DE102012002140A1

DE102012002140A1 - Method for face milling of component i.e. metallic workpiece, involves executing axial movement of tool relative to spindle so that pattern is formed on workpiece surface, where axial movement is synchronized to rotating movement

Info

Publication number: DE102012002140A1
Application number: DE201210002140
Authority: DE
Inventors: Berend Denkena; Hans-Christian Möhring; Jens Köhler; Olaf Gümmer; Kai Martin Litwinski; Tobias Mörke
Original assignee: Leibniz Universitaet Hannover
Current assignee: Sauer GmbH and Co KG
Priority date: 2012-01-27
Filing date: 2012-01-27
Publication date: 2013-08-01
Anticipated expiration: 2032-01-28
Also published as: DE102012002140B4

Abstract

The method involves rotating a milling tool (14) around a rotational axis (D) by using a spindle (24). The milling tool is engaged with a workpiece such that a milled surface is produced. Axial movement of the milling tool is executed based on rotating position and relative to the spindle such that a predetermined pattern is formed on the surface of the workpiece, where axial movement is synchronized to rotating movement of the milling tool. The milling tool is moved in an axial direction with write frequency, where the rotating position of the milling tool is continuously detected. Independent claims are also included for the following: (1) a component (2) a face milling head.

Description

Die Erfindung betrifft ein Planfräsverfahren zum Planfräsen eines Werkstücks mit dem Schritt eines Drehens eines Fräsers um seine Längsachse mittels einer Spindel und Ineingriffbringen des Fräsers mit dem Werkstück, so dass eine gefräste Oberfläche entsteht. Gemäß einem zweiten Aspekt betrifft die Erfindung einen Planfräskopf.The invention relates to a Planfräsverfahren for face milling of a workpiece with the step of rotating a milling cutter about its longitudinal axis by means of a spindle and engaging the cutter with the workpiece, so that a milled surface is formed. According to a second aspect, the invention relates to a face milling head.

Zum Erstellen einer strukturierten Oberfläche werden bislang Werkstücke, insbesondere metallische Werkstücke, gefräst und nachfolgend beispielsweise mittels eines Lasers graviert. Eine derartige Markierung der Oberfläche kann beispielsweise Zierzwecken oder der Kodierung des Bauteils dienen. Nachteilig an den bekannten Verfahren ist, dass sie relativ aufwändig sind.To create a structured surface so far workpieces, especially metallic workpieces, milled and subsequently engraved, for example by means of a laser. Such a marking of the surface can serve, for example, decorative purposes or the coding of the component. A disadvantage of the known methods is that they are relatively expensive.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Herstellen von Werkstücken mit strukturierten Oberflächen zu erleichtern.The invention has for its object to facilitate the manufacture of workpieces with textured surfaces.

Die Erfindung löst das Problem durch ein gattungsgemäßes Planfräsverfahren mit dem Schritt eines zur Drehbewegung des Fräsers synchronisierten axialen Bewegens des Fräsers in Abhängigkeit von seiner Drehposition und relativ zu der Spindel, so dass sich auf der Oberfläche des Werkstücks ein vorgegebenes Muster ergibt.The invention solves the problem by a generic Planfräsverfahren with the step of a rotational movement of the cutter synchronized axial movement of the milling cutter in dependence on its rotational position and relative to the spindle, so that there is a predetermined pattern on the surface of the workpiece.

Gemäß einem zweiten Aspekt löst die Erfindung das Problem durch einen Planfräskopf mit (i) einer Fräseraufnahme zum Aufnehmen eines Fräsers, (ii) einer Axialführung, die die Fräseraufnahme axial führt, und (iii) einen Piezoaktor, der ausgebildet ist zum axialen Bewegen der Fräseraufnahme. Gemäß einem weiteren Aspekt löst die Erfindung das Problem durch ein Bauteil mit einer gefrästen Oberfläche, in der Fräsriefen ausgebildet sind, wobei die Fräsriefen eine Mikrostruktur aufweisen und wobei die Mikrostruktur Daten kodiert.According to a second aspect, the invention solves the problem by a face milling head having (i) a milling cutter receptacle for receiving a milling cutter, (ii) an axial guide axially guiding the milling cutter receptacle, and (iii) a piezoactuator configured to axially move the milling cutter receptacle , According to a further aspect, the invention solves the problem by a component having a milled surface, in which milling grooves are formed, wherein the milling grooves have a microstructure and wherein the microstructure encodes data.

Vorteilhaft an der Erfindung ist, dass zum Herstellen der Oberfläche lediglich ein Arbeitsschritt erforderlich ist, nämlich der des Planfräsens. Selbstverständlich ist es möglich, dass die Oberfläche danach behandelt wird, beispielsweise lackiert, oxidiert oder geätzt, das ist aber nicht notwendig. Da das Verfahren in nur einem Schritt ausführbar ist, können auch in einer Massenproduktion hergestellte Teile einfach mit einer Kodierung versehen werden. Es ist des Weiteren möglich, dass die Kodierung auf weiten Teilen der Oberfläche, insbesondere der gesamten gefrästen Oberfläche eingebracht wird. Eine derartige Kodierung ist deutlich schwieriger zu kopieren, da die gesamte Bauteiloberfläche nachbearbeitet und kopiert werden muss. Während also das zusätzliche Einbringen der Information in die gefräste Oberfläche im Wesentlichen keinen zusätzlichen Aufwand erfordert, ist das Fälschen eines derartigen Bauteils sehr aufwändig.An advantage of the invention is that for the production of the surface only one step is required, namely that of the face milling. Of course, it is possible that the surface is treated afterwards, for example painted, oxidized or etched, but this is not necessary. Since the method can be carried out in only one step, also parts produced in mass production can easily be coded. It is also possible that the coding is applied to large parts of the surface, in particular the entire milled surface. Such encoding is much more difficult to copy because the entire component surface has to be reworked and copied. Thus, while the additional introduction of the information in the milled surface requires essentially no additional effort, the counterfeiting of such a component is very complex.

Es ist ein weiterer Vorteil der Erfindung, dass Ziermuster leicht in gefräste Oberflächen eingebracht werden können. Das ist insbesondere in der Klein- und Kleinstserienfertigung von Vorteil. Aber auch in Großserienfertigung führt das Einsparen des nachfolgenden Gravierschritts zu einer Prozesskettenverkürzung und damit einhergehender Kostenersparnis.It is a further advantage of the invention that decorative patterns can be easily incorporated into milled surfaces. This is particularly advantageous in small and micro-series production. But even in mass production, saving the subsequent engraving step leads to a shortening of the process chain and associated cost savings.

Im Rahmen der vorliegenden Beschreibung wird unter der zur Drehbewegung des Fräsers synchronisierten axialen Bewegung insbesondere verstanden, dass die axiale Auslenkung des Fräsers in einer festen Phasenbeziehung zur Drehbewegung steht.In the context of the present description, the axial movement synchronized with the rotary movement of the milling cutter is understood in particular to mean that the axial deflection of the milling cutter is in a fixed phase relationship to the rotational movement.

Unter dem Merkmal, dass sich ein auf der Oberfläche des Werkstücks vorgegebenes Muster ergibt, wird insbesondere verstanden, dass das Muster für eine im Prinzip beliebige Vielzahl an Bauteilen reproduzierbar vorgebbar ist. Es handelt sich folglich explizit nicht um ein ultraschallunterstütztes Fräsverfahren, bei dem ein zufälliges, nicht vorgebbares, also nicht reproduzierbares, Muster entsteht.The feature that results in a predetermined on the surface of the workpiece pattern is understood in particular that the pattern for a basically arbitrary plurality of components is reproducible specifiable. It is therefore explicitly not an ultrasound-assisted milling process in which a random, non-predeterminable, that is not reproducible, pattern arises.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das synchronisierte axiale Bewegen die Schritte (b1) kontinuierliches Erfassen einer Drehposition des Fräsers und (b2) axiales Bewegen des Fräsers in Abhängigkeit von seiner Drehposition. Unter dem Merkmal, dass das axiale Bewegen des Fräsers in Abhängigkeit von seiner Drehposition erfolgt, wird insbesondere verstanden, dass eine, insbesondere digital gespeicherte, Mustervorgabe existiert, die dem Fräser in Abhängigkeit von zumindest seiner Drehposition seine axiale Position zuordnet. Es ist möglich, nicht aber notwendig, dass in dieser Mustervorgabe die axiale Auslenkung des Fräsers auch von der Position des Fräsers abhängt. So kann vorgesehen sein, dass sich das Muster der axialen Bewegung nach einer vorgegebenen Anzahl an Umdrehungen des Fräsers wiederholt. Die Drehposition ist durch den Drehwinkel des Fräsers, insbesondere modulo 2Π, bestimmt.According to a preferred embodiment, the synchronized axial movement comprises the steps of (b1) continuously detecting a rotational position of the mill and (b2) axially moving the mill in response to its rotational position. Under the feature that the axial movement of the milling cutter takes place as a function of its rotational position, is understood in particular that a, in particular digitally stored, pattern specification exists, which assigns the milling cutter in dependence on at least its rotational position of its axial position. It is possible, but not necessary, that in this example, the axial deflection of the milling cutter also depends on the position of the milling cutter. Thus, it can be provided that repeats the pattern of axial movement after a predetermined number of revolutions of the milling cutter. The rotational position is determined by the angle of rotation of the milling cutter, in particular modulo 2Π.

Vorzugsweise erfolgt das axiale Bewegen des Fräsers zumindest auch durch Betätigen eines Piezoaktors. Zwar sind theoretisch andere Arten der axialen Krafterzeugung denkbar, beispielsweise eine magnetostriktive Krafterzeugung oder eine elektromechanische, es lassen sich mit derartigen Methoden aber in der Regel keine hinreichend hohen Schreibfrequenzen erzielen.Preferably, the axial movement of the cutter takes place at least by actuating a piezoelectric actuator. Although theoretically other types of axial force generation are conceivable, for example, a magnetostrictive force generation or an electromechanical, it can be achieved with such methods but usually not sufficiently high writing frequencies.

Günstig ist es, wenn das Muster eine dekodierbare Information kodiert. In anderen Worten existiert ein Dekodierschlüssel, so dass aus dem Muster auf der gefrästen Oberfläche eine Zeichenkette in Klartext dekodierbar ist. Beispielsweise kodiert das Muster eine alphanumerische Zeichenfolge. So ist es vorteilhafterweise möglich, in die Oberfläche eines Bauteils eine Kennung einzubringen, die die Zusammensetzung des Werkstoffs kodiert. Das erleichtert das Recycling.It is favorable if the pattern encodes a decodable information. In other words, there is a decode key, so that from the pattern on the milled surface a string in Plaintext is decodable. For example, the pattern encodes an alphanumeric string. Thus, it is advantageously possible to introduce into the surface of a component an identifier that encodes the composition of the material. This facilitates recycling.

Vorzugsweise erfolgt das Bewegen des Fräsers in axialer Richtung mit einer Schreibfrequenz, die keine Resonanzfrequenz ist. Hierunter ist insbesondere zu verstehen, dass eine Dämpfung zumindest doppelt so groß, insbesondere fünfmal so groß, ist wie bei der nächstliegenden Resonanzfrequenz. Auf diese Weise können besonders gut auslesbare Strukturen erzeugt werden.Preferably, the movement of the milling cutter in the axial direction takes place at a writing frequency which is not a resonance frequency. This is to be understood in particular that an attenuation is at least twice as large, in particular five times as large, as at the nearest resonant frequency. In this way, structures that are particularly easy to read can be generated.

Vorzugsweise ist der Planfräser so aufgebaut, dass erste Resonanzfrequenz von mindestens von 3 Kilohertz, insbesondere von mindestens 4 Kilohertz. So sind hohe Datenraten möglich.Preferably, the face milling cutter is constructed so that first resonance frequency of at least 3 kilohertz, in particular of at least 4 kilohertz. So high data rates are possible.

Unter der Schreibfrequenz wird der Kehrwert der pro Zeiteinheit geschriebenen Bits verstanden. Werden beispielsweise pro Sekunde 10 Bit geschrieben, so ist die Schreibfrequenz 10 Hz. Beim ultraschallunterstützten Fräsen wird hingegen in aller Regel in Resonanz gefräst, so dass eine möglichst geringe Dämpfung vorliegt. Der Grund hierfür ist, dass beim ultraschallunterstützten Fräsen möglichst große Amplituden bei geringem Energieeintrag in die Anregung der Axialschwingung erzielt werden soll. Im Resonanzfall ist jedoch ein gezieltes Schreiben von Informationen in die Oberfläche nur sehr schwer möglich.The writing frequency is the reciprocal of the bits written per unit time. If, for example, 10 bits are written per second, then the writing frequency is 10 Hz. In the case of ultrasound-assisted milling, on the other hand, as a rule, the machine mills in resonance, so that the lowest possible damping is present. The reason for this is that ultrasound-assisted milling should achieve the highest possible amplitudes with low energy input into the excitation of the axial vibration. In the case of resonance, however, a targeted writing of information in the interface is very difficult.

Bei einem erfindungsgemäßen Bauteil wiederholt sich die Mikrostruktur vorzugsweise an einer Mehrzahl an Positionen auf der Oberfläche, so dass die Daten mehrfach redundant in der Oberfläche gespeichert sind. Insbesondere kann die Oberfläche eine derartige Mikrostruktur aufweisen, die einer Kodierung folgt, wobei diese Kodierung ein Start-Symbol oder ein End-Symbol aufweist. Es ist dann möglich, die Oberfläche, beispielsweise in Vorschubrichtung des Fräsers, abzurastern, bis das erste Start-Symbol und/oder das erste Stopp-Symbol erscheint, wobei die nachfolgenden Zeichen dann die kodierte Zeichenkette beinhalten. Das erleichtert das Auslesen der Information von einer in einem erfindungsgemäßen Verfahren gefrästen Oberfläche.In a component according to the invention, the microstructure is preferably repeated at a plurality of positions on the surface, so that the data are stored multiply redundantly in the surface. In particular, the surface may have such a microstructure following a coding, this coding having a start symbol or an end symbol. It is then possible to scan the surface, for example in the feed direction of the milling cutter, until the first start symbol and / or the first stop symbol appear, the subsequent characters then containing the coded character string. This facilitates reading the information from a surface milled in a method according to the invention.

Besonders günstig ist, wenn die Daten so kodiert sind, dass eine insbesondere lokale Veränderung der Daten erkennbar ist. Das erfordert es, das in die Oberfläche des Werkstücks eingebrachte Muster vollständig zu kopieren, um zu verhindern, dass die Fälschung erkannt wird. Das macht das Kopieren des entsprechenden Werkstücks sehr aufwändig.It is particularly favorable if the data are coded in such a way that a particularly local change of the data can be recognized. This requires completely copying the pattern placed in the surface of the workpiece to prevent the counterfeit from being detected. This makes the copying of the corresponding workpiece very expensive.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfasst ein erfindungsgemäßer Planfräskopf eine Drehwinkelerfassungsvorrichtung zum Erfassen eines aktuellen Drehwinkels der Fräseraufnahme und eine elektrische Steuervorrichtung, die eingerichtet ist zum automatischen Erfassen des aktuellen Drehwinkels, zum Erfassen der zu diesem aktuellen Drehwinkel gehörenden axialen Auslenkung und zum axialen Bewegen der Fräseraufnahme um diese Auslenkung.According to a preferred embodiment, a face milling head according to the invention comprises a rotation angle detection device for detecting a current rotation angle of the milling cutter receptacle and an electric control device which is adapted for automatically detecting the current rotation angle, detecting the axial deflection associated with this current rotation angle, and axially moving the milling cutter reception therearound deflection.

Die Drehwinkelerfassungsvorrichtung ist eingerichtet zum Erfassen eines Drehwinkels φ, den die Fräseraufnahme relativ zu einem beliebigen, aber fest gewählten Anfangswinkel φ0 um die Drehachse D einnimmt, wobei in aller Regel der Drehwinkel φ modulo 2Π erfasst wird.The rotation angle detection device is set up to detect a rotation angle φ that the milling cutter receptacle assumes relative to any, but fixed, selected initial angle φ0 about the rotation axis D, as a rule the rotation angle φ modulo 2Π being detected.

Günstig ist es, wenn in der elektrischen Steuervorrichtung ein komplettes Muster gespeichert ist, das einer Mehrzahl von Drehpositionen jeweils zugehörige axiale Auslenkungen zuweist, wobei sich diese axialen Auslenkungen einem Kode folgend voneinander unterscheiden. In anderen Worten wird im Rahmen der vorliegenden Beschreibung unter einem Muster explizit nicht das konstante Muster verstanden, das jeder Drehposition der Fräseraufnahme bzw. des Fräser die gleiche axiale Auslegung zuweist.It is advantageous if a complete pattern is stored in the electrical control device, which assigns associated axial deflections to a plurality of rotational positions, wherein these axial deflections differ from one another following a code. In other words, in the context of the present description, a pattern is explicitly not understood to mean the constant pattern that assigns the same axial designation to each rotational position of the milling tool holder or the milling cutter.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die elektrische Steuervorrichtung zumindest teilweise drehfest mit der Fräseraufnahme verbunden. In anderen Worten rotiert die elektrische Steuervorrichtung zumindest teilweise mit. Es ist möglich, nicht aber notwendig, dass die elektrische Steuervorrichtung vollständig drehfest zur Fräseraufnahme angeordnet ist. Es ist auch erfindungsgemäß, dass die Steuervorrichtung aus zumindest zwei Teileinheiten besteht, wobei zumindest einer dieser Teileinheiten drehfest relativ zur Fräsaufnahme angeordnet ist.According to a preferred embodiment, the electrical control device is at least partially non-rotatably connected to the cutter receiving. In other words, the electric control device at least partially rotates. It is possible, but not necessary, that the electrical control device is arranged completely non-rotatably relative to the milling cutter receptacle. It is also according to the invention that the control device consists of at least two subunits, wherein at least one of these subunits is arranged rotationally fixed relative to the milling holder.

Vorzugsweise besitzt der Fräskopf eine elektrische Energieübertragungsvorrichtung zum Übertragen von elektrischer Energie an die Steuervorrichtung. Wenn die Steuervorrichtung aus mehreren Teileinheiten besteht, ist die Energieübertragungsvorrichtung eingerichtet zum Übertragen von elektrischer Energie von einem im Betrieb nicht rotierenden Teilelement an das Teilelement der Steuervorrichtung, die drehfest zur Fräseraufnahme ist. Es kann sich dabei um eine induktive Energieübertragungsvorrichtung handeln, aber auch um eine konduktive, die Schleifkontakte umfasst.Preferably, the milling head has an electrical energy transmission device for transmitting electrical energy to the control device. If the control device consists of several subunits, the energy transfer device is configured to transfer electrical energy from a non-rotating in operation sub-element to the sub-element of the control device, which is rotationally fixed to the cutter receiving. It may be an inductive energy transfer device, but also a conductive, comprising the sliding contacts.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform bildet der Piezoaktor eine um eine Drehachse der Fräseraufnahme ringförmig angeordnete Struktur, wobei der Piezoaktor vorzugsweise hohl ist. Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Piezoaktor ringförmig ist.According to a preferred embodiment, the piezoelectric actuator forms a structure arranged annularly about a rotation axis of the milling cutter holder, the piezoelectric actuator preferably being hollow. It is particularly advantageous if the piezoelectric actuator is annular.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfasst der Fräskopf eine Spindelaufnahme zum Verbinden mit einer Spindel, wobei der Piezoaktor zwischen der Spindelaufnahme und der Fräseraufnahme wirkt. Dadurch ist die vom Piezoaktor zu bewegende Masse relativ klein, was zu einer hohen Eigenfrequenz und damit zu einer hohen Schreibfrequenz führt.According to a preferred embodiment, the milling head comprises a spindle receptacle for connection to a spindle, wherein the piezoactuator acts between the spindle receptacle and the milling cutter receptacle. As a result, the mass to be moved by the piezoelectric actuator is relatively small, which leads to a high natural frequency and thus to a high writing frequency.

Vorzugsweise hat die Spindelaufnahme eine Spindelaufnahme-Masse, die zumindest das Dreifache einer Fräseraufnahme-Masse der Fräseraufnahme hat. Für dieses Merkmal werden alle Komponenten, die durch den Piezoaktor relativ zur Spindelaufnahme bewegbar sind, zur Fräseraufnahme-Masse gezählt. Alle Komponenten, die vom Piezoaktor nicht bewegt werden können, zählen zur Spindelaufnahme-Masse. Ist die Spindelaufnahme hinreichend massereich, so wird nur eine relativ geringe Auslenkung an die Spindel übertragen, was die Lager der Spindel schont.Preferably, the spindle receptacle has a spindle-receiving mass, which has at least three times a cutter receiving mass of the cutter holder. For this feature, all components that are movable by the piezoelectric actuator relative to the spindle receiving, counted to the cutter receiving mass. All components that can not be moved by the piezo actuator are part of the spindle mount mass. If the spindle receptacle sufficiently massive, so only a relatively small deflection is transmitted to the spindle, which protects the bearings of the spindle.

Vorzugweise ist die Fräseraufnahme mittels zumindest einer Membran an der Spindelaufnahme befestigt. Unter der Membran wird ein flächiges Element verstanden, das als Festkörpergelenk eine axiale Bewegung zulässt, eine Bewegung in radialer Richtung und Umfangsrichtung jedoch blockiert.Preferably, the cutter holder is attached by means of at least one membrane to the spindle receptacle. The membrane is understood to mean a planar element which, as a solid-body joint, permits axial movement, but blocks movement in the radial direction and circumferential direction.

Erfindungsgemäß ist zudem eine Fräsvorrichtung mit einer Spindel und einem erfindungsgemäßen Planfräskopf, der mit seiner Spindelaufnahme an der Spindel befestigt ist.According to the invention, a milling device with a spindle and a face milling head according to the invention, which is fastened with its spindle receptacle on the spindle.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigtIn the following the invention will be explained in more detail with reference to the accompanying drawings. It shows

1 einen Querschnitt durch einen erfindungsgemäßen Planfräskopf zum Durchführen eines erfindungsgemäßen Verfahrens, 1 a cross section through a Planfräskopf invention for performing a method according to the invention,

2 eine 3D-Schnittansicht durch den Planfräskopf gemäß 1 und 2 a 3D sectional view through the Planfräskopf according to 1 and

3 ein Bild einer mit dem Plansfräskopf gefrästen Oberfläche eines erfindungsgemäßen Bauteils. 3 an image of a machined with the plan milling head surface of a component according to the invention.

1 zeigt einen erfindungsgemäßen Planfräskopf 10, bei dem es sich insbesondere um einen Stirnfräskopf oder einen Stirn-Umfangsfräskopf handeln kann. Der Planfräskopf 10 besitzt eine Fräseraufnahme 12, in der ein Fräser 14 im vorliegenden Fall fest befestigt ist. Möglich ist aber auch eine lösbare Befestigung. 1 shows a Planfräskopf invention 10 which may in particular be a face milling head or a face peripheral milling head. The face milling head 10 has a cutter holder 12 in which a router 14 firmly attached in the present case. But it is also possible a releasable attachment.

Der Planfräskopf 10 besitzt eine Axialführung 16, die im vorliegenden Fall zwei Festkörpergelenke 18.1, 18.2 in Form von ringförmigen Membranen aufweist. Die Axialführung 16 führt die Fräseraufnahme 12 axial relativ zu einer Drehachse D und relativ zu einer Spindelaufnahme 20. Die Spindelaufnahme 20 ist ausgebildet zum Zusammenwirken mit einer schematisch eingezeichneten Werkzeugaufnahme 22 einer Spindel 24. Die Spindel 24 ist Teil einer Fräsmaschine und kann über nicht eingezeichnete Vorschubachsen zumindest in einer x-y-Ebene, in der Regel aber im gesamten Raum, positioniert werden.The face milling head 10 has an axial guide 16 , which in the present case are two solid-state joints 18.1 . 18.2 having in the form of annular membranes. The axial guide 16 guides the cutter holder 12 axially relative to a rotation axis D and relative to a spindle receptacle 20 , The spindle holder 20 is designed to interact with a schematically drawn tool holder 22 a spindle 24 , The spindle 24 is part of a milling machine and can be positioned over non-drawn feed axes at least in an xy plane, but generally in the entire room.

Die Fräseraufnahme 12 kann relativ zur Werkzeugaufnahme 22 durch einen Piezoaktor 26 in axialer Richtung, das heißt entlang der Drehachse D, bewegt werden. Der Piezoaktor 26 ist, wie in einer bevorzugten Ausführungsform vorgesehen, hohl und im vorliegenden Fall ringförmig. Der Piezoaktor 26 stützt sich mit einem Kopfende 28 an der Fräseraufnahme 12 ab. Mit einem Fußende 30, das dem Kopfende 28 gegenüber liegt, ist der Piezoaktor 26 mit der Spindelaufnahme 20 verbunden. Die Spindelaufnahme 20 ist drehfest mit der Werkzeugaufnahme 22 verbunden.The cutter pickup 12 can be relative to the tool holder 22 through a piezoelectric actuator 26 in the axial direction, that is, along the rotation axis D, to be moved. The piezo actuator 26 is, as provided in a preferred embodiment, hollow and annular in the present case. The piezo actuator 26 rests with a headboard 28 at the cutter reception 12 from. With a foot end 30 that the headboard 28 is opposite, is the piezoelectric actuator 26 with the spindle holder 20 connected. The spindle holder 20 is non-rotatable with the tool holder 22 connected.

Die Fräseraufnahme 12 besitzt einen Spannstab 32, beispielsweise aus Titan, der um die Drehachse D verläuft. Der Spannstab 32 ist über eine Feder 34 gegen die Spindelaufnahme 20 verspannt und wirkt so antagonistisch zum Piezoaktor 26. Längt sich der Piezoaktor 26, so wird die Feder 34 gespannt, verkürzt sich der Piezoaktor 26, so zieht die Feder 34 die Fräseraufnahme 12 auf die Spindelaufnahme 20 zu. Selbstverständlich ist auch ein gegenläufiger Mechanismus möglich. Es ist auch möglich, dass alternativ oder zusätzlich zu der Feder 34 ein weiterer Piezoaktor vorhanden ist, der antagonistisch zum Piezoaktor 26 wirkt.The cutter pickup 12 has a tension rod 32 , for example made of titanium, which runs around the axis of rotation D. The tension rod 32 is about a spring 34 against the spindle holder 20 braced and acts as antagonistic to the piezoelectric actuator 26 , Lengthens the piezoelectric actuator 26 so will the spring 34 strained, shortens the piezoelectric actuator 26 so pull the spring 34 the cutter reception 12 on the spindle holder 20 to. Of course, an opposite mechanism is possible. It is also possible that alternatively or in addition to the spring 34 another piezoelectric actuator is present, the antagonistic to the piezoelectric actuator 26 acts.

Der Planfräskopf 10 umfasst eine Energieübertragungsvorrichtung 36 zum Übertragen von elektrischer Energie auf die oben beschriebenen rotierenden Teile es Planfräskopf. Die Energieübertragungsvorrichtung umfasst einen feststehenden Teil 38 und einen rotierenden Teil 40. Der feststehende Teil 38 ruht bezüglich einer Drehbewegung relativ zu einer Halterung der Spindel 24, wohingegen der rotierende Teil 40 drehfest mit der Fräseraufnahme 12 verbunden ist. Über ein elektrisches Kabel 42 wird bei Betrieb des Planfräskopfes der Energieübertragungsvorrichtung 36 elektrische Energie zugeführt, die vom rotierenden Teil 40 auf den feststehenden Teil 38 übertragen wird. Diese Übertragung kann beispielsweise per Induktion oder mittels zumindest eines Schleifrings erfolgen.The face milling head 10 comprises a power transmission device 36 for transmitting electrical energy to the rotating parts described above, it is face milling head. The energy transmission device comprises a fixed part 38 and a rotating part 40 , The fixed part 38 rests with respect to a rotational movement relative to a holder of the spindle 24 whereas the rotating part 40 rotatably with the cutter holder 12 connected is. About an electrical cable 42 becomes during operation of the Planfräskopfes the power transmission device 36 electrical energy supplied by the rotating part 40 on the fixed part 38 is transmitted. This transfer can be done for example by induction or by means of at least one slip ring.

Der Planfräskopf 10 umfasst zudem eine Drehwinkelerfassungsvorrichtung 44, die auch als Drehwinkelgeber bezeichnet werden kann. Im vorliegenden Fall ist die Drehwinkelerfassungsvorrichtung 44 als Teil der Energieübertragungsvorrichtung 36 ausgebildet. Es ist aber auch möglich, dass die Drehwinkelerfassungsvorrichtung ausgebildet ist zum Empfangen von den Drehwinkel kodierenden Signalen eines Drehwinkelgebers der Spindel 24. Dann wird der erfasste Drehwinkel φ beispielweise über die Energieübertragungsvorrichtung auf eine elektrische Steuervorrichtung 46 übertragen wird. Die elektrische Steuervorrichtung 46 erfasst den Drehwinkel φ von der Drehwinkelerfassungsvorrichtung 44 und liest in Echtzeit einen digitalen Speicher 48 aus, in dem eine Auslenkung Δz abgelegt ist. Die Auslegung Δz gibt den Weg an, um den die Fräsaufnahme 12 bei gegebenem Drehwinkel φ relativ zur Spindelaufnahme 20 entlang der Drehachse auszulenken ist.The face milling head 10 also includes a rotation angle detection device 44 , which can also be referred to as a rotary encoder. In the present case, the rotation angle detection device 44 as part of the energy transmission device 36 educated. But it is also possible that the rotation angle detection device is designed to receive signals encoding the rotation angle of a rotation angle sensor of the spindle 24 , Then, the detected rotation angle φ is, for example, via the power transmission device to an electric control device 46 is transmitted. The electrical control device 46 detects the rotation angle φ of the rotation angle detecting device 44 and reads a digital memory in real time 48 from, in which a deflection .DELTA.z is stored. The design Δz indicates the way to the the Fräsaufnahme 12 at a given angle of rotation φ relative to the spindle 20 is to deflect along the axis of rotation.

Abhängig von der Auslenkung Δz beaufschlagt die Steuervorrichtung 46 den Piezoaktor 26 mit einem elektrischen Strom oder einer elektrischen Spannung, so dass dieser sich längt oder verkürzt, so dass sich die Auslenkung Δz einstellt. Es kann sich bei der Auslenkung Δz um einen binären Wert handeln, das heißt, dass nicht relevant ist, wie groß genau die Auslenkung Δz sein soll, sondern dass es ausreicht, dass überhaupt eine detektierbare Auslenkung stattgefunden hat.Depending on the deflection .DELTA.z applied to the control device 46 the piezoelectric actuator 26 with an electric current or an electrical voltage so that it lengthens or shortens, so that the deflection .DELTA.z is established. The deflection .DELTA.z may be a binary value, that is, it is irrelevant how large the deflection .DELTA.z should be, but that it is sufficient that at all a detectable deflection has taken place.

Die Spindelaufnahme 20 hat eine Spindelaufnahmen-Masse m₂₀, die im vorliegenden Fall das Fünffache einer Fräseraufnahme-Masse m₁₂, der Fräseraufnahme beträgt.The spindle holder 20 has a spindle-receiving mass m ₂₀ , which in the present case is five times a cutter receiving mass m ₁₂ , the cutter receiving.

Mit dem in 1 gezeigten Planfräskopf sind Schreibfrequenzen f von oberhalb f = 600 Hz möglich. Es wurden bereits Schreibfrequenzen von oberhalb von 4,5 kHz erreicht.With the in 1 shown Planfräskopf writing frequencies f of above f = 600 Hz are possible. Writing frequencies above 4.5 kHz have already been achieved.

2 zeigt den Planfräskopf 10 aus 1 in einer perspektivischen Schnittansicht. 2 shows the face milling head 10 out 1 in a perspective sectional view.

3 zeigt eine Oberfläche 50 eines erfindungsgemäßen Bauteils. Die Oberfläche 50 besitzt Fräsriefen mit einer Mikrostruktur, die im Teilbild unten links für einen Ausschnitt überhöht dargestellt ist. Es ist zu erkennen, dass in der Oberfläche 50 Daten kodiert sind. So ist die Zeichenfolge 01011 im Bild dargestellt. 3 shows a surface 50 a component according to the invention. The surface 50 has milling grooves with a microstructure, which is shown in the lower left part of the figure for a section. It can be seen that in the surface 50 Data are encoded. So the string 01011 is shown in the picture.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1010: Planfräskopffacing head
1212: FräseraufnahmeWeldon chuck
1414: Fräsermilling cutter
1616: Axialführungaxial guidance
1818: FestkörpergelenkSolid joint
2020: SpindelaufnahmeSpindle taper
2222: Werkzeugaufnahmetool holder
2424: Spindelspindle
2626: Piezoaktorpiezo actuator
2828: Kopfendehead
3030: Fußendefoot
3232: Spannstabtie rod
3434: Federfeather
3636: EnergieübertragungsvorrichtungEnergy transmission device
3838: feststehender Teilfixed part
4040: rotierender Teilrotating part
4242: Kabelelectric wire
4444: DrehwinkelerfassungsvorrichtungTurning angle detector
4646: Steuervorrichtungcontrol device
4848: SpeicherStorage
5050: Oberflächesurface
DD: Drehachseaxis of rotation
φφ: Drehwinkelangle of rotation
ΔzAz: Auslenkungdeflection
m₂₀ m ₂₀: Spindelaufnahme-MasseSpindle holding mass
m₁₂ m ₁₂: Fräseraufnahme-MasseWeldon chuck mass
ff: Schreibfrequenzwrite frequency

Claims

Face milling method for milling a workpiece, comprising the step of: (a) turning a milling cutter ( 14 ) about its axis of rotation by means of a spindle ( 24 ) and engaging the milling cutter ( 14 ) with the workpiece, so that a milled surface is formed, characterized by the step: (b) for the rotary movement of the milling cutter ( 14 Synchronized axial movement of the milling cutter ( 14 ) in dependence on its rotational position (φ) and relative to the spindle ( 24 ), so that on the surface ( 50 ) of the workpiece gives a predetermined pattern.

Plan milling method according to claim 1, characterized in that for the rotary movement of the milling cutter ( 14 ) synchronized axial movement comprises the following steps: (b1) continuously detecting a rotational position (φ) of the milling cutter ( 14 ) and (b2) axially moving the milling cutter ( 14 ) depending on its rotational position (φ).

Plan milling method according to one of the preceding claims, characterized in that the movement of the milling cutter ( 14 ) in the axial direction at a writing frequency f, which is not a resonant frequency.

Component with a milled surface ( 50 ) in which milling grooves are formed, wherein the milling grooves have a microstructure and wherein the microstructure encodes data corresponding to at least 1 byte per groove.

Component according to Claim 4, characterized in that the microstructure is located at a plurality of positions on the surface ( 50 ) so that the data is redundantly redundant in the surface ( 50 ) are stored.

Plan milling head for carrying out a method according to one of claims 1 to 3, with (i) a milling cutter receptacle ( 12 ) for receiving a milling cutter ( 14 ), (ii) an axial guide ( 16 ), which the cutter receptacle ( 12 ) axially, and (iii) a piezoactuator ( 26 ) which is designed for axial movement of the milling cutter receptacle ( 12 ).

Plan milling head according to claim 6, characterized by a spindle receptacle ( 20 ) for connecting to a spindle ( 24 ), wherein the piezoelectric actuator ( 26 ) between the spindle receptacle ( 20 ) and the cutter holder ( 12 ) acts.

Plan milling head according to claim 6 or 7, characterized in that the spindle receptacle ( 20 ) has a spindle-receiving mass (m ₁₂ ), which is at least three times a cutter receiving mass of the cutter receiving ( 12 ) Has.

Plan milling head according to one of claims 6 to 8, characterized by (iv) a rotation angle detection device ( 44 ) for detecting a current rotational position (φ) of the milling cutter receptacle ( 12 ) and (v) an electrical control device ( 46 ), which is adapted to automatically detect the rotational position and axial movement of the milling cutter receptacle ( 12 ) in dependence on the rotational position (φ).

Milling device with a spindle ( 10 ) and a face milling head ( 10 ) according to one of the preceding claims, the spindle receptacle ( 20 ) with the spindle ( 24 ) connected is.