DE68921109T2

DE68921109T2 - Numerische Steuerung zur Bearbeitung von nichtkreisförmigen Werkstücken.

Info

Publication number: DE68921109T2
Application number: DE68921109T
Authority: DE
Inventors: Naoki Arimoto; Takao Yoneda; Toshihiro Yonezu
Original assignee: Toyoda Koki KK
Current assignee: Toyoda Koki KK
Priority date: 1988-07-26
Filing date: 1989-07-25
Publication date: 1995-07-06
Anticipated expiration: 2009-07-26
Also published as: EP0352725B1; EP0352725A2; DE68921109D1; EP0352725A3; JPH0683945B2; US5060164A; JPH0236047A

Description

Hintergrund der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine numerische Steuereinrichtung einer Schleifmaschine zum Bearbeiten eines nichtkreisförmigen Werkstücks wie beispielsweise einer Nocke und dergleichen.
Bei einer herkömmlichen Schleifmaschine dieser Art ist die Position einer Schleifscheibe in Übereinstimmung mit die Beziehung zwischen dem Drehwinkel der Spindel und der Position der Schleifscheibe definierenden Profildaten synchron zu der Drehung einer Spindel gesteuert. Die Profildaten werden als eine sich ändernde Komponente der Schleifscheibenposition erhalten, die sich mit Bezug auf den Drehwinkel der Spindel ändert. Die sich ändernde Komponente gibt einen sich relativ bewegenden Ort der Nittelachse der Schleifscheibe an, wenn die Schleifscheibe tangential zum Umfang des nichtkreisförmigen Werkstücks, wie beispielsweise einer Nocke und dergleichen, eine Umdrehung ausführt. Wenn der Scheibendurchmesser sich aufgrund von Abnutzung verringert, wird die sich ändernde Komponente verändert, da der Berührungspunkt zwischen der Scheibe und der Nocke nicht in der durch die Spindel und die Radialwelle der Scheibe ausgebildeten Ebene bleibt, und ändert sich sowohl abhängig vom Scheibendurchmesser als auch von der Drehwinkelposition des Werkstücks. Um Werkstücke genau zu schleifen, müssen die Profildaten demzufolge aus Abhubdaten und dem derzeitigen Durchmesser der Schleifscheibe neu berechnet werden, wenn der derzeitige Scheibendurchmesser verändert wird. Es ist jedoch zum Bearbeiten zeitraubend und unrealistisch, wenn die Profildaten jedesmal berechnet werden, wenn der Scheibendurchmesser sich um einen kleinen Betrag verringert.
In der Praxis verringert sich der derzeitige Scheibendurchmesser allmählich durch periodische Scheibenabrichtungen. Wenn der durch die Scheibenabrichtungen verringerte Scheibendurchmesser einen Durchmesser-Grenzwert erreicht, bei dem der Fertigform-Fehler des Werkstücks eine Toleranz überschreitet, wenn die Profildaten nicht neu berechnet werden, muß der Bediener Befehle an die numerische Steuereinrichtung geben, um die Profildaten aus dem derzeitigen Durchmesser der Schleifscheibe und Abhub-Daten neu zu berechnen.
Da sich der Durchmesser-Grenzwert der Schleifscheibe, bei dem der Fertigform-Fehler des Werkstücks eine Toleranz überschreitet, jedoch abhängig von dem Profil des nichtkreisförmigen Werkstücks wie beispielsweise einer Nocke und dem derzeitigen Scheibendurchmesser ändert, kann der Durchmesser- Grenzwert oder der Zeitpunkt zum Neuberechnen der Profildaten kaum einheitlich bestimmt werden.
Deshalb wurde in der Vergangenheit der Zeitpunkt zum Neuberechnen der Profildaten aufgrund der Erfahrung und Intuition des Bedieners bestimmt.
Damit sind demzufolge Probleme verbunden, daß sich die Bearbeitungszykluszeit aufgrund von übertriebenem, mehr als notwendigem Erneuern der Profildaten vergrößert, oder im Gegensatz dazu der Fertigform-Fehler des Werkstücks aufgrund einer Verzögerung des Neuberechnungs-Zeitpunkts der Profildaten die Toleranz überschreitet.

Zusammenfassung der Erfindung

Es ist daher eine vorrangige Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Bearbeitungsgenauigkeit für ein nichtkreisförmiges Werkstück zu verbessern.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Bearbeitungszykluszeit für ein nichtkreisförmiges Werkstück zu verringern.
Es ist noch eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, den Zeitpunkt zum automatischen Neuberechnen der Profildaten zu bestimmen, um den Bediener zu entlasten.
Um die vorstehenden Aufgaben und Ziele zu erreichen, umfaßt die vorliegende Erfindung eine Derzeitige-Scheibendurchmesser-Speichereinrichtung zum Speichern des derzeitigen Scheibendurchmessers, eine Bearbeitungstoleranz-Eingabeeinrichtung zum Eingeben einer auf die Fertigform des nichtkreisförmigen Werkstücks bezogenen Bearbeitungstoleranz, eine Scheibendurchmesser-Berechnungseinrichtung zum Berechnen eines das Erneuern der Profildaten erfordernden Scheibendurchmesser-Grenzwerts aus der Bearbeitungstoleranz, eine Profildaten-Berechnungseinrichtung zum Berechnen neuer Profildaten aus dem Scheibendurchmesser-Grenzwert und Abhub-Daten, eine Beurteilungseinrichtung zum Vergleichen des Scheibendurchmesser-Grenzwerts und des derzeitigen Scheibendurchmessers, um zu beurteilen, ob letzterer größer als der Scheibendurchmesser-Grenzwert ist, und eine Profildaten-Erneuerungseinrichtung zum Erneuern der zur Bearbeitung verwendeten Profildaten mit den dem Scheibendurchmesser-Grenzwert entsprechenden neuen Profildaten, wenn der derzeitige Scheibendurchmesser den Scheibendurchmesser-Grenzwert erreicht.
Da die Profildaten mit einem Standard-Scheibendurchmesser berechnet werden, kann das Werkstück äußerst präzise mit der Schleifscheibe bearbeitet werden, die den Standard-Scheibendurchmesser hat. Beim Bearbeiten mit den gleichen Daten vergrößern sich jedoch mit dem Verringern des Scheibendurchmessers Fertigform-Fehler des Werkstücks. Um die Fertigform-Fehler innerhalb einer vorbestimmten Bearbeitungstoleranz zu halten, müssen die Profildaten neu berechnet werden, wenn der Scheibendurchmesser einen Scheibendurchmesser-Grenzwert erreicht, der um einen konstanten Betrag kleiner ist als der Standard-Scheibendurchmesser, aus dem die Profildaten berechnet wurden. Wenn der tatsächliche Scheibendurchmesser kleiner wird als der Scheibendurchmesser-Grenzwert, kann eine vorbestimmte Fertigform-Genauigkeit nicht mehr länger erhalten werden, wenn die gleichen Profildaten zum Bearbeiten verwendet werden. Bei der vorliegenden Erfindung wird der Scheibendurchmesser-Grenzwert von der Scheibendurchmesser-Berechnungseinrichtung berechnet. Dann werden die dem Scheibendurchmesser-Grenzwert entsprechenden Profildaten von der Profildaten-Berechnungseinrichtung berechnet. Wenn der tatsächliche Scheibendurchmesser kleiner als der Scheibendurchmesser-Grenzwert wird, werden die zum Bearbeiten verwendeten Profildaten mit dem Scheibendurchmesser-Grenzwert entsprechenden neuen Profildaten erneuert. Somit wird nach dem Erneuern der Profildaten der Fertigform-Fehler verringert, da es entsprechend den neuen Profildaten bearbeitet wird, bis der Scheibendurchmesser den nächsten Scheibendurchmesser- Grenzwert erreicht.
Es ist ein anderes Merkmal der Erfindung, daß die Beurteilungseinrichtung derart entworfen ist, um bei jedem Abrichten der Schleifscheibe zu beurteilen, ob der Scheibendurchmesser größer als der Scheibendurchmesser-Grenzwert ist.
Noch ein weiteres Merkmal der Erfindung besteht darin, daß die Scheibendurchmesser-Berechnungseinrichtung zum Berechnen des Scheibendurchmesser-Grenzwerts eine Fehler-Berechnungseinrichtung zum Berechnen eines Fertigform-Fehlers des Werkstücks unter Verwendung der dem maximalen Scheibendurchmesser entsprechenden Profildaten, wenn es mit der Schleifscheibe mit dem minimalen Scheibendurchmesser geschliffen wird, und eines anderen Fertigform-Fehlers des Werkstücks unter Verwendung der dem maximalen Scheibendurchmesser entsprechenden Profildaten, wenn es mit der Schleifscheibe mit dem mittleren Scheibendurchmesser zwischen dem maximalen und dem minimalen Scheibendurchmesser geschliffen wird, aufweist, eine Einrichtung zum Erhalten der Beziehung zwischen den Fertigform-Fehlern und dem Scheibendurchmesser bei jedem Scheibendurchmesser durch eine die Fertigform-Fehler in diesen Punkten der maximalen, mittleren und minimalen Scheibendurchmesser annähernde quadratische Funktion aufweist, und eine Einrichtung zum Bestimmen des Scheibendurchmesser-Grenzwerts aus der quadratischen Funktion und der Bearbeitungstoleranz aufweist.
Der Scheibendurchmesser-Grenzwert kann mittels einer derartigen Anordnung einfach erhalten werden.

Kurze Beschreibung der Zeichnung

Fig. 1 ist ein allgemeines Blockschaltbild einer numerisch gesteuerten Schleifmaschine, das ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.
Fig. 2 ist ein Blockschaltbild zum Darstellen der Konfiguration einer in Fig. 1 gezeigten numerischen Steuereinrichtung.
Fig. 3, 4 und 5 sind Flußdiagramme, die Verarbeitungsprozeduren einer in Fig. 2 gezeigten Eingangs-CPU zeigen.
Fig. 6 ist ein erklärendes Diagramm, das ein Verfahren zum Erhalten von Scheibendurchmesser-Grenzwerten zeigt.
Fig. 7 und 8 sind Flußdiagramme, die Verarbeitungsprozeduren einer in Fig. 2 gezeigten Haupt-CPU zeigen.
Fig. 9 ist eine Draufsicht, die die Beziehung zwischen dem derzeitigen Scheibendurchmesser und dem Scheibendurchmesser- Grenzwert zeigt.
Fig. 10A ist ein erklärendes Diagramm zum Erklären eines Abhubbetrags einer flachen Nocke relativ zu dem Drehwinkel einer Nocke.
Fig. 10B ist ein erklärendes Diagramm zum Erklären von Abhubdaten in Polarkoordinaten.
Fig. 10C ist ein erklärendes Diagramm zum Erklären eines Verfahrens zum Erhalten von Profildaten.
Fig. 11 ist ein erklärendes Diagramm zum Erklären eines Verfahrens zum Erhalten der Fertigform bei dem mittleren Scheibendurchmesser.
Fig. 12 ist ein charakteristisches Diagramm, das Abhubdaten in Polarkoordinaten zeigt, die unter Verwendung der dem maximalen Scheibendurchmesser zugeordneten Profildaten und der jeweiligen Scheibendurchmesser neu berechnet wurden.

Beschreibung der Erfindung

Im Folgenden ist das Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die Zeichnung beschrieben.
Fig. 1 ist ein Blockschaltbild, das eine numerisch gesteuerte Schleifmaschine zeigt, bei dem Bezugszeichen 10 ein Bett derselben bezeichnet, worauf ein von einem Servomotor 16 über einen Führungsschraubenmechanismus 24 angetriebener Tisch 11 in Richtung der Z-Achse gleitfähig angeordnet ist. Auf dem Tisch 11 ist ein eine von einem Servomotor 14 angetriebene Spindel 13 tragender Spindelstock 12 vorgesehen. Am rechten Ende des Tisches 11 ist ein Reitstock 15 befestigt, und eine Nockenwelle als ein Werkstück W ist zwischen einer Spitze 19 des Reitstocks 15 und einer Spitze 17 der Spindel 13 eingespannt. Das Werkstück W ist in Eingriff mit einem Positionierungsstift 18, der aus der Spindel 13 herausragt, um in einer Phase der Drehung der Spindel einzurasten.
Am hinteren Abschnitt des Bettes 10 ist ein in Richtung des Werkstücks W vor und zurück bewegbarer Scheibenkopf 20 geführt und mit einer von einem Motor 21 angetriebenen Schleifscheibe G versehen. Der Scheibenkopf 20 ist über eine Führungsschraube 25 mit einem Servomotor 23 gekoppelt und wird durch den vorwärts oder rückwärts drehenden Servomotor 23 in Richtung der X-Achse hin und her bewegt.
Ansteuereinheiten 50, 51 und 52 sind Schaltungen zum Empfangen von Befehlsimpulsen von einer numerischen Steuereinrichtung 30, um jeweils die Servomotoren 23, 14 und 16 anzusteuern.
Die numerische Steuereinrichtung 30 steuert die Drehung der Steuerachsen hauptsächlich numerisch, um das Schleifen des Werkstücks W und Abrichten der Schleifscheibe G zu steuern. Wie in Fig. 2 gezeigt, umfaßt die numerische Steuereinrichtung 30 hauptsächlich eine Haupt-CPU 31 zum Steuern der Schleifmaschine, einen das Steuerprogramm speichernden Nur- Lese-Speicher bzw. ROM 33 und einen Speicher wahlfreien Zugriffs bzw. RAM 32 zum Speichern von eingegebenen Daten.
In dem RAM 32 sind ein Bearbeitungs-NC-Profildaten-Speicherbereich 321 zum Speichern der NC-Profildaten und ein NC-Programm-Speicherbereich 322 zum Speichern des NC-Programms zum Bearbeiten des Werkstücks unter Verwendung der in dem NC-Profildaten-Speicherbereich 321 gespeicherten NC-Profildaten ausgebildet.
Zudem sind in der numerischen Steuereinrichtung 30 eine Ansteuer-CPU 36, ein RAM 35 und eine Impuls-Verteilungsschaltung 37 als ein Ansteuersystem für die Servomotoren 23, 14 und 16 vorgesehen. Das RAM 35 ist ein Speicher, in den Positionierungsdaten der Schleifscheibe G, des Tisches 11 und der Spindel 13 von der Haupt-CPU 31 eingegeben werden.
Die Ansteuer-CPU 36 führt den Prozess des Verzögerns, Verlangsamens und der Interpolation zu dem Zielpunkt mit Bezug auf die Steuerachsen aus und gibt periodisch Positionierungsdaten des Interpolationspunkts ab, und die Impuls-Verteilungsschaltung 37 gibt in Übereinstimmung mit den von der Ansteuer-CPU 36 abgegebenen Positionierungsdaten Betriebs- Befehlsimpulse an die jeweiligen Ansteuereinheiten 50, 51 und 52 ab.
-Bezugszeichen 70 bezeichnet eine mit der numerischen Steuereinrichtung 30 verbundene automatische Programmiereinrichtung, die automatisch Profildaten Pi aus den Abhubdaten L&sub0; in Polarkoordinaten und dem Scheibendurchmesser Ri erzeugt.
Die automatische Programmiereinrichtung 70 umfaßt eine Eingangs-CPU 71, ein RAM 72 und eine Eingabe-Ausgabe-Schnittstelle 73. Das RAM 72 hat einen Abhubdaten-Speicherbereich 721 zum Speichern der Abhubdaten von einer Vielzahl von Werkstücken, einen Polarkoordinaten-Abhubdaten-Speicherbereich 722 zum Speichern der aus den Abhubdaten umgewandelten Abhubdaten L&sub0; in Polarkoordinaten, einen Bearbeitungstoleranz- Speicherbereich 723 zum Speichern einer Bearbeitungstoleranz, einen Scheibendurchmesser-Grenzwert-Speicherbereich 724 zum Speichern eines Scheibendurchmesser-Grenzwerts SRi aufgrund dessen ein Erneuerungszeitpunkt für die Bearbeitungs-Profildaten bestimmt wird, ein Profildaten-Speicherbereich 725 zum Speichern der dem Scheibendurchmesser-Grenzwert SRi entsprechenden Profildaten, und ein Derzeitiger-Scheibendurchmesser- Daten-Speicherbereich 726 zum Speichern des derzeitigen Scheibendurchmessers Ri, der von der Haupt-CPU 31 immer dann zu der Eingangs-CPU 71 übertragen wird, wenn die Schleifscheibe in einem vorbestimmten Zyklus abgerichtet wird.
Im Folgenden ist der Betrieb des vorliegenden Geräts beschrieben.
Fig. 3 zeigt eine grundlegende Programmroutine der Eingangs- CPU 71, die von einer Tastatur (KB) 44 und der Haupt-CPU 31 eingegebene Befehle beurteilt, und zu den verschiedenen verarbeitungsroutinen verzweigt.
In Schritt 200 von Fig. 3 wird bestimmt, ob ein die Erzeugung von Profildaten P&sub0; anweisender Befehl von dem Bediener mittels der Tastatur eingegeben wird oder nicht. Wenn der Befehl zur Profildatenerzeugung gegeben wird, werden in Fig. 4 gezeigte Verarbeitungen von der Eingangs-CPU 71 ausgeführt.
Zuerst werden in Schritt 300 alle zum Bearbeiten notwendigen Abhubdaten einer flachen Nocke über die Eingabe-Ausgabe- Schnittstelle 73 von einer Band-Lesevorrichtung 42 gelesen und in dem Abhubdaten-Speicherbereich 721 gespeichert. Ebenso werden verschiedene Daten wie die Werkstück-Nummer, minimaler Scheibendurchmesser Rmin und maximaler Scheibendurchmesser Rmax als der Anfangswert des Scheibendurchmessers mittels der Band-Lesevorrichtung 42 und der Tastatur 44 gelesen und in einem vorbestimmten Speicherbereich in dem RAM 72 gespeichert. In dem nächsten Schritt 301 wird dann die von dem Bediener mit der Tastatur 44 eingegebene Bearbeitungstoleranz gelesen und in dem Bearbeitungstoleranz-Speicherbereich 723 gespeichert.
In Schritt 302 werden die Abhubdaten der flachen Nocke, die der Nummer des zu bearbeitenden Werkstücks entsprechen, das von dem Bediener ausgewählt wurde, aus dem Abhubdaten- Speicherbereich 721 ausgelesen und in Polarkoordinaten-Abhubdaten L&sub0; umgewandelt, die in dem Polarkoordinaten-Abhubdaten- Speicherbereich 722 gespeichert werden. Wie in Fig. 10A gezeigt, sind die Abhubdaten der flachen Nocke durch einen Bewegungsbetrag wiedergegeben, das heißt, einen Bewegungsbetrag der flachen Nocke 3, die, wenn die Nocke 1 gedreht wird, mit der Nocke 1 in Berührung ist und in X-Richtung beweglich ist. Wenn der Drehwinkel Θ der Nocke 1 durch den Drehwinkel des Bezugspunkts K auf dem Basis-Kreis 2 definiert ist, wird der Abhubbetrag Δx(Θ) als Funktion von Θ erhalten. Die einzugebenden Abhubdaten sind beispielsweise als Punktfolge des Abhubbetrags Δx(Θ) für jeden Drehwinkel im Abstand van 0.5º gegeben. Da die Berührungsposition der flachen Nocke 3 mit der Nocke 1 sich im Ansprechen auf die Drehung der Nocke 1 ändert, sind die Abhubdaten durch die flache Nocke nicht durch die Punktfolge bei jedem gleichförmig zentrierten Winkel der Profillinie der Nocke 1 gegeben. Die Abhubdaten der flachen Nocke werden, wie in Fig. 10B gezeigt, in Polarkoordinaten-Abhubdaten L&sub0; umgewandelt, die die Punktfolge auf der profillinie der Nocke 1 durch einen zentralen Winkel Θ und die Länge r(Θ) des Radiusvektors unter Berücksichtigung der wie in Fig. 10A gezeigten Berührungsbeziehung zwischen der flachen Nocke 3 und der Nocke 1 angegeben.
Dann fährt die CPU 31 mit Schritt 303 fort, bei dem die Profildaten P&sub0; aus den Polarkoordinaten-Abhubdaten L&sub0; und dem maximalen Scheibendurchmesser Rmax, der der anfängliche Scheibendurchmesser ist, berechnet werden. Die Profildaten P&sub0; werden wie in Fig. 10C gezeigt erhalten. Zuerst werden die Polarkoordinaten-Abhubdaten L&sub0; gleichmäßig interpoliert, um die Abhubdaten in diskreten Punkten H&sub1;, H&sub2;, ... Hn bei jedem gleichförmig zentrierten Winkel der Profillinie der Nocke 1 zu erhalten. Dann wird ein Ort des Mittelpunkts M des Kreises C mit dem Radius Rmax (Scheibendurchmesser) erhalten, der die Profillinie A in diskreten Punkten H&sub1;, H&sub2;, ... Hn berührt, und die den relativen Vorschubbetrag der Schleifscheibe bei jedem gleichförmig zentrierten Winkel angebenden Profildaten P&sub0; werden aus dem Abstand zwischen dem Mittelpunkt M und dem Mittelpunkt O der Nocke 1 erhalten. Die Profildaten P&sub0; werden in dem Profildaten-Speicherbereich 725 gespeichert. Als nächstes wird die Verarbeitung der Eingangs-CPU 71 zu Schritt 304 fortgeschaltet, bei dem die Profildaten P&sub0; als Anfangs-Profildaten über die Haupt-CPU 31 in dem NC-Profildaten- Speicherbereich 321 gespeichert werden.
In Schritt 305 werden dann die Scheibendurchmesser-Grenzwerte SR&sub1;, SR&sub2;, SR&sub3; berechnet und in einem vorbestimmten Speicherbereich in dem RAM 72 gespeichert, und in dem folgenden Schritt 306 wird der erste Scheibendurchmesser-Grenzwert SR&sub1; als der Scheibendurchmesser in dem Scheibendurchmesser-Grenzwert-Speicherbereich 724 eingestellt, aufgrund dessen der nächste Erneuerungszeitpunkt der Profildaten bestimmt wird.
Berechnungsvorgänge für den Scheibendurchmesser-Grenzwert sind insbesondere in Fig. 5 dargestellt.
In Schritt 400 wird der mittlere Scheibendurchmesser Rmid als Mittelwert zwischen dem minimalen Scheibendurchmesser Rmin, mit dem das Schleifen möglich ist, und dem maximalen Scheibendurchmesser Rmax als dem Anfangswert der Schleifscheibe berechnet. In Schritt 401 werden dann Polarkoordinaten-Abhubdaten L&sub1; aus den dem maximalen Scheibendurchmesser Rmax und dem mittleren Scheibendurchmesser Rmid entsprechenden Profildaten P&sub0; neu berechnet. Die Polarkoordinaten-Abhubdaten L&sub1; entsprechen der Fertigform des Werkstücks, wenn das Werkstück mit der Schleifscheibe mit dem mittleren Scheibendurchmesser Rmid unter Verwendung der Profildaten P&sub0; geschliffen wird. In Schritt 402 werden als nächstes Polarkoordinaten-Abhubdaten L&sub2; aus den dem maximalen Scheibendurchmesser Rmax und dem minimalen Scheibendurchmesser Rmin entsprechenden Profildaten P&sub0; neu berechnet. Die Polarkoordinaten-Abhubdaten L&sub2; entsprechen der Fertigform des Werkstücks, wenn das Werkstück mit der Schleifscheibe mit dem minimalen Scheibendurchmesser Rmin unter Verwendung der Profildaten P&sub0; geschliffen wird.
Die Polarkoordinaten-Abhubdaten L&sub1; werden wie in Fig. 11 gezeigt erhalten. Zuerst wird ein Ort bzw. eine Ortskurve des durch die auf den maximalen Scheibendurchmesser Rmax bezogenen Profildaten P&sub0; bestimmten Schleifscheibenmittelpunkts als M definiert, und eine Ortskurve eines Punkts Si der Schleifscheibe, der durch Bewegen eines willkürlichen Punkts Qi auf der Ortskurve M in Richtung des Spindelmittelpunkts O um die Radialdifferenz ΔR (=Rmax - Rmin) erhalten wird, wird als M&sub1; definiert. Dann wird ein Punkt Ui erhalten, der von dem willkürlichen Punkt Si auf der Ortskurve M&sub1; in Richtung der Spindel um den mittleren Scheibendurchmesser Rmid in der Richtung der Normalen zu der Ortskurve M&sub1; beabstandet ist. Eine durch den Punkt Ui gezeichnete Ortskurve ist die Fertigform, aus der die Polarkoordinaten-Abhubdaten L&sub1; berechnet werden. Ähnlich kann für den minimalen Scheibendurchmesser Rmin auf die gleiche Weise die Fertigform erhalten werden, aus der die Polarkoordinaten-Abhubdaten L&sub2; berechnet werden. Die Polarkoordinaten-Abhubdaten L&sub0; entsprechen dem maximalen Scheibendurchmesser Rmax. Eigenschaften dieser auf den Nocken-Drehwinkel Θ bezogenen Daten L&sub0;, L&sub1; und L&sub2; sind in Fig. 12 dargestellt. Es ist erkennbar, daß die Abweichung von der den Polarkoordinaten-Abhubdaten L&sub0; entsprechenden idealen Fertigform mit dem verringern des Scheibendurchmessers größer wird. Mit dem Verringern des Scheibendurchmessers neigt eine voreilende Phasenverschiebung in einem Bereich von dem Basis-Kreis zur Spitze sowie eine nacheilende Phasenverschiebung in einem Bereich von der Spitze zu dem Basis-Kreis dazu, größer zu werden.
Als nächstes wird in Schritt 403 ein Fertigform-Fehler ERR&sub1; aus einem maximalen Wert eines absoluten Werts der Differenz zwischen den Polarkoordinaten-Abhubdaten L&sub1;(Θ) und den Polarkoordinaten-Abhubdaten L&sub0;(Θ) mit Bezug auf den Drehwinkel der Nocke berechnet. Das heißt, der Fehler ERR&sub1; wird aus der folgenden Gleichung erhalten.
ERR&sub1; = Max. L&sub1;(Θ) - L&sub0;(Θ)
Auf die gleiche Weise wird in Schritt 404 ein Fertigform-Fehler ERR&sub2; aus einem maximalen Wert eines absoluten Werts der Differenz zwischen den Polarkoordinaten-Abhubdaten L&sub2;(Θ) und den Polarkoordinaten-Abhubdaten L&sub0;(Θ) unter Verwendung der folgenden Gleichung berechnet.
ERR&sub2; = Max. L&sub2;(Θ) - L&sub0;(Θ)
In Schritt 405 wird dann, wie in Fig. 6 gezeigt, in einer Koordinatenebene, in der der Fertigform-Fehler entlang der Y- Achse und der Scheibendurchmesser entlang der X-Achse aufgetragen sind, eine durch die drei Punkte A (maximaler Scheibendurchmesser Rmax, Fehler 0), B (mittlerer Scheibendurchmesser Rmid, Fehler ERR&sub1;) und C (minimaler Scheibendurchmesser Rmin, Fehler ERR&sub2;) verlaufende quadratische Funktion y = f(x) berechnet.
In Schritt 406 werden dann auf der Grundlage der Funktion y = f(x) und der Bearbeitungstoleranz &epsi; Durchmesser-Grenzwerte SR&sub1;, SR&sub2; und SR&sub3; berechnet. Zuerst werden nämlich drei vorläufige Scheibendurchmesser PR&sub1;, PR&sub2; und PR&sub3; erhalten, bei denen der Fertigform-Fehler &epsi;, 2&epsi; und 3&epsi; erreicht. Danach werden Scheibendurchmesser, die größer als die jeweiligen vorläufigen Scheibendurchmesser PR&sub1;, PR&sub2; und PR&sub3; sind und mit dem nächsten von diskreten Scheibendurchmessern mit einem Abstand der Abrichttoleranz D der Schleifscheibe übereinstimmen, als die Durchmesser-Grenzwerte SR&sub1;, SR&sub2; und SR&sub3; gesucht. Und jeder der Scheibendurchmesser-Grenzwerte wird zum Bestimmen des Erneuerungszeitpunkts der zum Bearbeiten verwendeten Profildaten verwendet. Auf eine derartige Weise werden die Scheibendurchmesser-Grenzwerte alle zusammen erhalten.
Im Folgenden wird die Funktion der Haupt-CPU 31 zum Zeitpunkt, wenn ein Bearbeitungsbefehl von einem Bedienpult 45 aus eingegeben wird, mit Bezug auf ein Flußdiagramm in Fig. 7 beschrieben.
Bei Schritt 500 wird ein Werkstück W in Übereinstimmung mit einem in dem NC-Programm-Speicherbereich 322 gespeicherten NC-Programm geschliffen. Das heißt, zusammen mit dem durch das NC-Programm befohlenen Vorschub der Schleifscheibe G wird das Lesen von Profildaten in dem NC-Profildaten-Speicherbereich 321 angewiesen, als ein Ergebnis werden gleichzeitig eine Einschneide-Bewegung und eine Profilerzeugungs-Bewegung ausgeführt und das Werkstück wird zu einer vorbestimmten Form geschliffen.
Dann schreitet die Verarbeitung der CPU 31 zu Schritt 501 fort, um zu bestimmen, ob die Schleifscheibe G während oder nach dem Bearbeiten entsprechend dem NC-Programm abgerichtet wurde. Wenn das Abrichten durchgeführt wurde, wird im nächsten Schritt 502 ein neuer derzeitiger Scheibendurchmesser Ri durch Subtrahieren der Abrichttoleranz D von dem derzeitigen Scheibendurchmesser Ri erhalten. In Schritt 503 wird dann der neue derzeitige Scheibendurchmesser Ri zu der Eingangs-CPU 71 übertragen und dadurch in dem Derzeitigen-Scheibendurchmesser-Daten-Speicherbereich 726 gespeichert.
Als nächstes befiehlt die Haupt-CPU 31 der Eingangs-CPU 71 in Schritt 504 zu beurteilen, ob der Bearbeitungsfehler innerhalb der Toleranz &epsi; liegt, wenn das Werkstück W mit der Schleifscheibe mit dem Durchmesser Ri bearbeitet wird.
Wenn der Befehl von der Haupt-CPU 31 in die Eingangs-CPU 71 eingegeben wird, wird in dem in Fig. 3 gezeigten Schritt 201 JA bestimmt, und die Eingangs-CPU 71 führt ein Programm gemäß Fig. 8 aus.
Bei Schritt 600 in Fig. 8 wird der von der Haupt-CPU 31 übertragene und in dem Derzeitigen--Scheibendurchmesser-Daten- Speicherbereich 726 gespeicherte derzeitige Scheibendurchmesser Ri gelesen. In Schritt 601 wird dann bestimmt, ob der derzeitige Scheibendurchmesser Ri nicht kleiner ist als der in dem Scheibendurchmesser-Grenzwert-Speicherbereich 724 gespeicherte Scheibendurchmesser-Grenzwert SRi (anfänglich ist der erste Scheibendurchmesser-Grenzwert SR&sub1; gespeichert).
Wenn dabei JA bestimmt wird, schreitet das Programm zu Schritt 606 fort und ein Verarbeitungs-Ende-Signal wird an die Haupt-CPU 31 abgegeben, um das Programm zu beenden, da es nicht notwendig ist, die Profildaten neu zu berechnen.
Wohingegen, wenn in Schritt 601 NEIN bestimmt wird, das heißt, wenn der derzeitige Scheibendurchmesser Ri kleiner wird als der Scheibendurchmesser-Grenzwert SRi, die CPU 31 ihr Programm zu Schritt 602 fortschaltet, um die Profildaten Pi mit dem Scheibendurchmesser-Grenzwert SRi und den Polarkoordinaten-Abhubdaten L&sub0; zu berechnen. In Schritt 603 wird dann der Profildaten-Speicherbereich 725 mit den in Schritt 602 neu berechneten Profildaten neu geschrieben.
In dem darauffolgenden Schritt 604 werden die in dem Profildaten-Speicherbereich 725 gespeicherten neuen Profildaten Pi über die Eingangs-CPU 71 zu der Haupt-CPU 31 übertragen und in dem NC-Profildaten-Speicherbereich 321 gespeichert. Im folgenden Schritt 605 wird der nächste Scheibendurchmesser- Grenzwert SRi&sbplus;&sub1; in dem Scheibendurchmesser-Grenzwert-Speicherbereich 724 gespeichert. Wenn beispielsweise der einzustellen gewesene Scheibendurchmesser-Grenzwert SR&sub1; ist, wird der als nächstes einzustellende Scheibendurchmesser- Grenzwert SRi&sbplus;&sub1; zu SR&sub2;, und im nächsten Schritt 606 wird das Verarbeitungs-Ende-Signal an die Haupt-CPU 31 abgegeben, um das Programm zu beenden.
Immer wenn sich der derzeitige Scheibendurchmesser Ri auf den eingestellten Scheibendurchmesser-Grenzwert SRi (SR&sub1;, SR&sub2;, SR&sub3;) verringert hat, werden auf eine derartige Weise Profildaten Pi neu berechnet und die zum Bearbeiten verwendeten Profildaten werden zu neuen Profildaten Pi erneuert, die keine Bearbeitungsfehler erzeugen.
Wenn das Verarbeitungs-Ende-Signal an die Haupt-CPU 31 abgegeben wird, werden die Verarbeitungen derselben bei Schritt 505 aus Fig. 7 fortgesetzt. In Schritt 505 wird bestimmt, ob neue Profildaten Pi übertragen wurden. Wenn JA bestimmt wird, wird das Programm zum nächsten Schritt 506 fortgeschaltet, bei dem die übertragenen Profildaten Pi in dem NC-Profildaten-Speicherbereich 321 gespeichert werden, um die zum Bearbeiten verwendeten Profildaten zu erneuern. In Schritt 507 wird dann bestimmt, ob die gesamte Bearbeitung abgeschlossen wurde, und wenn das Ergebnis NEIN ist, kehrt-die Verarbeitung der Haupt-CPU 31 wieder zu dem vorstehend beschriebenen Schritt 500 zurück.
Obwohl in der vorhergehenden Beschreibung zum Zweck der Vereinfachung der Beschreibung beschrieben wurde, daß immer dann, wenn der derzeitige Scheibendurchmesser sich auf den eingestellten Scheibendurchmesser-Grenzwert SRi (SR&sub1;, SR&sub2;, SR&sub3;) verringert, dem Scheibendurchmesser-Grenzwert entsprechende Profildaten neu berechnet werden, werden in der Praxis beispielsweise die auf den ersten Scheibendurchmesser-Grenzwert SR&sub1; bezogenen Profildaten P&sub1; berechnet und in dem Profildaten-Speicherbereich 725 gespeichert, während das Werkstück mit dem maximalen Scheibendurchmesser Rmax entsprechenden Profildaten P&sub0; bearbeitet wird. Wenn der derzeitige Scheibendurchmesser Ri kleiner als der Scheibendurchmesser- Grenzwert SR&sub1; wurde, sind die zum Bearbeiten verwendeten Profildaten somit angepaßt, um lediglich durch das Übertragen der in dem Profildaten-Speicherbereich 725 gespeicherten Profildaten in den NC-Profildaten-Speicherbereich 321 erneuert zu werden. Auf diese Weise wird in der Praxis verhindert, daß die Neuberechnungszeit der Profildaten die Bearbeitungszykluszeit verlängert.
Wenn bei dem vorstehenden Ausführungsbeispiel die Scheibendurchmesser-Grenzwerte SR&sub1;, SR&sub2;, SR&sub3; erhalten werden, werden sie alle zusammen erhalten, indem die Scheibendurchmesser, bei denen die Fertigform-Fehler Vielfache der Bearbeitungstoleranz annehmen, aus der quadratischen Funktion berechnet werden, die die Beziehung zwischen dem Fertigform-Fehler und dem Scheibendurchmesser annähert und durch die drei Punktwerte der maximalen Fertigform-Fehler verläuft, die hervorgerufen werden, wenn das Werkstück mit der Schleifscheibe mit jeweils dem maximalen Rmax, mittleren Rmid und dem minimalen Rmin Scheibendurchmesser unter Verwendung der dem maximalen Scheibendurchmesser Rmax entsprechenden Profildaten P&sub0; bearbeitet wird. Wenn jedoch beispielsweise der zweite Scheibendurchmesser-Grenzwert SR&sub2; erhalten wird, kann er erhalten werden, indem der Scheibendurchmesser, bei dem der Fertigform-Fehler die Bearbeitungstoleranz &epsi; annimmt, aus einer quadratischen Funktion berechnet wird, die die Beziehung zwischen dem Fertigform-Fehler und dem Scheibendurchmesser annähert und durch die drei Punktwerte der maximalen Fertigform- Fehler verläuft, die hervorgerufen werden, wenn das Werkstück mit der Schleifscheibe mit jeweils dem ersten Scheibendurchmesser-Grenzwert SR&sub1;, dem mittleren Scheibendurchmesser Rmid und dem minimalen Scheibendurchmesser Rmin unter Verwendung der dem ersten Scheibendurchmesser-Grenzwert SR&sub1; entsprechenden Profildaten P&sub1; bearbeitet wird, indem der Mittelwert zwischen dem ersten Scheibendurchmesser-Grenzwert SR&sub1; und dem minimalen Scheibendurchmesser Rmin als der neue mittlere Scheibendurchmesser Rmid definiert wird.
Der dritte Scheibendurchmesser-Grenzwert SR&sub3; kann ebenfalls auf ähnliche Weise erhalten werden. Das heißt, wenn der nächste Scheibendurchmesser-Grenzwert erhalten wird, werden derzeit verwendete Profildaten verwendet, um die Fertigform-Fehler zu erhalten.
Auf diese Weise können Fehler genauer berechnet werden und der Zeitpunkt des Erneuerns der Profildaten kann geeigneter sein.
Das Verfahren der Interpolation von Fehlern ist nicht auf die zuvor beschriebene Interpolation mittels einer quadratischen Funktion beschränkt.
Wie vorstehend beschrieben, kann ein Werkstück bei der vorliegenden Erfindung ohne Erneuern der Profildaten zum Bearbeiten bearbeitet werden, bis der Bearbeitungsfehler größer als eine vorbestimmte Toleranz wird, so daß die Zykluszeit wegen keiner verschwenderischen Neuberechnung der Profildaten verkürzt werden kann.
Da das Werkstück zudem innerhalb der Bearbeitungstoleranz bearbeitet wird, kann die Bearbeitungsgenauigkeit des Werkstücks nach dem Bearbeiten innerhalb der Toleranz konstant gehalten werden.
Wenn Nocken mit den gleichen Profildaten bearbeitet werden, neigen Fertigform-Fehler dazu, anzusteigen, da der Durchmesser einer Schleifscheibe abnimmt. Um die Fertigform-Fehler innerhalb einer Toleranz zu halten, müssen zum Bearbeiten verwendete Profildaten mit dem derzeitigen Durchmesser der Schleifscheibe entsprechenden neuen Profildaten erneuert werden. Bei der offenbarten numerisch gesteuerten Nocken- Schleifmaschine werden optimale Scheibendurchmesser, bei denen neue Profildaten berechnet werden müssen, automatisch bestimmt. Die numerische Steuereinrichtung berechnet die eine Erneuerung der Profildaten erfordernden Durchmesser-Grenzwerte auf der Grundlage der Bearbeitungstoleranz, wenn eine neue Schleifscheibe an dem Scheibenkopf angebracht wird. Danach berechnet die numerische Steuereinrichtung neue Profildaten aus dem Scheibendurchmesser-Grenzwert und Abhubdaten, wenn der derzeitige Scheibendurchmesser einen der Scheibendurchmesser-Grenzwerte erreicht. Die alten Profildaten werden mit den dem Scheibendurchmesser-Grenzwert entsprechenden neu berechneten Profildaten erneuert.

Claims

1. Numerische Steuereinrichtung (30) mit der es möglich ist, die Beziehung zwischen dem Drehwinkel einer Spindel (13) und der Position der Mittelachse einer Schleifscheibe (G) definierende Profildaten auf der Grundlage von die Form eines nichtkreisförmigen Werkstücks (W) angebenden Abhub- Daten und dem Scheibendurchmesser der Schleifscheibe (G) zu berechnen, um die Bearbeitung des nichtkreisförmigen Werkstücks (W) in Übereinstimmung mit den berechneten Profildaten zu steuern, gekennzeichnet durch:

eine Derzeitige-Scheibendurchmesser-Speichereinrichtung zum Speichern des derzeitigen Scheibendurchmessers der Schleifscheibe;

eine Bearbeitungstoleranz-Eingabeeinrichtung zum Eingeben einer auf die Fertigform des nichtkreisförmigen Werkstücks bezogenen Bearbeitungstoleranz;

eine Scheibendurchmesser-Berechnungseinrichtung zum Berechnen eines das Erneuern der Profildaten erfordernden Scheibendurchmesser-Grenzwerts auf der Grundlage der Bearbeitungstoleranz;

eine Profildaten-Berechnungseinrichtung zum Berechnen neuer Profildaten aus dem Scheibendurchmesser-Grenzwert und den Abhub-Daten;

eine Beurteilungseinrichtung zum Vergleichen des Scheibendurchmesser-Grenzwerts und des derzeitigen Scheibendurchmessers, um zu beurteilen, ob der derzeitige Scheibendurchmesser größer als der Scheibendurchmesser- Grenzwert ist oder nicht; und

eine Profildaten-Erneuerungseinrichtung zum Erneuern der zur Bearbeitung verwendeten Profildaten mit den dem Scheibendurchmesser-Grenzwert entsprechenden neuen Profildaten, wenn der derzeitige Scheibendurchmesser den Scheibendurchmesser-Grenzwert erreicht.

2. Numerische Steuereinrichtung nach Anspruch 1, bei der die Beurteilungseinrichtung immer dann beurteilt, ob der Scheibendurchmesser größer als der Scheibendurchmesser- Grenzwert ist, wenn die Schleifscheibe abgerichtet wird.

3. Numerische Steuereinrichtung nach Anspruch 1, bei der die Scheibendurchmesser-Berechnungseinrichtung zum Berechnen des Scheibendurchmesser-Grenzwerts

eine Fehler-Berechnungseinrichtung zum Berechnen eines ersten Fertigform-Fehlers, der erzeugt wird, wenn das Werkstück mit einer den minimalen Scheibendurchmesser aufweisenden Schleifscheibe und dem maximalen Scheibendurchmesser entsprechenden Profildaten geschliffen wird, und eines zweiten Fertigform-Fehlers, der erzeugt wird, wenn das Werkstück mit einer den mittleren Scheibendurchmesser zwischen dem maximalen und dem minimalen Scheibendurchmesser aufweisenden Schleifscheibe und den dem maximalen Scheibendurchmesser entsprechenden Profildaten geschliffen wird;

eine Einrichtung zum Erhalten einer quadratischen Funktion, die die Beziehung zwischen dem Fertigform-Fehler und dem Scheibendurchmesser anzeigt, die auf dem ersten und zweiten Fertigform-Fehler beruhen, die dem mittleren und minimalen Scheibendurchmesser entsprechen; und

eine Einrichtung zum Berechnen des Scheibendurchmesser- Grenzwerts mit der quadratischen Funktion und der Bearbeitungstoleranz umfaßt.