DE69423491T2

DE69423491T2 - Numerisch gesteuerte werkzeugmaschine

Info

Publication number: DE69423491T2
Application number: DE69423491T
Authority: DE
Inventors: Shigeru Yamada
Original assignee: Kitamura Machinery Co Ltd
Current assignee: Kitamura Machinery Co Ltd
Priority date: 1994-04-15
Filing date: 1994-12-21
Publication date: 2001-05-23
Anticipated expiration: 2014-12-22
Also published as: DE69423491D1; EP0706852A1; US5742140A; EP0706852B1; WO1995028252A1; EP0706852A4; JPH07281723A

Description

Technisches Gebiet

Die vorliegende Erfindung betrifft eine numerisch gesteuerte Werkzeugmaschine, auf der eine Vielzahl von Rückstoß-Kompensierungswerten eingestellt sind.

Stand der Technik

Bei einer numerisch gesteuerten Werkzeugmaschine werden deren Nachführstufen oder Tische mittels Nachführschrauben entlang der Positionierachse bewegt und positioniert. Die Nachführschrauben werden von Servomotoren angetrieben, die von einer numerischen Steuereinrichtung gesteuert werden. Für den Rückstoß dieser Nachführschrauben ist eine Kompensation vorgeschlagen worden.
Beispielsweise ist ein Schema für eine Kompensation vorgeschlagen worden, bei der ein Rückstoß-Kompensierungsregister für eine Positionierungsachse vorgesehen ist, wobei ein Rückstoß-Kompensierungswert in jedem Register gesetzt ist, und der Rückstoß der Nachführschrauben wird auf der Grundlage der Rückstoß-Kompensierungswerte kompensiert.
Der Rückstoß-Kompensierungswert wird vorherbestimmt auf der Grundlage des Ausmaßes des Rückstoßes der Nachführschraube. Das Ausmaß des Rückstoßes ist ein Mittelwert von tatsächlich gemessenen Werten.
Eine numerisch gesteuerte Werkzeugmaschine, die mit oben erwähnten Rückstoß-Kompensierungsregistern versehen ist, weist geringfügig unterschiedliche Positionierfehler zwischen dem Hochgeschwindigkeits-Nachführbetrieb und dem Niedriggeschwindigkeits-Nachführbetrieb auf. Die Ursache dafür liegt in dem Auftreten eines unterschiedlichen Ausmaßes vom Rückstoß, abhängig von der Betriebsart und der Nachführrate. In diesem Zusammenhang besteht ein Nachteil in der herabgesetzten Maschinengenauigkeit.
- Insbesondere neuartige numerisch gesteuerte Werkzeugmaschinen arbeiten mit erhöhten Nachführraten, was aus einem gesteigerten Unterschied zwischen Nachführraten des Hochgeschwindigkeits-Nachführbetriebs und des Niedriggeschwindigkeits- Nachführbetriebs resultiert, und ein resultierender Unterschied von Positionierungsfehlern beeinflußt die Maschinengenauigkeit negativ.
Die JP-A-61-214949 beschreibt eine numerisch gesteuerte Werkzeugmaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ein Rückstoß kann in Feinabstimmung im Zusammenhang mit der Nachführgeschwindigkeit korrigiert werden, und genaues Arbeiten ist möglich.

Beschreibung der Erfindung

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine numerisch gesteuerte Werkzeugmaschine zu schaffen, die den Rückstoß für manuell betätigte Bearbeitungs-Nachführarten kompensieren kann.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine numerisch gesteuerte Werkzeugmaschine gemäß Anspruch 1.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist eine Vorderansicht einer numerisch gesteuerten Werkzeugmaschine gemäß einer bevorzugten Ausführung der Erfindung.
Fig. 2 ist eine Seitenansicht der numerisch gesteuerten Werkzeugmaschine aus der Fig. 1.
Fig. 3 ist ein Blockdiagramm, das die elektrische Verbindung in der numerisch gesteuerten Werkzeugmaschine aus Fig. 1 zeigt.
Fig. 4 ist ein Diagramm, das dazu benutzt wird, die Rückstoß-Kompensierung für die erste Nachführschraube zu erläutern.
Fig. 5 ist eine Vorderansicht des Bedienungspults der numerisch gesteuerten Werkzeugmaschine aus Fig. 1.
Fig. 6 ist ein Diagramm, das benutzt wird, um das Nachführen in der X-Achsenrichtung und der Y-Achsenrichtung zu erläutern.
Fig. 7 ist ein Diagramm, das benutzt wird, um das Nachführen in der X-Achsenrichtung und der Z-Achsenrichtung zu erläutern.

Bevorzugte Ausführungsform der Erfindung

Die auf einer bevorzugten Ausführung der vorliegenden Erfindung beruhende numerisch gesteuerte Werkzeugmaschine wird mit Bezugnahme auf die Fig. 1 bis 7 erklärt.
Diese numerisch gesteuerte Werkzeugmaschine ist ein vertikales Maschinenzentrum, und es umfaßt einen Werkzeugmaschinen- Hauptaufbau 1, eine numerische Steuerungsausrüstung 2, ein Bedienungspult 3 und ein Speicherdatei-Einspeisungssystem 4.

Werkzeugmaschinen-Hauptaufbau 1

Der Werkzeugmaschinen-Hauptaufbau 1 wird mit Bezugnahme auf die Fig. 1 und 2 erklärt.
Der Werkzeugmaschinen-Hauptaufbau 1 umfaßt einen Sockel 11, einen ersten Tisch 12, einen zweiten Tisch 13, eine Säule 14, einen Spindelkopf 15, einen ersten, zweiten und dritten Servomotor 16 bis 18, erste, zweite und dritte Nachführschrauben 19 bis 21, eine erste, zweite und dritte Muttern 22 bis 24, einen automatischen Werkzeugwechsler 25, ein Werkzeugmagazin 26 und eine erste, zweite und dritte Schiene 13a, 11a und 14a.
Der erste Servomotor 16 und die erste Schiene 13a sind auf dem zweiten Tisch 13 befestigt. Der erste Tisch 12 ist in der X-Achsenrichtung relativ zu der ersten Schiene 13a bewegbar befestigt. Die X-Achse ist die horizontale Achslinie, die sich in der Richtung von rechts nach links erstreckt.
Die erste Nachführschraube 19 ist an der Antriebswelle des ersten Servomotors 16 befestigt und wird von dem ersten Servomotor 16 gedreht. Die erste Mutter 22 ist an dem ersten Tisch 12 befestigt und auf der ersten Nachführschraube 19 geführt. Die erste Nachführschraube 19 und die erste Mutter 22 sind eine ballige Schraube und eine ballige Mutter. Der erste Tisch 12 und die erste Mutter 22 sind dazu ausgebildet, sich entlang der X-Achse in ihrer "+" und "-" Richtung bezüglich des zweiten Tisches 13 als Reaktion auf die vorwärts- und Rückwärtsdrehung der ersten Nachführschraube 19 zu bewegen.
Der erste Tisch 12 kann sich innerhalb der Weite S1 der X- Achse bewegen, die definiert wird durch die Ursprungsposition OX der X-Achse und der Endpositionsweite SX der X-Achse der Maschine gemäß den Fig. 6 und 7.
Der zweite Servomotor 17 und die zweite Schiene 11a sind auf dem Sockel 11 befestigt. Der zweite Tisch 13 ist relativ zu der zweiten Schiene 11a in der Y-Achsenrichtung beweglich befestigt. Die Y-Achse ist eine horizontale Achslinie, die sich in der Richtung von vorne nach hinten erstreckt und senkrecht zu der X-Achse ist.
Die zweite Nachführschraube 20 ist auf der Antriebswelle des zweiten Servomotors 17 befestigt und wird von dem zweiten Servomotor 17 gedreht. Die zweite Mutter 23 ist an dem zweiten Tisch 13 befestigt und auf der zweiten Nachführschraube 20 geführt. Die zweite Nachführschraube 20 und die zweite Mutter 23 sind eine ballige Schraube und eine ballige Mutter. Der zweite Tisch 13 und die zweite Mutter 13 sind dazu ausgebildet, sich entlang der Y-Achse in ihrer "+" und "-"-Richtung bezüglich des Sockels 11 als Reaktion auf die Vorwärt- und Rückwärtsdrehung der zweiten Nachführschraube 20 zu bewegen.
Der zweite Tisch 13 kann sich innerhalb der Entfernung der Weite 52 und der der Y-Achse bewegen, die durch die Ursprungsposition OY und die Endpositionsweite SY der Y-Achse der Maschine gemäß der Fig. 6 definiert ist.
Der dritte Servomotor 18 und die dritte Schiene 14a sind an der Säule 14 befestigt. Die Säule 14 ist an dem Sockel 11 befestigt. Der Spindelkopf 15 ist in der Z-Achsenrichtung relativ zu der dritten Schiene 14a bewegbar befestigt. Die Z-Achse ist eine vertikale Achslinie, die sich in der Auf- und Abwärtsbewegung erstreckt und senkrecht zu der X-Achse und der Y-Achse ist.
Die dritte Nachführschraube 21 ist an der Antriebswelle des dritten Servomotors 18 befestigt und wird von dem dritten Servomotor 18 gedreht. Die dritte Mutter 24 ist an dem Spindelkopf 15 befestigt und auf der dritten Einführschraube 21 geführt. Die dritte Nachführschraube 21 und die dritte Mutter 24 sind eine ballige Schraube und eine ballige Mutter. Der Spindelkopf 15 und die dritte Mutter 24 sind dazu ausgebildet, sich entlang der Z-Achse in ihrer "+" und "-"-Richtung bezüglich der Säule 14 als Reaktion auf die Vorwärts- und Rückwärtsdrehung der dritten Nachführschraube 21 zu bewegen.
Der Spindelkopf 15 kann sich innerhalb der Entfernung der Weite S3 der Z-Achse bewegen, die durch die Ursprungsposition 0Z der Z-Achse und die Endpositionsweite SZ der Z-Achse der Maschine gemäß Fig. 7 definiert ist. Zum Zeitpunkt des Ersetzens eines Werkzeughalters H, was später erklärt werden wird, kann der Spindelkopf 15 höher angehoben werden, bis zu der Werkzeugwechsel-Position TZ der Z-Achse.
Bei dieser numerisch gesteuerten Werkzeugmaschine sind die X-Achse, die Y-Achse und die Z-Achse jeweils Positionierungsachsen.
Ein Werkstück W ist lösbar an dem ersten Tisch 12 befestigt. Der Spindelkopf 15 umfasst einen Spindelkopf-Hauptkörper 15a, eine Spindel 15b und einen Spindel-Antriebsmotor 15c.
Die Spindel 15b ist drehbar an dem Spindelkopf-Hauptkörper 15a befestigt. Der Spindel-Antriebsmotor 15c ist in dem Spindel-Hauptkörper 15a untergebracht und treibt die Spindel 15b an. Der Werkzeughalter H ist lösbar an der Spindel 15b befestigt. Der Werkzeughalter H enthält ein Werkzeug T.
Der automatische Werkzeugwechsler 25 und das Werkzeugmagazin 26 sind an der Säule 14 angebracht. Das Werkzeugmagazin 26 weist viele Werkzeughalter (nicht dargestellt) auf und jeder Werkzeughalter weist ein Werkzeug auf. Der automatische Werkzeugwechsler 25 ermöglicht es, daß der Werkzeughalter H an der Spindel 15b durch einen beliebigen Werkzeughalter in dem Werkzeugmagazin 26 ersetzt wird.

Numerische Steuerungs-Ausrüstung 2

Als nächstes wird die numerische Steuerungs-Ausrüstung 2 unter Bezugnahme auf die Fig. 3 erklärt. Fig. 3 zeigt in kurzem Abriß die elektrische Verbindung der numerisch gesteuerten Werkzeugmaschine.
Die numerische Steuerungs-Ausrüstung 2 umfasst einen Zentralprozessor 201, einen Adressen/Daten-Bus 202, erste bis dritte Rückstoß-Kompensierungsmittel 203 bis 205, erste bis dritte Servoverstärker 206 bis 208, einen Schnittstellenschaltkreis 209, einen Ablauffolge-Controller 210, eine erste Eingabe/-Ausgabe-Einrichtung 211, ein Bandlaufgerät 212, und eine zweite Eingabe-/Ausgabe-Binrichtung 213.
Der Zentralprozessor 201 und die erste Eingabe-/Ausgabe- Einrichtung 211 sind elektrisch mit den ersten bis dritten Rückstoß-Kompensierungsmitteln 203 bis 205, dem Schnittstellenschaltkreis 209, dem Band-Lesegeräte 212 und der zweiten Eingabe-/Ausgabe-Einrichtung 213 durch den Adressen/Daten-Bus 202 verbunden. Auf der Grundlage der elektrischen Verbindungen können diese Einrichtungen Signale und Programmdaten senden und empfangen.
Das erste Rückstoß-Kompensierungsmittel 203 wird unter Bezugnahme auf die Fig. 204 erklärt. Die Fig. 4 zeigt im kurzen Abriß den ersten Tisch 12, den ersten Servomotor 16, die erste Nachführschraube 19, die erste Mutter 22, den Zentralprozessor 201, den Adressen-/Daten-Bus 202, die ersten Rückstoß-Kompensierungsmittel 203 und den ersten Servoverstärker 206, wobei der Rest weggelassen wird.
Die ersten Rückstoß-Kompensierungsmittel 203 umfassen Speichermittel für einen Rückstoß-Kompensierungswert und Änderungsmittel für ein Servobefehlssignal 215.
Die Speichermittel für den Rückstoß-Kompensierungswert bestehen aus zehn Rückstoß-Kompensierungsregistern 214, die elektrisch mit den Änderungsmitteln 215 für das Servobefehlssignal verbunden sind. Jedes der Rückstoß-Kompensierungsregister 214 speichert einen Rückstoß-Kompensierungswert im voraus. Diese Rückstoß-Kompensierungswerte entsprechen dem Ausmaß des Rückstoßes der ersten Nachführschraube 19, die für zehn später zu erklärende Betriebsarten wichtig sind. Diese Ausmaße des Rückstoßes werden durch eine bekannte Methode ermittelt. Beispielsweise wird der Rückstoß in jeder Betriebsart tatsächlich gemessen oder er wird theoretisch berechnet.
Die zweiten und dritten Rückstoß-Kompensierungsmittel 204 und 205 weisen dieselbe Anordnung wie die ersten Rückstoß-Kompensierungsmittel 203 auf, und ihre Rückstoß-Kompensierungswerte entsprechen den Ausmaßen des Rückstoßes der zweiten und der dritten Nachführschraube 19 und 20.
Die ersten bis dritten Rückstoß-Kompensierungsmittel 203 bis 205 sind elektrisch durch die ersten bis dritten Servoverstärker 206 bis 208 mit den ersten bis dritten Servomotoren 16 bis 18 verbunden.
Der Spindelantriebsmotor 15c ist elektrisch durch den Ablaufsteuerungs-Controller 210 mit dem Schnittstellenschaltkreis 209 verbunden.
Das Bandlesegerät 212 liest die auf dem NC-Band 212a aufgezeichnete Programmdaten und schickt sie zu dem Zentralprozessor 201.

Bedienungspult 3

Das Bedienungspult 3 ist mit der ersten Eingabe-/Ausgabeeinrichtung 211 verbunden. Das Bedienungspult 3 umfaßt ein CRT- Zeichen-Display 303, einen manuellen Pulsgenerator 304, einen manuellen Nachführraten-Einstellschalter 310, einen Nachführachsen-Auswahlschalter 315, einen Betriebsart-Auswahlschalter 317, einen schnellen Nachführraten-Überspringschalter 319, einen manuellen "+"-Nachführraten-Richtungsschalter 323, einen manuellen "-"-Nachführräten-Richtungsschalter 324, einen Trockenlauf-Schalter 329, einen automatischen Betriebsstartschalter 327, einen automatischen Betriebsabbruch- Schalter 348 und eine Tastatur 353.
Das CRT-Zeichen-Display 303 ist dazu ausgebildet, gleichzeitig verschiedene Daten und begleitende Bemerkungen anzuzeigen.
Der manuelle Pulsgenerator 304 ermöglicht es dem Bediener, schrittweise nachzuführen durch Drehen seines Betätigungsknopfes, wenn dieser Nachführbetrieb durch den Betriebsarten- Auswahlschalter 317 ausgewählt ist.
Der manuelle Nachführraten-Einstellschalter 310 wird benutzt, um eine manuelle (JOG) Nachführrate einzustellen. Dieser manuelle Nachführraten-Einstellschalter 310 arbeitet während der automatischen Betriebsart als Nachführraten-Überspringschalter. Insbesondere ermöglicht er es der Bedienungsperson, die auf dem NC-Band programmierten Nachführraten innerhalb eines Bereichs von 0 bis 200% in Intervallen von 10% zu überspringen. Die Schneid-Nachführrate reicht von 0 bis 5000 mm/min und die maximale Nachführrate beträgt 5000 mm/min.
Der Nachführraten-Überspringschalter weist keine Auswirkung auf die in dem Klopfzyklus G84 programmierte Nachführrate auf und die Spindelgeschwindigkeit wird während der Klopf- Operation manuell oder durch MDI nicht geändert.
Der Nachführachsen-Auswahlschalter 315 wird benutzt, um eine Positionierachse, beispielsweise die X-, Y- oder Z-Achse für die manuelle Nachführung auszuwählen.
Der Betriebsarten-Auswahlschalter 317 wird benutzt, um eine der zehn Betriebsarten auszuwählen. Die zehn Betriebsarten umfassen ein Ändern, eine Speicheroperation, eine Bandoperation, eine MDI-Operation, drei Arten von Nachführbewegungen, gemäßigte Nachführung, schnelle Nachführung und Null-Rückstellung. Die drei Arten von Bearbeitungsnachführung umfassen eine schrittweise Nachführung in 0,001 mm, 0,01 mm und 0,1 mm Schritten oder in 0,0001 Zoll (inch), 0,001 Zoll oder 0,01 Zoll Schritten. Die Speicheroperation, Bandoperation und MDI- Operation sind automatische Betriebsarten, und die Bearbeitungsnachführung, die gemäßigte Nachführung, die schnelle Nachführung und die Null-Rückstellung sind manuelle Betriebsarten.
Der schnelle Nachführraten-Überspringschalter 319 bewirkt das Überspringen der schnellen Nachführrate auf ein Maß von 1%, 25%, 50% oder 100%.
Der manuelle "+"-Nachführrichtungs-Schalter 323 wird gedrückt, um in der "+"-Richtung einer Nachführachse manuell nachzuführen. Die Nachführrate wird durch den manuellen Nachführraten-Einstellschalter 310 ausgewählt.
Der manuelle "-"-Nachführrichtungs-Schalter 324 ist ähnlich zu dem manuellen "+"-Nachführrichtungs-Schalter 323, außer daß er gedrückt wird, um eine manuelle Nachführung in der "-"-Richtung auszuführen.
Der Trockenlauf-Schalter 329 macht die auf dem NC-Band programmierte Nachführrate ungültig und die von dem manuellen Nachführraten-Einstellschalter 310 angegebene Nachführrate gültig, und er wird benutzt für die Verifikation eines NC- Bandes oder dergleichen.
Der automatische Betriebsstartschalter 347 startet den Bandbetrieb, den MDI-Betrieb oder den Speicherbetrieb.
Der automatische Betriebs-Stopschalter 348 wird während des Bandbetriebs oder des MDI-Betriebs gedrückt, um den Betrieb der numerischen Steuerungs-Ausrüstung 2 zu stoppen. Dieser Schalter hält weder die Spindel 15b an, noch stellt er den Zufluß von Schneidflüssigkeit ab. Der automatische Betrieb wird wieder aufgenommen, wenn der automatische Betriebs- Startschalter 347 gedrückt wird.
Die Tastatur 353 wird von dem Bediener benutzt, um Programmdaten in den Zentralprozessor 201 einzugeben.

Dateien - Verbindungssystem 4

Als nächstes wird, das Dateien-Verbindungssystem 4 erklärt.
Das Dateien-Verbindungssystem ist elektrisch mit der zweiten Eingabe-/Ausgabeeinrichtung 213 verbunden und liest Programmdaten von einer Floppy-Diskette 4a aus. Die ausgelesenen Programmdaten werden zu dem Zentralprozessor 201 mittels einer zweiten Eingabe-/Ausgabeeinrichtung 213 geschickt.

Rückstoß-Kompensierung

Als nächstes wird die Rückstoß-Kompensierung für die erste Nachführschraube 19 erklärt.
Bei jeder Betriebsart, wie später erklärt werden wird, werden das Betriebsartsignal, das die Betriebsart anzeigt und das Nachführraten-Befehlssignal, das Nachführwert-Befehlssignal und das Nachführrichtungs-Befehlssignal für die X-Achse zu den ersten Rückstoß-Kompensierungsmitteln 203 gesendet.
In den ersten Rückstoß-Kompensierungsmitteln 203 wird der Rückstoß-Kompensierungswert für die ausgewählte Betriebsart von dem Rückstoß-Kompensationsregister 214 an die Bearbeitungsmittel 215 für das Servo-Befehlssignal geschickt. Die Bearbeitungsmittel 215 für das Servo-Befehlssignal bearbeiten das Nachführwert-Befehlssignal basierend auf dem Rückstoß- Kompensationswert und senden das bearbeitete Signal zusammen mit dem Nachführraten-Befehlssignal und dem Nachführrichtungs-Befehlssignal an den ersten Servoverstärker 206.
Der erste Servoverstärker 206 steuert den ersten Servomotor 16 in Abhängigkeit von dem Nachführraten-Befehlssignal, dem Nachführrichtungs-Befehlssignal und dem überarbeiteten Nachführwert-Befehlssignal. Als Folge davon dreht sich die erste Nachführschraube 19, um den ersten Tisch 12 zu bewegen. Die Nachführrate, die Nachführrichtung und der Nachführwert stimmen jeweils überein mit dem Nachführraten-Befehlssignal, dem Nachführrichtungs-Befehlssignal und dem angepassten Nachführwert-Befehlssignal jeweils.
Auf der Grundlage der Anpassung des Nachführwert-Befehlssignals auf diese Weise hat die erste Nachführschraube 19, in Abhängigkeit von der Betriebsart, ihren Rückstoß kompensiert.
Die Rückstoßkompensierung für die zweite und dritte Nachführschraube 20 und 21 ist identisch mit der für die erste Nachführschraube 19, und die Erklärung derselben wird weggelassen.
Auf diese haben die erste bis dritte Nachführschraube 19 bis 21 ihren Rückstoß in Abhängigkeit von der Betriebsart kompensiert, und der erste Tisch 12, der zweite Tisch 13 und der Spindelkopf 15 werden jeweils genau auf der X-Achse, der Y- Achse und der Z-Achse jeweils positioniert.
Für den Fall, dass der Rückstoß der ersten bis dritten Nachführschraube 19 bis 21 nicht in Abhängigkeit von der Betriebsart kompensiert wird, treten den Betriebsarten innewohnende Positionierungsfehler auf. Der Grund hierfür liegt in der Auferlegung einer unterschiedlichen Last auf die Nachführschraube und demzufolge dem Auftreten eines leicht unterschiedlichen Grades von Rückstoß in Abhänigkeit von der Betriebsart.

Zentrieren des Werkstückes W

Als nächstes wird das Zentrieren des Werkstückes W mit Bezugnahme auf die Fig. 6 und 7 erklärt.
Zu Beginn wählt der Bediener die schnelle Nachführung mit dem Betriebsarten-Auswahlschalter 317 aus, bestimmt die Nachführrate mit dem Schnellnachführraten-Überspringschalter 319 und wählt die X-Achse mit dem Nachführachsen-Auswahlschalter 315 aus. Als Folge davon werden das Betriebsart- Signal, das Nachführraten-Befehlssignal, das Nachführwert- Befehlssignal und das Nachführrichtungs-Befehlssignal für die schnelle Nachführung zu den ersten Rückstoß-Kompensierungsmitteln 203 geschickt.
In den ersten Rückstoß-Kompensierungsmitteln 203 wird der Rückstoß-Kompensierungswert für die schnelle Nachführung von dem Rückstoß-Kompensierungsregister 214 an die Bearbeitungsmittel 215 für das Servo-Befehlssignal gesendet. Die Bearbeitungsmittel 215 für das Servo-Befehlssignal verändern das Nachführwert-Befehlssignal in Übereinstimmung mit dem Rückstoß-Kompensierungswert und senden das veränderte Signal zusammen mit dem Nachführraten-Befehlssignal und dem Nachführrichtungs-Befehlssignal an den ersten Servoverstärker 206.
Der erste Servoverstärker 206 steuert den ersten Servomotor 16 in Übereinstimmung mit dem Nachführraten-Befehlssignal, dem Nachführrichtungs-Befehlssignal und dem angepaßten Nachführwert-Befehlssignal, um dadurch das schnelle Nachführen des ersten Tisches 12 durchzuführen. Demzufolge wird der Rückstoß der ersten Nachführschraube 19 in Abhängigkeit von der Betriebsart kompensiert und der erste Tisch 12 wird positioniert durch Bewegen, um die Distanz L in der "-"-Richtung der X-Achse von der ursprünglichen Position OX, OY der XY- Achse der Maschine.
Darauf wählt der Bediener die Y-Achse mit dem Nachführachsen- Auswahlschalter 315 und drückt den "-"-Richtungsschalter 324 für manuelle Nachführung. Als Folge davon werden das Betriebsartsignal, das Nachführraten-Befehlssignal, das Nachführwert-Befehlssignal und das Nachführrichtungs-Befehlssignal für die schnelle Nachführung zu den zweiten Rückstoß- Kompensierungsmitteln 204 gesendet.
Die zweiten Rückstoß-Kompensierungsmittel 204 verändern das Nachführwert-Befehlssignal in Abhängigkeit von dem Rückstoß- Kompensierungswert für die schnelle Nachführung auf dieselbe Weise wie die ersten Rückstoß-Kompensierungsmittel 203 und senden das bearbeitete Signal zusammen mit dem Nachführraten- Befehlssignal und dem Nachführrichtungs-Befehlssignal an den zweiten Servoverstärker 207.
Der zweite Servoverstärker 207 steuert den zweiten Servomotor 17 in Übereinstimmung mit dem Nachführraten-Befehlssignal, dem Nachführrichtungs-Befehlssignal und dem bearbeiteten Nachführwert-Befehlssignal, um dadurch die schnelle Nachführung des zweiten Tisches auszuführen. Dementsprechend wird der Rückstoß der zweiten Nachführschraube 20 in Abhängigkeit von der Betriebsart kompensiert und der zweite Tisch 13 wird positioniert durch Bewegen um die Distanz M in der "-" - Richtung der Y-Achse. Als Folge davon werden der erste Tisch 12 und das Werkstück W an der ersten bestimmten Position 112 positioniert.
Nachfolgend wählt der Bediener die Z-Achse mit den Nachführachsen-Auswahlschalter 315 aus und drückt den "-"-Richtungsschalter 324 für manuelle Nachführung. Als Folge davon werden das Betriebsartsignal, das Nachführraten-Befehlssignal, das Nachführwert-Befehlssignal und das Nachführrichtungs-Befehlssignal für die schnelle Nachführung zu den dritten Rückstoß- Kompensierungsmitteln 205 gesendet.
Die dritten Rückstoß-Kompensierungsmittel 205 verändern das Nachführwert-Befehlssignal in Abhängigkeit von dem Rückstoß- Kompensierungswert für die schnelle Nachführung auf dieselbe Weise, wie die ersten Rückstoß-Kompensierungsmittel 203 und senden das veränderte Signal zusammen mit dem Nachführraten- Befehlssignal und dem Nachführrichtungs-Befehlssignal an den dritten Servoverstärker 208.
Der dritte Servoverstärker 208 steuert den dritten Servomotor 18 in Übereinstimmung mit dem Nachführraten-Befehlssignal, dem Nachführrichtungs-Befehlssignal und dem veränderten Nachführwert-Befehlssignal, um dadurch die schnelle Nachführung des Spindelkopfes 15 durchzuführen. Demzufolge wird der Rückstoß der dritten Nachführschraube 21 in Abhängigkeit von der Betriebsart kompensiert, und der Spindelkopf 15 und das Werkzeug T werden in die zweite bestimmte Position 115 gebracht durch Bewegen um die Distanz N in der "-"-Richtung der Z- Achse von der Ursprungsposition OZ der Z-Achse der Maschine aus.
Durch Positionieren des Werkzeuges T und des Werkstückes W auf diese Weise wird das Werkstück W grob zentriert. In dem dargestellten Fall dient das Zentrieren des Werkstückes W dazu, die Mittelachsen des Werkzeuges T und des Werkstückes W in Übereinstimmung zu bringen.
Danach führt der Bediener die Feineinstellung des Zentrierens auf der manuellen Nachführung basierend aus wie folgt:
Zu Beginn wählt der Bediener die manuelle Nachführung mit dem Betriebsarten-Auswahlschalter 317 aus, bestimmt die Nachführrate mit dem manuellen Nachführraten-Einstellschalter 310, wählt die X-Achse mit dem Nachführachsen-Auswahlschalter 315 aus und drückt den "+"-Richtungsschalter 323 oder den "-"-Richtungsschalter 324 für die manuelle Nachführung. Als Folge davon werden das Betriebsartensignal, das Nachführraten-Befehlssignal, das Nachführwert-Befehlssignal und das Nachführrichtungs-Befehlssignal für die manuelle Nachführung zu den ersten Rückstoß-Kompensierungsmittel 203 gesendet. Das erste Rückstoß-Kompensierungsmittel 203 verändert das Nachführwert-Befehlssignal basierend auf dem Rückstoß-Kompensierungswert für das manuelle Nachführen und senden das bearbeitete Signal zusammen mit dem Nachführraten-Befehlssignal und dem Nachführrichtungs-Befehlssignal an den ersten Servoverstärker 206.
Der erste Servoverstärker 206 steuert den ersten Servomotor 16, um dadurch das manuelle Nachführen des ersten Tisches 12 in der "+"- oder "-"-Richtung der X-Achse auf die selbe Weise wie oben beschrieben durchzuführen. Dementsprechend wird der Rückstoß der ersten Nachführschraube 19 in Abhängigkeit von der Betriebsart kompensiert und die Feineinstellung des Zentrierens der X-Achsenrichtung wird genau durchgeführt.
Nachfolgend wählt der Bediener die Y-Achse mit dem Nachführachsen-Auswahlschalter 315 und drückt den "+ "-Richtungsschalter 323 oder "-"-Richtungsschalter324 für das manuelle Nachführen. Danach wird die Feineinstellung des Zentrierens für die Y-Achsenrichtung auf dieselbe Weise durchgeführt wie die Feineinstellung des Zentrierens für die X-Achsenrichtung.
Anschließend wählt der Bediener die Z-Achse mit dem Nachführachsen-Auswahlschalter 315 und drückt den "+ "-Richtungsschalter 323 oder "-"-Richtungsschalter 324 für manuelle Nachführung. Die Feineinstellung des Zentrierens der Z-Achsenrichtung wird auf dieselbe Weise durchgeführt wie die Feineinstellung des Zentrierens der X-Achsenrichtung.
Die Feineinstellung des Zentrierens, basierend auf der manuellen Nachführung, findet auf diese Weise statt. Für den Fall, daß die Feineinstellung des Zentrierens durch Steuern des Nachführwerts auf präzisere Weise als die durch manuelle Nachführung erzielte Art durchgeführt wird, wird die nachfolgende Bewegungsnachführung befolgt.
Zu Beginn wählt der Bediener die Bearbeitungsnachführung, beispielsweise die schrittweise Nachführung in 0,1 mm-Schritten mit dem Betriebsarten-Auswahlschalter 317. Daraufhin wählt der Bediener die X-Achse mit dem Nachführachsen-Auswahlschalter 315 und dreht den Bedienungsknopf des manuellen Pulsgenerators 304. Als Folge davon werden das Betriebsarten- Signal, das Nachführraten-Befehlssignal, das Nachführwert-Befehlssignal und das Nachführrichtungs-Befehlssignal für die Nachführung in 0,1 mm-Schritten zu dem ersten Rückstoß- Kompensierungsmitteln 203 gesendet.
Die ersten Rückstoß-Kompensierungsmittel 203 verändern das Nachführwert-Befehlssignal basierend auf dem Rückstoß-Kompensierungswert für die Nachführung in 0,1 mm-Schritten und senden das veränderte Signal zusammen mit dem Nachführraten- Befehlssignal und dem Nachführrichtungs-Befehlssignal an den ersten Servoverstärker 206.
Der erste Servoverstärker 206 steuert den ersten Servomotor 16, um dadurch das schrittweise Nachführen des ersten Tisches 12 in der "+"- oder "-"-Richtung der X-Achse durchzuführen. Dementsprechend wird der Rückstoß der ersten Nachführschraube 19 in Abhängigkeit von der Betriebsart kompensiert und der erste Tisch 12 wird in 0,1 mm-Schritten bewegt, um dadurch die Feineinstellung des Zentrierens für die X-Achsenrichtung durchzuführen.
Nachfolgend wählt der Bediener die Y-Achse mit dem Nachführachsen-Auswahlschalter 315 und dreht den Bedienungsknopf des manuellen Pulsgenerators 304. Danach wird die Feineinstellung des Zentrierens für die Y-Achsenrichtung auf dieselbe Weise durchgeführt wie die Feineinstellung des Zentrierens für die X-Achsenrichtung.
Nachfolgend wählt der Bediener die Z-Achse mit dem Nachführachsen-Auswahlschalter 315 und dreht den Bedienungsknopf des manuellen Pulsgenerators. Danach wird die Feineinstellung des Zentrierens für die Z-Achsenrichtung auf dieselbe Weise durchgeführt, wie die Feineinstellung des Zentrierens für die X-Achsenrichtung.
Nach Durchführen des Zentrierens wird die Position in dem Zentralprozessor 201 gespeichert, so daß nachfolgende Zentrieroperationen automatisch durchgeführt werden können.

Schneidoperation des Werkstücks W

Als nächstes wird die Schneidoperation des Werkstücks W erklärt.
Auf das Zentrieren des Werkstückes W nachfolgend wird die Schneidoperation des Werkstückes W in der automatischen Betriebsart wie folgt durchgeführt:
Der Bediener wählt mittels des Betriebsarten-Auswahlschalters 317 eine Betriebsart, unter Speicheroperation, Bandoperation und MDI-Operation aus. Als Folge davon wird das Betriebsart- Signal der ausgewählten Betriebsart zu den ersten bis dritten Rückstoß-Kompensierungsmitteln 203 bis 205 gesendet.
Nachfolgend speichert der Bediener Programmdaten in den Zentralprozessor 201. Diese Mittel werden später detailliert erläutert.
Danach startet der Bediener die automatische Operation mit dem Startschalter 347 für die automatische Operation. Als Folge davon werden die Servo-Befehlssignale für die X-Achse, die Y-Achse und die Z-Achse in Übereinstimmung mit den Programmdaten zu den ersten bis dritten Rückstoß-Kompensierungsmitteln 203 bis 205 gesendet.
Die ersten bis; dritten Rückstoß-Kompensierungsmittel 203 bis 205 verändern die Nachführwert-Befehlssignale in Übereinstimmung mit den Rückstoß-Kompensierungswerten für die Betriebsart und senden die veränderten Signale zusammen mit den Nachführraten-Befehlssignalen und den Nachführrichtungs-Befehlssignalen an den dritten Servoverstärker 208.
Der erste, zweite und dritte Servoverstärker 206 bis 208 steuern den ersten bis dritten Servomotor 16 bis 18 in Abhängigkeit von den Nachführraten-Befehlssignalen, den Nachführrichtungs-Befehlssignalen und den veränderten Nachführwert- Befehlssignalen um dadurch die Schneidnachführung durchzuführen. Gleichzeitig steuert der Ablauffolge-Controller 210 den Spindelantriebsmotor 15c in Abhängigkeit von den Programmdaten, um dadurch die Spindel 15b und das Werkstück T zu drehen.
Als Folge davon, wird das Werkstück W der Schneidoperation durch das Werkzeug T unterzogen. Da die ersten bis dritten Nachführschrauben 19 bis 21 ihren Rückstoß in Abhängigkeit von der Betriebsart kompensiert haben, findet die Schneidoperation genau statt.
Die Mittel zum Speichern der oben erwähnten Programmdaten in den Zentralprozessor 201 können von der Betriebsart abhängen, wie im folgenden extra erklärt wird.
Im Fall der Speicheroperation liest das Dateien-Verbindungssystem 213 Programmdaten von der Floppy-Diskette 4a aus und speichert sie in dem Speicher des Zentralprozessors 201.
Im Fall der Bandoperation liest das Bandlesegerät 212 Programmdaten auf dem NC-Band 212a und sendet sie an den Zentralprozessor 201.
Im Fall einer MDI-Operation gibt der Bediener Programmdaten unter Zurhilfenahme der Tastatur 353 ein und speichert sie in dem Speicher des Zentralprozessors 201.

Abweichende Ausführungen

Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die zuvor beschriebene Ausführung beschränkt. Beispielsweise kann die Erfindung nicht nur für die Rückstoß-Kompensierung des ersten Tischs, der Säule, des zweiten Tischs und des Spindelkopfs angewendet werden, sondern auch für die Rückstoß-Kompensierung anderer Nachführstufen.
Die Positionierachsen sind nicht auf die X-Achse, die Y-Achse und die Z-Achse beschränkt.
Die Betriebsart ist nicht auf die vorgehend beschriebenen Betriebsarten beschränkt, sondern auch andere Betriebsarten können angewendet werden und die Anzahl der Betriebsarten ist beliebig. Eine Vielzahl von Rückstoß-Kompensierungswerten werden auch in diesem Fall in Übereinstimmung mit Betriebsarten für jede Positionierungsachse festgesetzt.
Die Speichermittel für den Rückstoß-Kompensierungswert sind nicht auf die Rückstoß-Kompensierungsregister beschränkt. Anstelle dessen kann ein alternatives Schema derart aussehen, daß für die Speicheroperation Rückstoß-Kompensierungswerte auf der Floppy-Diskette gespeichert werden und zusammen mit den Programmdaten in die Rückstoß-Kompensierungsmittel zum Durchführen der Kompensierung ausgelesen werden. Insbesondere können die Speichermittel für die Rückstoß-Kompensierungswerte ganz allgemein Mittel zum Bestimmen einer Vielzahl von Rückstoß-Kompensierungswerten für jede Positionierungsachse sein.
Rückstoß-Kompettsierungswerte können nicht nur im Zusammenhang mit Betriebsarten festgesetzt werden, sondern auch in Zusammenhang mit Nachführraten. In diesem Fall ist es möglich, die Rückstoß-Kompensierung als Antwort auf die Nachführrate durchzuführen.
Der Hauptaufbau der Werkzeugmaschine ist nicht beschränkt auf die vorgehend beschriebene Struktur, sondern Strukturen anderer üblicher numerisch gesteuerter Werkzeugmaschinen können auch verwendet werden.

Claims

1. Numerisch gesteuerte Werkzeugmaschine, die eine Positioniereinrichtung (12, 13, 15) umfaßt, die entlang wenigstens einer Positionierachse (x, y, z) von einer Nachführschraube (19, 20, 21) verfahren wird sowie wenigstens einem Rückstoß-Kompensierungsmittel (203, 204, 205) zur Kompensierung von Rückstoßfehlern der Positioniereinrichtung (12, 13, 15) entlang der Achse (x, y, z) entsprechend der Nachführgeschwindigkeit, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückstoß-Kompensierungsmittel (203, 204, 205) Speichermittel (214) aufweisen zum Speichern einer Vielzahl von Rückstoß-Kompensierungswerten für jeweils eine Vielzahl von Betriebsarten, wobei diese Betriebsarten eine Vielzahl von manuell betätigten Bearbeitungs-Nachführarten umfassen, mit verschiedenen Schrittbewegungen, die auf der Basis der Schrittbewegungslänge definiert sind.

2. Numerisch gesteuerte Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Betriebsarten eine Vielzahl von Nachführgeschwindigkeitsarten umfassen, die auf der Basis der Nachführgeschwindigkeit definiert sind.

3. Numerisch gesteuerte Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vielzahl der Betriebsarten ausgewählt ist aus einer Gruppe, bestehend aus einer Änderung, einer Speicheroperation, einer Bandoperation, einer MDI-Operation, drei Arten von Bearbeitungsnachführungen, einer gemäßigten Nachführung, einer schnellen Nachführung und einer Null-Rückstellung.

4. Numerisch gesteuerte Maschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die drei Arten von Bearbeitungsnachführungen aus einer Schrittbewegung in 0,001 mm-Schritten, einer Schrittbewegung in 0,01-mm Schritten und einer Schrittbewegung in 0,1-mm Schritten bestehen.

5. Numerisch gesteuerte Maschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die drei Arten von Bearbeitungsnachführungen aus einer Schrittbewegung in 0,0001 Zoll (inch) Schritten, einer Schrittbewegung in 0,001 Zoll Schritten und einer Schrittbewegung in 0,01 Zoll Schritten (1 Zoll entspricht ungefähr 25,4 mm) bestehen.

6. Numerisch gesteuerte Maschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Speicheroperation, die Bandoperation und die MDI-Operation automatische Betriebsarten sind, während die Bearbeitungsnachführung, die gemäßigte Nachführung, die schnelle Nachführung und die Null-Rückstellung manuelle Operationsarten sind.

7. Numerisch gesteuerte Werkzeugmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Positioniereinrichtung ein Tisch (12, 13) ist, auf dem ein Werkstück (W) lösbar befestigt ist, wobei der Tisch (12, 13) von einer Nachführschraube (19, 20) entlang wenigstens einer Positionierachse (x, y) verfahren wird.

8. Numerisch gesteuerte Werkzeugmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichent, daß die Positioniereinrichtung ein Spindelkopf (15) ist, auf dem ein Werkzeughalter (H) mit einem Werkzeug (T) lösbar angebracht ist, wobei der Spindelkopf (15) von der Nachführschraube (21) entlang wenigstens einer Positionierachse (z) verfahren wird.

9. Numerisch gesteuerte Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vielzahl der Rückstoß-Kompensierungswerte durch tatsächliche Messung oder durch theoretische Berechnung vorherbestimmt sind.