DE102017008570A1

DE102017008570A1 - Werkzeugmaschine und Verfahren zum Glätten eines Werkstücks

Info

Publication number: DE102017008570A1
Application number: DE102017008570.6A
Authority: DE
Inventors: Takaaki Fujii
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2016-09-16
Filing date: 2017-09-12
Publication date: 2018-03-22
Also published as: JP2018043333A; US20180079009A1; JP6599832B2; CN107824843A; CN107824843B; US10118227B2

Abstract

Eine Werkzeugmaschine umfasst eine Spitze, die an der Spindel (26) in einer Position, die dem Maschinentisch (20) gegenübersteht, angeordnet ist, eine Einheit (38) zum Speichern einer Schneidkantenposition, die darin mehrere Messwerte speichert, die dadurch erzielt werden, dass eine Messung der Position der Spitze in einem Zustand, in dem die Spindel (26) auf mindestens eine Phase eingestellt ist und die Spitze an einem identischen Punkt positioniert ist, mindestens zweimal ausgeführt wird, eine Einheit (40) zum Berechnen eines Neigungswinkels einer Spindel, die einen Neigungswinkel der Spindel (26) im Verhältnis zu einer XY-Ebene (31) basierend auf den mehreren Messwerten berechnet, und eine Einheit (42) zum Drehen eines Koordinatensystems, welche die XY-Ebene (31) um mindestens eine von der X-Achse und der Y-Achse basierend auf dem Neigungswinkel der Spindel (26), der durch die Einheit (40) zum Berechnen eines Neigungswinkels einer Spindel berechnet wird, dreht.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Werkzeugmaschine, die eine Glätteinheit aufweist, und ein Verfahren zum Glätten eines Werkstücks.
Allgemeiner Stand der Technik
Neuerdings ist bei der Bearbeitung einer flachen Oberfläche an einem Werkstück unter Verwendung eines Bearbeitungszentrums ein Fräswerkzeug, das einen Durchmesser aufweist, der größer als eine von der Dimension in der X-Richtung und der Dimension in der Y-Richtung ist, wenn er von der Oberseite des Werkstücks aus gesehen ist, an der Spindel der Werkzeugmaschine angebracht, und dann wird das Werkzeug auf einer einzigen geraden Bahn bewegt, wodurch es möglich ist, eine flache Oberfläche mit guter Glätte zu bearbeiten.
Wenn das zu bearbeitende Werkstück jedoch groß ist, muss der Durchmesser des Fräswerkzeugs vergrößert werden, und somit neigt die Werkzeugmaschine dazu, groß zu werden, was zu einem Kostenproblem führt.
Um dieses Problem zu lösen, gibt es ein Verfahren zum Glätten mit einem Fräswerkzeug mit kleinem Durchmesser unter Verwendung einer kleinen Werkzeugmaschine. Da jedoch der gesamte Bereich der Oberseite des Werkstücks nicht mit einer einzigen Bearbeitungsbahn in einer geraden Linie abgedeckt werden kann, muss die Bearbeitung auf mindestens zwei oder mehreren Bahnen erfolgen. Falls in diesem Fall die Spindel, die an der Werkzeugmaschine angebracht ist, nicht derart montiert ist, dass sie zu den Vorschubachsen genau orthogonal ist, um den Antrieb in den X- und Y-Achsenrichtungen auszuführen, bilden sich zwischen zwei oder mehreren Bahnen an der bearbeiteten Oberfläche winzige Stufen.
Es ist nahezu unmöglich, die Maschine in der Herstellungsphase zusammenzubauen, so dass die Spindel zu den Vorschubachsen genau orthogonal ist, um sie in den X- und Y-Achsenrichtungen ohne jegliche Montagefehler anzutreiben. Selbst wenn die Spindel mit einer statischen Präzision montiert wurde, die möglichst nahe an null liegt, besteht ferner auf Grund einer thermischen Verlagerung das Risiko, dass der Halterungswinkel der Spindel im Verhältnis zu den Vorschubachsen geneigt ist, um den Antrieb in den X- und Y-Achsenrichtungen auszuführen. Aus diesem Grund entsteht beim Bilden einer flachen Oberfläche mit einem Fräswerkzeug, das einen Durchmesser aufweist, der kleiner als die Größe eines Werkstücks ist, unweigerlich ein Höhenunterschied an der bearbeiteten Oberfläche.
Gemäß der japanischen Patent-Auslegeschrift Nr. 2008-264883 wird das folgende Verfahren offenbart. D. h. bevor mit der Bearbeitung begonnen wird, wird die Spindel mit der Drehzahl für die Bearbeitung gedreht, und die Position der Werkzeugmitte und die thermische Verlagerung der Spindel werden bestimmt, wodurch das Verhältnis der Werkzeugmittenposition zu der thermischen Verlagerung als Ausgleichskoeffizient bestimmt wird. Nach dem Beginn der Bearbeitung wird unter Verwendung des erzielten Ausgleichskoeffizienten eine Bearbeitung ausgeführt, während der Regelbetrag der Schneid- und Bewegungsvorrichtung korrigiert wird.
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Das Verfahren, das in der japanischen Patent-Auslegeschrift Nr. 2008-264883 beschrieben wird, ist jedoch nicht dazu gedacht, eine Korrektur unter Berücksichtigung der Schräge der Spindel vorzunehmen, sondern soll die Position auf der Z-Achse im Verhältnis zu dem Programmsollwert korrigieren, und daher ist es schwierig, den Höhenunterschied bei der Bearbeitung einer flachen Oberfläche zu beseitigen.
Es erfolgt nun mit Bezug auf 27A bis 28 eine Beschreibung der Faktoren, die den Höhenunterschied verursachen, wenn eine Bearbeitung einer flachen Oberfläche unter Verwendung eines Fräswerkzeugs mit kleinem Durchmesser ausgeführt wird.
Die Beschreibung betrifft einen Fall, bei dem das Glätten an einem Werkstück 1006 anhand eines Fräswerkzeugs 1004 erfolgt, das von einer Spindel 1002 einer Werkzeugmaschine 10C0 ergriffen wird, die konfiguriert ist, wie in 27A gezeigt. Wie in 27B und 27C gezeigt, wenn der Durchmesser D des Fräswerkzeugs 1004 kleiner als eine Schmalseitendimension Ls des Werkstücks 1006 ist, werden mindestens zwei Bearbeitungsbahnen oder Bearbeitungsbahnen, in denen sich die Kontaktbereiche des Fräswerkzeugs 1004 überlappen, benötigt.
Im Idealfall der Werkzeugmaschine 10C0, die eine in 27A gezeigte Konfiguration aufweist, muss die Spindel 1002 derart montiert sein, dass sie sowohl zu der Y-Achse zum Antreiben eines Schlittens 1008 als auch zu der X-Achse zum Antreiben eines Maschinentischs 1010 genau orthogonal ist. In der Herstellungsphase ist es jedoch sehr schwierig oder sogar nahezu unmöglich, diese Bauteile ohne statischen Fehler zusammenzubauen, so dass die meisten Werkzeugmaschinen letztendlich geringfügige Fehler aufweisen.
Wie in 27A gezeigt, falls die Spindel 1002 im Verhältnis zur Y-Achse geneigt ist, wenn das Werkstück 1006 auf einer geraden Linie in der X-Richtung gefräst wird, entsteht eine Stufe 1012 in dem Werkstück 1006, wie in 28 gezeigt. Das in 28 gezeigte Beispiel ist rein erläuternd. Selbst bei der Verwendung eines Fräswerkzeugs 1004, das ein größeres Format als die Schmalseitendimension Ls des Werkstücks 1006 aufweist, falls die Bearbeitung auf zwei oder mehreren Bearbeitungsbahnen oder auf Bearbeitungsbahnen, bei denen sich die Kontaktbereiche des Fräswerkzeugs 1004 auf den Bahnen überlappen, erfolgt, entstehen Stufen wie zuvor beschrieben.
Als Mittel zum Vermeiden des Entstehens der Stufen 1012, wie in 28 gezeigt, muss die Spindel 1002 in der Herstellungsphase mit hoher Präzision orthogonal zur Vorschubrichtung der Y-Achse zusammengebaut werden. Falls jedoch in einem Ständer 1014 oder einem Spindelkopf 106 der Werkzeugmaschine 10C0 auf Grund des Einflusses der Umgebungstemperatur oder dergleichen am Massenproduktionsstandort eine thermische Verlagerung entsteht, kommt es zu dem Problem, dass eine geringfügige Schräge im Verhältnis zu der Vorschubachsenbewegung entsteht, selbst wenn die Spindel 1002 mit hoher Präzision zusammengebaut wird.
Die vorliegende Erfindung wurde angesichts des obigen Problems erdacht, und es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Werkzeugmaschine und ein Verfahren zum Glätten eines Werkstücks bereitzustellen, die in der Lage sind, das Entstehen von Höhenunterschieden an der Werkstückoberfläche möglichst aufzuheben, indem ein großes Werkstück beispielsweise unter Verwendung einer universellen kleinformatigen Werkzeugmaschine geglättet wird.

[1] Eine Werkzeugmaschine gemäß einem erstem Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst: einen Maschinentisch, der eine Werkstückablagefläche aufweist und an dem ein Werkstück befestigt ist; eine Spindel, die mit einem Werkzeug ausgestattet ist, das konfiguriert ist, um ein Glätten an dem Werkstück auszuführen, das an dem Maschinentisch befestigt ist; eine Einheit zum Steuern des Glättens eines Werkstücks, die konfiguriert ist, um ein Glätten an dem Werkstück unter Verwendung des Werkstücks derart auszuführen, dass sich die Bearbeitungsbereiche des Werkzeugs an einer Oberfläche des Werkstücks teilweise überlappen; mindestens ein Kontaktelement, das an der Spindel in einer Position angeordnet ist, die dem Maschinentisch gegenübersteht; eine Einheit zum Speichern einer Position eines Kontaktelements, die konfiguriert ist, um mehrere Messwerte zu speichern, die erzielt werden, indem eine Messung einer Position des Kontaktelements mindestens zweimal in einem Zustand ausgeführt wird, in dem die Spindel auf mindestens eine Phase eingestellt ist und das Kontaktelement an einem identischen Punkt positioniert ist; eine Einheit zum Berechnen eines Neigungswinkels einer Spindel, die konfiguriert ist, um einen Neigungswinkel der Spindel im Verhältnis zu einer XY-Ebene zum Glätten basierend auf den mehreren Messwerten, die in der Einheit zum Speichern einer Position eines Kontaktelements gespeichert sind, zu berechnen; und eine Einheit zum Drehen eines Koordinatensystems, die konfiguriert ist, um die XY-Ebene um mindestens eine von der X-Achse und der Y-Achse basierend auf dem Neigungswinkel der Spindel, der durch die Einheit zum Berechnen eines Neigungswinkels einer Spindel berechnet wird, zu drehen, und die Einheit zum Steuern des Glättens eines Werkstücks bearbeitet eine flache Oberfläche des Werkstücks entlang der XY-Ebene, die von der Einheit zum Drehen eines Koordinatensystems gedreht wird.

Mit dieser Konfiguration ist es möglich, das Entstehen von Höhenunterschieden an der Werkstückoberfläche möglichst aufzuheben, indem ein großes Werkstück beispielsweise unter Verwendung einer universellen kleinformatigen Werkzeugmaschine geglättet wird.

[2] Bei dem ersten Aspekt kann die Einheit zum Speichern einer Position eines Kontaktelements konfiguriert sein, um mehrere Messwerte zu speichern, die durch Ausführen einer Messung an einem der Kontaktelemente in einem Zustand, in dem die Spindel auf zwei oder mehrere verschiedene Phasen eingestellt ist und das eine Kontaktelement an einem identischen Punkt positioniert ist, erzielt werden.

Wenn bei der obigen Konfiguration beispielsweise ein einziges Kontaktelement an einem identischen Punkt positioniert ist, wobei die Spindel auf zwei verschiedene Phasen eingestellt ist, ist es möglich, eine orthogonale Beziehung zwischen einer Richtung (z. B. der Y-Richtung) der XY-Ebene und der Spindel zu erzeugen. Dadurch ist es möglich, eine gute flache Oberfläche an einem Werkstück fast ohne Höhenunterschiede zu erstellen, selbst wenn ein Fräsen auf mehreren Bahnen in der anderen Richtung (z. B. der X-Richtung) mehrmals erfolgt.
Wenn ferner ein einziges Kontaktelement an einem identischen Punkt positioniert ist, wobei die Spindel auf drei verschiedene Phasen eingestellt ist, ist es möglich, eine orthogonale Beziehung zwischen einer Richtung (z. B. der Y-Richtung) der XY-Ebene und der Spindel und zwischen der anderen Richtung (X-Richtung) derselben und der Spindel zu erzeugen. Dadurch ist es möglich, eine ausreichend flache Oberfläche an einem Werkstück fast ohne Höhenunterschiede zu erstellen.
Der Grund dafür, dass ein einziges Kontaktelement verwendet wird, ist folgender. Falls mehrere Kontaktelemente verwendet werden, kann der Prozess des Messens der Positionen von Kontaktelementen manchmal durch die Montagefehler der mehreren Kontaktelemente beeinträchtigt werden. Um dies zu berücksichtigen, wird durch die Verwendung eines einzigen Kontaktelements zur Messung die Messung nicht durch den Montagefehler des Kontaktelements beeinträchtigt, und es ist somit möglich, zwischen einer Richtung der XY-Ebene und der Spindel eine orthogonale Beziehung mit hoher Präzision zu erstellen.

[3] Bei dem ersten Aspekt können die mehreren Kontaktelemente an der Spindel angeordnet sein, die Einheit zum Speichern einer Position eines Kontaktelements kann konfiguriert sein, um die erzielten mehreren Messwerte zu speichern, die durch das Messen der Position jedes der mehreren Kontaktelemente in einem Zustand, in dem die Spindel auf eine Phase eingestellt ist und jedes der mehreren Kontaktelemente an einem identischen Punkt positioniert ist, erzielt werden, und die Einheit zum Berechnen eines Neigungswinkels einer Spindel kann basierend auf den mehreren Messwerten einen Neigungswinkel der Spindel im Verhältnis zu mindestens einer Richtung der XY-Ebene bestimmen.

Diese Konfiguration ermöglicht es, eine orthogonale Beziehung zwischen einer Richtung (z. B. der Y-Richtung) der XY-Ebene und der Spindel zu erzeugen, und somit eine gute flache Oberfläche an einem Werkstück zu erstellen, fast ohne dass Höhenunterschiede an dem Werkstück entstehen.
Insbesondere kann der Neigungswinkel der Spindel bezüglich der zuvor erwähnten einen Richtung durch das Positionieren und Messen der Spindel nur in der ersten Phase bestimmt werden. Dadurch ist es möglich, die Anzahl der Schritte und die Arbeitszeit zu reduzieren, um eine Richtung der XY-Ebene und der Spindel zueinander orthogonal zu machen.

[4] Der erste Aspekt kann derart aufgebaut sein, dass das Kontaktelement eine Spitze ist, die an dem Werkzeug in einer Position angeordnet ist, die dem Maschinentisch gegenübersteht, und die Einheit zum Speichern einer Position eines Kontaktelements ist konfiguriert, um mehrere Messwerte zu speichern, die dadurch erzielt werden, dass die Messung der Position einer Schneidkante der Spitze unter Verwendung einer Einheit zum Messen einer Schneidkantenposition, die an dem Maschinentisch befestigt ist, in einem Zustand, in dem die Schneidkante der Spitze positioniert ist, mindestens zweimal ausgeführt wird.

Die Verwendung der Spitze als Kontaktelement kann eine spezielle Messvorrichtung überflüssig machen, was zu einer Kostenreduzierung führt. Da ferner ein Werkzeug, das tatsächlich für die Bearbeitung des Werkstücks zu verwenden ist, verwendet werden kann, ist es möglich, die Positionsmessung unter Berücksichtigung der Dimensionstoleranz des Werkzeugs auszuführen. Wenn eine Messvorrichtung verwendet wird, ist es gewöhnlich notwendig, die Messungen unter Berücksichtigung der Toleranz des Werkzeugs fein zu korrigieren. Gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine derartige feine Korrektur jedoch nicht notwendig, und somit kann die Messarbeit vereinfacht werden.

[5] Bei dem ersten Aspekt wird es bevorzugt, dass eine Vorrichtung zum Messen einer Werkzeuglänge, die konfiguriert ist, um die Länge des Werkzeugs zu messen, als die Einheit zum Messen einer Schneidkantenposition verwendet wird. Dadurch ist es möglich, den Abstand zwischen der Spitze, die an dem Werkzeug angebracht ist, und der Berührungssensorfläche der Vorrichtung zum Messen einer Werkzeuglänge mit hoher Präzision zu messen. Dabei kann die Vorrichtung zum Messen einer Werkzeuglänge von der Art entweder mit oder ohne Kontakt sein.
[6] Bei dem ersten Aspekt wird es bevorzugt, dass das Kontaktelement ein Sondenelement einer Berührungssonde ist, die an der Spindel in einer Position, die dem Maschinentisch gegenübersteht, montiert ist, und dass das Sondenelement gegenüber der Mittelachse der Spindel zu der X-Richtung oder Y-Richtung des Maschinentisches abgelenkt wird. Dadurch ist es möglich, einen Installationsraum auf der Tischplatte zu sichern, ohne eine spezielle Messvorrichtung auf der Seite des Maschinentisches anbringen zu müssen.
[7] Bei dem ersten Aspekt kann die Werkzeugmaschine ferner Drehachsen umfassen, die konfiguriert sind, um die Werkstückablagefläche zu drehen, damit die XY-Ebene, die von der Einheit zum Drehen eines Koordinatensystems gedreht wird, und die Werkstückablagefläche parallel sind.

Gewöhnlich bildet die Tischplatte eine Werkstückablagefläche, wenn ein Werkstück auf den Maschinentisch gelegt wird. In diesem Fall sind die XY-Ebene und die Werkstückablagefläche des Maschinentisches nicht unbedingt parallel zueinander, was möglicherweise zu einem geringfügigen Fehler führt. Dieser geringfügige Fehler kann sich nach der Bearbeitung einer flachen Oberfläche an dem Werkstück nachteilig auf das Werkstück übertragen. Mit anderen Worten kann es sein, dass die Seitenfläche des Werkstücks nicht in einer rechteckigen Form bearbeitet werden kann.
Da jedoch diese Konfiguration der vorliegenden Erfindung Drehachsen umfasst, welche die Werkstückablagefläche derart drehen, dass die XY-Ebene, die von der Einheit zum Drehen eines Koordinatensystems gedreht wird, und die Werkstückablagefläche zueinander parallel sind, ist es möglich, die XY-Ebene und die Werkstückablagefläche zueinander parallel zu machen. Dadurch ist es möglich, wenn ein Glätten an dem Werkstück basierend auf der XY-Ebene nach einer Drehung des Koordinatensystems erfolgt, die Seitenfläche des Werkstücks in einer rechteckigen Form zu bearbeiten, wodurch eine Verbesserung der Bearbeitungsqualität erreicht wird.

[8] Bei dem ersten Aspekt kann die Werkzeugmaschine ferner eine eigene Aufspannvorrichtung umfassen, die konfiguriert ist, um die Werkstückablagefläche derart zu positionieren, dass die XY-Ebene, die durch die Einheit zum Drehen eines Koordinatensystems gedreht wird, und die Werkstückablagefläche zueinander parallel gemacht werden. Diese Konfiguration ermöglicht es, die XY-Ebene und die Werkstückablagefläche parallel zu machen. Wenn daher eine planare Bearbeitung an dem Werkstück basierend auf der XY-Ebene nach einer Drehung des Koordinatensystems erfolgt, ist es möglich, die Bearbeitung auszuführen und dabei die seitliche Fläche des Werkstücks in einer rechteckigen Form zu halten, wodurch eine Verbesserung der Bearbeitungsqualität erreicht wird.
[9] Bei dem ersten Aspekt kann der Durchmesser des Werkzeugs kleiner als eine Schmalseitendimension des Werkstücks sein.

Wenn bei dieser Konfiguration ein Fräsen auf mehreren Bearbeitungsbahnen mehrmals erfolgt, kommt es an dem Werkstück kaum zu Stufen, selbst wenn sich die Bearbeitungsbahnen des Werkzeugs überlappen, und daher ist es möglich, eine gute flache Oberfläche an dem Werkstück zu bilden. Die Bearbeitungsbahnen des Werkzeugs können nicht nur geradlinig sondern auch bogenförmig sein.

[10] Ein Verfahren zum Glätten eines Werkstücks gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Glätten eines Werkstücks, um ein Werkstück zu glätten unter Verwendung von: einem Maschinentisch, der eine Werkstückablagefläche aufweist und an dem das Werkstück befestigt ist; einer Spindel, die mit einem Werkzeug ausgestattet ist, das konfiguriert ist, um an dem Werkstück, das an dem Maschinentisch befestigt ist, ein Glätten auszuführen; und dem Werkzeug, das eine Bearbeitung derart ausführt, dass sich die Bearbeitungsbereiche des Werkzeugs an einer Oberfläche des Werkstücks teilweise überlappen, umfassend: einen Schritt des Speicherns von Messwerten, der darin besteht, mehrere Messwerte zu speichern, die erzielt werden, indem die Messung einer Position mindestens eines Kontaktelements, das an der Spindel in einer Position angeordnet ist, die dem Maschinentisch gegenübersteht, in einem Zustand, in dem die Spindel auf mindestens eine Phase eingestellt ist und das Kontaktelement an einem identischen Punkt positioniert ist, mindestens zweimal erfolgt; einen Schritt des Berechnens eines Neigungswinkels einer Spindel, der darin besteht, einen Neigungswinkel der Spindel im Verhältnis zu einer XY-Ebene für das Glätten basierend auf den mehreren gespeicherten Messwerten zu berechnen; und einen Schritt des Drehens eines Koordinatensystems, der darin besteht, die XY-Ebene um mindestens eine von der X-Achse und der Y-Achse basierend auf dem berechneten Neigungswinkel der Spindel zu drehen, wobei eine flache Oberfläche des Werkstücks entlang der XY-Ebene, die durch den Schritt des Drehens eines Koordinatensystems gedreht wird, bearbeitet wird.
[11] Bei dem zweiten Aspekt können in dem Schritt des Speicherns von Messwerten mehrere Messwerte gespeichert werden, die dadurch erzielt werden, dass eine Messung an einem der Kontaktelemente in einem Zustand, in dem die Spindel auf zwei oder mehrere verschiedene Phasen eingestellt ist und das eine Kontaktelement an einem identischen Punkt positioniert ist, erfolgt.
[12] Der zweite Aspekt kann derart aufgebaut sein, dass die mehreren Kontaktelemente auf der Spindel angeordnet sind; in dem Schritt des Speicherns von Messwerten mehrere Messwerte gespeichert werden, die erzielt werden, indem die Position von jedem der mehreren Kontaktelemente in einem Zustand, in dem die Spindel auf eine Phase eingestellt ist und jedes der mehreren Kontaktelemente an einem identischen Punkt positioniert ist, gemessen wird; und in dem Schritt des Berechnens eines Neigungswinkels einer Spindel ein Neigungswinkel der Spindel im Verhältnis zu mindestens einer Richtung der XY-Ebene basierend auf den mehreren Messwerten bestimmt wird.
[13] Der zweite Aspekt kann derart aufgebaut sein, dass das Kontaktelement eine Spitze ist, die an dem Werkzeug in einer Position, die dem Maschinentisch gegenübersteht, angeordnet ist; und in dem Schritt des Speicherns von Messwerten mehrere Messwerte gespeichert werden, die erzielt werden, indem eine Messung der Position einer Schneidkante der Spitze durch die Verwendung einer Einheit zum Messen einer Schneidkantenposition, die an dem Maschinentisch befestigt ist, in einem Zustand, in dem die Schneidkante der Spitze positioniert ist, erfolgt.
[14] Der zweite Aspekt kann derart aufgebaut sein, dass das Kontaktelement ein Sondenelement einer Berührungssonde ist, die an der Spindel in einer Position, die dem Maschinentisch gegenübersteht, befestigt ist; und das Sondenelement von der Mittelachse der Spindel zu der X-Richtung oder Y-Richtung des Maschinentisches abgelenkt ist.
[15] Bei dem zweiten Aspekt kann der Durchmesser des Werkzeugs kleiner als eine Schmalseitendimension des Werkstücks sein.

Gemäß den Werkzeugmaschinen und dem Verfahren zum Glätten eines Werkstücks der vorliegenden Erfindung ist es möglich, das Entstehen von Höhenunterschieden an der Werkstückoberfläche durch das Glätten eines großen Werkstücks unter Verwendung beispielsweise einer universellen kleinformatigen Werkzeugmaschine möglichst aufzuheben.
Die obigen und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung besser hervorgehen, wenn sie in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen gesehen wird, in denen eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung als erläuterndes Beispiel gezeigt wird.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Es zeigen:
1 ein Konfigurationsdiagramm, das eine Werkzeugmaschine (erste Werkzeugmaschine) gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
2A eine erläuternde Ansicht, die ein Beispiel einer Spitze eines Fräswerkzeugs zeigt, das auf einer Werkstückablagefläche positioniert ist;
2B eine Umrisszeichnung, die ein Fräswerkzeug von oben gesehen zeigt;
2C eine Umrisszeichnung eines von oben gesehenen Werkstücks, wobei ein Teil desselben ausgelassen ist;
3A eine Ansicht, die einen Zustand zeigt, in dem eine spezifische Spitze auf einer Berührungssensorfläche einer Vorrichtung zum Messen einer Werkzeuglänge positioniert ist, die auf einer Werkstückablagefläche abgelegt ist, aus der X-Richtung gesehen;
3B eine Ansicht, die den in 3A gezeigten Zustand aus der Z-Richtung gesehen zeigt, wobei ein Teil davon ausgelassen ist;
4 ein Ablaufschema, das den Verarbeitungsbetrieb der ersten Werkzeugmaschine zeigt;
5A eine Ansicht, die einen Zustand zeigt, in dem die Spindel um 180° gedreht ist, nachdem die Spindel aus dem Zustand von 3A nach oben bewegt wurde, aus der X-Richtung gesehen;
5B eine Draufsicht, die den Zustand, der in 5A gezeigt wird, aus der Z-Richtung gesehen zeigt, wobei ein Teil davon ausgelassen ist;
6A eine Ansicht, die einen Zustand zeigt, in dem eine spezifische Spitze auf der Berührungssensorfläche der Vorrichtung zum Messen einer Werkzeuglänge aus dem Zustand aus 5A positioniert ist, aus der X-Richtung gesehen;
6B eine Ansicht, die den Zustand, der in 6A gezeigt wird, aus der Z-Richtung gesehen zeigt, wobei ein Teil davon ausgelassen ist;
7 eine erläuternde Ansicht, die das Glätten durch die erste Werkzeugmaschine zeigt;
8 ein Konfigurationsdiagramm, das eine Werkzeugmaschine (zweite Werkzeugmaschine) gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
9 ein Ablaufschema (Teil 1), das einen Verarbeitungsbetrieb der zweiten Werkzeugmaschine zeigt;
10 ein Ablaufschema (Teil 2), das den Verarbeitungsbetrieb der zweiten Werkzeugmaschine zeigt;
11A eine erläuternde Ansicht, die einen Zustand zeigt, in dem eine spezifische Spitze auf einer Berührungssensorfläche einer Vorrichtung zum Messen einer Werkzeuglänge positioniert ist, wobei die Spindel auf eine erste Phase eingestellt ist;
11B eine erläuternde Ansicht, die einen Zustand zeigt, in dem die Spindel von der ersten Phase auf eine zweite Phase eingestellt ist und auf der Vorrichtung zum Messen einer Werkzeuglänge positioniert ist;
11C eine erläuternde Ansicht, die einen Zustand zeigt, in dem die Spindel aus der zweiten Phase auf eine dritte Phase eingestellt ist und auf der Vorrichtung zum Messen einer Werkzeuglänge positioniert ist;
12 eine erläuternde Ansicht, welche die Kennzeichen einer Werkzeugmaschine (dritte Werkzeugmaschine) gemäß der dritten Ausführungsform zeigt;
13 ein Ablaufschema, das einen Verarbeitungsbetrieb einer dritten Werkzeugmaschine der vorliegenden Erfindung zeigt;
14A eine Ansicht, die einen Zustand zeigt, in dem eine erste spezifische Spitze auf einer Berührungssensorfläche einer Vorrichtung zum Messen einer Werkzeuglänge positioniert ist, wobei die Spindel auf eine erste Phase eingestellt ist, aus der X-Richtung gesehen;
14B eine Ansicht, die den Zustand, der in 14A gezeigt wird, aus der Z-Richtung gesehen zeigt, wobei ein Teil davon ausgelassen ist;
15A eine Ansicht, die einen Zustand zeigt, in dem eine zweite spezifische Spitze auf der Berührungssensorfläche der Vorrichtung zum Messen einer Werkzeuglänge positioniert, ohne die Phase der Spindel zu ändern, aus der X-Richtung gesehen;
15B eine Ansicht, die den Zustand, der 15A gezeigt wird, aus der Z-Richtung gesehen zeigt, wobei ein Teil davon ausgelassen ist;
16 ein Konfigurationsdiagramm, das eine Werkzeugmaschine (vierte Werkzeugmaschine) gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
17 ein Ablaufschema (Teil 1), das einen Verarbeitungsbetrieb der vierten Werkzeugmaschine zeigt;
18 ein Ablaufschema (Teil 2), das den Verarbeitungsbetrieb der vierten Werkzeugmaschine zeigt;
19 ein Konfigurationsdiagramm, das eine Werkzeugmaschine (fünfte Werkzeugmaschine) gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
20A eine Ansicht, die einen Zustand zeigt, in dem ein Sondenelement einer Berührungssonde in einer spezifischen Position auf der Werkstückablagefläche positioniert ist, aus der X-Richtung gesehen;
20B eine Ansicht, die den Zustand, der in 20A gezeigt wird, aus der Z-Richtung gesehen zeigt, wobei ein Teil davon ausgelassen ist;
21 ein Ablaufschema, das einen Verarbeitungsbetrieb der fünften Werkzeugmaschine zeigt;
22A eine Ansicht, die einen Zustand zeigt, in dem die Spindel um 180 Grad gedreht ist, nachdem die Spindel aus dem Zustand aus 20A nach oben bewegt wurde, aus der X-Richtung gesehen;
22B eine Draufsicht, die den Zustand, der in 22A gezeigt wird, aus der Z-Richtung gesehen zeigt, wobei ein Teil davon ausgelassen ist;
23A eine Ansicht, die einen Zustand zeigt, in dem das Sondenelement der Berührungssonde in einer spezifischen Position auf der Werkstückablagefläche positioniert ist, aus dem Zustand aus 22A, aus der X-Richtung gesehen;
23B eine Ansicht, die den Zustand, der in 23A gezeigt wird, aus der Z-Richtung gesehen zeigt, wobei ein Teil davon ausgelassen ist;
24 eine Ansicht, die ein Änderungsbeispiel der Berührungssonde aus der X-Richtung gesehen zeigt;
25 ein Konfigurationsdiagramm, das eine Werkzeugmaschine (sechste Werkzeugmaschine) gemäß einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
26 ein Konfigurationsdiagramm, das eine Werkzeugmaschine (siebte Werkzeugmaschine) gemäß einer siebten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
27A ein schematisches Konfigurationsdiagramm, das eine Werkzeugmaschine gemäß einem herkömmlichen Beispiel zeigt;
27B eine Umrisszeichnung, die ein Fräswerkzeug von oben gesehen zeigt;
27C eine Umrisszeichnung eines von oben gesehenen Werkstücks, wobei ein Teil davon ausgelassen ist; und
28 eine erläuternde Ansicht, die ein herkömmliches Problem zeigt (eine Stufe, die sich an der Oberfläche eines Werkstücks gebildet hat).
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Es werden nun bevorzugte Ausführungsformen von Werkzeugmaschinen und Verfahren zum Glätten eines Werkstücks gemäß der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf 1 bis 28 beschrieben. Bei dieser Beschreibung wird ein Zahlenbereich, der „bis” umfasst, verwendet, um einen Bereich anzugeben, der jeweils die Zahlenwerte vor und nach „bis” als untere und obere Grenzwerte umfasst.
Erste Werkzeugmaschine
Zunächst umfasst eine Werkzeugmaschine (nachstehend als erste Werkzeugmaschine 10A bezeichnet) gemäß einer ersten Ausführungsform: ein Bett 12 als Basis; einen Maschinentisch 20, der anhand eines Schlittens 14 bewegbar an dem Bett 12 angebracht ist und eine Werkstückablagefläche 18 mit einem daran befestigten Werkstück 16 umfasst; einen Ständer 24, der an dem Bett 12 befestigt ist und konfiguriert ist, um einen Spindelkopf 22 senkrecht bewegbar zu tragen; eine Spindel 26 des Spindelkopfs 22, die in einer Position angeordnet ist, die der Werkstückablagefläche 18 des Maschinentisches 20 gegenübersteht; ein Fräswerkzeug 28, das an der Spindel 26 angebracht ist und konfiguriert ist, um das Werkstück 16 zu glätten; und eine Einheit 30 zum Steuern des Glättens eines Werkstücks, die das Glätten des Werkstücks 16 unter Verwendung des Fräswerkzeugs 28 derart steuert, dass sich die Fräsbereiche (Bearbeitungsbereiche) des Fräswerkzeugs 28 auf der Ebene des Werkstücks 16 teilweise überlappen.
Der Maschinentisch 20 bewegt sich über den Schlitten 14 in der X-Richtung durch eine nicht abgebildete Vorschubachse (X-Achse), während sich der Schlitten 14 über das Bett 12 in der Y-Richtung durch eine andere nicht abgebildete Vorschubachse (Y-Achse) bewegt. Die Bewegungen des Maschinentisches 20 und des Schlittens 14 werden durch die Einheit 30 zum Steuern des Glättens eines Werkstücks automatisch oder manuell ausgeführt. D. h. der Maschinentisch 20 bewegt sich in der X-Richtung und der Y-Richtung entlang der XY-Ebene 31, die durch die X-Achse und die Y-Achse definiert wird, an denen entlang der Maschinentisch 20 angetrieben wird.
Das Fräswerkzeug 28 ist an der Spindel 26 in einer Position montiert, die der Werkstückablagefläche 18 des Maschinentisches 20 gegenüberliegt, und weist mehrere Spitzen 32 auf, die in Richtung auf die Werkstückablagefläche 18 vorstehen, wie in 2A gezeigt. In 2A sind zwei Spitzen 32, die um 180° gegenüberliegend montiert sind, als ein typisches Beispiel gezeigt, doch in Wirklichkeit sind drei oder mehrere Spitzen 32 entlang des Umfangs des Fräswerkzeugs 28 beispielsweise winkelgleich angeordnet. Wie in 2B und 2C gezeigt, ist der Durchmesser D des Fräswerkzeugs 28 kleiner als die kurze Dimension Ls (Schmalseitendimension) des Werkstücks 16.
Ferner umfasst, wie in 1 gezeigt, die erste Werkzeugmaschine 10A eine Einheit 34 zum Messen einer Schneidkantenposition, eine Einheit 38 zum Speichern einer Schneidkantenposition als eine Einheit 36 zum Speichern einer Position eines Kontaktelements, eine Einheit 40 zum Berechnen eines Neigungswinkels einer Spindel und eine Einheit 42 zum Drehen eines Koordinatensystems.
Die Einheit 34 zum Messen einer Schneidkantenposition weist eine Einheit 44 zum Messen einer Spindelverlagerung, um die Verlagerung der Spindel 26 zu messen, und eine Vorrichtung 46 zum Messen einer Werkzeuglänge, die an der Werkstückablagefläche 18 montiert und befestigt ist, auf.
Wie in 3A und 3B gezeigt, wird die Vorrichtung 46 zum Messen einer Werkzeuglänge auf die Werkstückablagefläche 18 des Maschinentisches 20 mit einer Berührungssensorfläche 46a nach oben gelegt. Wie es noch beschrieben wird, wenn die Spindel 26 in Richtung auf die Vorrichtung 46 zum Messen einer Werkzeuglänge bewegt wird, so dass die Schneidkante einer spezifischen Spitze 32 (nachstehend als spezifische Spitze 32a bezeichnet) als Kontaktelement in Kontakt mit der Berührungssensorfläche 46a kommt oder die Schneidkante der spezifischen Spitze 32a an der Vorrichtung 46 zum Messen einer Werkzeuglänge positioniert ist, gibt die Vorrichtung 46 zum Messen einer Werkzeuglänge ein Detektionssignal Sa an die Einheit 44 zum Messen einer Spindelverlagerung aus.
Die Einheit 44 zum Messen einer Spindelverlagerung misst den Bewegungsbetrag der spezifischen Spitze 32a von der Stelle aus, an der die Bewegung der spezifischen Spitze 32a gestartet wird, und speichert basierend auf der Eingabe des Detektionssignals Sa von der Vorrichtung 46 zum Messen einer Werkzeuglänge die Messwerte mit dem Bewegungsbetrag der spezifischen Spitzen 32a in der Einheit 38 zum Speichern einer Schneidkantenposition.
Genauer gesagt speichert die Einheit 38 zum Speichern einer Schneidkantenposition mehrere Messwerte (einen ersten Messwert MI und einen zweiten Messwert M2), die durch zweimaliges Ausführen des Prozesses zum Positionieren der Schneidkante der spezifischen Spitze 32a unter Verwendung der Einheit 34 zum Messen einer Schneidkantenposition erzielt werden. Dabei kann das Speichern der Messwerte, die den Bewegungsbetrag der spezifischen Spitze 32a umfassen, in der Einheit 38 zum Speichern einer Schneidkantenposition durch einen Bediener ausgeführt werden, der einen Eingabeknopf betätigt, der an dem Steuerpult der ersten Werkzeugmaschine 10A angeordnet ist, wenn die Schneidkante der spezifischen Spitze 32a an der Vorrichtung 46 zum Messen einer Werkzeuglänge positioniert ist.
Die Einheit 40 zum Berechnen eines Neigungswinkels einer Spindel bestimmt den Neigungswinkel der Spindel 26 im Verhältnis zur XY-Ebene 31, insbesondere einen Neigungswinkel αy im Verhältnis zur Y-Richtung, basierend auf den mehreren Messwerten, die in der Einheit 38 zum Speichern einer Schneidkantenposition gespeichert sind.
Die Einheit 42 zum Drehen eines Koordinatensystems dreht die XY-Ebene 31 um die X-Achse um den Neigungswinkel αy der Spindel 26, der von der Einheit 40 zum Berechnen eines Neigungswinkels einer Spindel berechnet wird. Genauer gesagt generiert die Einheit 42 zum Drehen eines Koordinatensystems die gedrehte XY-Ebene 31, indem sie die Z-Achse gleichzeitig mit dem Antreiben der Y-Achse antreibt, so dass die Y-Achse in einer Richtung angetrieben wird, um den berechneten Neigungswinkel αy aufzuheben. Dadurch werden die Y-Richtung der generierten XY-Ebene 31 und die Spindel 26 orthogonal zueinander.
Als Nächstes wird der Verarbeitungsbetrieb der ersten Werkzeugmaschine 10A mit Bezug auf 3A bis 7 beschrieben. Dabei wird vorausgesetzt, dass sich die Spindel 26 am Maschinennullpunkt im Ausgangszustand befindet.
Zuerst wird in Schritt S1 aus 4, wie in der zuvor beschriebenen 3A gezeigt, die Vorrichtung 46 zum Messen einer Werkzeuglänge auf die Werkstückablagefläche 18 des Maschinentisches 20 mit der Berührungssensorfläche 46a nach oben gelegt.
In Schritt S2, wie in 3B gezeigt, wird die Spindel 26 auf eine erste Phase eingestellt, in der eine Spitze (nachstehend als spezifische Spitze 32a bezeichnet) der mehreren Spitzen, die an der Endseite des Fräswerkzeugs 28 bereitgestellt werden, in die Y-Richtung gerichtet ist.
In Schritt S3, wie in 3B gezeigt, werden der Maschinentisch 20 und der Schlitten 14 derart bewegt, dass der mittlere Abschnitt der Berührungssensorfläche 46a der Vorrichtung 46 zum Messen einer Werkzeuglänge unterhalb der spezifischen Spitze 32a positioniert ist.
In Schritt 54, wie in 3A gezeigt, wird die Spindel 26 in die Position der spezifischen Spitze 32a in dem mittleren Abschnitt der Berührungssensorfläche 46a der Vorrichtung 46 zum Messen einer Werkzeuglänge nach unten bewegt.
In Schritt S5 speichert die Einheit 44 zum Messen einer Spindelverlagerung die Verlagerung der spezifischen Spitze 32a, d. h. den Bewegungsbetrag der spezifischen Spitze 32a, als ersten Messwert M1 in der Einheit 38 zum Speichern einer Schneidkantenposition. Nun kann die Einheit 38 zum Speichern einer Schneidkantenposition die dreidimensionalen Koordinaten (X1, Y1, Z1) darin speichern. Wenn in diesem Fall die montierte Position der Vorrichtung 46 zum Messen einer Werkzeuglänge als Ausgangspunkt definiert ist, ist X1 = 0 und Y1 = 0, weil keine Verlagerung an der X-Koordinate oder der Y-Koordinate erfolgt. Z1 entspricht dem Bewegungsbetrag der spezifischen Spitze 32a in der Z-Richtung.
In Schritt S6 wird die Spindel 26 nach oben bewegt und zum Maschinennullpunkt zurückgebracht.
In Schritt S7, wie in 5A und 5B gezeigt, wird die Spindel 26 gegenüber der ersten Phase um 180° gedreht.
In Schritt S8 werden, damit die spezifische Spitze 32a wieder durch die Vorrichtung 46 zum Messen einer Werkzeuglänge gemessen werden kann, d. h. damit der mittlere Abschnitt der Berührungssensorfläche 46a der Vorrichtung 46 zum Messen einer Werkzeuglänge unterhalb der spezifischen Spitze 32a positioniert werden kann, der Maschinentisch 20 und der Schlitten 14 in der Y-Richtung bewegt, wie in 6A und 6B gezeigt.
In Schritt S9 wird die Spindel 26 nach unten bewegt, um die spezifische Spitze 32a in dem mittleren Abschnitt der Berührungssensorfläche 46a der Vorrichtung 46 zum Messen einer Werkzeuglänge zu positionieren.
In Schritt S10 speichert die Einheit 44 zum Messen einer Spindelverlagerung die Verlagerung der spezifischen Spitze 32a, d. h. den Bewegungsbetrag der spezifischen Spitze 32a, in der Einheit 38 zum Speichern einer Schneidkantenposition als zweiten Messwert M2. Nun kann die Einheit 38 zum Speichern einer Schneidkantenposition die dreidimensionalen Koordinaten (X2, Y2, Z2) darin speichern. Wenn in diesem Fall die montierte Position der Vorrichtung 46 zum Messen einer Werkzeuglänge als Ausgangspunkt definiert ist, da keine Verlagerung an der X-Koordinate erfolgt, ist X2 = 0. Y2 entspricht der Verlagerung in der Y-Richtung auf der XY-Ebene 31, und Z2 entspricht der Verlagerung der Spindel 26 in der Z-Richtung.
In Schritt S11 berechnet die Einheit 40 zum Berechnen eines Neigungswinkels einer Spindel den Neigungswinkel der Spindel 26 im Verhältnis zur XY-Ebene 31 basierend auf dem ersten Messwert M1 und dem zweiten Messwert M2, die in der Einheit 38 zum Speichern einer Schneidkantenposition gespeichert sind. Da bei dem obigen Beispiel die X-Koordinaten die gleichen sind, werden trigonometrische Funktionen verwendet, um den Neigungswinkel αy der Spindel 26 im Verhältnis zur Y-Achse aus den gespeicherten Y-Koordinaten und Z-Koordinaten der ersten und zweiten Messwerte M1 und M2 zu berechnen.
In Schritt S12 dreht die Einheit 42 zum Drehen eines Koordinatensystems die XY-Ebene 31 um die X-Achse um den Neigungswinkel αy der Spindel 26, der durch die Einheit 40 zum Berechnen eines Neigungswinkels einer Spindel berechnet wird. Genauer gesagt treibt die Einheit 42 zum Drehen eines Koordinatensystems die Z-Achse gleichzeitig mit dem Antreiben der Y-Achse an, so dass die Y-Achse in eine Richtung angetrieben wird, um den berechneten Neigungswinkel αy aufzuheben. Dadurch werden die Y-Richtung der XY-Ebene 31 und die Spindel 26 zueinander orthogonal. Die Koordinateninformation Dxy der gedrehten XY-Ebene 31 wird in einer XY-Ebenen-Informationstabelle TB gespeichert.
In Schritt S13 liest die Einheit 30 zum Steuern des Glättens eines Werkstücks die Koordinateninformation Dxy der XY-Ebene 31 aus der XY-Ebenen-Informationstabelle TB aus und führt eine Glättbearbeitung an dem Werkstück 16, das an der Werkstückablagefläche 18 befestigt ist, entlang der XY-Ebene 31, die durch eine Koordinatensystemdrehung durch die Einheit 42 zum Drehen eines Koordinatensystems generiert wird, aus. Nachstehend gilt dies auch für die folgenden Ausführungsformen.
Da der Durchmesser D des Fräswerkzeugs 28 kleiner als die kurze Dimension Ls des Werkstücks 16 ist, ist es, wenn das Werkstück geglättet wird, notwendig, das Fräsen auf mehreren Bahnen mehrmals auszuführen. Da bei der vorliegenden Ausführungsform die Y-Richtung der XY-Ebene 31 und die Spindel 26 zueinander orthogonal angeordnet sind, selbst wenn das Fräsen in der X-Achsenrichtung auf den mehreren Bearbeitungsbahnen des Fräswerkzeugs 28, die sich überlappen, mehrmals ausgeführt wird, entsteht kaum ein Höhenunterschied an dem Werkstück 16, wie in 7 gezeigt, so dass eine gute flache Oberfläche an dem Werkstück 16 gebildet werden kann. D. h. die Flachheit der bearbeiteten Oberfläche des Werkstücks 16 kann verbessert werden. Die obigen Effekte können nicht nur für den Fall von geraden Bearbeitungsbahnen des Fräswerkzeugs 28 sondern auch für den Fall von bogenförmigen Bearbeitungsbahnen desselben erzielt werden.
Der Grund dafür, dass die Phase der Spindel 26 bei der ersten Werkzeugmaschine 10A um 180° gedreht wird, ist folgender. Falls mehrere Spitzen 32a als spezifische Spitzen verwendet werden, kann es auf Grund von Montagefehlern der Spitzen 32a sein, dass sich die mehreren Spitzen nicht in Positionen befinden können, die um 180° voneinander beabstandet sind. Um dies zu berücksichtigen, wird durch die Verwendung einer einzigen spezifischen Spitze 32a für die Messung verhindert, dass die Messung durch die Montagefehler der mehreren Spitzen 32a beeinflusst wird, und somit ist es möglich, eine orthogonale Beziehung zwischen der Y-Richtung der XY-Ebene 31 und der Spindel 26 mit hoher Präzision herzustellen. Dabei wird bei dem obigen Beispiel die Vorrichtung 46 zum Messen einer Werkzeuglänge mit Kontakt verwendet, es kann jedoch eine kontaktlose Vorrichtung zum Messen einer Werkzeuglänge, ein Sensor usw. verwendet werden, falls keine Interferenz gegeben ist. Dies gilt auch für die diversen Ausführungsformen, die nachstehend beschrieben werden.
Zweite Werkzeugmaschine
Als Nächstes wird eine Werkzeugmaschine gemäß einer zweiten Ausführungsform (nachstehend als zweite Werkzeugmaschine 10B bezeichnet) mit Bezug auf 8 bis 11C beschrieben.
Die zweite Werkzeugmaschine 10B weist im Wesentlichen die gleiche Konfiguration wie die der zuvor beschriebenen ersten Werkzeugmaschine 10A auf, außer dass die X-Richtung der XY-Ebene 31 zu der Spindel 26 orthogonal gemacht wird und die Y-Richtung der XY-Ebene 31 ebenfalls zu der Spindel 26 orthogonal gemacht wird.
D. h. wie in 8 gezeigt, speichert die zweite Werkzeugmaschine 10B mehrere Messwerte (erste bis dritte Messwerte M1 bis M3), die erzielt werden, indem die spezifische Spitze 32a an der gleichen Vorrichtung 46 zum Messen einer Werkzeuglänge in drei verschiedenen Phasen der Spindel 26 positioniert wird, in der Einheit 38 zum Speichern einer Schneidkantenposition. Die Einheit 40 zum Berechnen eines Neigungswinkels einer Spindel berechnet basierend auf den mehreren Messwerten, die in der Einheit 38 zum Speichern einer Schneidkantenposition gespeichert sind, den Neigungswinkel der Spindel 26 im Verhältnis zur XY-Ebene 31, insbesondere einen Neigungswinkel αy im Verhältnis zu der Y-Richtung und einen Neigungswinkel αx in der X-Richtung.
Die Einheit 42 zum Drehen eines Koordinatensystems generiert die XY-Ebene 31, indem sie die Z-Achse gleichzeitig mit dem Antreiben der Y-Achse und der X-Achse antreibt, so dass die Y-Achse und die X-Achse in Richtungen angetrieben werden, um die jeweils berechneten Neigungswinkel αy und Neigungswinkel αx aufzuheben. Dadurch werden die Y-Richtung und die X-Richtung der generierten XY-Ebene 31 zu der Spindel 26 orthogonal.
Als Nächstes wird der Verarbeitungsbetrieb der zweiten Werkzeugmaschine 10B mit Bezug auf 9 bis 11C beschrieben. Es sei zu beachten, dass eine wiederholte Beschreibung von ähnlichen Schritten wie die bei der ersten Werkzeugmaschine 10A entfällt.
Zuerst werden in den Schritten S101 bis S105 in 9 Arbeitsabläufe ähnlich wie die zuvor beschriebene Verarbeitung (Schritt S1 bis S5) bei der ersten Werkzeugmaschine 10A wie in 11A gezeigt ausgeführt, und der Bewegungsbetrag der spezifischen Spitze 32a wird als erster Messwert M1 in der Einheit 38 zum Speichern einer Schneidkantenposition gespeichert. Wenn die dreidimensionalen Koordinaten (X1, Y1, Z1) in der Einheit 38 zum Speichern einer Schneidkantenposition gespeichert werden, ist X1 = 0 und Y1 = 0, und Z1 entspricht dem Bewegungsbetrag der spezifischen Spitze 32a in der Z-Richtung. In diesem Fall wird der Bewegungsbetrag der Spindel 26 in der ersten Phase in der Einheit 38 zum Speichern einer Schneidkantenposition als erster Messwert MI gespeichert. Die erste Phase kann beispielsweise 0° sein oder kann eine andere Phase (beispielsweise 37° usw.) sein.
Anschließend wird in Schritt S106 die Spindel 26 nach oben bewegt und beispielsweise zum Maschinennullpunkt zurückgebracht.
In Schritt S107 wird die Spindel 26 von der ersten Phase in eine andere Phase (eine zweite Phase) gedreht. Die zweite Phase kann beispielsweise 241° usw. sein.
In Schritt S108 werden, damit die spezifische Spitze 32a durch die Vorrichtung 46 zum Messen einer Werkzeuglänge gemessen werden kann, d. h. um den mittleren Abschnitt der Berührungssensorfläche 46a der Vorrichtung 46 zum Messen einer Werkzeuglänge unterhalb der spezifischen Spitze 32a zu positionieren, der Maschinentisch 20 und der Schlitten 14 wie in 11B gezeigt bewegt.
In Schritt S109 wird die Spindel 26 nach unten bewegt, um die spezifische Spitze 32a an dem mittleren Abschnitt der Berührungssensorfläche 46a der Vorrichtung 46 zum Messen einer Werkzeuglänge zu positionieren.
In Schritt S110 speichert die Einheit 44 zum Messen einer Spindelverlagerung die Verlagerung der spezifischen Spitze 32a, d. h. den Bewegungsbetrag der spezifischen Spitze 32a, in der Einheit 38 zum Speichern einer Schneidkantenposition als zweiten Messwert M2. Nun können die dreidimensionalen Koordinaten (X2, Y2, Z2) in der Einheit 38 zum Speichern einer Schneidkantenposition gespeichert werden. In diesem Fall entspricht X2 dem Verlagerungsbetrag in der X-Richtung auf der XY-Ebene 31, Y2 entspricht dem Verlagerungsbetrag in der Y-Richtung auf der XY-Ebene, und Z2 entspricht dem Verlagerungsbetrag der Spindel 26 in der Z-Richtung.
In Schritt S111 in 10 wird die Spindel 26 nach oben bewegt und zum Maschinennullpunkt zurückgebracht.
In Schritt S112 wird die Spindel 26 aus der zweiten Phase in eine andere Phase (eine dritte Phase) gedreht. Als dritte Phase kann man beispielsweise 309° usw. nehmen.
In Schritt S113 werden, damit die spezifische Spitze 32a durch die Vorrichtung 46 zum Messen einer Werkzeuglänge gemessen werden kann, d. h. um den mittleren Abschnitt der Berührungssensorfläche 46a der Vorrichtung 46 zum Messen einer Werkzeuglänge unterhalb der spezifischen Spitze 32a zu positionieren, der Maschinentisch 20 und der Schlitten 14 wie in 11C gezeigt bewegt.
In Schritt S114 wird die Spindel 26 nach unten bewegt, um die spezifische Spitze 32a an dem mittleren Abschnitt der Berührungssensorfläche 46a der Vorrichtung 46 zum Messen einer Werkzeuglänge zu positionieren.
In Schritt S115 speichert die Einheit 34 zum Messen einer Schneidkantenposition die Verlagerung der spezifischen Spitze 32a, d. h. den Bewegungsbetrag der spezifischen Spitze 32a, in der Einheit 38 zum Speichern einer Schneidkantenposition als dritten Messwert M3. Nun kann die Einheit 38 zum Speichern einer Schneidkantenposition die dreidimensionalen Koordinaten (X3, Y3, Z3) darin speichern. Wenn in diesem Fall die montierte Position der Vorrichtung 46 zum Messen einer Werkzeuglänge als Ausgangspunkt definiert ist, entspricht X3 der Verlagerung in der X-Richtung auf der XY-Ebene 31, Y3 entspricht der Verlagerung in der Y-Richtung auf der XY-Ebene 31, und Z3 entspricht der Verlagerung der Spindel 26 in der Z-Richtung.
In Schritt S116 berechnet die Einheit 40 zum Berechnen eines Neigungswinkels einer Spindel den Neigungswinkel der Spindel 26 im Verhältnis zu der XY-Ebene 31 basierend auf den mehreren Messwerten, die in der Einheit 38 zum Speichern einer Schneidkantenposition gespeichert sind. D. h. basierend auf den gespeicherten X-Koordinaten, Y-Koordinaten und Z-Koordinaten werden der erste, zweite und dritte Messwert MI, M2 und M3, der Neigungswinkel αx der Spindel 26 im Verhältnis zu der X-Richtung und der Neigungswinkel αy derselben im Verhältnis zu der Y-Richtung unter Verwendung trigonometrischer Funktionen berechnet.
In Schritt S117 dreht die Einheit 42 zum Drehen eines Koordinatensystems die XY-Ebene 31 um die Y-Achse um den Neigungswinkel αx der Spindel 26, der durch die Einheit 40 zum Berechnen eines Neigungswinkels einer Spindel berechnet wird, und dreht die XY-Ebene 31 um die X-Achse um den berechneten Neigungswinkel αy der Spindel 26.
Genauer gesagt generiert die Einheit 42 zum Drehen eines Koordinatensystems die gedrehte XY-Ebene 31, indem sie die Z-Achse antreibt und dabei gleichzeitig die Y-Achse und die X-Achse derart antreibt, dass die Y-Achse und die X-Achse in Richtungen angetrieben werden, um die jeweils berechneten Neigungswinkel αy und Neigungswinkel αx aufzuheben. Dadurch werden die Y-Richtung und die X-Richtung der generierten XY-Ebene 31 zu der Spindel 26 orthogonal.
In Schritt S118 führt die Einheit 30 zum Steuern des Glättens eines Werkstücks ein Glätten an dem Werkstück 16, das an der Werkstückablagefläche 18 befestigt ist, entlang der XY-Ebene 31, die durch die Koordinatensystemdrehung durch die Einheit 42 zum Drehen eines Koordinatensystems generiert wird, aus.
Da nun die Y-Richtung der XY-Ebene 31 und die Spindel 26 zueinander orthogonal sind, selbst wenn das Fräsen auf mehreren Bahnen in der X-Richtung mehrmals ausgeführt wird, entsteht kaum ein Höhenunterschied an dem Werkstück 16, wie in 7 gezeigt, so dass eine gute flache Oberfläche auf dem Werkstück 16 gebildet werden kann. D. h. die Flachheit der bearbeiteten Oberfläche des Werkstücks 16 kann verbessert werden.
Da bei der zweiten Werkzeugmaschine 10B sowohl die X-Richtung als auch die Y-Richtung der XY-Ebene 31 zu der Spindel 26 orthogonal gemacht werden, ist es möglich, die Bearbeitungsgenauigkeit im Vergleich zu der ersten Werkzeugmaschine 10A weiter zu verbessern. Insbesondere kann es manchmal sein, dass die Flachheit der bearbeiteten Oberfläche vorrangig ist, während es nicht so wichtig ist, dass die Form der seitlichen Fläche des Werkstücks je nach der Toleranz des bearbeiteten Produkts mehr oder weniger trapezförmig wird. In einem derartigen Fall kann diese Konfiguration eine beachtliche Wirksamkeit aufweisen.
Dritte Werkzeugmaschine
Als Nächstes wird eine Werkzeugmaschine gemäß einer dritten Ausführungsform (nachstehend als dritte Werkzeugmaschine 10C bezeichnet) mit Bezug auf 12 bis 15B beschrieben. Die Gesamtkonfiguration der dritten Werkzeugmaschine ist im Wesentlichen die gleiche wie die der in 1 gezeigten ersten Werkzeugmaschine 10A.
Wie in 12 gezeigt, weist die dritte Werkzeugmaschine 10C im Wesentlichen die gleiche Konfiguration wie die der zuvor beschriebenen ersten Werkzeugmaschine 10A auf, außer dass zwei spezifische Spitzen (eine erste spezifische Spitze 32a und eine zweite spezifische Spitze 32b) an der Spindel 26 um 180° gegenüberliegend montiert sind.
Nun wird der Verarbeitungsbetrieb der dritten Werkzeugmaschine 10C mit Bezug auf 13 bis 15B beschrieben. Es sei zu beachten, dass eine wiederholte Beschreibung von ähnlichen Schritten wie denen bei der ersten Werkzeugmaschine 10A entfällt.
Zuerst werden in Schritt S201 bis S205 aus 13 Arbeitsabläufe ähnlich wie die zuvor beschriebene Verarbeitung (Schritt S1 bis S5) bei der ersten Werkzeugmaschine 10A wie in 14A und 14B gezeigt ausgeführt, und der Bewegungsbetrag einer ersten spezifischen Spitze 32a wird als erster Messwert M1 (X1, Y1, Z1) in der Einheit 38 zum Speichern einer Schneidkantenposition gespeichert. In diesem Fall ist X1 = 0, Y1 = 0, und Z1 entspricht dem Bewegungsbetrag der ersten spezifischen Spitze 32a in der Z-Richtung.
In Schritt S206 wird die Spindel 26 nach oben bewegt und beispielsweise zum Maschinennullpunkt zurückgebracht.
In Schritt S207 werden, damit die zweite spezifische Spitze 32b durch die Vorrichtung 46 zum Messen einer Werkzeuglänge gemessen werden kann, ohne die Phase der Spindel zu ändern 26, d. h. um den mittleren Abschnitt der Berührungssensorfläche 46a der Vorrichtung 46 zum Messen einer Werkzeuglänge unterhalb der zweiten spezifischen Spitze 32b zu positionieren, der Maschinentisch 20 und der Schlitten 14 wie in 15A und 15B gezeigt bewegt.
Anschließend wird in Schritt S208 die Spindel 26 nach unten bewegt, um die zweite spezifische Spitze 32b an dem mittleren Abschnitt der Berührungssensorfläche 46a der Vorrichtung 46 zum Messen einer Werkzeuglänge zu positionieren.
In Schritt S209 speichert die Einheit 34 zum Messen einer Schneidkantenposition die Verlagerung der zweiten spezifischen Spitze 32b, d. h. den Bewegungsbetrag der zweiten spezifischen Spitze 32b, in der Einheit 38 zum Speichern einer Schneidkantenposition als zweiten Messwert M2 (X2, Y2, Z2). Da in diesem Fall keine Verlagerung an der X-Koordinate erfolgt, ist X2 = 0. Y2 entspricht der Verlagerung in der Y-Richtung der XY-Ebene 31, und Z2 entspricht der Verlagerung der Spindel 26.
In Schritt S210 berechnet die Einheit 40 zum Berechnen eines Neigungswinkels einer Spindel den Neigungswinkel der Spindel 26 im Verhältnis zu der XY-Ebene 31 basierend auf den ersten und zweiten Messwerten MI und M2, die in der Einheit 38 zum Speichern einer Schneidkantenposition gespeichert sind. Wie für den Fall der ersten Werkzeugmaschine 10A werden trigonometrische Funktionen verwendet, um den Neigungswinkel αy der Spindel 26 im Verhältnis zur Y-Achse aus den gespeicherten Y-Koordinaten und Z-Koordinaten der ersten und zweiten Messwerte M1 und M2 zu berechnen.
In Schritt S211 dreht die Einheit 42 zum Drehen eines Koordinatensystems die XY-Ebene 31 um die X-Achse um den Neigungswinkel αy der Spindel 26, der durch die Einheit 40 zum Berechnen eines Neigungswinkels einer Spindel berechnet wird.
In Schritt S212 führt die Einheit 30 zum Steuern des Glättens eines Werkstücks das Glätten an dem Werkstück 16, das an der Werkstückablagefläche 18 befestigt ist, entlang der XY-Ebene 31, die durch eine Koordinatensystemdrehung durch die Einheit 42 zum Drehen eines Koordinatensystems generiert wird, aus.
Da nun die Y-Richtung der XY-Ebene 31 und die Spindel 26 zueinander orthogonal sind, selbst wenn ein Fräsen auf mehreren Bahnen in der X-Achsenrichtung mehrmals ausgeführt wird, kommt es kaum zu einem Höhenunterschied an dem Werkstück 16, wie in 7 gezeigt, so dass eine gute flache Oberfläche an dem Werkstück 16 gebildet werden kann. D. h. die Flachheit der bearbeiteten Oberfläche des Werkstücks 16 kann verbessert werden.
Die dritte Werkzeugmaschine 10C kann bevorzugt umgesetzt werden, solange sich erste spezifische Spitze 32a und die zweite spezifische Spitze 32b um 180° gegenüberliegen, wobei die Montagefehler dieser Spitzen die Bearbeitungsgenauigkeit nicht beeinträchtigen. Gemäß der dritten Werkzeugmaschine 10C kann der Neigungswinkel αy der Spindel 26 durch Positionieren und Messen der Spindel 26 nur in der ersten Phase bestimmt werden, daher ist es möglich, die Anzahl der Schritte und die Arbeitszeit, um die Y-Richtung der XY-Ebene und die Spindel 26 zueinander orthogonal zu machen, zu reduzieren.
Vierte Werkzeugmaschine
Als Nächstes wird mit Bezug auf 16 und 17 eine Werkzeugmaschine gemäß einer vierten Ausführungsform (nachstehend als vierte Werkzeugmaschine 10D bezeichnet) beschrieben.
Die vierte Werkzeugmaschine 10D weist im Wesentlichen die gleiche Konfiguration wie die zuvor beschriebene dritte Werkzeugmaschine 10C auf, außer dass sowohl die X-Richtung als auch die Y-Richtung der XY-Ebene 31 zu der Spindel 26 orthogonal gemacht werden.
D. h. wie in 16 gezeigt, speichert die vierte Werkzeugmaschine 10D mehrere Messwerte (erste bis vierte Messwerte M1 bis M4), die dadurch erzielt werden, dass die ersten und zweiten spezifischen Spitzen 32a und 32b (siehe 12) an der gleichen Vorrichtung 46 zum Messen einer Werkzeuglänge in zwei verschiedenen Phasen der Spindel 26 positioniert werden, in der Einheit 38 zum Speichern einer Schneidkantenposition.
Die Einheit 40 zum Berechnen eines Neigungswinkels einer Spindel berechnet basierend auf den mehreren Messwerten, die in der Einheit 38 zum Speichern einer Schneidkantenposition gespeichert sind, den Neigungswinkel der Spindel 26 im Verhältnis zur XY-Ebene 31, insbesondere den Neigungswinkel αy im Verhältnis zur Y-Richtung und den Neigungswinkel αx in der X-Richtung.
Ähnlich wie die zweite Werkzeugmaschine 10B generiert die Einheit 42 zum Drehen eines Koordinatensystems die gedrehte XY-Ebene 31, indem sie die Z-Achse gleichzeitig mit dem Antreiben der Y-Achse und der X-Achse derart antreibt, dass die Y-Achse und die X-Achse in Richtungen angetrieben werden, um jeweils den berechneten Neigungswinkel αy und den Neigungswinkel αx aufzuheben. Dadurch werden die Y-Richtung und die X-Richtung der generierten XY-Ebene 31 zu der Spindel 26 orthogonal.
Nun wird der Verarbeitungsbetrieb der vierten Werkzeugmaschine 10D mit Bezug auf 17 beschrieben. Es sei zu beachten, dass eine wiederholte Beschreibung von ähnlichen Schritte wie denen bei der dritten Werkzeugmaschine 10C entfällt.
Zuerst werden in Schritt S301 bis S309 in 17 Arbeitsabläufe ähnlich wie die zuvor beschriebene Bearbeitung (Schritt S201 bis S209) in der dritten Werkzeugmaschine 10C ausgeführt, und der Bewegungsbetrag der ersten spezifischen Spitze 32a wird als erster Messwert M1 (X1, Y1, Z1) in der Einheit 38 zum Speichern einer Schneidkantenposition gespeichert. Dann wird der Bewegungsbetrag der zweiten spezifischen Spitze 32b als zweiter Messwert M2 (X2, Y2, Z2) in der Einheit 38 zum Speichern einer Schneidkantenposition gespeichert.
Anschließend wird in Schritt S310 in 18, die Spindel 26 nach oben bewegt und beispielsweise zum Maschinennullpunkt zurückgebracht.
In Schritt S311 wird die Spindel 26 von der ersten Phase in eine andere Phase (eine zweite Phase) gedreht.
In Schritt S312 werden, damit die erste spezifische Spitze 32a wieder durch die Vorrichtung 46 zum Messen einer Werkzeuglänge gemessen werden kann, d. h. um den mittleren Abschnitt der Berührungssensorfläche 46a der Vorrichtung 46 zum Messen einer Werkzeuglänge unterhalb der ersten spezifischen Spitze 32a zu positionieren, der Maschinentisch 20 und der Schlitten 14 bewegt.
In Schritt S313 wird die Spindel 26 nach unten bewegt, um die erste spezifische Spitze 32a an dem mittleren Abschnitt der Berührungssensorfläche 46a der Vorrichtung 46 zum Messen einer Werkzeuglänge zu positionieren.
In Schritt S314 speichert die Einheit 34 zum Messen einer Schneidkantenposition die Verlagerung der ersten spezifischen Spitze 32a, d. h. den Bewegungsbetrag der ersten spezifischen Spitze 32a, in der Einheit 38 zum Speichern einer Schneidkantenposition, als dritten Messwert M3 (X3, Y3, Z3).
In Schritt S315 wird die Spindel 26 nach oben bewegt und beispielsweise zum Maschinennullpunkt zurückgebracht.
In Schritt S316 werden, damit die zweite spezifische Spitze 32b durch die Vorrichtung 46 zum Messen einer Werkzeuglänge gemessen werden kann, während die Spindel 26 in der zweiten Phase gehalten wird, d. h. um den mittleren Abschnitt der Berührungssensorfläche 46a der Vorrichtung 46 zum Messen einer Werkzeuglänge unterhalb der zweiten spezifischen Spitze 32b zu positionieren, der Maschinentisch 20 und der Schlitten 14 bewegt.
In Schritt S317 wird die Spindel 26 nach unten bewegt, um die zweite spezifische Spitze 32b an dem mittleren Abschnitt der Berührungssensorfläche 46a der Vorrichtung 46 zum Messen einer Werkzeuglänge zu positionieren.
In Schritt S318 speichert die Einheit 34 zum Messen einer Schneidkantenposition die Verlagerung der zweiten spezifischen Spitze 32b, d. h. den Bewegungsbetrag der zweiten spezifischen Spitze 32b, als vierten Messwert M4 (X4, Y4, Z4) in der Einheit 38 zum Speichern einer Schneidkantenposition.
In Schritt S319 bestimmt die Einheit 40 zum Berechnen eines Neigungswinkels einer Spindel die Neigungswinkel αx und αy der Spindel 26 im Verhältnis zur XY-Ebene 31 basierend auf den ersten bis vierten Messwerten M1 bis M4, die in der Einheit 38 zum Speichern einer Schneidkantenposition gespeichert sind.
In Schritt S320 generiert die Einheit 42 zum Drehen eines Koordinatensystems die XY-Ebene 31, indem sie die Z-Achse gleichzeitig mit dem Antreiben der Y-Achse und der X-Achse derart antreibt, dass die Y-Achse und die X-Achse jeweils in Richtungen angetrieben werden, um den berechneten Neigungswinkel αy und den Neigungswinkel αx aufzuheben. Dadurch werden die Y-Richtung und die X-Richtung der XY-Ebene 31 zu der Spindel 26 orthogonal.
In Schritt S321 führt die Einheit 30 zum Steuern des Glättens eines Werkstücks das Glätten an dem Werkstück 16, das an der Werkstückablagefläche 18 befestigt ist, entlang der XY-Ebene 31, die durch eine Koordinatensystemdrehung durch die Einheit 42 zum Drehen eines Koordinatensystems gebildet wird, aus.
Da bei dieser vierten Werkzeugmaschine sowohl die X-Richtung als auch die Y-Richtung der XY-Ebene 31 zu der Spindel 26 orthogonal eingestellt sind, entsteht kaum ein Höhenunterschied an dem Werkstück 16, so dass ein gute flache Oberfläche an dem Werkstück 16 gebildet werden kann. Zudem kann die Bearbeitungsgenauigkeit ferner im Vergleich zu der dritten Werkzeugmaschine 10C verbessert werden. Ferner kann es sein, dass die Flachheit manchmal vorrangig ist, und es nicht wichtig ist, dass die Form der seitlichen Flächen des Werkstücks je nach der Toleranz des bearbeiteten Produkts mehr oder weniger trapezförmig wird. In diesem Fall kann diese Konfiguration eine beachtliche Wirksamkeit aufweisen.
Die vierte Werkzeugmaschine 10D kann bevorzugt umgesetzt werden, solange sich die erste spezifische Spitze 32a und die zweite spezifische Spitze 32b um 180° gegenüberliegen, wobei die Montagefehler dieser Spitzen die Bearbeitungsgenauigkeit nicht beeinträchtigen. Gemäß der vierten Werkzeugmaschine 10D können die Neigungswinkel αx und αy der Spindel 26 nur durch Positionieren und Messen der Spindel 26 in der ersten Phase und Positionieren und Messen der Spindel 26 in der zweiten Phase bestimmt werden, so dass es möglich ist, die Anzahl der Schritte und die Arbeitszeit zu reduzieren, um die X-Richtung der XY-Ebene 31 orthogonal zu der Spindel 26 zu machen und die Y-Richtung der XY-Ebene 31 orthogonal zu der Spindel 26 zu machen.
Fünfte Werkzeugmaschine
Als Nächstes wird eine Werkzeugmaschine gemäß einer fünften Ausführungsform (nachstehend als fünfte Werkzeugmaschine 10E bezeichnet) mit Bezug auf 19 bis 23B beschrieben.
Wie in 19 gezeigt, weist die fünfte Werkzeugmaschine 10E im Wesentlichen die gleiche Konfiguration wie die der zuvor beschriebenen ersten Werkzeugmaschine 10A auf, außer dass die fünfte Werkzeugmaschine eine Einheit 101 zum Messen einer Sondenposition, die eine Berührungssonde 100 verwendet, anstelle der Vorrichtung 46 zum Messen einer Werkzeuglänge und eine Einheit 102 zum Speichern einer Sondenposition als Einheit 36 zum Speichern einer Kontaktelementposition, um die gleiche Verarbeitung wie die Einheit 38 zum Speichern einer Schneidkantenposition auszuführen, anstelle derselben umfasst.
Wie in 20A gezeigt, umfasst die Berührungssonde 100 eine Sensoreinheit 104, die an einem Abschnitt der Spindel 26, welcher der Werkstückablagefläche 18 entspricht, angebracht ist, und eine Schaftbaugruppe 108, die sich vom Boden der Sensoreinheit 104 aus nach unten erstreckt und dann in der Mitte gebogen oder gekrümmt ist, und die ein kugelförmiges Sondenelement 106 als Kontaktelement aufweist, das an ihrem distalen Ende befestigt ist. Die Schaftbaugruppe 108 umfasst einen ersten Schaftabschnitt 108a, der sich vom Boden der Sensoreinheit 104 aus erstreckt, einen zweiten Schaftabschnitt 108b, der sich vom Boden des ersten Schaftabschnitts 108a aus seitlich erstreckt, und einen dritten Schaftabschnitt 108c, der sich von dem distalen Ende des zweiten Schaftabschnitts 108b aus nach unten erstreckt. Das Sondenelement 106 ist an dem distalen Ende des dritten Schaftabschnitts 108c befestigt.
Dann wird, wie es noch beschrieben wird, die Spindel 26 in Richtung auf die Werkstückablagefläche 18 bewegt, und wenn das Sondenelement 106 die Werkstückablagefläche 18 berührt, d. h. wenn das Sondenelement 106 der Berührungssonde 100 positioniert ist, gibt die Sensoreinheit 104 ein Detektionssignal Sa an die Einheit 44 zum Messen einer Spindelverlagerung aus.
Die Einheit 44 zum Messen einer Spindelverlagerung misst den Bewegungsbetrag der Spindel 26 von dem Zeitpunkt an, an dem die Bewegung der Spindel 26 nach unten gestartet wird, und speichert basierend auf der Eingabe des Detektionssignals Sa von der Sensoreinheit 104 der Berührungssonde 100 den Messwert, der den Bewegungsbetrag des Sondenelements 106 umfasst, in der Einheit 102 zum Speichern einer Sondenposition.
D. h. die Einheit 102 zum Speichern einer Sondenposition speichert darin mehrere Messwerte (den ersten Messwert M1 und den zweiten Messwert M2), die dadurch erzielt werden, dass der Positionierungsprozess des Sondenelements 106 unter Verwendung der Berührungssonde 100 zweimal ausgeführt wird.
Nun wird der Verarbeitungsbetrieb der fünften Werkzeugmaschine 10E ebenfalls mit Bezug auf 21 bis 23B beschrieben. Es wird vorausgesetzt, dass sich die Spindel 26 am Maschinennullpunkt im Ausgangszustand befindet.
Zuerst wird in Schritt S401 in 21, wie in 20A und 20B gezeigt, die Spindel 26 auf eine erste Phase eingestellt, in der das Sondenelement 106 der Berührungssonde 100, das an dem unteren Ende der Spindel 26 bereitgestellt wird, in der Y-Richtung orientiert ist.
In Schritt S402 wird die Spindel 26 nach unten bewegt, und dann wird das Sondenelement 106 der Berührungssonde 100 mit einer spezifischen Position auf der Werkstückablagefläche 18 in Kontakt gebracht (die Position, die in 20B und anderen mit X angegeben ist), um dadurch das Sondenelement 106 zu positionieren.
In Schritt S403 speichert die Einheit 44 zum Messen einer Spindelverlagerung die Verlagerung der Spindel 26, d. h. den Bewegungsbetrag des Sondenelements 106 als ersten Messwert M1 (X1, Y1, Z1) in der Einheit 102 zum Speichern einer Sondenposition. Da die X-Koordinate und die Y-Koordinate nicht geändert werden, ist X1 = 0, Y1 = 0, und Z1 entspricht dem Bewegungsbetrag des Sondenelements 106 in der Z-Richtung.
In Schritt S404 wird die Spindel 26 nach oben bewegt und zum Maschinennullpunkt zurückgebracht.
In Schritt S405, wie in 22A und 22B gezeigt, wird die Spindel 26 gegenüber der ersten Phase um 180° gedreht.
In Schritt S406 werden der Maschinentisch 20 und der Schlitten 14 derart bewegt, dass das Sondenelement 106 wieder in der zuvor erwähnten spezifischen Position auf der Werkstückablagefläche 18 positioniert werden kann.
In Schritt S407, wie in 23A und 23B gezeigt, wird die Spindel 26 nach unten bewegt, um das Sondenelement 106 der Berührungssonde 100 zu positionieren.
In Schritt S408 speichert die Einheit 44 zum Messen einer Spindelverlagerung die Verlagerung der Spindel 26, d. h. den Bewegungsbetrag des Sondenelements 106, als zweiten Messwert M2 (X2, Y2, Z2) in der Einheit 102 zum Speichern einer Sondenposition. Bezüglich der X-Koordinate, da keine Bewegung in der X-Richtung erfolgt, ist X2 = 0. Y2 entspricht der Verlagerung in der Y-Richtung der XY-Ebene 31, und Z2 entspricht der Verlagerung der Spindel 26.
In Schritt S409 bestimmt die Einheit 40 zum Berechnen eines Neigungswinkels einer Spindel basierend auf den ersten und zweiten Messwerten M1 und M2, die in der Einheit 102 zum Speichern einer Sondenposition gespeichert sind, den Neigungswinkel αy der Spindel 26 im Verhältnis zur XY-Ebene 31. Da bei dem obigen Beispiel die X-Achsenkoordinaten die gleichen sind, wird der Neigungswinkel αy der Spindel 26 aus den gespeicherten Y-Achsenkoordinaten und Z-Achsenkoordinaten des ersten Messwerts M1 und des zweiten Messwerts M2 unter Verwendung von trigonometrischen Funktionen berechnet.
In Schritt S410 dreht die Einheit 42 zum Drehen eines Koordinatensystems die XY-Ebene 31 um die X-Achse um den Neigungswinkel αy der Spindel 26, der durch die Einheit 40 zum Berechnen eines Neigungswinkels einer Spindel berechnet wird. Genauer gesagt treibt die Einheit 42 zum Drehen eines Koordinatensystems die Z-Achse gleichzeitig mit dem Antreiben der Y-Achse an, so dass die Y-Achse in einer Richtung angetrieben wird, um den berechneten Neigungswinkel αy aufzuheben. Dadurch wird die Y-Richtung der XY-Ebene 31 zu der Spindel 26 orthogonal.
In Schritt S411 führt die Einheit 30 zum Steuern des Glättens eines Werkstücks eine flache Oberflächenbearbeitung an dem Werkstück 16, das an der Werkstückablagefläche 18 befestigt ist, entlang der XY-Ebene 31 aus, die durch eine Koordinatensystemdrehung generiert wird, die durch die Einheit 42 zum Drehen eines Koordinatensystems ausgeführt wird.
Nun kommt es ähnlich wie bei der ersten Werkzeugmaschine 10A, selbst wenn das Fräsen auf mehreren Bahnen in der X-Richtung mehrmals erfolgt, kaum zu einem Höhenunterschied in dem Werkstück 16, so dass eine gute flache Oberfläche an dem Werkstück 16 gebildet werden kann. Insbesondere ist es bei der fünften Werkzeugmaschine 10E, da die Berührungssonde 100, die an der Spindel 26 montiert ist, verwendet wird, nicht notwendig, eine spezielle Messvorrichtung auf der Seite des Maschinentisches 20 anzubringen, und somit ist es möglich, einen Installationsraum auf der Oberseite des Maschinentisches 20 sicherzustellen.
Bei der fünften Werkzeugmaschine 10E ist der Grund dafür, dass die Phase der Spindel 26 um 180° gedreht wird, folgender. Falls mehrere Sondenelemente 106 bereitgestellt werden, kann es sein, dass sich die mehreren Sondenelemente 106 auf Grund von Montagefehlern der mehreren Sondenelemente 106 nicht in Positionen befinden können, die um 180° voneinander beabstandet sind. Um dies zu berücksichtigen, wird durch die Verwendung eines einzigen Sondenelements 106 für die Messung die Messung nicht durch die Montagefehler von mehreren Sondenelementen 106 beeinflusst. Somit ist es möglich, eine orthogonale Beziehung zwischen der Y-Richtung der XY-Ebene 31 und der Spindel 26 mit hoher Präzision herzustellen.
Selbstverständlich können ähnlich wie die zuvor beschriebene zweite Werkzeugmaschine 10B basierend auf den mehreren Messwerten (erste bis dritte Messwerte M1 bis M3), die durch das Positionieren des Sondenelements 106 in spezifischen Positionen in drei verschiedenen Phasen der Spindel 26 erzielt werden, der Neigungswinkel αy der Spindel 26 in der Y-Richtung und der Neigungswinkel αx in der X-Richtung im Verhältnis zu die XY-Ebene 31 erzielt werden. Dann generiert die Einheit 42 zum Drehen eines Koordinatensystems eine XY-Ebene 31, in dem sie die Z-Achse antreibt und dabei gleichzeitig die Y-Achse und die X-Achse derart antreibt, dass die Y-Achse und die X-Achse in Richtungen angetrieben werden, um jeweils die berechneten Neigungswinkel αy und Neigungswinkel αx aufzuheben, wodurch es möglich ist, die Y-Achsenrichtung und die X-Richtung der generierten XY-Ebene 31 zu der Spindel 26 orthogonal zu machen.
Ferner kann ähnlich wie die ersten und zweiten spezifischen Spitzen 32a und 32b, die bei der dritten Werkzeugmaschine 10C verwendet werden, eine Berührungssonde 100, die zwei Sondenelemente (erste und zweite Sondenelemente 106a und 106b) aufweist, die um 180° gegenüberliegend angeordnet sind, verwendet werden, wie in 24 gezeigt.
Diese Konfiguration kann bevorzugt umgesetzt werden, solange sich das erste Sondenelement 106a und das zweite Sondenelement 106b um 180° gegenüberliegend befinden, wobei die Montagefehler dieser Sondenelemente die Bearbeitungsgenauigkeit nicht beeinträchtigen. Ferner kann der Neigungswinkel αy der Spindel 26 dadurch bestimmt werden, dass die Spindel 26 nur in der ersten Phase positioniert und gemessen wird, so dass es möglich ist, die Anzahl der Schritte und die Arbeitszeit, um die Y-Richtung der XY-Ebene 31 und die Spindel 26 zueinander orthogonal zu machen, zu reduzieren.
Sechste Werkzeugmaschine
Als Nächstes wird eine Werkzeugmaschine gemäß einer sechsten Ausführungsform (nachstehend als sechste Werkzeugmaschine 10F bezeichnet) mit Bezug auf 25 beschrieben.
Bei der zweiten Werkzeugmaschine 10B, der vierten Werkzeugmaschine 10D und dergleichen, die zuvor beschrieben wurden, wird die Positionsbeziehung zwischen der XY-Ebene 31 und der Spindel 26 korrigiert (Koordinatensystemdrehung), um basierend auf dem Neigungswinkel der Spindel 26 in Bezug auf XY-Ebene 31 vor der Korrektur in eine orthogonale Beziehung versetzt zu werden.
Wenn das Werkstück 16 auf die Oberseite des Maschinentisches 20 gelegt wird, bildet die Oberseite des Maschinentisches 20 im Übrigen die Werkstückablagefläche 18. Da in diesem Fall die XY-Ebene 31 und die Werkstückablagefläche 18 des Maschinentisches 20 nicht unbedingt zueinander parallel sind, kann es manchmal sein, dass die Form der seitlichen Fläche des Werkstücks 16 nicht in einer rechteckigen Form bearbeitet werden kann.
Daher verfügt die sechste Werkzeugmaschine 10F über ein Mittel, um die XY-Ebene 31 und die Werkstückablagefläche 18 zueinander parallel zu machen. D. h. statt die Werkstückablagefläche 18 auf die Oberseite des Maschinentisches 20 zu legen, wird eine Werkstückablagefläche 18 parallel zu der XY-Ebene 31 neu eingestellt. Im Übrigen können als Mittel, um die XY-Ebene 31 und die Spindel 26 zueinander orthogonal zu machen, die zweite Werkzeugmaschine 10B, die vierte Werkzeugmaschine 10D und dergleichen, die zuvor beschrieben wurden, übernommen werden.
Die sechste Werkzeugmaschine 10F verfügt über einen zweiachsigen Maschinentisch 112, der seine Lage durch zwei Drehachsen (eine erste Drehachse 110a und eine zweite Drehachse 110b) auf der Oberseite des Maschinentisches 20 frei ändern kann.
Der zweiachsige Maschinentisch 112 umfasst einen Träger 114 zum Tragen des Werkstücks 16, damit es der Spindel 26 gegenübersteht, eine zweite Drehachse 110b zum drehmäßigen Antreiben des Trägers 114 um eine waagerechte Achse herum, und eine erste Drehachse 110a zum drehmäßigen Antreiben des Trägers 114 und der zweiten Drehachse 110b um eine senkrechte Achse herum. In diesem Fall bildet die Oberseite des Trägers 114 eine neue Werkstückablagefläche 18.
Basierend auf dem Neigungswinkel αy der Spindel 26 im Verhältnis zur Y-Richtung und dem Neigungswinkel αx derselben im Verhältnis zur X-Richtung werden die erste Drehachse 110a und die zweite Drehachse 110b derart gedreht, dass der zweiachsige Maschinentisch 112 zu der Spindel 26 orthogonal ist. Somit wird die Spindel 26 zu der Werkstückablagefläche 18 des zweiachsigen Maschinentisches 112 orthogonal.
Dadurch wird die XY-Ebene 31 zu der Werkstückablagefläche 18 parallel, und wenn das Werkstück 16 einem Glättprozess auf der Basis der XY-Ebene 31 nach einer Drehung des Koordinatensystems unterzogen wird, kann eine zufriedenstellende flache Oberfläche an dem Werkstück 16 gebildet werden. Da zudem die Form der seitlichen Oberfläche des Werkstücks 16 in einer rechteckigen Form bearbeitet werden kann, kann die bearbeitete Oberfläche des Werkstücks 16 ebenfalls zu der Werkstückablagefläche 18 parallel werden, und somit kann die Bearbeitungsqualität verbessert werden.
Siebte Werkzeugmaschine
Als Nächstes wird eine Werkzeugmaschine gemäß einer siebten Ausführungsform (nachstehend als siebte Werkzeugmaschine 10G bezeichnet) mit Bezug auf 26 beschrieben.
Die siebte Werkzeugmaschine 10G verfügt ebenfalls über ein Mittel, um die XY-Ebene 31 und die Werkstückablagefläche 18 zueinander parallel zu machen. Auch in diesem Fall wird die Werkstückablagefläche 18 parallel zur XY-Ebene 31 neu eingerichtet statt die Werkstückablagefläche 18 auf der Oberseite des Maschinentisches 20 einzustellen. Im Übrigen können als Mittel, um die XY-Ebene 31 und die Spindel 26 in eine orthogonale Positionsbeziehung zu bringen, die zweite Werkzeugmaschine 10B, die vierte Werkzeugmaschine 10D usw., die zuvor beschrieben werden, übernommen werden.
Die siebte Werkzeugmaschine 10G umfasst eine eigene Aufspannvorrichtung 120, die auf der Oberseite des Maschinentisches 20 angeordnet ist und die mehrere eigene Stäbe (beispielsweise die ersten bis dritten eigenen Stäbe 122A bis 122C) vor- und zurückschiebbar umfasst, und ein Referenzwerkzeug 124, das an der Spindel 26 montiert ist, um die mehreren eigenen Stäbe zu positionieren.
Die eigene Aufspannvorrichtung 120 verfügt über eine Basis 126 und erste bis dritte eigene Stäbe 122A bis 122C, die angebracht sind, um aus der Basis 126 vorzurücken und darin eingezogen zu werden. Diese ersten bis dritten eigenen Stäbe 122A bis 122C sind in beliebigen Positionen auf der Basis 126 angeordnet, um eine einzige Ebene (Werkstückablagefläche 18) mit ihren Spitzen zu definieren.
Die eigene Aufspannvorrichtung 120 kann eine gattungsgemäße Art sein, welche die folgende Konfiguration aufweist.
D. h. die ersten bis dritten eigenen Stäbe 122A bis 122C werden jeweils von einer Feder getragen und ständig nach oben gedrückt. Wenn sich das Referenzwerkzeug 124 allmählich nach unten bewegt und dann der Vorsprungbetrag jedes der Stäbe gleich einem vorbestimmten Vorsprungbetrag wird, wird jeder der ersten bis dritten eigenen Stäbe 122A bis 122C positioniert und wird durch den hydraulischen Druck, der sich aus dem Druckanstieg ergibt, der mit dem Positionieren einhergeht, aufgespannt.
Alternativ werden die ersten bis dritten eigenen Stäbe 122A bis 122C im Innern der Basis 126 im Ausgangszustand positioniert. Wenn das Referenzwerkzeug 124 die Höhe erreicht hat, die dem Vorsprungbetrag jedes Stabs entspricht, werden die ersten bis dritten eigenen Stäbe 122A bis 122C jeweils durch einen Kolben oder dergleichen bewegt und positioniert, wenn der Vorsprungbetrag gleich einem zuvor vorgegebenen Vorsprungbetrag wird, und jeder Stab wird durch den hydraulischen Druck, der sich aus dem Druckanstieg ergibt, der mit dem Positionieren einhergeht, aufgespannt.
Dann wird basierend auf dem Neigungswinkel αy der Spindel 26 in der Y-Richtung und dem Neigungswinkel αx derselben in der X-Richtung der Vorsprungbetrag jedes von den ersten bis dritten eigenen Stäbe 122A bis 122C bestimmt und derart positioniert, dass die Werkstückablagefläche 18 und die Spindel 26 zueinander orthogonal sind. Dadurch sind die Werkstückablagefläche 18 und die Spindel 26 zueinander orthogonal.
D. h. auch bei der siebten Werkzeugmaschine 10G werden die XY-Ebene 31 und die Werkstückablagefläche 18 zueinander parallel eingestellt, und wenn das Werkstück 16 auf der Basis der XY-Ebene 31 nach der Koordinatensystemdrehung geglättet wird, ist es möglich, eine bearbeitete Oberfläche mit einer zufriedenstellenden Flachheit in dem Werkstück 16 zu erstellen. Da zudem die Form der seitlichen Fläche des Werkstücks 16 in eine rechteckige Form bearbeitet werden kann, ist es möglich, die bearbeitete Oberfläche des Werkstücks 16 parallel zu der Werkstückablagefläche 18 zu machen und daher die Bearbeitungsqualität zu verbessern.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 2008-264883 [0006, 0007]

Claims

Werkzeugmaschine, umfassend: einen Maschinentisch (20), der eine Werkstückablagefläche (18) aufweist, an der ein Werkstück (16) befestigt ist; eine Spindel (26), die mit einem Werkzeug (28) ausgestattet ist, das konfiguriert ist, um ein Glätten an dem Werkstück (16) auszuführen, das an dem Maschinentisch (20) befestigt ist; eine Einheit (30) zum Steuern des Glättens eines Werkstücks, die konfiguriert ist, um ein Glätten an dem Werkstück (16) unter Verwendung des Werkzeugs (28) derart auszuführen, dass sich die Bearbeitungsbereiche des Werkzeugs (28) an einer Oberfläche des Werkstücks (16) teilweise überlappen; mindestens ein Kontaktelement, das an der Spindel (26) in einer Position, die dem Maschinentisch (20) gegenübersteht, angeordnet ist; eine Einheit (36) zum Speichern einer Position eines Kontaktelements, die konfiguriert ist, um mehrere Messwerte zu speichern, die erzielt werden, indem eine Messung einer Position des Kontaktelements in einem Zustand, in dem die Spindel (26) auf mindestens eine Phase eingestellt ist und das Kontaktelement an einem identischen Punkt positioniert ist, mindestens zweimal ausgeführt wird; eine Einheit (40) zum Berechnen eines Neigungswinkels einer Spindel, die konfiguriert ist, um einen Neigungswinkel der Spindel (26) im Verhältnis zu einer XY-Ebene (31) für die Bearbeitung basierend auf den mehreren Messwerten, die in der Einheit (36) zum Speichern einer Position eines Kontaktelements gespeichert sind, zu berechnen; und eine Einheit (42) zum Drehen eines Koordinatensystems, die konfiguriert ist, um die XY-Ebene (31) um mindestens eine von der X-Achse und der Y-Achse basierend auf dem Neigungswinkel der Spindel (26), der durch die Einheit (40) zum Berechnen eines Neigungswinkels einer Spindel berechnet wird, zu drehen, wobei die Einheit (30) zum Steuern des Glättens eines Werkstücks eine flache Oberfläche des Werkstücks (16) entlang der XY-Ebene (31), die durch die Einheit (42) zum Drehen eines Koordinatensystems gedreht wird, bearbeitet.
Werkzeugmaschine nach Anspruch 1, wobei die Einheit (36) zum Speichern einer Position eines Kontaktelements konfiguriert ist, um mehrere Messwerte zu speichern, die dadurch erzielt werden, dass eine Messung an einem der Kontaktelemente in einem Zustand, in dem die Spindel (26) auf zwei oder mehrere verschiedene Phasen eingestellt ist und das eine Kontaktelement an einem identischen Punkt positioniert ist, ausgeführt wird.
Werkzeugmaschine nach Anspruch 1, wobei: mehrere Kontaktelemente auf der Spindel (26) angeordnet sind; die Einheit (36) zum Speichern einer Position eines Kontaktelements konfiguriert ist, um mehrere Messwerte zu speichern, die erzielt werden, indem die Position von jedem der mehreren Kontaktelemente in einem Zustand, in dem die Spindel (26) auf eine Phase eingestellt ist und jedes der mehreren Kontaktelemente an einem identischen Punkt positioniert ist, gemessen wird; und die Einheit (40) zum Berechnen eines Neigungswinkels einer Spindel einen Neigungswinkel der Spindel (26) im Verhältnis zu mindestens einer Richtung der XY-Ebene (31) basierend auf den mehreren Messwerten bestimmt.
Werkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei: das Kontaktelement eine Spitze (32) ist, die an dem Werkzeug (28) in einer Position, die dem Maschinentisch (20) gegenübersteht, angeordnet ist; und die Einheit (36) zum Speichern einer Position eines Kontaktelements konfiguriert ist, um mehrere Messwerte zu speichern, die dadurch erzielt werden, dass eine Messung einer Position einer Schneidkante der Spitze (32) unter Verwendung einer Einheit (34) zum Messen einer Schneidkantenposition, die an dem Maschinentisch (20) befestigt ist, in einem Zustand, in dem die Schneidkante der Spitze (32) positioniert ist, mindestens zweimal ausgeführt wird.
Werkzeugmaschine nach Anspruch 4, wobei eine Vorrichtung (46) zum Messen einer Werkzeuglänge, die konfiguriert ist, um eine Länge des Werkzeugs zu messen, als Einheit (34) zum Messen einer Schneidkantenposition verwendet wird.
Werkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei: das Kontaktelement ein Sondenelement (106) einer Berührungssonde (100) ist, die an der Spindel (26) in einer Position, die dem Maschinentisch (20) gegenübersteht, montiert ist; und das Sondenelement (106) von einer Mittelachse der Spindel (26) zur X-Richtung oder Y-Richtung des Maschinentisches (20) abgelenkt ist.
Werkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6, ferner umfassend Drehachsen (110a, 110b), die konfiguriert sind, um die Werkstückablagefläche (18) derart zu drehen, dass die XY-Ebene (31), die durch die Einheit (42) zum Drehen eines Koordinatensystems gedreht wird, und die Werkstückablagefläche (18) zueinander parallel gemacht werden.
Werkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6, ferner umfassend eine eigene Aufspannvorrichtung (120), die konfiguriert ist, um die Werkstückablagefläche (18) derart zu positionieren, dass die XY-Ebene (31), die durch die Einheit (42) zum Drehen eines Koordinatensystems gedreht wird, und die Werkstückablagefläche (18) zueinander parallel gemacht werden.
Werkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei ein Durchmesser des Werkzeugs (28) kleiner als eine Schmalseitendimension des Werkstücks (16) ist.
Verfahren zum Glätten eines Werkstücks, um ein Werkstück (16) zu glätten unter Verwendung von: einem Maschinentisch (20), der eine Werkstückablagefläche (18) aufweist und an dem das Werkstück (16) befestigt ist; einer Spindel (26), die mit einem Werkzeug (28) ausgestattet ist, das konfiguriert ist, um ein Glätten an dem Werkstück (16) auszuführen, das an dem Maschinentisch (20) befestigt ist; und dem Werkzeug (28), das eine Bearbeitung derart ausführt, dass sich die Bearbeitungsbereiche des Werkzeugs (28) an einer Oberfläche des Werkstücks (16) teilweise überlappen, umfassend: einen Schritt des Speicherns von Messwerten, der darin besteht, mehrere Messwerte zu speichern, die dadurch erzielt werden, dass eine Messung einer Position von mindestens einem Kontaktelement das an der Spindel (26) in einer Position, die dem Maschinentisch (20) gegenübersteht, angeordnet ist, in einem Zustand, in dem die Spindel (26) auf mindestens eine Phase eingestellt ist und das Kontaktelement an einem identischen Punkt positioniert ist, mindestens zweimal ausgeführt wird; einen Schritt des Berechnens eines Neigungswinkels einer Spindel, der darin besteht, einen Neigungswinkel der Spindel (26) im Verhältnis zu einer XY-Ebene (31) für die Bearbeitung basierend auf den mehreren gespeicherten Messwerten zu berechnen; und einen Schritt des Drehens eines Koordinatensystems, der darin besteht, die XY-Ebene (31) um mindestens eine von der X-Achse und der Y-Achse basierend auf dem berechneten Neigungswinkel der Spindel (26) zu drehen, wobei eine flache Oberfläche des Werkstücks (16) entlang der XY-Ebene (31), die durch den Schritt des Drehens eines Koordinatensystems gedreht wird, bearbeitet wird.
Verfahren zum Glätten eines Werkstücks nach Anspruch 10, wobei in dem Schritt des Speicherns von Messwerten mehrere Messwerte gespeichert werden, die dadurch erzielt werden, dass eine Messung an einem der Kontaktelemente in einem Zustand, in dem die Spindel (26) auf zwei oder mehrere verschiedene Phasen eingestellt ist und das eine Kontaktelement an einem identischen Punkt positioniert ist, ausgeführt wird.
Verfahren zum Glätten eines Werkstücks nach Anspruch 10, wobei: mehrere Kontaktelemente an der Spindel (26) angeordnet sind; in dem Schritt des Speicherns von Messwerten mehrere Messwerte gespeichert werden, die dadurch erzielt werden, dass die Position von jedem der mehreren Kontaktelemente in einem Zustand, in dem die Spindel (26) auf eine Phase eingestellt ist und jedes der mehreren Kontaktelements an einem identischen Punkt positioniert ist, ausgeführt wird; und in dem Schritt des Berechnens eines Neigungswinkels einer Spindel ein Neigungswinkel der Spindel (26) im Verhältnis zu mindestens einer Richtung der XY-Ebene (31) basierend auf den mehreren Messwerten bestimmt wird.
Verfahren zum Glätten eines Werkstücks nach einem der Ansprüche 10 bis 12, wobei: die Kontaktelement eine Spitze (32) ist, die an dem Werkzeug (28) in einer Position, die dem Maschinentisch (20) gegenübersteht, angeordnet ist; und in dem Schritt des Speicherns von Messwerten mehrere Messwerte gespeichert werden, die dadurch erzielt werden, dass eine Messung einer Position einer Schneidkante der Spitze (32) unter Verwendung einer Einheit (34) zum Messen einer Schneidkantenposition, die an dem Maschinentisch (20) befestigt ist, in einem Zustand, in dem die Schneidkante der Spitze (32) positioniert ist, mindestens zweimal ausgeführt wird.
Verfahren zum Glätten eines Werkstücks nach einem der Ansprüche 10 bis 12, wobei: das Kontaktelement ein Sondenelement (106) einer Berührungssonde (100) ist, die an der Spindel (26) in einer Position, die dem Maschinentisch (20) gegenübersteht, montiert ist; und das Sondenelement (106) von einer Mittelachse der Spindel (26) zur X-Richtung oder Y-Richtung des Maschinentisches (20) abgelenkt ist.
Verfahren zum Glätten eines Werkstücks nach einem der Ansprüche 10 bis 14, wobei ein Durchmesser des Werkzeugs (28) kleiner als eine Schmalseitendimension des Werkstücks (16) ist.