Brevet FR2067257A1 — publié le 19710820

La présente invention concerne un procédez pour la commande numérique d'opérations d'usinage de filetagoesur des machinesoutils commandées par bandes, notamment des tours, et un dispositif de couplage pour l'exécution de ce procédé, comportant un interpolateur qui est approprié au moins à l'interpolation de droites dont le début et la fin sont prédéterminés. Lors de travaux de filetage sur des tours classiques, la commande de l'avance était généralement dérivée de la commande de la broche principale, c'est-à-dire que le filetage ne se différencie du tournage que par l'utilisation du rapport- entre la broche principale et le mouvement d'avance. Par l'introduction des commandes numériques pour l'usinage de filetages sur des tours, l'avance dépendant de la broche principale a été de plus en plus remplacée par l'avance tributaire du temps au moyen des avances commandées. Le mouvement de la pièce à usiner commandé par bande sur un tour dépend dans le cas normal du temps pour produire le contour d'une pièce à usiner.Lorsqu'on veut conserver cette avance dépendant du temps, des difficultés de principe se produisent étant donné que la commande de la broche principale et la commande de l'avance longitudinale lors de l'usinage d'un filetage à diamètre constant doivent devenir les deux coordonnées commandées par l'interpolateur. La commande principale doit alors posséder les très bonnes caractéristiques d'une commande réglée suivant la position. L'utilisation d'une commande réglée suivant la position pour la commande principale est très conteuse et non rentable du point de vue économique Pour cette raison, on tend à éviter cet inconvénient économique en revenant à la commande d'avance dépendant de la broche principale lors du filetage à commande numérique par bande. Dans un système de commande de machines-outils connu (brevet anglais No 1 047 629), il est prévu sur la broche principale, dont les impulsions sont conduites pendant le filetage, un émetteur à l'interpolateur au lieu des impulsions provenant d'un générateur de temps (générateur de cadence). Ces impulsionss3ntibisées suivant le pas par des démultiplicateurs d'impulsions commandés au moyen d'ordres programmés et sont conduites à l'interpolateur qui lui commande le mouvement d'avance pour l'usinage du eontour correspondant de la pièce. L'inconvénient de cette disposlt* n consiste en-ee qu'une dépense élevée causée pour une démultiplication d ' impulsions appropriée et qu'une dépense de programmation supplémentaire devient nécessaire. Des commandes numériques à bandes- comportent en général des mémoires tampon desquelles on prilève,dAns un temps extrÇmement court , des informations de trajet pour .l'interpolateur, afin d'assurer qu'on puisse toujouIs,lors de l'izrterplation,inter- poler au-delà de la limite de deux pas d'interpolation sans que le temps d'introduction agisse comme intervalle d'interpolation. Ces mémoire sont en outre souvent utilisées pour le calcul des transformations des coordonnées et d'autres opérations, de sorte qu'il y a, dans ce cas également, des circuits de calcul en combinaison avec ces mémoires tampon La présente invention a pour but d'éviter les inconvénients mentionnés, notamment la démultiplication supplémentaire d1 impul- sions et d'utiliser les installations existantes d'une commande numérique à bandes comme mémoires tampon et des dispositifs de calcul pour l'exécution des processus de filetage. L'invention crée un procédé et un dispositif de couplage pour l'esécution du procédé de commande numérique de processus d'usinage de filetages en utilisant les mémoires tampon et les dispositifs de calcul existants, dans lequel un émetteur d'impulsions est couplé avec la broche principale et produit un nombre d'impulsions constant à chaque tour de la broche principale, l'interpolateur étant commandé par les impulsions de. l'émetteur de la broche principale pendant le processus de l'usinage du filetage. Conformément à l'invention, ce résultat est obtenu du fait qu'on amène à l'interpolateur la valeur du pas du filetage et la valeur de la différence résultant du nombre des impulsions par tour de la broche principale moins la valeur du pas du filetage pour calculer la pente de la droite, puisque le rapport du pas du filetage et de la valeur différentielle définit la pente de la droite à interpoler et qu'on introduit également la valeur de la longueur du filetage dans 1 'interpolateur qui détermine suivant un axe le point final de la droite à interpoler. En outre, le procédé est caractérisé par les mesures suivantes: Â - Introduction des informations, pas du filetage , lon gueur du filetage et nombre des impulaions par tour ae la breche principal. dans chaque fois un registre de mémorisation intermédiaire B - Etablissement de la différence entre le nombre d'impulsions par tour de la broche principale et le pas du filetage. C - Mémorisation de la différence, obtenue suivant B, dans la mémoire intermédiaire du nombre d'impulsions par tour de la broche principale en effaçant en mdme temps la valeur mémorisée suivant AX I) - Délivrance sur l'interpolateur de la valeur différentielle , suivant B, et de la valeur du pas de filetage. Le procédé pour la commande d'opérations de filetage à pas variable, la valeur de la variation du pas étant dé-finie pour chaque pas du filetage, est caractérisé par les opérations supplémentaires suivantes: E - Introduction de la valeur de pas angulaires suivant lesquels s'effectue le changement dn pas dans un autre registre de mémorisation intermédiaire. F - Transfert de cette valeur dans un compteur préréglé au moyen de cette valeur et qui est compté à zéro par les impulsions de l'émetteur d'impulsions pendant l'interpolation. G - Amenée de la valeur du changement de pas, lorsque le compteur se trouve à "0", pour l'addition ou la soustraction avec la valeur du pas, préfixées par le programme, pour déterminer le nouveau pas. H - Délivranee des résultats de l'additon ou où de la soustrac- tion, suivant G, sous forme de valeur du pas à l'interpolateur et mise en mémoire simultanée de la valeur dans le registre de mémorisation intermédiaire en effaçant en mEme temps la valeur du pas de filetage précédent. I - Amenée de la valeur différentielle, suivant B, à la valeur du changement du pas en vue d'une opération de calcul inversée à celle citée sous G et délivrance de ce résultat à l'interpolateur, avec mise en mémoire simultanée de cette valeur dans le registre de mémorisation intermédiaire pour la valeur différentielle. Les opérations E à I peuvent être réalisées avantageuse ment par le fait que le pas est modifié lorsque la valeur du changement de pas est un incrément de tus s. Lors d'une introduction très rapide des informations, on peut remplacer les opérations E à H par le fait que le pas du filetage est introduit pour chaque pas de filetage dans un bloc d'informations séparé. Le dispositif de couplage pour l'exécution du procédé est caractérisé en ce que pendant l'introduction les entrées des registres de mémorisation intermédiaires pour la longueur du filetage et pour la valeur du pas de filetage sont reliées à une unité d'introduction par l'intermédiaire d'un premier dispositif de couplage et en ce que, pendant l'introduction, l'entrée du registre de mémorisation intermédiaire pour le nombre-des impulsions par tour de la broche principale est reliée à la sortie d'une matrice à câblage fixe par l'intermédiaire d'un deuxième dispositif de couplage, tandis que la sortie du registre de mémorisation intermédiaire est connectée à l'entrée d'un additionneur par un troisième dispositif de couplage, la deuxième entrée de l'additionneur étant raccordée à la sortie du registre de mémorisation intermédiaire pour le pas de filetage et la sortie de cet additionneur étant ramenée à l'entrée du registre de mémorisation intermédiaire pour le nombre des impulsions par tour de la broche principale au moyen d'un quatrième dispositif de couplage et en ce que les sorties de tous les registres de mémorisation intermédiaires sont reliés à l'interpolateur en passant par un cin quième dispositif de couplage. L'exécution du procédé d'usinage d'un filetage à pas variable est caractérisée en ce qu'il y a en plus un autre registre de mémorisation intermédiaire pour l'enregistrement de la valeur des pas angulaires suivant lesquels s'effectue le changement du pas, dont la sortie est reliée par l'intermédiaire d'un autre élément de couplage avec l'entrée de présélection d'un comp teur relié avec son entrée d'impulsions à l'émetteur d'impulsions de la broche principale et en ce qu'il est raccordé à la sortie du compteur un dispositif de vérification de zéro dont l'étage de couplage relie la sortie d'une autre mémoire, prévue pour l'emmagasinage de la valeur du changement de la pente par pas de filetage, avec la première entrée d'un additionneur, dont la sortie est connectée, d'une part, par l'intermédiaire dtun dispositif de couplage à l'entrée de la memoire intermédiaire pour le pas du filetage et, d'autre part, en parallèle à l'interpolateur par un dispositif de couplage supplémentaire. Suivant une réalisation préférée de l'invention, la sortie de la matrice à connexions fixes, dans laquelle est emmagasine le nombre constant des impulsions par tour de la broche principale, est reliée directement à la première entrée de l'additionneur en passant par un décodeur d'impulsions et un troisième dispositif de couplages Un avantage particulier de l'invention réside dans le fait qu'on peut appliquer ce procédé avec une grande précision dépendant seulement des paramètres techniques de l'interpolateur au moyen des mémoires intermédiaires et des additionneurs existant dans la commande par bandes et en ajoutant des dispositifs de couplage relativement simples et peu coûteux et qu'on peut introduire, en respectant les valeurs de commande spécifiques, les paramètres définissant un filetage sous leur forme initiale sans conversion stipplérnentaira L'invention est expliquée ci-après au moyen d'un exemple de réalisationv Le dessin se rapportant à cet exemple montre un schéma par blocs du dispositif de couplage suivant l'invention pour la réalisation du procédé, Dans cet exemple, on suppose que l'émetteur d'impulsions de la broche principale délivre 1000 impulsions par tour de la broche principale.En outre, on suppose que l'interpolateur fournit un incrément de trajet A s de 0,01 mm par pas de calcul. Entant donné que l'interpolateur est commandé à partir de l'émetteur d'impulsions de la broche principale pendant l'opération de filetage, 1000 incréments de trajet par tour de la broche principale, c'est-à-dire 10 mm de l'avance longitudinale peuvent être parcourus. Ainsi, on peut commander un pas maximal de 10 mm. Lorsqu'on change le nombre d'impulsions par tour de la broche principale, par exemple par la mise en place d'un autre émetteur d'im- pulsions, on peut déterminer le pas maximum à l'intérieur de la gamme des possibilités techniques.Ce pas maximum est le plus souvent fixe pour une machine déterminée et n'est pas changé, de sorte que cette valeur fixe rejoint sous une forme appropriée le nombre des impulsions par tour de la broche principale HI, em > - gasiné fixement par exemple dans une matrice ou dans un autre couplage correspondant, pour être amenée à l'unité de calcul. La mise en mémoire est alors réalisée dans un code convenant à l'unité de calcul (interpolateur et additionneur i ). Lorsqu'on doit commander au moyen de l'émetteur d'impulsions un pas GS de 4 mm (4 mm avance longitudinale pendant un tour de la broche principale), la valeur du pas GS est introduite de la manière usuelle comme 400 dans le registre de mémorisation intermédiaire GSS. Cette valeur est soustraite de façon connue dans l'additionneur f du contenu du registre de mémorisation intermédiaire DIS, dans lequel la valeur des impulsions par tour de la broche principale HI a été emmagasinée, c'est-à-dire 1000. La valeur 1000 est en meme temps effacée dans le registre de mémorisation intermédiaire DIS et la valeur différentielle, c'està-dire le résultat de la soustraction 1000-400=600 est mis en mémoire. La valeur du pas de filetage GS reste mémorisée dans le registre de mdmorisation intermédiaire GSS. Pendant l'intro- duction des valeurs, la valeur de la longueur du filetage GL est également introduite et mémorisée dans le registre de mémorisation intermédiaire GLS. Ces trois valeurs, le pas du filetage GS, la longueur du filetage GL et la valeur différentielle DIS sont amenées à l'interpolateur I par l'intermédiaire du dispositif de couplage 7.Un interpolateur pour l'interpolation des droites suivant deux coordonnées comporte généralement deux premiers registres de mémorisation contenant les coordonnées du point terminal pour définir le pas, et au moins un autre registre de mémorisation qui contient, lors de l'interpolation habituelle des droites, également la valeur du point terminal suivant une coordonnée qui, pendant l'intercatn, est comparée constamment avec la valeur théorique de position délivrée à chaque fois par l'interpolateur. Lorsque la différence entre la valeur théorique mémorisée et la valeur théorique de position délivrée par l'interpolateur est égale à zéro, la phase d'interpolation est terminée. L'interpolateur reçoit la valeur du pas de filetage GS du registre de mémorisation intermédiaire GSS et la valeur différentielle du registre de mémorisation intermédiaire DIS dans les premiers registres de mémorisation et la valeur de la longueur du filetage dans le deuxième registre de mémorisation. Ensuite, 1'in- terpolateur délivre à ses deux sorties les informations de la valeur théorique de position dont le rapport donne une droite avec un pas de GS 400 DIS = 600 La valeur GS correspond alors à la valeur de la coordonnée Z et à la valeur différentielle DIS de la coordonnée X. Les valeurs prélévées à la sortie de la coordonnée Z de l'interpo- lateur sont amenées sur la commande Z (avance longitudinale), tandis que les valeurs à la sortie des coordonnées X sont supprimées.Etant donné que la vitesse de calcul de l'interpolateur est déterminée par l'émetteur d'impulsions de la broche principale et qu'il est délivré chaque fois une impulsion, par exemple un incrément de trajet A s, 400 incréments de trajet sont délivrés à la commande Z avec un pas de filetage de 4 mm = 400 x ss s par tour de la broche principale, ce qui correspond à 1000 impulsions de l'émetteur dimpulsions de la broche principale, tandis que 600 impulsions sont disnonibles pour les coordonnées X, mais sont supprimées. Il est évident qu'on peut également commander des filetages plans en inversant les coordonnées (X contre Z) et des filetages coniques en utilisant les deux coordonnées (X et Z).Nais lors de l'usinage d'un filetage conique, il est nécessaire qu'il y ait une relation invariable entre le pas du filetage et le cône. Lors de l'usinage d'un filetage à pas variable, la valeur de la variation est introduite dans le registre de mémorisation intermédiaire supplémentaire SAS en introduisant la valeur d'impulsions ou de pas angulaires de 1'émetteur d'impulsions suivant laquelle il est nécessaire de faire varier le pas du filetage. La meilleure uniformité possible est obtenue en changeant le pas toujours au moment où le changement représente exactement un incre- ment de trajet ss s, dans l'exemple 0,01 mm Béanmoinss la valeur du changement SA doit être constante. Le mode de fonctionnement est décrit ci-après. La valeur mémorisee dans le registre de mémorisation interintermédiaire SAS est introduite par l'intermédiaire du dispo sitif de couplage 4 dans un compteur Z préréglé à cette valeur. Les impulsions de l'émetteur d'impulsions de la broche principale sont également amenées à ce compteur Z qui est compté à zéro par les impulsions. Lorsque le compteur est à zéro, le dispositif de vérification du zéro commute l'entrée de la mémoire A pour la valeur du changement, dans l'exemple 1 b s, sur l'entrée de l'ad ditionneur. Cette valeur de la grandeur du changement est additionnée (augmentation du pas) ou soustraite (diminution du pas) dans l'additionneur à la valeur de pas du filetage suivant l'appel du-programme et le résultat de ce calcul est introduit par l'intermédiaire du dispositif de couplage 2 II dans le registre de mémorisation intermédiaire GSS et est conduit en même temps à l'interpolateur en passant par le dispositif de couplage 2 V.La même valeur, qui a été additionnée ou soustraite au contenu du registre de mémorisation intermédiaire GSS, est dans une opération de calcul suivante et selon un calcul inversé soustraite du contenu de la mémoire DIS ou additionnée à celui-ci et est délivrée à l'interpolateur en passant par le dispositif de couplage 2 IV. C'est-à-dire que si on prend l'exemple considéré, lors de l'augmentation du pas de filetage de 1 A s pendant un tour de la broche principale, 401 incréments de trajet sont amenés à la coordonnée Z (avance longitudinale) et qu'en conséquence 599 incréments de trajet sont amenés à la coordonnée X (qui est supprimée). Il est évident qu'on peut également effectuer plusieurs changements du pas pendant un tour de la broche principale. Il a été démontré que le pas du filetage correspondant dépend de deux constantes: 1 - le nombre des impulsions par tour de la broche princi pale, 2 - la largeur du pas As de l'interpolateur. Ces deux constantes fournissent la valeur invariable emmaga sine pour le calcul Cette valeur délimite systématiquement la possibilité maximale du pas de filetage. Dans l'exemple, on a admis que la largeur du pas t s de l'interpolateur est constante. L'interpolateur réduit le nombre maximal possible des opérations de calcul par tour (pas maximal) aux opérations de calcul néces- saires pour obtenir le pas programmé par tour de la broche principale. Il est évident que l'on arrive au même résultat, lorsque dans un interpolateur à nombre constant d'opérations de calcul par section d'interpolation et à largeur de pas variable, cette dernière, résultant du pas maximal possible du filetage, est réduite par l'interpolateur, afin d'obtenir le pas programmé. Dans ce cas, la valeur de calcul emmagasinée est égale au nombre d'opé- rations de calcul restant alors constant et nécessaire pour le pas le plus grand. La valeur en chiffres est alors dans son montant et dans sa signification identique, indépendant du fonctionnement de l'interpolateur. EEVENDICÂTIONS 1 - Procddd pour la commande numérique d'opérations d'usinage de filetages sur des machines-outils commandées par bandes en utilisant un interpolateur approprié au moins à l'interpolation de droites à point de départ et terminal prédéterminé, le mouvement d'avance s'effectuant en liaison avec la broche principale, du fait que cette dernière est munie d'un 4metteur dtimpul- sions, délivrant un nombre constant d'impulsions par tour de la broche principale et que l'interpolateur est commandé par les impulsions de l'émetteur d'impulsions pendant l'opération de filetage, caractérisé en ce qu'on amène à l'interpolateur la valeur du pas du filetage et la valeur de la différence résultant du nombre des impulsions par tour de la broche principale moins la valeur du pas du filetage pour calculer la pente de la droite, puis- que le rapport du pas du filetage et de la valeur diffirentielle d définit la pente de la droite à interpoler et qu'on introduit également la valeur de la longueur du filetage dans 1 'interpola- teur qui détermine suivant un axe le point final de la droite à interpoler 2 - Procédé suivant la revendication 1, caractérisé par les opérations suivantes:: Â - Introduction des informations, pas du filetage GS, longueur du filetage GL et nombre des impulsions par tour de la broche principale HI dans chaque fois un registre de mémorisation intermédiaire. B - Etablissement de la différence entre le nombre d'impulsions par tour de la broche principale HI et le pas du filetage GS HI-GS=DIS. C - Mémorisation de la différence DIS, obtenue suivant B, dans la mémoire intermédiaire du nombre d'impulsions par tour de la broche principale HI en effaçant en même temps la valeur mémorisée suivant Ao D - Délivrance sur l'interpolateur de la valeur différentielle DIS suivant B et de la valeur du pas de filetage GS. 3 - Procédé suivant l'une des revendications 1 et 2, pour la commande d'opérations de filetage à pas variable, la valeur du changement de pas par pas étant définie, caractérisé par les opérations supplémentaires: E - Introduction de la valeur de pas angulaires suivant lesquels s'effectue le changement du pas SA dans un autre registre de mémorisation intermédiaire. F - Transfert de cette valeur SA dans un compteur préréglé au moyen de cette valeur et qui est compté à zéro par les impulsions de l'émetteur d'impulsions pendant l'interpolation. G - Amenée de la valeur du changement de pas A, lorsque le compteur se trouve à "O", pour l'addition ou la soustraction avec la valeur du pas GS, préfixées par le programme, pour déterminer le nouveau pas. H - Délivrance des résultats de l'addition ou de la soustraction suivant G, sous forme de valeur du pas à l'interpolateur et mise en mémoire simultanée de la valeur dans le registre de m morisation intermédiaire GS en effaçant en mtme temps la valeur du pas de filetage précédent. I - Amenée de la valeur différentielle DIS, suivant 3, à la valeur du changement du pas A en vue d'une opération de cal -cul inversée à celle citée sous G et délivrance de ce résultat à l'interpolateur, avec mise en mémoire simultanée de cette valeur dans le registre de mémorisation intermédiaire pour la valeur différentielle DIS. 4 - Procédé suivant l'une des revendications 1 et 2 pour la réalisation de filetages à pas variable, caractérisé en ce que le pas du filetage est introduit pour chaque pas de filetage dans un bloc 'informations séparé 5 - Procédé suivant la revendication 3, caractérisé en ce que le pas GS est modifié lorsque la valeur du changement de pas est un incrément ded s. 6 - Dispositif de couplage pour- la réalisation du procédé suivant l'une des revendications 1 et 2 en utilisant des registres de mémorisation intermédiaires et un additionneur, caractérisé en ce que pendant l'introduction des valeurs les entrées du registre de mémorisation intermédiaire pour le pas du filetage GSS et la longueur du filetage GLS sont reliés à une unité d'introduction par un premier dispositif de couplage d et en ce que pendant l'introduction l'entrée de la mémoire intermédiaire DIS pour le nombre des impulsions par tour de la broche principale est reliée à la sortie d'une matrice à cKblage fixe FS par l'intermédiaire d'un deuxième dispositif de couplage 8, tan dis que la sortie du registre de mémorisation intr--diaire DIS est connectée à l'entrée de l'additionneur au moyen d'un troisième dispositif de couplage 3, la deuxième de l'additionneur étant raccordée à la sortie du registre de mémorisation intermédiaire GSS pour le pas du filetage et la sortie de l'additionneur est ramenée en passant par un quatrième élément de couplage 61 à l'entrée du registre le mémorisation intermédiaire DIS pour le nombre des impulsions par tour de la broche principale et en ce que les sorties de tous les registres de mémorisation-intermé- diaires DIS, GSS, GLS sont reliées à l'interpolateur I par l'intermédiaire. d'un cinquième dispositif de couplage 7. 7 - Dispositif de couplage pour l'exécution du procédé suivant la revendication 3, caractérisé en ce qu'il y a en plus un autre registre de mémorisation intermédiaire SAS pour l'enre- gistrement de la valeur des pas angulaires suivant lesquels s'effectue le changement du pas, dont la sortie est reliée par l'intermédiaire d'un autre élément de couplage 4 avec l'entrée de présélection d'un compteur Z relié avec son entrée d'impulsions à l'émetteur d'impulsions de la broche principale et en ce qu'il est raccordé à la sortie du compteur Z un dispositif de vérification de 0 dont l'étage de couplage 01 relie la sortie d'une autre mémoire A, prévue pour l'emmagasinage de la valeur du changement de la pente par pas de filetage, avec la première entrée d'un additionneur # , dont la sortie est connectée, d'une part, par l'intermédiaire d'un dispositif de couplage ó Il à l'entrée de la mémoire intermédiaire GSS pour le pas du filetage et, d'autre part, en parallèle à l'interpolateur I par un dispo sitif de couplage supplémentaire 5* 8 - Dispositif de couplage suivant l'une des revendications 5 et 6, caractérisé en ce que la sortie de la matrice FS à cablage fixe ou rigide pour le nombre des impulsions par tour de la broche principale est reliée directement à la première entrée de iSadditionneur ç en passant par un décodeur E d'impulsions et un tYolsième dispositif de couplage 3