Numerische Bahnsteuerung zur Erzeugung von Raumkurven auf rotationssymmetrischen Körpern

Die vorliegende Arbeit entstand wahrend meiner Tatigkeit als wissenschaftlicher Assistent am Institut fur Steuerungs technik der ilerkzeugmaschinen und Fertigungseinrichtungen der Universitat Stuttgart. Herrn Frof. Dr. -Ing. G. Stute, dem Leiter des Institutes, bin ich fur sein stetes Interesse und die wertvollen An regungen wahrend des Entstehens dieser Arbeit zu groBem Dank verpflichtet. Den Herren Professoren Dipl. -Ing. K. Tuffentsammer und Dr. rer. nat. H. Schaal danke ich fur die eingehende Durch sicht der Arbeit und die sich daraus ergebenden Hinweise. Allen rt. i tarbei tern des Institutes, die mir bei der Anferti gung dieser Arbeit behilflich'waren, danke ich ebenfalls. Dieser Dank gilt besonders den Herren Dr. -Ing. A. Storr, Dipl. -Ing. E. Bauer, Dipl. -Ing. D. Binder und Dipl. -Ing. H. Esch. Eckhard Knorr - 5 - Inhaltsverzeichnis Seite Vorwort 3 8 Schrifttum Abkurzungsverzeichnis 11 Formelzeichen und Einheiten 13 Vektoren 18 Formelzeichen fur Schaltvariable 19 1 Einleitung 22 24 2 Die Anforderungen an die numerische Sondersteuerung 2. 1 Die Aufgaben der numerischen Bahnsteuerung 24 2. 2 Der naturliche Parameter der Raumkurve 25 2. 3 Zusammenfassung 28 3 Ermittlung der Zeitfunktionen 29 3. 1 Darstellung der Raumkurve 29 3. 2 Darstellung des Werkzeugvektors 29 3. 3 Die Zeitfunktionen 35 3. 4 Zusammenfassung 35 4 Raumkurven auf Drehflachen 36 4. 1 Geometrie von Drallnuten auf Werkzeugen 36 4. 2 Definition des SChneidenverlaufs 37 4. 3 Boschungslinien auf Drehflachen 39 4. 4 Loxodrome auf Drehflachen 40 4. 5 Weitere Moglichkeiten zur Definition des Nutenverlaufs 44 4.

Inhalt
Seite.- 1 Einleitung.- 2 Die Anforderungen an die numerische Sondersteuerung.- 2.1 Die Aufgaben der numerischen Bahnsteuerung.- 2.2 Der natürliche Parameter der Raumkurve.- 2.3 Zusammenfassung.- 3 Ermittlung der Zeitfunktionen.- 3.1 Darstellung der Raumkurve.- 3.2 Darstellung des Werkzeugvektors.- 3.3 Die Zeitfunktionen.- 3.4 Zusammenfassung.- 4 Raumkurven auf Drehflächen.- 4.1 Geometrie von Drallnuten auf Werkzeugen.- 4.2 Definition des Schneidenverlaufs.- 4.3 Böschungslinien auf Drehflächen.- 4.4 Loxodrome auf Drehflächen.- 4.5 Weitere Möglichkeiten zur Definition des Nutenverlaufs.- 4.6 Zusammenfassung.- 5 Fertigungseinrichtungen zur Herstellung von Drallnuten.- 5.1 Die Auswahl der Maschine.- 5.2 Die Zeitfunktionen der Nutenfräsmaschine.- 5.3 Zusammenfassung.- 6 Numerische Integration.- 6.1 Elementare numerische Integrationsverfahren.- 6.2 Die Digitale Differenzen Summation.- 6.3 DDA Integratoren.- 6.4 Bestimmung der Registerlänge von DDA Integratoren.- 6.5 Dimensionierung des Beispiels z = ? ln(1?x).- 6.6 Bedeutung des DDA-Verfahrens für die numerische Sondersteuerung.- 7 Interpolation von Raumkurven.- 7.1 Die kanonische Entwicklung des Ortsvektors der Raumkurve.- 7.2 Die Rohrfläche als Toleranzgrenze der näherungsweise dargestellten Raumkurve.- 7.3 Berechnung der Schnittpunkte zwischen Näherungskurve und Rohrfläche.- 7.4 Das Newtonsche Näherungsverfahren zur Wurzelverbesserung.- 7.5 Ermittlung der Rohwerte für das Newtonsche Verfahren.- 7.6 Berechnungsbeispiel und Ergebnisse.- 7.7 Das Konzept eines Steuerungsverfahrens.- 7.8 Zusammenfassung.- 8 Entwurf und Aufbau einer numerischen Sondersteuerung.- 8.1 Aufgabenstellung und Bearbeitungsablauf.- 8.2 Ermittlung der Steuergleichungen der numerisch gesteuerten Achsen.- 8.3 Meßsysteme undAntriebe.- 8.4 Die steuerungstechnische Aufgabe und die Wahl des Codes für das Rechenwerk.- 8.5 Die Struktur des Rechenwerkes für die Mehrfach-Addition und Subtraktion.- 8.6 Die Struktur der Steuerung.- 8.7 Der Programmschrittzähler: PSZ.- 8.8 Gesichtspunkte zum Aufbau der Steuerung.- 9 Zusammenfassung.