Bahnregelung zur Bahnerzeugung an numerisch gesteuerten by J. Huan

By J. Huan

Die numerisch gesteuerte Werkzeugmaschine ist ein frei professional grammierbarer Fertigungsautomat und besonders geeignet zur Automatisierung der Klein- und Mittelserienfertigung sowie zur Herstellung komplexer Konturen. Die Flexibilitat numerisch gesteuerter Werkzeugmaschinen ist gegeben durch die - Eingabe der WerkstUckabmessungen als geome trische info und die - zusatzliche Eingabe technologischer Informationen. Wesentliche Aufgaben einer NC- Steuerung sind die Bahninter polation, d. h. Generierung von BahnstUtzpunkten aus NC- Satzen sowie die Lageregelung der einzelnen Achsen der Maschine. Da durch wird die Relativbewegung zwischen WerkstUck und Werkzeug mit bestimmter Geschwindigkeit langs einer numerisch beschrie benen Bahn beliebiger shape erzeugt. Die Bezeichnung CNC hat sich fUr numerische Steuerungen durch gesetzt, in denen der ProzeBrechner funktionell den zentralen Bestandteil bildet und durch seine software program die Eigenschaften der numerischen Steuerung festlegt. Eine CNC- Steuerung stellt daher eine relativ universelle Einheit dar, die an viele un terschiedliche Fertigungsaufgaben angepaBt werden kann. FUr die Bahnsteuerung werden ein Softwareinterpolator zur Ermitt lung der FUhrungsgroBe und ein Lageregler (ausgefUhrt in tender ware oder undefined) eingesetzt. Wenn ein Mikrorechner die Auf gebe der Bahnerzeugung in einem CNC- method Ubernimmt, 5011 er in der Lage sein, die FUhrungsgroBenerzeugung und Lagere gelung im Millisekundenbereich auszufUhren. Das challenge der zeitlichen Rechnerauslastung spielt bei der reinen software program Implementierung von Interpolator und Lageregler eine wichtige Rolle. eleven Ziel der vorliegenden Arbeit ist es, eine neue Methode zur Bahnerzeugung zu entwickeln und zu untersuchen. 1m Gegensatz zur bisher Ublichen Bahnsteuerung 5011 hier eine Bahnregelung eingesetzt werden.

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JI. =! r:. 16:FluBdiagramm und Datenformate zur Kreisbahnregelung. 16 zeigt das FluBdiagramm zur Vorbereitung und Berechnung der Geschwindigkeitskomponenten bei der Kreisbahnregelung. Die Koordinatenwerte werden in ein Koordinatensystem mit Ursprung im Kreismittelpunkt transformiert. Diese vereinfachende Wahl des Koordinatensystems ist zulassig, da die erforderliche Koordinatentransformation in einem CNC- Rechner leicht durchfUhrbar ist. Der Sollradius R=Vx2a +y2a wird in der Vorbereitungsstufe der Bahnregelung iterativ bestimmt.

Die maximale Bahnabweichung tritt an dieser Stelle auf. 10 bei einer WinkelgeschwindigkeitW B=0,4 s-1 (v B=1200 mm/min, R=50 mm) eine maximale Radiusabweichung e Rmax =0,014 mm. 7 4 _ Kv=05wOAy 3 - DA /~ 1 ! :=:::'-. 9: Bahnabweichung aufgrund der ungleichen Antriebsdynamik in einzelnen Achsen. 10: Bahnabweichung aufgrund der ungleichen Antriebsverstarkung in einzelnen Achsen. 3 Wahl der Geschwindigkeitsverstarkung und EinfluB der Abtastzeit Die Bahngenauigkeit bei der Bahnregelung ist abhangig von der Einstellung der Geschwindigkeitsverstarkung Kv.

Damit treten die Bahnabweichungen auf. Der EinfluB der Parameter des Bahnreglers und des Obertragungsverhaltens der Vorschubantriebe auf die Bahngenauigkeit wird durch die digitale Simulation ermittelt. Daraus ergeben sich Hinweise zur optimalen Einstellung der Bahnregelung. Die Bahnverzerrungen stehen in gewisser Abhangigkeit von der Bahngeschwindigkeit vB' dem Kreisradius, der Antriebsdynamik WOA und der Auslegung des Regelkreises. ~hnlich wie bei der konventionellen Bahnerzeugung werden die Bahnverzerrungen hervorgerufen durch - Bahnrichtungsanderung (aufgrund der KrUmmung des Kreises) und - ungleiche Antriebsverstarkung oder ungleiche Antriebsdynamik in den einzelnen Achsen.

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