. 2, the drive mechanism of the cross slide 4 can be seen in a cross section along the line AA in FIG. 1. This cross slide 4 is guided by a dovetail guide 14 of the longitudinal slide 3. The transverse displacement of the cross slide 4 is brought about by an electric motor 13 via a gear drive 16, 17, a feed spindle 18 and a nut 19; the drive motor 13 is numerically controlled.

Die Fig.3, 4 und 5 erläutern die Art, in der Drucktaschen des hydrostatischen Lagers mit Abständen im Querschlitten 4 ausgebildet sind. Es sind die Drucktaschen Pi, P2, Pi und P4 unter Einhaltung von Abständen in der horizontalen gleitfähigen Oberfläche eingelassen. Darüber hinaus sind Drucktaschen Pt 1, P22, P3J und P44 in Abständen auch in der schräg gleitfähigen Oberfläche eingelassen. Die Drucktasche Pt ist über eine Drcaselstelle Vi mit einer hydraulischen Druckmittelquelle 23 verbunden, und die Drucktasche Pi ist mit derselben Druckmittelquelle 23 über eine Drosselstelle V2 verbunden. Durch diese hydrostatische Lagerung wird der Querschlitten 4 auf dem Längsschlitten 3 hydrostatisch abgestützt. Ein Werkstück 15 wird von dem Schneidwerkzeug 6 bearbeitet, wobei die Schnittkraft an der Werkzeugspitze in Richtung des gezeichneten Pfeiles angreift. Es sei nun angenommen, daß die Vertikalkomponente der Schnittkraft durch den Wert Fr angezeigt wird und daß der Wirkpunkt der Schnittkraft, der auf den Querschlitten 4 übertragen wird, bei dem Punkt 25 (Fig.4) direkt unterhalb der Werkzeugspitze gelegen ist. Dieser Punkt 25 bleibt, solange das Schneidwerkzeug nicht verlagert wird, stationär. Man erhält hieraus folgende Gleichung:3, 4 and 5 explain the way in which pressure pockets of the hydrostatic bearing are formed with spacings in the cross slide 4. The pressure pockets Pi, P 2 , Pi and P 4 are embedded in the horizontal, slidable surface while maintaining distances. In addition, pressure pockets P t 1, P22, P 3 J and P44 are also let in at intervals in the obliquely sliding surface. The pressure pocket P t is connected to a hydraulic pressure medium source 23 via a throttle point Vi, and the pressure pocket Pi is connected to the same pressure medium source 23 via a throttle point V 2. As a result of this hydrostatic mounting, the cross slide 4 is supported hydrostatically on the longitudinal slide 3. A workpiece 15 is machined by the cutting tool 6, the cutting force acting on the tool tip in the direction of the arrow drawn. It is now assumed that the vertical component of the cutting force is indicated by the value Fr and that the effective point of the cutting force, which is transmitted to the cross slide 4, is located at point 25 (FIG. 4) directly below the tool tip. This point 25 remains stationary as long as the cutting tool is not displaced. The following equation is obtained from this:

FT=-. Kt- IP1, (1) F T = -. K t - IP 1 , (1)

worin K eine Geschwindigkeitskonstante darstellt, während Pi für eine unerwünschte Abweichungsgröße im Drucktaschendruck steht, die von der Schneidkraft verursacht wird, wenn eine solche auf das Schneidwerkzeug aus seinem unbelasteten Zustand heraus angreift.where K represents a speed constant, while Pi represents an undesirable amount of variance in the pocket pressure caused by the cutting force when the latter acts on the cutting tool from its unloaded state.

Mit anderen Worten zeigt die Gleichung (1) die Tatsache an, daß für irgendein ausgewähltes Schneidwerkzeug die Überwachung einer einzigen der vorhandenen Drucktaschen ausreichend ist Es sei nun angenommen, daß in der Gleichung (1) der Abstand zwischen dem Punkt 25 und dem Zentrum der Drucktasche Pi gleich h und der Abstand zwischen dem Punkt 25 und dem Zentrum der Drucktasche Pi gleich I2 sei. Die vorstehende Gleichung (1) erhält dann folgende Fassung:In other words, equation (1) indicates the fact that, for any selected cutting tool, monitoring a single one of the existing pressure pockets is sufficient. Assume now that in equation (1) the distance between point 25 and the center of the pressure pocket Pi is equal to h and the distance between point 25 and the center of the pressure pocket Pi is equal to I 2 . Equation (1) above is then replaced by the following:

FT =F T =

Pi S1(I1 + I2)Pi S 1 (I 1 + I 2 )

worin K eine Geschwindigkeitskonstante bedeutet und S\ den effektiven Bereich der Drucktasche Pi bedeutet.where K denotes a rate constant and S \ denotes the effective area of the pressure pocket Pi.

Es wäre natürlich wünschenswert, die indirekte Messung der Schnittkraft durch Abtastung von so vielen Drucktaschen wie möglich durchzuführen, weil dabei in Betracht zu ziehen ist, daß mögliche Abweichungen, die am Wirkpunkt der Werkzeugspitze vorkommen, und mögliche Abweichungen, welche in der Richtung auf die Hauptkomponente der Schnittkraft auftreten, auf den Austausch des Schneidwerkzeuges zurückgehen. Wenn man deshalb die Änderung von allen Drucktaschendrükken des von den Drucktaschen getragenen Querschlittens 4 abtastet, wobei die Anzahl der Drucktaschen gleich η ist, erhält man die folgende Gleichung:It would of course be desirable to carry out the indirect measurement of the cutting force by scanning as many pressure pockets as possible, because it has to be taken into account that possible deviations that occur at the point of action of the tool tip and possible deviations that occur in the direction of the main component the cutting force can be traced back to the replacement of the cutting tool. Therefore, if one scans the change in all the pressure pocket pressures of the cross slide 4 carried by the pressure pockets, the number of the printing pockets being η , the following equation is obtained:

FT=F T =

IP1,IP 1 ,

worin C, eine Geschwindigkeitskonstante bedeutet.where C, denotes a rate constant.

Diese Ausführung ist besonders dann von Vorteil, wenn das Lageverhältnis zwischen dem Wirkpunkt der Werkzeugspitze und derjenigen Stelle, an der die Schnittkraft gemessen wird, immer konstant bleibt. Dies erlaubt eine Überwachung der Schnittkraft ohne Berücksichtigung all jener Veränderungen, die sich aus den Veränderungen des Durchmessers und der Länge des zu bearbeitenden Werkstückes ergeben. So schaff! also diese Ausführungsform einen Vorteil, der von det indirekten Messung der Schnittkraft, z. B. durch das aul die Spindel wirkende Drehmoment oder durch die Stromaufnahme des Spindelantriebsmotors, nicht erreicht wird. Wie in den F i g. 3 und 6 gezeigt ist, sind be dieser Ausführungsform elektrische Druckgeber 21 unc 22 — jeder aus einem Halbleiterelement bestehend jeweils mit den Drucktaschen Pi und P2 verbunder zwecks Abtastung der Drucktaschendrücke und Um Wandlung der erfaßten Drücke in elektrische Ausgangs signale, wobei die Annahme gemacht wird, daß eim Auswechslung des Schneidwerkzeugs nicht dazu führt daß die Werkzeugspitze aus der die jeweiligen Zentret der Drucktaschen Pi und P2 verbindenden Linii herausgeführt wird. Die Druckgeber 21, 22 greifen at besonderen Vorkammern an, die in den Speiseleitungei der Drucktaschen durch Einfügen der Drosselstellen Vi V2 zwischen die Drucktaschen und die gemeinsam! Druckmittelquelle 23 gebildet sind.This design is particularly advantageous when the positional relationship between the point of action of the tool tip and that point at which the cutting force is measured always remains constant. This allows the cutting force to be monitored without taking into account all those changes that result from changes in the diameter and length of the workpiece to be machined. So do it! So this embodiment has an advantage that det indirect measurement of the cutting force, z. B. by the torque acting on the spindle or by the power consumption of the spindle drive motor, is not achieved. As shown in Figs. 3 and 6 are shown in this embodiment electrical pressure transducers 21 and 22 - each consisting of a semiconductor element each connected to the pressure pockets Pi and P 2 for the purpose of scanning the pressure pocket pressures and converting the detected pressures into electrical output signals, the assumption being made that when replacing the cutting tool does not lead to the tool tip being led out of the line connecting the respective centers of the pressure pockets Pi and P 2 . The pressure transducers 21, 22 attack at special antechambers that are common in the feed lines of the pressure pockets by inserting the throttling points Vi V 2 between the pressure pockets and the! Pressure medium source 23 are formed.

F i g. 6 zeigt in einem schematischen Diagramm, wie die hydrostatische Lagerung mit der numerischen Steuerungseinheit verbunden ist Das hydrostatische Lager ist, ausgehend von den Drucktaschen Pi und P2 des als Querschlitten 4 bezeichneten Maschinenschlittens, über die Drosselstellen Vi und Vi mit der Druckmittelquelle 23 verbunden/Die Drucktaschendrücke werden von den erwähnten elektrischen Druckgebern 21 und 22 jeweils erfaßt und dabei in elektrische Ausgangssignale verwandelt, welche durch Verstärker 31 und 32 jeweils verstärkt und einer Recheneinheit 33 zugeführt werden.F i g. 6 shows in a schematic diagram how the hydrostatic bearing is connected to the numerical control unit. The hydrostatic bearing is, starting from the pressure pockets Pi and P2 of the machine slide designated as cross slide 4, connected via the throttle points Vi and Vi to the pressure medium source 23 / the pressure pocket pressures are each detected by the aforementioned electrical pressure transducers 21 and 22 and converted into electrical output signals, which are amplified by amplifiers 31 and 32 and fed to a computing unit 33.

Angenommen, die für das jeweilige einzelne Schneidwerkzeug erlaubte maximale Schnittkraft sei Fmax und die entsprechende Minimumschnittkraft sei Fmm Die Recheneinheit 33 führt den Vergleich dieser Maximumbzw. Minimumgröße mit der Bezugsgröße Ft der Gleichung (3) durch. WennAssume that the maximum cutting force permitted for the respective individual cutting tool is F max and the corresponding minimum cutting force is F m m . Minimum size with the reference size Ft of equation (3). When

oder wennor when

ninnin

F1 F 1

ist, dann erzeugt die Recheneinheit 33 ein Programmkorrektursignal. is, then the arithmetic unit 33 generates a program correction signal.

Wenn eine Beschädigung des Werkzeugs oder ein Aufprallen des Schneidwerkzeugs gegen das Werkstück infolge einer schnellen Vorschubbewegung des Werkzeugs oder durch eine Erschütterung des Schneidwerkzeugs während des Schneidvorgangs oder auch durch ein Spiel in der Halterung des Werkstücks oder des Werkzeugs vorkommt, dann wird ein schneller Wechsel in den Drucktaschendrücken bemerkt. Dementsprechend überschreitet der Wert in der Gleichung:If there is damage to the tool or the cutting tool hitting the workpiece as a result of a rapid feed movement of the tool or a vibration of the cutting tool during the cutting process or through play in the holder of the workpiece or the Tool occurs, then a quick change in the pressure pocket pressures is noticed. Accordingly exceeds the value in the equation:

ein vorbestimmtes Niveau, worauf die Recheneinheit 33 ein Signal zum Unterbrechen des Vorschubs des Schneidwerkzeugs ausgibt.a predetermined level, whereupon the arithmetic unit 33 sends a signal to interrupt the advance of the Outputs cutting tool.

Die numerische Steuerungseinheit 39 enthält ein Dekodierungs- und Spcichergli'ed 37; das Programm wird mit Hilfe eines Bandlesegerätes 38 gelesen; ferner sind ein Impulswandler 35, ein Vorschubgeschwindigkeitsregler 34 für die Vorschubgeschwindigkeit beim Schneidvorgang und ein zur Ansteuerung des Antriebs ausgelegter Ausgabeschaltkreis 36 vorgesehen.The numerical control unit 39 contains a decoding and storage device 37; the program is read using a tape reader 38; furthermore there is a pulse converter 35, a feed rate controller 34 for the feed rate during the cutting process and one for controlling the drive designed output circuit 36 is provided.

Die numerische Steuerungseinheit 39 ist zum Steuern des Elektromotors 13 für den Querschlitten 4 und des Elektromotors 41 für den Längsschlitten 3 ausgelegt und steuert auf diese Weise die Richtung, die Strecke und die Geschwindigkeit der Vorschubbewegung des Schneidwerkzeugs mit Hilfe der Vorschubspindeln 18 bzw. 9. Im vorliegenden Falle wird ein rückführungsloscs Steuerungssystem verwendet, wobei aber bemerkt sei, daß auch ein System mit geschlossener Schleife benutzt werden kann, das am Ende jeder Vorschubspindel einen Istwertgeber für die jeweilige Stellung aufweist.The numerical control unit 39 is for controlling of the electric motor 13 designed for the cross slide 4 and of the electric motor 41 for the longitudinal slide 3 and controls the direction, the route and the in this way Speed of the feed movement of the cutting tool with the aid of the feed spindles 18 and 9, respectively In the present case, a no-feedback control system is used, but it should be noted that a closed loop system can also be used with one at the end of each feed screw Has actual value transmitter for the respective position.

Wenn die Recheneinheit 33 feststellt, daß das Schneidwerkzeug einer übermäßig großen bzw. einer ungenügend kleinen Schnitlkrofl unterworfen ist, und zwnr aufgrund einer Ursache, die von dem Programm nicht voruus/.uschcn war, oder wenn festgestellt wird, dull der Wert von (·) in der Gleichung(6) einen Weil oberhalb des vorbestimmten Niveaus annimmt, dann gibt die Recheneinheit 33 ein Ausgangssignal und gleichzeitig damit ein Programmkorrektursignal, um die numerische Steuerungseinheit 39 zur Korrektur desIf the arithmetic unit 33 determines that the cutting tool is subject to an excessively large or insufficiently small cutting head, and for a reason that was not in advance of the program, or if it is determined, the value of (·) in the equation (6) assumes a because above the predetermined level, then the arithmetic unit 33 gives an output signal and simultaneously therewith a program correction signal to the numerical control unit 39 for correcting the

Programms in Übereinstimmung mit einem Korrektursystem zu veranlassen, das später noch genauer erläutert wird. Als Ergebnis verhalten sich die Motoren 13 und 41 derart, daß dieser unerwünschte Schneidzustand beseitigt wird, so daß die nachfolgenden Schneid vorgänge unter geeigneteren Schneidbedingungen durchgeführt werden.Program in accordance with a correction system to cause, which will be explained in more detail later. As a result, the engines behave 13 and 41 so that this undesirable cutting condition is eliminated, so that the subsequent Cutting operations can be carried out under more suitable cutting conditions.

Das vorstehend erwähnte System für die Korrektur des Programms enthält die folgenden Bedingungen:The above-mentioned system for correcting the program includes the following conditions:

a) Herabsetzen der Vorschubgeschwindigkeit des Schneidwerkzeugs in Übereinstimmung mit einem vorgegebenen Korrekturgrad,a) Decreasing the feed rate of the cutting tool in accordance with a specified degree of correction,

b) Erhöhung der Vorschubgeschwindigkeit des Schneidwerkzeugs in Übereinstimmung mit einem vorbestimmten Korrekturgrad,b) increasing the feed rate of the cutting tool in accordance with a predetermined degree of correction,

c) Verminderung der Schnittiefe in Übereinstimmungc) Reduction of the depth of cut in accordance

mit dem vorbestimmten Korrekturgrad und
d) Abschalten des Vorschubs.
Es versteht sich, daß dann, wenn ein Schneidvorgang nach einer Verminderung der Schnittiefe durchgeführt wird, die Form des Werkstücks durch Wiederholung des Vorganges des zugehörigen Befehlsblockes des Programms oder durch Wiederholung des Prozesses des gesamten Programmes erzielt werden kann.
Bei der beschriebenen Ausführungsform ist es also möglich, die Vorschubgeschwindigkeit derart zu erhöhen oder herabzusetzen, daß sie unerwarteten Bedingungen entspricht, welche nicht im Programm vorgesehen sind, oder aber den Vorschub des Schneidwerk zeugs ganz zu unterbrechen, um das Werkzeug oder das Werkstück gegen Beschädigung zu schützen.
with the predetermined degree of correction and
d) Switching off the feed.
It will be understood that when cutting is performed after reducing the depth of cut, the shape of the workpiece can be obtained by repeating the operation of the associated command block of the program or by repeating the process of the entire program.
In the embodiment described, it is possible to increase or decrease the feed rate in such a way that it corresponds to unexpected conditions which are not provided in the program, or to completely interrupt the feed of the cutting tool in order to prevent damage to the tool or workpiece protection.

Es ist auch möglich, die Schnittkraft durch Drücke zu erfassen, die in Drucktaschen herrschen, welche in der Bodenfläche des Tisches, auf dem das Werkstück befestigt ist, angebracht sind; so wird es möglich, praktisch mit gleicher Wirksamkeit die beschriebene Ausführungsform auch bei anderen Arten von Werkzeugmaschinen, wie Fräs- oder Bohrmaschinen, zu benutzen.
Nachstehend wird anhand der Fig. 7 bis 10 ein zweite Ausführungsform der Erfindung an einer numerisch gesteuerten Drehbank beschrieben, bei der die Werkstückspindel durch hydrostatische Lager abgestützt wird. In diesem Falle werden die Drucktaschendrücke dieser hydrostatischen Lager als Meßgröße hcrangezo-
It is also possible to detect the cutting force by pressures prevailing in pressure pockets made in the bottom surface of the table on which the workpiece is fixed; this makes it possible to use the embodiment described in other types of machine tools, such as milling or drilling machines, with practically the same effectiveness.
A second embodiment of the invention on a numerically controlled lathe is described below with reference to FIGS. 7 to 10, in which the workpiece spindle is supported by hydrostatic bearings. In this case, the pressure pocket pressures of these hydrostatic bearings are used as a measured variable.

gen, um bei dieser numerisch gesteuerten Drehbank eine anpassende Regelung zu erzielen. In Fig.9 sind gezeigt als erstes Bauelement eine von hydrostatischen Lagern abgestützte Spindeleinheit 101, als zweites Bauelement die Regclungseinrichtung 102 zur AbUislung der Drücke der Drucktaschen und zur Durchführung der erforderlichen mechanisch-elektrischen Umwandlung sowie zur Abgabe eines Korrcklurbcfchls Tür die Vcrilndcrungdcs Programms, als drittes Bauelement eine numerische Steuerungseinrichtung 103, welche diegen in order to achieve an adaptive regulation with this numerically controlled lathe. In Fig.9 are Shown as the first component is a spindle unit 101 supported by hydrostatic bearings, as the second Component the control device 102 for execution the pressures of the pressure pockets and to carry out the necessary mechanical-electrical conversion as well as the revision of the program, as a third component, for submitting a door revision box a numerical controller 103 which controls the

do digitiilc Information für die Schneidoperution des Werkzeugs in Übereinstimmung mit dem numerisch steuernden Programm abgibt, das so ausgelegt ist, daß der Inhalt dieses Progrumms unter der Wirkung der zuvor erwilhntcn Korrckturbcfchlc korrigierbar ist unddo digitiilc information for the cutting operation of the Tool in accordance with the numerically controlling program, which is designed so that the content of this program under the effect of previously mentioned correction factor can be corrected and

(15 (liiiin eine digitale Bcfchlsinformalion aufgrund des korrigierten Programms abgibt; als viertes Hiiuelement ist dnc Antriebseinrichtung 104 für das Schneidwerkzeug vorgesehen.(15 (liiiin a digital report on the basis of the submits corrected program; as a fourth cover element is dnc drive device 104 for the cutting tool intended.

Wie F i g. 7 zeigt, wird die Werkstückspindel 111 von einem hydrostatischen Lager 112 mit einem hydrostatischen Gegenlager 113 und einem Axiallager 114 getragen. Am Kopfende der Spindel 111 ist ein Spannfutter 115 angebracht. In dieses Spannfutter 115 wird ein Werkstück 116 eingespannt zur Bearbeitung mit einem Drehstahl 117 bzw. einem Wendelbohrer 118. Auf das die Spindel 111 antreibende Getriebe 119 wird die Antriebskraft von einem nicht gezeigten Antrieb übertragen. Die Spindel 111 ist mit einem Lagerflansch 121 über eine Mutter 122 verbunden, um die Schubkraft der Spindel auf das hydrostatische Axiallager 114 zu übertragen. Das vordere hydrostatische Lager 112 ist mit vier Drucktaschen Pi, Pi, P3 und P4 versehen, welche — wie aus Fig.8 ersichtlich ist — an der inneren Peripherie ausgebildet sind. Diese Drucktaschen stehen mit ihren Anschlußöffnungen mit der Außenseite in Verbindung. Die jeweiligen Anschlußöffnungen sind über Drosselstellen Vi, V2, V3 und V4 mit der Druckmittelquelle 123 in Verbindung. Die gegenüberliegenden Drucktaschen Pi und P2 und auch die anderen sich gegenüberliegenden Drucktaschen Pi und P4 sind jeweils als ein ausbalanciertes Paar in Druckbeziehung miteinander, d. h„ sie haben eine Druckdifferenz, die der äußeren auf die Spindel Ul einwirkenden Kraft entspricht Die Spindel 111 wird mit Hilfe des Ölfilms ohne direkten Metallkontakt in bezug auf den Lagerkörper 112 in der gewünschten Lage gehalten. Dementsprechend ist die Abweichungsgröße Δ W der äußeren vektoriellen Kraft in zwei orthogonale Komponenten aufgeteilt. Eine Änderung der vertikalen Komponente wird als Änderung des Druckes der Drucktasche Pi beobachtet, während eine Änderung der horizontalen Komponente als Druckänderung der Drucktasche P3 zu beobachten ist. Um die Druckteschendrücke als elektrische Signale zu erhalten, sind elektrische Druckgeber 124 bzw. 125 mit den Drucktaschen Pi bzw. P3 verbunden, und zwar greifen die Druckgeber 124, 125 an besonderen Vorkammern an, die in den Speiseleitungen der Drucktaschen durch Einfügen der Drosselstellen Vi, V3 zwischen die Drucktaschen Pi, P3 und die gemeinsame Druckmittelquelle 123 gebildet sind. Das hintere hydrostatische Lager 113 ist in praktisch gleichartiger Weise konstruiert, wie in Fig.3 dargestellt ist. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist jedoch kein elektrischer Druckgeber an das hintere Lager angeschlossen. Das hydrostatische Lager 113 ist einer Belastung in genau entgegengesetzter Richtung zu derjenigen Belastung ausgesetzt, die vom Frontlager 112 aufgenommen wird. In dieser Ausführungsform wird also die Ermittlung der Schnittkraft allein beim Frontlager 112 vorgenommen. Es sei angenommen, daß die Schnittkraft durch W angegeben ist, der Abstand zum Lager durch L1 die Größe des Belastungssektors durch B, die Abweichungen der Drucktaschendrücke durch ΔΡ\ und AP3 und der effektive Bereich des Lagers durch S; hieraus erhalt man die folgenden Beziehungen:Like F i g. 7 shows, the workpiece spindle 111 is supported by a hydrostatic bearing 112 with a hydrostatic counter bearing 113 and an axial bearing 114. A chuck 115 is attached to the head end of the spindle 111. A workpiece 116 is clamped in this chuck 115 for machining with a turning tool 117 or a twist drill 118. The drive force is transmitted to the gear 119 driving the spindle 111 by a drive (not shown). The spindle 111 is connected to a bearing flange 121 via a nut 122 in order to transmit the thrust force of the spindle to the hydrostatic axial bearing 114. The front hydrostatic bearing 112 is provided with four pressure pockets Pi, Pi, P3 and P4, which - as can be seen from FIG. 8 - are formed on the inner periphery. These pressure pockets are connected to the outside with their connection openings. The respective connection openings are connected to the pressure medium source 123 via throttle points Vi, V 2 , V 3 and V4. The opposing pressure pockets Pi and P2 and also the other opposing pressure pockets Pi and P4 are each in pressure relationship with one another as a balanced pair; They have a pressure difference which corresponds to the external force acting on the spindle U1. The spindle 111 is held in the desired position with respect to the bearing body 112 with the aid of the oil film without direct metal contact. Correspondingly, the amount of deviation Δ W of the external vectorial force is divided into two orthogonal components. A change in the vertical component is observed as a change in the pressure of the pressure pocket Pi, while a change in the horizontal component is observed as a pressure change in the pressure pocket P3. In order to receive the printing pocket pressures as electrical signals, electrical pressure transducers 124 and 125 are connected to the pressure pockets Pi and P 3 , respectively, and the pressure transducers 124, 125 act on special antechambers which are created in the feed lines of the printing pockets by inserting the throttling points Vi , V 3 between the pressure pockets Pi, P 3 and the common pressure medium source 123 are formed. The rear hydrostatic bearing 113 is constructed in a practically similar manner, as shown in FIG. In the present embodiment, however, no electrical pressure transducer is connected to the rear bearing. The hydrostatic bearing 113 is subjected to a load in exactly the opposite direction to that which is absorbed by the front bearing 112. In this embodiment, the cutting force is determined only at the front bearing 112. It is assumed that the cutting force is given by W , the distance to the bearing by L 1, the size of the load sector by B, the deviations in the pressure pocket pressures by ΔΡ \ and AP 3 and the effective area of the bearing by S; from this one obtains the following relationships:

BLBL

(L+Tj(L + Tj

- i/l - i / l

Τκχ~\ρ\γΤΤκι'Τκ χ ~ \ ρ \ γΤΤκι '

den schubbelasteten Flächen des Laigerflansches 121 liegen, der zwischen die beiden Lagerflächen eingreift. Die Lagerflächen sind mit ringförmig angeordneten Drucktaschen Pj und Pe versehen. Ihre Anschlußöffnungen, welche sich nach den Außenseiten der Drucktaschen erstrecken, sind jeweils mit der Druckmittelquelle 123 über Drosselstellen V7 und V8 verbünden. Diese sich gegenüberstehenden Drucktaschen Pt und Pe sind im Verhältnis zueinander ausbalanciert mit einer Druckdifferenz, welche der auf die Spindel 111 ausgeübten Schubkraft entspricht. Der Lagerflansch 121 wird ohne Metallkontakt durch die Ölfilme am gewünschten Platz des Lagerkörpers des Axiallagers 114 gehalten. Deshalb bewirkt eine Änderung der von dem Bohrer 118 oder von dem Drehstahl 117 in Richtung auf das Axiallager 114 ausgeübten Kraft auch eine Änderung des Druckes in der Drucktasche Pe.the shear-loaded surfaces of the Laigerflansches 121, which engages between the two bearing surfaces. The bearing surfaces are provided with ring-shaped pressure pockets Pj and Pe. Their connection openings, which extend to the outside of the pressure pockets, are each connected to the pressure medium source 123 via throttle points V 7 and V 8 . These opposing pressure pockets Pt and Pe are balanced in relation to one another with a pressure difference which corresponds to the thrust force exerted on the spindle 111. The bearing flange 121 is held in the desired location of the bearing body of the axial bearing 114 by the oil films without metal contact. Therefore, a change in the force exerted by the drill 118 or the turning tool 117 in the direction of the thrust bearing 114 also causes a change in the pressure in the pressure pocket Pe.

Um den Druck in der Drucktasche Pe in ein elektrisches Ausgangssignal zu verwandeln, ist ein elektrischer Druckgeber 126 mit der Drucktasche Pe, so wie in F i g. 7 gezeigt, verbunden. Dieser Druckgeber 126 ist im Aufbau den Druckgebern 124 und 125 ähnlich.To convert the pressure in the pressure pocket Pe into an electrical output signal is a electrical pressure transducer 126 with the pressure pocket Pe, as in FIG. 7, connected. This pressure transmitter 126 is similar in structure to pressure transducers 124 and 125.

Das zweite Bauelement, welches dazu dient, dieThe second component, which is used to

Druckänderungen als Folge der Änderungen der Schnittkraft zu ermitteln und auszuwerten, weist folgende Einzelemente auf: Den bereits erwähnten Druckgeber 124 und einen Verstärker 128; beide Bauelemente sind dazu bestimmt, die Vertikalkomponente der Schnittkraft zu ermitteln. Ferner gehört dazu der erwähnte Druckgeber 125 und ein Verstärker 127 zum Feststellen der Horizontalkomponente der Schnittkraft. Schließlich gehört dazu der erwähnte Druckgeber 126 mit einem Verstärker 129 für die Ermittlung einer axialen Schubkraft.To determine and evaluate pressure changes as a result of the changes in the cutting force, has the following individual elements: the already mentioned pressure transducer 124 and an amplifier 128; both Structural elements are designed to determine the vertical component of the cutting force. It also includes the aforementioned pressure transducer 125 and an amplifier 127 for determining the horizontal component of the cutting force. Finally, this includes the aforementioned pressure transducer 126 with an amplifier 129 for determining a axial thrust.

Ein« Recheneinheit 130 wertet die von den zuvor erwähnten Verstärkern 127, 128 und 129 kommenden Signale aus.An arithmetic unit 130 evaluates those coming from the amplifiers 127, 128 and 129 mentioned above Signals off.

Angenommen, das zulässige Maximum der Hauptschnittkraft des Schneidwerkzeugs sei bei der numerisch gesteuerten Werkzeugmaschine mit Pm„ bezeichnet, während das Minimum durch Fmm bezeichnet sei. Diese beiden Schnittkräfte werden mit dem in der vorstehenden Gleichung (7) ermittelten Wert verglichen. Wenn dieser Vergleich zu einem der folgenden Resultate führt, nämlich:Assume that the permissible maximum of the main cutting force of the cutting tool in the numerically controlled machine tool is denoted by P m ", while the minimum is denoted by F mm. These two cutting forces are compared with the value determined in equation (7) above. If this comparison leads to one of the following results, namely:

minmin

<; W 2: W <; W 2: W

(9)
(10)
(9)
(10)

worin die Werte K\ und Kj Gcschwindigkcitskonstantcn reprltsentieren.wherein the values of K \ and Kj Gcschwindigkcitskonstantcn reprltsentieren.

Das hydrostatische Axiallager 114 ist als Drucklager konstruiert, so daß seine zwei Lagcrflllchen gegenüber dann wird zur Korrektur des Programms ein entsprechender Korrekturbefehl erzeugt.The hydrostatic thrust bearing 114 is a thrust bearing constructed so that its two bearing surfaces face one another a corresponding correction command is then generated to correct the program.

Wenn eine Beschädigung des Schneidwerkzeugs oder ein Anschlagen des Schneidwerkzeugs gegen das Werkstück bei einer zu schnellen Annäherung oderIf the cutting tool is damaged or if the cutting tool hits the Workpiece when approaching too quickly or

unzulässige Schwingungen am Werkzeug während der Schneidoperation vorkommen oder wenn ein Spiel bei den Haltemitteln für das Werkstück und/oder das Werkzeug auftritt, dann werden schnelle, starke Änderungen bei den Drucktaschendrücken gemessen.Inadmissible vibrations on the tool occur during the cutting operation or if there is play the holding means for the workpiece and / or the tool occurs, then become fast, strong Measured changes in pressure pocket pressures.

Dementsprechend überschreitet der Wert in der GleichungAccordingly, the value in the equation exceeds

ein vorbestimmtcs Niveau und die Recheneinheit 130 gibt ein Befchlüsignul zur Unterbrechung des Vorschubs des Schneidwerkzeugs tuis.a predetermined level and the arithmetic unit 130 gives a command signal to interrupt the feed of the cutting tool tuis.

708Θ3Β/177708Θ3Β / 177

Um diese zwei Arten von Rechenoperationen durchzuführen, besitzt die Recheneinheit 130 die folgenden Bauelemente: Einen Widerstand zum Speichern einer Konstante, bei welcher die Spindel 111 unbelastet von einer Schnittkraft ist; eine Rechenschaltung zur Datenverarbeitung der gesamten vektoriellen Schnittkraft aus den drei Kraftkomponenten, nämlich aus der horizontalen Komponente aus dem Schneidvorgahg, aus der vertikalen Komponente aus dem Schneidvorgang und aus dem axialen Schub, einen Körrektürschaltkreis zur Durchführung der notwendigen Korrekturen; ferner schließlich einen Vergleichsschaltkreis für den Vergleich der Grenzbedingungen der {Schnittkraft mit der tatsächlich auftretenden Belastung. Die Recheneinheit 130 funktioniert in der Weise, daß immer dann, wenn von den für die Schnittkraft tauferlegten Begrenzungen aus Gründen, die nicht im Programm berücksichtigt sind, abgewichen wird, d.h. ialso, immer, wenn der Wert für θ in der Gleichung (11) ein vorgegebenes Niveau überschreitet, der Rechner 130 unverzüglich ein Programmkorrektursignal abgibt an die numerische Steuerungseinheit 103, worauf diese !Einheit 103 die Korrektur des Programms vornimmt.In order to perform these two kinds of arithmetic operations, the arithmetic unit 130 has the following components: a resistor for storing a constant at which the spindle 111 is unloaded from a cutting force; a computing circuit for data processing of the total vectorial cutting force from the three force components, namely from the horizontal component from the cutting process, from the vertical component from the cutting process and from the axial thrust, a correction circuit for performing the necessary corrections; also finally a comparison circuit for the comparison of the boundary conditions of the {cutting force with the actually occurring load. The arithmetic unit 130 functions in such a way that whenever the limits imposed for the cutting force tau are deviated from for reasons that are not taken into account in the program, that is to say always when the value for θ in equation (11) is a exceeds the predetermined level, the computer 130 immediately sends a program correction signal to the numerical control unit 103, whereupon this unit 103 corrects the program.

Die numerische Steuerungseinheit 103, welche das dritte Bauelement darstellt besteht aus einem Bandleser 132, einem Dekodierungs- und Speicherglied 133, einem impulswandler 134, einem Vorschubgeschwindigkeitsbegrenzer 131 und einem Ausgabeschaltkreis 135. The numerical control unit 103, which is the third component, consists of a tape reader 132, a decoding and storage element 133, a pulse converter 134, a feed rate limiter 131 and an output circuit 135.

Wenn kein Programmänderungssignal von der Korrektureinheit 102 abgegeben wird, dann liest der Bandleser 132 die Inhalte des ursprünglichen Programms und steuert die Antriebsmittel für den Vorschub derart, daß das Schneidwerkzeug in Bewegung gesetzt wird und dem beabsichtigten Werkzeugpfad folgt, und zwar in einer Vorschubgeschwindigkeit, die gleichfalls in dem ursprünglichen Programm vorgeschrieben ist Wenn jedoch in dem Regelungskreis 102 ein Korrektursignal erzeugt wird, wird das Programm korrigiert in Übereinstimmung mit einer der nachstehend aufgeführten Programmänderungen:If no program change signal is output from the correction unit 102 , then the tape reader 132 reads the contents of the original program and controls the drive means for the feed so that the cutting tool is set in motion and follows the intended tool path, at a feed rate that is also the same is prescribed in the original program, however, if a correction signal is generated in the control circuit 102 , the program is corrected in accordance with one of the program changes listed below:

a) Erhöhung der Vorschubgeschwindigkeit in Übereinstimmung mit einer vorgegebenen Korrekturgeschwindigkeit; a) increasing the feed speed in accordance with a predetermined correction speed;

b) Verminderung der Vorschubgeschwindigkeit in Übereinstimmung mit einer vorgegebenen Korrekturgeschwindigkeit; b) reducing the feed speed in accordance with a predetermined correction speed;

c) Verminderung der Schnittiefe in Übereinstimmung mit dem vorgegebenen Korrekturwert undc) Reduction of the depth of cut in accordance with the specified correction value and

d) Ausgabe eines Unterbrechungsbefehls an den Vorschub.d) Issuing an interrupt command to the feed.

- t Bei einem Schneidvorgäng unter Benutzung eines Schneidwerkzeugs mit einem einzigen Wirkpunkt läßt sich die Hauptschnittkraft durch die Spanstärke X (=der Dicke der Abfallspäne) wiedergeben. Deshalb können die Bedingungen a), b) und c) zusammenfassend als eine Veränderung der Spanstarke bezeichnet werden. Dabei ist aber zu beachten, daß ein Versuch, die- t In the case of a cutting process using a cutting tool with a single effective point, the main cutting force can be represented by the chip thickness X (= the thickness of the waste chips). Therefore, conditions a), b) and c) can be referred to collectively as a change in the chip size. It should be noted, however, that an attempt to

ίο Tiefe des Schnittes schnell zu erhöhen — lediglich aufgrund einer abgetasteten, überdurchschnittlich geringen Schnittkraft — dem Ziel widerstreben würde, eine gewünschte Form des bearbeiteten Werkstückes zu erzielen; demzufolge wird eine solche Veränderung des Programms nicht vorgesehen.ίο To increase the depth of the cut quickly - merely due to a sampled, above-average low cutting force - would be reluctant to achieve a to achieve the desired shape of the machined workpiece; consequently, such a change in the Program not provided.

Wenn ein Schneidvorgang mit einer verminderten Schnittiefe vorgenommein wird, läßt sich die gewünschte Form des bearbeiteten Werkstückes nur durch eine Wiederholung des Schneiidvorganges, und zwar entweder entsprechend einemi speziellen Befehlsblock oder gemäß dem gesamten ursprünglichen Programm erreichen.If a cutting operation is performed with a reduced depth of cut, the desired Shape of the machined workpiece only by repeating the cutting process, either according to a special instruction block or according to the entire original program reach.

Die Antriebseinheit 104, die das vierte Bauelement darstellt, weist in der beschriebenen Ausführung einenThe drive unit 104, which is the fourth component, has a in the embodiment described

2s Längsschlitten 139 auf, der durch einen Impulsmotor 142 über eine damit verbundene Vorschubspindel 137 angetrieben wird, feftier ist ein Querschlitten 140 von einem Motor 136 über eine Vorschubspindel 138 antreibbar. Auf dem Querschlitten 140 ist ein Werkzeughalter 141 angeordnet2s longitudinal slide 139 , which is driven by a pulse motor 142 via a feed spindle 137 connected to it, and a transverse slide 140 can be driven by a motor 136 via a feed spindle 138. A tool holder 141 is arranged on the cross slide 140

Die Spitze des am Werkzeughalter 141 befestigten Schneidwerkzeugs 117 wird derart verlagert, daß sie dem programmierten Werkzeugpfad folgt.
Das Ergebnis der Beobachtung unter Benutzung eines
The tip of the cutting tool 117 attached to the tool holder 141 is displaced so that it follows the programmed tool path.
The result of the observation using a

elektromagnetischen Oszillographen als Meßgerät für die Veränderung der Drucktaschendrücke des hydrostatischen Lagers in Übereinstimmung mit den Änderungen der auf das vordere Ende der Spindel ausgeübten Kraft VVtst in F i g. 10 gezeigt.electromagnetic oscilloscope as a measuring device for changing the pressure pocket pressure of the hydrostatic Bearing in accordance with the changes exerted on the front end of the spindle Force VVtst in F i g. 10 shown.

Dabei wurde die Abweichung des vorderen und des hinteren Drucktaschendruckes Pv bzw. Ph unter der Bedingung beobachtet, daß der Durchmesser der Spindel 60 mm ist und eine Kraft W von 2000 N mit Unterbrechungen in einem Abstand von 95 mm vom Frontlager Pv angreiftThe deviation of the front and rear pressure pocket pressure P v and Ph was observed under the condition that the diameter of the spindle is 60 mm and a force W of 2000 N is applied intermittently at a distance of 95 mm from the front bearing Pv

Es ist ersichtlich, daß die Veränderung der Bearbeitungskraft W mit sehr hoher Feinfühligkeit genau und leicht ansprechend erkannt werden kann.It can be seen that the change in the machining force W can be recognized accurately and easily in an appealing manner with very high sensitivity.

Hierzu 8 Blatt ZeichnungenIn addition 8 sheets of drawings

Claims (1)

Patentanspruch:Claim: Vorrichtung zur adaptiven Regelung einer spanabhebenden Werkzeugmaschine mit hydrostatisch gelagertem Werkzeug- bzw. Werkstückträger, bei der mehrere, paarweise zusammenwirkende, mit einer gemeinsamen Druckmittelquelle über Speiseleitungen verbundene Drucktaschen vorgesehen sind und bei der die Vorschubgeschwindigkeit von Werkzeug- bzw. Werkstückträger nach Maßgabe von den Druck in den Drucktaschen erfassenden ■■■ Druckgebern veränderbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Diaickgeber (21,22,124, 125,126) an besonderen Vorkammern angreifen, die in den Speiseleitungen durch Einfügen von Drosselstellen (V1, V2,...) zwischen die Drucktaschen (Pu Pi, ■ ■.) und die gemeinsame Druckmittelquelle (23; 123) gebildet sind.Device for the adaptive control of a cutting machine tool with hydrostatically mounted tool or workpiece carrier, in which several pressure pockets that work in pairs and are connected to a common pressure medium source via feed lines are provided and in which the feed speed of the tool or workpiece carrier is determined by the pressure in ■■■ pressure transducers detecting the pressure pockets is changeable, characterized in that the Diaickgeber (21,22,124, 125,126) act on special antechambers which are in the feed lines by inserting throttling points (V 1 , V 2 , ... ) between the pressure pockets (Pu Pi, ■ ■ .) And the common pressure medium source (23; 123) are formed.
DE19712108478 1970-02-23 1971-02-23 Device for the adaptive control of a cutting machine tool with hydrostatically mounted tools or tools. Workpiece carrier Expired DE2108478C3 (en)

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JP2432370 1970-03-23

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DE2108478A1 DE2108478A1 (en) 1972-04-20
DE2108478B2 DE2108478B2 (en) 1977-02-03
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