DE102007006070A1 - Precise machining method for workpiece, involves measuring sensor connected with spindle during machining of workpiece with test body, which is mounted on machining table - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur präzisen, spanenden Bearbeitung von Werkstücken mittels einer Werkzeugmaschine, an welcher Messsysteme angeordnet sind, die die Positionen in x-, y- und z-Richtung wenigstens eines Bearbeitungswerkzeuges, das in der Werkzeugaufnahme einer Spindel befestigt ist, bestimmen und einstellen.The The invention relates to a method and a device for precise, cutting Machining of workpieces by means of a machine tool, arranged on which measuring systems are the positions in the x-, y- and z-direction of at least one machining tool, which is fixed in the tool holder of a spindle determine and adjust.
An Werkzeugmaschinen bekannter Bauart wird mit konstruktiven Maßnahmen beachtlicher Aufwand getrieben, um die das Werkzeug tragende Spindel mit möglichst geringer Abweichung zum Soll-Wert des zu bearbeitenden Werkzeuges zu positionieren. Spielfreiheit soll ermöglichen, dass unter gleichen Bedingungen stets gleiche Positionen angefahren und willkürliche Zufallsergebnisse weitgehend ausgeschlossen werden können. Im realen Bearbeitungsprozess sind gleiche Bedingungen jedoch nicht realisierbar. Unterschiedliche Massen zum Beispiel bei Einsatz verschiedener Werkzeuge oder der wechselnde Einsatz des Bedienpersonals an der Werkzeugmaschine hat Positionsabweichungen zwischen Spindel beziehungsweise Werkzeug und zu bearbeitendem Werkstück aufgrund unterschiedlicher elastischer Verformungen zur Folge, was in der Regel Nicht vermeidbar ist. Mittels steifer Bauweise der Maschinenteile können die Fehler jedoch minimiert werden. Durch die Verwendung von Messsystemen, die möglichst nahe an der Wirkstelle des Werkzeuges angeordnet sind, wird erreicht, dass nur die nach dem Messpunkt auftretenden Abweichungen zu Fehlern führen.At Machine tools of known design with constructive measures driven considerable effort to the tool-carrying spindle with as possible slight deviation from the target value of the tool to be machined to position. Backlash should allow that under the same Conditions always approached the same positions and arbitrary random results can be largely excluded. In the real machining process However, the same conditions are not feasible. different Masses for example when using different tools or the changing Use of the operating personnel on the machine tool has position deviations between spindle or tool and workpiece to be machined due different elastic deformations result, which is usually not is avoidable. By means of rigid construction of the machine parts, the Errors are minimized however. By using measuring systems, the possible are arranged close to the point of action of the tool is achieved that only the deviations occurring after the measuring point become errors to lead.
In diesem Bereich ergaben vielfältige konstruktive Änderungen, dass an modernen Werkzeugmaschinen nun hauptsächlich nur noch Fehler in Zusammenhang mit der Temperaturführung entstehen. Verschiedentlich versuchen Anwender, diese Fehler durch die Bearbeitung der Werkstücke in klimatisierten Räumen zu unterbinden. Dieser Weg zu einer präzisen Fertigung ist jedoch teuer, eine vollständige Vermeidung von thermischen Fehlern kann so auch nicht erreicht werden. Insbesondere die bei der Bearbeitung entstehende lokale Erwärmung sowohl der Werkzeugmaschine als auch des Werkstückes kann zu Biegungen und damit zu geometrischen Ungenauigkeiten in jeder Richtung führen. Neben Maßnahmen der Wärmekapselung und -abführung hat die Vermeidung von Temperaturunterschieden, welche diese Biegungen oder Ausdehnungen hervorrufen, große Bedeutung. Trotz aller bisher durchgeführten konstruktiven Maßnahmen ist eine unterschiedliche temperaturbedingte Ausdehnung von Maschine und Werkstück nicht vermeidbar.In This area has been varied constructive changes, that on modern machine tools now mainly only errors in connection with the temperature control arise. On several occasions, users try to get these errors through the machining of the workpieces in air-conditioned rooms to prevent. However, this way to a precise manufacturing is expensive, a complete avoidance Thermal errors can not be achieved either. Especially the local heating of the machine tool during machining as well as the workpiece can cause bends and thus geometric inaccuracies in to lead in every direction. In addition to measures the heat encapsulation and removal has the avoidance of temperature differences, which these bends or expansions, great importance. Despite all so far carried out constructive activities is a different temperature-related expansion of machine and workpiece not avoidable.
Bekannt geworden ist ein Einwechseln von Messtastern in die Werkzeugaufnahme an der Spindel zum Messen bestimmter Positionen bzw. zum Überprüfen bestimmter Bearbeitungsergebnisse am Werkstück. Nachteilig ist dabei, dass infolge Wärmedehnung auftretende Fehler, die räumlich hinter dem Messsystem der jeweiligen Achse liegen, nicht berücksichtigt werden können.Known it has become an exchange of probes in the tool holder on the spindle to measure certain positions or to check certain Processing results on the workpiece. A disadvantage is that occurring as a result of thermal expansion errors, the spatially behind the measuring system of the respective axis are not considered can be.
Die PCT WO 2004/033147 A2 schlägt das Anbringen eines Trägers von mehreren Abstands-Sensoren vor, welche durch eine mit dem Kopf verbundene werkzeugähnliche Lehre so auf Abstand positioniert wird, dass Abstandsunterschiede als Fehlermaß zur Verrechnung genutzt werden. Nachteilig ist dabei der große mechanische, steuerungstechnische und mathematische Aufwand, welcher in praktischen A kaum alle Einflussgrößen abbilden dürfte.The PCT WO 2004/033147 A2 suggests attaching a carrier of several distance sensors in front, which by one with the head connected tool-like Teaching is positioned at a distance so that distance differences as Error measure for Billing be used. A disadvantage is the large mechanical, control engineering and mathematical effort, which in practical A hardly represent all influencing factors likely.
Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur präzisen, spanenden Bearbeitung von Werkstücken so weiter zu bilden, dass Bearbeitungsfehler die aufgrund unterschiedlicher temperaturbedingter Ausdehnungen sowohl an der Werkzeugmaschine als auch an dem zu bearbeitenden Werkstück auftreten, minimiert werden können.It is therefore an object of the invention, a method and an apparatus for the precise, Machining of workpieces so on, that processing errors due to different temperature-related expansions both on the machine tool as well as occurring on the workpiece to be machined to be minimized can.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 dadurch gelöst, dass ein mit der wenigstens einen Spindel verbundener Messtaster vor und/oder während der Bearbeitung des Werkstückes mit einem direkt auf der Bearbeitungsfläche für das Werkstück und/oder auf dem zu bearbeitenden Werkstück befestigter Prüfkörper die Positionen der Spindel zu den zu bearbeitenden Flächen des Werkstückes durch Vergleich von Soll- und Istwerten und Berechnung der Differenzbeträge ermittelt wird und dass die Spindel entsprechend des berechneten Differenzbetrages in ihrer Position zum Werkstück automatisch voreingestellt und/oder in ihrer Position korrigiert wird.According to the invention this Task by a method according to the preamble of claim 1 solved by one with the at least a spindle connected probe before and / or during the Machining of the workpiece with one directly on the working surface for the workpiece and / or on the workpiece to be machined attached specimen the Positions of the spindle to the surfaces to be machined workpiece determined by comparison of setpoint and actual values and calculation of the difference amounts and that the spindle corresponding to the calculated difference amount in their position to the workpiece automatically preset and / or corrected in position becomes.
Mit diesem erfindungsgemäßen Verfahren wird erreicht, dass trotz biegesteifer Anordnung der Werkzeugmaschine und des Werkstückes Bearbeitungsfehler, die auf thermische Veränderungen sowohl an der Werkzeugmaschine als auch am zu bearbeitenden Werkstück zurück zu führen sind, vor oder während der Bearbeitung des Werkstückes behoben oder ausgeglichen werden können.With this method according to the invention achieved that despite rigid assembly of the machine tool and the workpiece Machining errors due to thermal changes both on the machine tool as well as to be led back to the workpiece to be machined, before or during the Machining the workpiece be corrected or compensated.
Nach einer vorteilhaften Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens bestimmt die Differenz zwischen ermittelter Ist- und Soll-Position die Soll-Position der Spindel während der Bearbeitung.To an advantageous embodiment the method according to the invention determines the difference between the determined actual and desired position, the desired position the spindle during the processing.
Damit können auf einfache Art und Weise die Positionen des Werkzeuges zum zu bearbeitenden Werkstück eingestellt werden.In order to can in a simple way the positions of the tool to machining workpiece be set.
Eine vorteilhafte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass die Sollposition der Spindel während der Bearbeitung um den Wert der Differenz korrigiert wird.A advantageous development of the method according to the invention provides that the setpoint position of the spindle during the processing is corrected by the value of the difference.
Auch damit können Temperatureinflüsse erkannt und durch Korrektur der Spindel- beziehungsweise der Werkzeug- und/oder der Werkstückposition zueinander fehlerhafte, nicht toleranzgenaue spanende Bearbeitungsvorgänge bei den geforderten, mit hoher Präzision auszuführenden Bearbeitungsvorgängen, ausgeglichen werden.Also can do that temperature influences detected and corrected by correcting the spindle or tool and / or the workpiece position to each other faulty, not tolerances accurate machining operations the required, with high precision be executed Machining operations, be compensated.
Die Aufgabe der Erfindung wird des Weiteren vorrichtungsseitig dadurch gelöst, dass in oder an der Werkzeugaufnahme der wenigstens einen Spindel ein Messtaster angeordnet ist, dass auf dem Bearbeitungstisch der Werkzeugmaschine und/oder auf dem darauf befestigten Werkzeug ein Prüfkörper angeordnet ist, der so ausgebildet ist, dass die geometrischen Positionen der Spindel zu den zu bearbeitenden Flächen des Werkstückes vor und/oder während der Bearbeitung einstell- und oder korrigierbar sind.The The object of the invention is further device side characterized solved, in that or in the tool holder of the at least one spindle Probe is arranged on the machining table of the machine tool and / or arranged on the tool mounted thereon, a test specimen is formed so that the geometric positions of the Spindle to the surfaces to be machined of the workpiece and / or during the processing can be adjusted and or corrected.
Diese konstruktiv kostengünstige und relativ einfache Ausführung der erfindungsgemäßen Vorrichtung schafft Möglichkeiten, Temperaturschwankungen, die den Anforderungen an hochgenau zu bearbeitende Werkstücke entgegenstehen, aus gleichen zu können.These constructively inexpensive and relatively simple design the device according to the invention creates opportunities Temperature fluctuations that meet the requirements for high-precision machining workpieces to be able to stand out from the same.
Nach einer vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist der Prüfkörper winkelsteif mit dem Bearbeitungstisch verbunden.To an advantageous embodiment of the Device according to the invention is the specimen angle stiff connected to the working table.
Damit wird ein präzises Ausmessen der Position des Werkstückes in x-, y- und z-Richtung erreicht und die Spindel kann automatisch auf die Werkstückposition eingestellt werden.In order to becomes a precise Measuring the position of the workpiece in x-, y- and z-direction reached and the spindle can automatically move to the workpiece position be set.
Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform sieht vor, dass der Prüfkörper winkelsteif an oder auf dem Werkstück angeordnet ist.A sees further advantageous embodiment before that the specimen angle stiff on or on the workpiece is arranged.
Damit können die geometrischen Gegebenheiten direkt am Werkstück ausgemessen und die Spindel entsprechend der ermittelten Differenzen eingestellt werden.In order to can measured the geometric conditions directly on the workpiece and the spindle be set according to the determined differences.
Erfindungsgemäß von Vorteil ist auch, wenn der Prüfkörper Prüfflächen und/oder darin angeordnete Prüfdurchgänge vorgegebener Abmessungen aufweist, die vom Messtaster ausgemessen werden und damit die geometrisch exakte Lage des Werkstückes ermittelbar ist und dass die Abweichungen zwischen Soll- und Istwert in der Computersteuerung der Werkzeugmaschine durch Vergleich der ermittelten Daten auswertbar und die Spindel dementsprechend in ihrer Position zum Werkstück einstellbeziehungsweise korrigierbar ist.According to the invention of advantage is also when the specimen test surfaces and / or therein arranged test passes predetermined Has dimensions that are measured by the probe and so that the geometrically exact position of the workpiece can be determined and that the deviations between setpoint and actual value in the computer control the machine tool evaluated by comparing the determined data and the spindle accordingly adjusting in position to the workpiece is correctable.
Bei auftretenden größeren oder unterschiedlichen Abweichungen zwischen Soll- und Istwert können auch Rückschlüsse bezüglich Programmierfehler oder Veränderungen der Werkzeugmaschinenanordnung gezogen werden.at occurring larger or Different deviations between setpoint and actual value can also Conclusions regarding programming errors or changes the machine tool assembly are drawn.
Kostengünstig und auf technologisch und konstruktive Art und Weise relativ einfach ausführbar ist, wenn der Messtaster als Messsonde ausgebildet ist, die vor der Bearbeitung oder während des Bearbeitungszyklus zum Erfassen der geometrischen Position des Werkzeuges und/oder der Spindel in der Werkzeugaufnahme befestigt ist, um vorgegebene Positionen am und/oder im Prüfkörper anzufahren und auszumessen.Cost-effective and technologically and constructively relatively simple is executable, if the probe is designed as a probe before processing or while the machining cycle for detecting the geometric position of the Tool and / or the spindle mounted in the tool holder is to approach and measure predetermined positions on and / or in the specimen.
Die Erfindung soll nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert werden. Die zugehörige Zeichnung zeigt inThe Invention will be explained in more detail with reference to an embodiment. The associated Drawing shows in
Nach
den
Das
erfindungsgemäße Verfahren
wird wie folgt durchgeführt:
Auf
dem Bearbeitungstisch
On the editing table
Wird
an der Werkzeugaufnahme
Von Vorteil ist auch, dass ermittelte Abweichungen genutzt werden können, um festzustellen, ob die Werkzeugmaschine im – für hochpräzise spanende Bearbeitungsvorgänge an Werkstücken – unzulässigen Bereichen, wie beispielsweise ein großer Temperaturgradient, betrieben wird und dieses optisch und/oder akustisch signalisiert werden kann.From Another advantage is that deviations determined can be used to determine whether the machine tool is in - for impermissible machining operations on workpieces - impermissible areas, such as a large temperature gradient, is operated and this optically and / or acoustically signaled can be.
Weiterhin kann bei ständig wechselnden Abweichungen auf ungenaue Bearbeitungsvorgänge des Werkstückes geschlossen werden, was noch während der Bearbeitungsvorgänge korrigiert werden kann. Möglich ist auch, Mittel vorzusehen, die einen Stillstand der Werkzeugmaschine auslösen, wenn fehlerhafte geometrische Positionen zwischen Spindel und zu bearbeitendem Werkstück aufgetreten sind.Farther can at constantly changing deviations on inaccurate machining operations of workpiece be closed, what else during of the machining operations can be corrected. Possible is also to provide means that stop the machine tool trigger if faulty geometrical positions between spindle and workpiece to be machined workpiece appeared.
Außerdem kann das Anfahren aktueller Positionen, die Differenzmitteilung und Korrektur innerhalb des Anwendungsprogrammes durch den Bediener programmiert und eingestellt werden.In addition, can the approach of current positions, the difference message and correction programmed within the application program by the operator and be adjusted.
- 11
- Fundamentfoundation
- 22
- Maschinenbettmachine bed
- 33
- Bearbeitungstischprocessing table
- 44
- Maschinenständermachine stand
- 55
- Querbettcross bed
- 66
- Querschlittencross slide
- 77
- Spindelstockheadstock
- 88th
- Spindelspindle
- 99
- Werkzeugaufnahmetool holder
- 1010
- Messtasterprobe
- 1111
- Prüfkörperspecimen
Claims (8)
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
DE102007006070A DE102007006070A1 (en) | 2006-02-03 | 2007-02-02 | Precise machining method for workpiece, involves measuring sensor connected with spindle during machining of workpiece with test body, which is mounted on machining table |
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DE102006005490 | 2006-02-03 | ||
DE102006005490.3 | 2006-02-03 | ||
DE102007006070A DE102007006070A1 (en) | 2006-02-03 | 2007-02-02 | Precise machining method for workpiece, involves measuring sensor connected with spindle during machining of workpiece with test body, which is mounted on machining table |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102007006070A1 true DE102007006070A1 (en) | 2007-08-09 |
Family
ID=38282448
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102007006070A Withdrawn DE102007006070A1 (en) | 2006-02-03 | 2007-02-02 | Precise machining method for workpiece, involves measuring sensor connected with spindle during machining of workpiece with test body, which is mounted on machining table |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102007006070A1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102009024752B4 (en) * | 2009-06-12 | 2021-05-27 | Deckel Maho Pfronten Gmbh | Method for measuring and / or calibrating a numerically controlled machine tool |
-
2007
- 2007-02-02 DE DE102007006070A patent/DE102007006070A1/en not_active Withdrawn
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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DE102009024752B4 (en) * | 2009-06-12 | 2021-05-27 | Deckel Maho Pfronten Gmbh | Method for measuring and / or calibrating a numerically controlled machine tool |
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