DE112019002459T5

DE112019002459T5 - Verfahren zur Werkstückbearbeitung und Maschine zur Werkstückbearbeitung

Info

Publication number: DE112019002459T5
Application number: DE112019002459.0T
Authority: DE
Inventors: Koji Tsuchiya
Original assignee: Shibaura Machine Co Ltd
Current assignee: Shibaura Machine Co Ltd Jp
Priority date: 2018-05-15
Filing date: 2019-05-09
Publication date: 2021-02-18
Also published as: WO2019221005A1; JP6574915B1; KR102481650B1; US12117794B2; KR20210005911A; JP2020064607A; TWI717733B; KR102444158B1; CN118131685A; TW202046033A; CN112105998A; KR20220130829A; CN112105998B; TWI750757B; TW201947554A; US20210063995A1; JP7169945B2; JP2020064591A

Abstract

Ein Verfahren zum Bearbeiten eines Werkstücks mit einem Werkzeug beinhaltet das Halten des Werkstücks, das Halten des Werkzeugs und das Bewegen des gehaltenen Werkzeugs relativ zum gehaltenen Werkstück in Übereinstimmung mit einem NC-Programm, das einen arithmetischen Ausdruck zur Berechnung einer Position des gehaltenen Werkzeugs enthält.

Description

TECHNISCHER BEREICH
Die hierin enthaltene Offenlegung betrifft ein Verfahren zur Bearbeitung eines Werkstücks und eine Maschine zur Bearbeitung eines Werkstücks, und insbesondere diejenigen, die eine Kontur eines Werkzeugs korrigieren, um ein Werkstück zu bearbeiten.
STAND DER TECHNIK
Bisher bekannt sind Maschinen (NC-Bearbeitungsmaschinen) für Werkstücke, bei denen NC-Programme (Programme) verwendet werden, um Werkzeuge relativ zu den Werkstücken zu bewegen und auch die Bearbeitung der Werkstücke durchzuführen.
Bei den bisherigen NC-Bearbeitungsmaschinen werden z.B. Werkzeuge wie ein Schaftfräser in Rotation versetzt und entsprechend konkreter, in den NC-Programmen enthaltener Zahlen (Werte wie z.B. Dezimalbrüche) relativ bewegt, um die Bearbeitung der Werkstücke durchzuführen. Die Patentliteratur 1 wird hier beispielhaft dargestellt, um den Stand der Technik aufzuzeigen.
Zitierliste
Patentliteratur
PTL 1: Offengelegte japanische Patentanmeldung Nr. S63-233404
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Auf dem Werkzeug sind nebenbei bemerkt Fehler in dessen Kontur vorhanden (Unterschied zwischen einer Kontur eines idealen Werkzeugs und der Kontur des realen Werkzeugs). In einer Bearbeitungsmaschine für die Ultrapräzisionsbearbeitung sind die meisten Ursachen für die Entstehung von Formfehlern des Werkstücks auf Fehler in der Kontur eines Werkzeugs, wie z.B. eines Schaftfräsers, zurückzuführen.
Es könnte also in Betracht gezogen werden, dass Formfehler des Werkstücks so gering wie möglich gehalten werden könnten, indem ein Werkstück bearbeitet wird und die Position des Werkzeugs entsprechend den Fehlern in der Kontur des Werkzeugs korrigiert wird. Dann könnte ein Programm vereinfacht werden, wenn das Werkzeug auf der Grundlage konkreter, im Programm enthaltener Zahlen relativ bewegt wird.
Die Verwendung der konkreten Zahlen kann jedoch dazu führen, dass das NC-Programm in jedem Fall neu geschrieben werden muss, wenn das Werkzeug ausgetauscht wird oder das Werkzeug verschlissen ist.
Die vorliegende Erfindung ist vor dem Hintergrund der vorgenannten Probleme entstanden und soll ein Verfahren zur Bearbeitung eines Werkstücks und eine Maschine zur Bearbeitung des Werkstücks bereitstellen, das ein Neuschreiben des NC-Programms in jedem Fall überflüssig macht, wenn das Werkzeug ausgewechselt wird oder das Werkzeug in der Maschine zur Bearbeitung des Werkstücks verschlissen ist, sowie ein Verfahren zur Bearbeitung des Werkstücks und das Programm dafür zur Bearbeitung des Werkstücks mit Korrektur der Position des Werkzeugs entsprechend den Fehlern in der Kontur des Werkzeugs.
Gemäß einem Aspekt ist ein Verfahren zur Bearbeitung eines Werkstücks mit einem Werkzeug vorgesehen, bei dem das Werkstück gehalten wird, das Werkzeug gehalten wird und das gehaltene Werkzeug relativ zum gehaltenen Werkstück in Übereinstimmung mit einem NC-Programm bewegt wird, das einen arithmetischen Ausdruck zur Berechnung einer Position des gehaltenen Werkzeugs enthält.
Nach einem anderen Aspekt ist eine Maschine zum Bearbeiten eines Werkstücks mit einem Werkzeug mit einem Halteabschnitt zum Halten des Werkstücks, einem Werkzeughalteabschnitt zum Halten des Werkzeugs und einem Bewegungsabschnitt zum Bewegen des gehaltenen Werkzeugs relativ zum gehaltenen Werkstück versehen, wobei der Bewegungsabschnitt durch ein NC-Programm gesteuert wird, das einen arithmetischen Ausdruck zum Berechnen einer Position des gehaltenen Werkzeugs enthält.
Figurenliste

1 ist eine schematische Draufsicht auf ein gehaltenes Werkstück und ein damit in Kontakt stehendes Werkzeug in einer Bearbeitungsmaschine gemäß einer Ausführungsform.
2A ist eine schematische Draufsicht, die Fehler in einer Kontur des Werkzeugs in einem Zustand beschreibt, in dem das Werkzeug stationär ist.
2B ist eine schematische Draufsicht, die Fehler in einer Kontur des Werkzeugs in einem Zustand beschreibt, in dem sich das Werkzeug dreht.
3 ist eine schematische Draufsicht, die Fehler in einer Kontur des Werkzeugs beschreibt und einen Aspekt beschreibt, in dem Fehler an entsprechenden Punkten berechnet werden.
4 ist ein schematischer Teilschnitt in Draufsicht, der einen Verfahrweg des Werkzeugs relativ zum gehaltenen Werkstück betrifft.
5 ist ein Beispiel für Positionskoordinaten des Werkzeugs, bei denen die Position nicht korrigiert wird.
6 ist ein Beispiel für Positionskoordinaten des Werkzeugs, bei denen die Position gemäß der vorliegenden Ausführungsform korrigiert wird.
7 ist eine schematische Draufsicht des Werkzeugs um einen Bearbeitungspunkt herum, um den Bearbeitungspunkt im Werkzeug zu beschreiben.
8 ist ein Beispiel für Positionskoordinaten, bei denen die Position im Hinblick auf den in 7 gezeigten Bearbeitungspunkt korrigiert wird.
9A ist eine schematische Draufsicht eines Werkzeugs um einen Bearbeitungspunkt herum, um den Bearbeitungspunkt allgemein auszudrücken.
9B ist ein Beispiel für korrigierte Positionskoordinaten, um dem Bearbeitungspunkt einen verallgemeinerten Ausdruck zu verleihen.
10A ist ein schematischer Höhenteilschnitt eines Werkzeugs um einen Bearbeitungspunkt herum, um einen Fall mit zwei Bearbeitungspunkten zu beschreiben.
10B ist ein schematischer Höhenteilschnitt von und um einen Bearbeitungspunkt, um einen Fall zu beschreiben, in dem eine Korrektur ohne Berücksichtigung von Interferenzen vorgenommen wird.
10C ist ein schematischer Höhenteilschnitt von und um einen Bearbeitungspunkt, um einen Fall zu beschreiben, in dem die Korrektur unter Berücksichtigung von Interferenzen durchgeführt wird.
10D ist ein Höhenschnitt eines Werkstücks um einen Bearbeitungspunkt, um einen Ausweichvektor zu beschreiben.
11A ist ein Beispiel für Korrekturwerte für Positionskoordinaten.
11B ist ein Beispiel für korrigierte Positionskoordinaten.
12 ist ein Beispiel, bei dem das Beispiel von 11B modifiziert wird.
13 ist ein Beispiel für korrigierte Positionskoordinaten im Hinblick auf die beiden Bearbeitungspunkte des in 7 gezeigten Beispiels.
14A ist ein Beispiel für verallgemeinerte Korrekturwerte über das Beispiel von 11A.
14B ist ein Beispiel für verallgemeinerte korrigierte Positionskoordinaten über das Beispiel von 11B.
15 ist ein Beispiel, bei dem das Beispiel von 14B modifiziert wird.
16 ist ein Beispiel, bei dem das Beispiel von 13 im Hinblick auf zwei Bearbeitungspunkte verallgemeinert wird.
17 ist eine Zeichnung, die schematisch ein System darstellt, das eine Bearbeitungsmaschine in Übereinstimmung mit der vorliegenden Ausführungsform und einen Mehrzweckcomputer für die Steuerung der Bearbeitungsmaschine enthält.
18A ist ein schematischer erhabener Teilschnitt von und um einen Bearbeitungspunkt herum, um einen Bereich zu beschreiben, in dem ein Werkstück bearbeitet wird, wobei es um ein Beispiel geht, bei dem die Kontaktfläche zwischen einem Werkzeug und einer zu bearbeitenden Oberfläche relativ klein ist.
18B ist ein schematischer Teilschnitt in Draufsicht von und um einen Bearbeitungspunkt, um einen Bereich zu beschreiben, in dem ein Werkstück bearbeitet wird, um ein Beispiel zu beschreiben, in dem die Kontaktfläche zwischen einem Werkzeug und einer zu bearbeitenden Oberfläche moderat ist.
18C ist ein schematischer Teilschnitt in Draufsicht von und um einen Bearbeitungspunkt herum, um einen Bereich zu beschreiben, in dem ein Werkstück bearbeitet wird, wobei es um ein Beispiel geht, bei dem die Kontaktfläche zwischen einem Werkzeug und einer zu bearbeitenden Oberfläche relativ groß ist.
19A ist eine schematische Draufsicht auf ein Werkzeug, um ein Beispiel für die Messung von Fehlern in einer Kontur in relativ kleinen Intervallen zu beschreiben.
19B ist eine schematische Draufsicht eines Werkzeugs, um ein Beispiel für Fehler in einer Kontur zu beschreiben, aus der Hochfrequenzkomponenten entfernt werden.
20 ist eine schematische Draufsicht eines Werkzeugs, um ein Beispiel für Fehler in einer Kontur um einen Bearbeitungspunkt zu beschreiben.
21A ist eine schematische Draufsicht eines Werkstücks, um ein Beispiel für die Verwendung von Fehlern in einer Kontur zur Korrektur von Positionskoordinaten zu beschreiben.
21B ist eine schematische Draufsicht eines Werkzeugs und eines Werkstücks, die eine Beziehung zwischen einer Kontur eines Werkzeugs und einer Zielfläche eines Werkstücks auf der Grundlage des in 21A gezeigten Beispiels betrifft.
22A ist eine schematische Draufsicht auf ein Werkstück, um ein weiteres Beispiel für die Verwendung von Fehlern in einer Kontur zur Korrektur von Positionskoordinaten zu beschreiben.
22B ist eine schematische Draufsicht eines Werkzeugs und eines Werkstücks, die eine Beziehung zwischen einer Kontur eines Werkzeugs und einer Zieloberfläche eines Werkstücks auf der Grundlage des in 22A gezeigten Beispiels betrifft.
23 ist eine schematische Draufsicht auf ein Werkzeug nach einem anderen Beispiel, das ein Radiusfräser ist.
24 ist eine schematische perspektivische Ansicht einer Oberflächenform eines Werkstücks anhand eines Beispiels.
25A ist eine schematische perspektivische Ansicht eines Werkzeugs und eines Werkstücks zur Beschreibung eines Prozesses, bei dem das Werkzeug in Bewegung ist und dabei in Kontakt mit dem Werkstück bleibt.
25B ist eine schematische Draufsicht auf ein Werkzeug und ein Werkstück, die einen Aspekt zeigt, bei dem eine konvexe Oberfläche bearbeitet werden soll.
25C ist eine schematische Draufsicht eines Werkzeugs und eines Werkstücks, die einen Aspekt zeigt, bei dem eine konkave Oberfläche bearbeitet werden soll.
26A ist eine schematische perspektivische Ansicht einer Oberflächenform eines Werkstücks nach einem Beispiel.
26B ist eine schematische perspektivische Ansicht eines Werkzeugs, die ein Werkzeug zeigt, das sich über das in 26A gezeigte Werkstück bewegt.
26C ist eine schematische Draufsicht des Werkzeugs, um ein Beispiel zu beschreiben, bei dem eine Spitze des in 26B gezeigten Werkzeugs in mehrere Bereiche unterteilt ist.
26D ist ein Diagramm, das den Abstand des Schnittvorschubs zu einer Fortschrittsrate des NC-Programms gemäß jeder Region zeigt.
27 ist ein Diagramm, das die Abnutzungstiefe bis zu einem Abstand des Schnittvorschubs in Abhängigkeit von jeder Region zeigt.
28 ist ein Diagramm, das die Beziehungen zwischen den Fortschrittsraten des NC-Programms und den Abnutzungstiefen der jeweiligen Regionen betrifft.
29 ist ein Flussdiagramm, das Schritte eines Prozesses durch eine Bearbeitungsmaschine gemäß einer Ausführungsform zeigt.
30 ist ein Beispiel für Positionskoordinaten, die im Hinblick auf die Abnutzungstiefen korrigiert wurden.
31 ist ein Flussdiagramm, das Schritte eines Prozesses durch eine Bearbeitungsmaschine gemäß einer anderen Ausführungsform zeigt.
32 ist eine Zeichnung, die ein Beispiel für die Berechnung von Korrekturwerten im Hinblick auf Veränderungen der Abnutzungstiefen beschreibt.
33A ist eine schematische Draufsicht eines Werkzeugs zum Zeitpunkt des Bearbeitungsbeginns.
33B ist eine schematische Draufsicht eines Werkzeugs zum Zeitpunkt der Endbearbeitung.
34 ist eine Zeichnung, die ein Beispiel beschreibt, bei dem die Korrekturwerte gemäß der Schätzung der Abnutzungstiefen zu bestimmten Zeiten vom Beginn bis zum Ende der Bearbeitung berechnet werden.
35A ist eine schematische Draufsicht eines Werkzeugs zur Beschreibung einer zeitabhängigen Änderung seines Umrisses.
35B ist ein Diagramm der zeitabhängigen Veränderungen der Fehler der Bearbeitungsformen, um die durch ein Verfahren zur Korrektur verursachten Fehler zu vergleichen.
35C ist eine schematische Draufsicht auf ein Werkzeug, um einen Aspekt zu beschreiben, bei dem die Messung von Fehlern in einer Kontur wiederholt ausgeführt wird.
36A ist eine schematische Draufsicht eines Werkzeugs zur Beschreibung einer zeitabhängigen Änderung seines Umrisses.
36B ist ein Diagramm der zeitabhängigen Veränderungen von Fehlern bei der Bearbeitung von Formen, um die durch ein Verfahren zur Korrektur verursachten Fehler zu vergleichen.

BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
Beispielhafte Ausführungsformen werden im Folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
Eine Maschine (Bearbeitungsmaschine) 1 zur Bearbeitung eines Werkstücks nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist eine Maschine (Bearbeitungsmaschine) 3 zur Bearbeitung eines Werkstücks 5 mit einem Werkzeug (Bearbeitungswerkzeug wie z.B. einem Kugelkopffräser) 3 und ist wie in z.B. 1 und 17 mit einem Werkstückhalteabschnitt 7, einem Werkzeughalteabschnitt 9, einem beweglichen Abschnitt 11 und einem Steuerabschnitt 13 (die Steuerung) versehen.
Eine vorbestimmte Richtung im Raum ist hierin als X-Richtung (X-Achsenrichtung; Querrichtung), eine andere Richtung als Y-Richtung (Y-Achsenrichtung; Längsrichtung) und eine sowohl zur X-Richtung als auch zur Y-Richtung senkrechte Richtung als Z-Richtung (Z-Achsenrichtung; Vertikalrichtung) definiert. Während in dieser Definition die X-Richtung und die Y-Richtung horizontal und die Z-Richtung vertikal sind, ist dies jedoch nicht einschränkend. Insbesondere kann die X-Richtung oder die Y-Richtung vertikal und die X-, Y- und Z-Richtungen können schräg zur horizontalen oder vertikalen Richtung verlaufen.
Der Werkstückhalteabschnitt 7 ist so konfiguriert, dass er das Werkstück 5 hält, und der Werkzeughalteabschnitt 9 ist so konfiguriert, dass er das Werkzeug 3 hält. Das bereits gehaltene Werkzeug 3 (nachfolgend einfach als „Werkzeug 3“ bezeichnet), das vom Werkzeughalteabschnitt 9 gehalten wird, soll das bereits gehaltene Werkstück 5 (nachfolgend einfach als „Werkstück 5“ bezeichnet), das vom Werkstückhalteabschnitt 7 gehalten wird, bearbeiten.
Der (Kugelschaftfräser) als Werkzeug 3 ist an seinem Umfang mit einem schneidenden Zahnabschnitt versehen. Genauer beschrieben ist der Kugelkopffräser 3 mit einem säulenförmigen proximalen Abschnitt 15 (siehe 1) und einem halbkugelförmigen Spitzenabschnitt 17 versehen. Der Durchmesser des proximalen Abschnitts 15 und der Durchmesser des Spitzenabschnitts 17 sind identisch, und er ist so strukturiert, dass ein Ende in Längsrichtung entlang der Mittelachse C1 des proximalen Abschnitts 15 an dem Spitzenabschnitt 17 haftet. Währenddessen sind die Mittelachse des Spitzenabschnitts 17 und die Mittelachse C1 des proximalen Abschnitts 15 miteinander identisch.
Ein Mittelpunkt einer runden Stirnfläche des Spitzenabschnitts 17 (die Stirnfläche, die an der runden Stirnfläche des proximalen Abschnitts 15 haftet) ist hierin als Mittelpunkt C2 des Spitzenabschnitts 17 definiert. Dieser Mittelpunkt C2 liegt auf der Mittelachse C1 des Werkzeugs 3.
Die Schneidzähne des Kugelkopffräsers 3 sind am Umfang des Spitzenabschnitts 17 und des Endabschnitts des proximalen Abschnitts 15 (der Endabschnitt an der Seite des Spitzenabschnitts 17) ausgebildet. Der Kugelkopffräser 3 wird durch den Werkzeughalteabschnitt gehalten, während ein anderer Endabschnitt des proximalen Abschnitts 15 in den Werkzeughalteabschnitt 9 eingreift.
Und während sich das vom Werkzeughalteabschnitt 9 gehaltene Werkzeug 3 dreht (eine Drehung um die Mittelachse C1 ausführt), schneiden die Schneidzähne das Werkstück 5.
Der bewegliche Abschnitt 11 ist so konfiguriert, dass er das Werkzeug 3 relativ zum Werkstück 5 bewegt, um das Werkstück 5 mit dem bereits gehaltenen Werkzeug 3 zu bearbeiten. Genauer gesagt kann er so konfiguriert werden, dass er entweder das Werkzeug 3 relativ zum Werkstück 5 bewegt oder das Werkstück 5 relativ zum Werkzeug 3 bewegt.
Der Steuerabschnitt 13 ist zum Beispiel ein Universalcomputer, der zumindest mit einem Prozessor, wie z.B. einer Zentraleinheit (CPU), und einer Vorrichtung, wie z.B. einem Halbleiterspeicher 35, ausgestattet ist. Der Steuerabschnitt 13 ist über einen drahtlosen oder drahtgebundenen Kommunikationspfad 13 mit einem beweglichen Abschnitt 11 verbunden und verfügt außerdem über ein eingebautes vorinstalliertes oder nachträglich installiertes NC-Programm, das später beschrieben wird. Der Steuerabschnitt 13 steuert den beweglichen Abschnitt 11 über den Kommunikationspfad 12 entsprechend der Steuerung durch das NC-Programm, wodurch das Werkzeug 3 relativ zum Werkstück 5 bewegt wird.
Wie in 17 näher beschrieben, ist die Bearbeitungsmaschine 1 für das Werkstück 5 mit einem Bett 19, einem Tisch 21, einer Säule 23, einem Hauptwellenträger 25, einem Hauptwellenchassis 27 und einer Spindel 29 ausgestattet.
Der Tisch 21 wird über ein nicht dargestelltes Linearführungslager durch ein Bett 19 abgestützt und soll mittels eines nicht dargestellten Aktuators, wie z.B. eines Linearmotors, relativ zum Bett 19 in X-Richtung bewegt (bewegt und in Position gebracht) werden.
Die Säule 23 ist einheitlich auf dem Bett 19 vorgesehen. Der Hauptwellenträger 25 ist über ein nicht dargestelltes Linearführungslager an der Säule 23 abgestützt und soll relativ zur Säule 23 in Y-Richtung mittels eines nicht dargestellten Aktuators, wie z.B. eines Linearmotors, bewegt (bewegt und fixiert) werden.
Das Hauptwellenchassis 27 ist über ein nicht abgebildetes Linearführungslager durch den Hauptwellenträger 25 abgestützt und soll sich relativ zum Hauptwellenträger 25 in Z-Richtung mittels eines nicht abgebildeten Aktuators, wie z.B. eines Linearmotors, bewegen.
Die Spindel 29 ist über ein Lager durch den Hauptwellenträger 27 abgestützt und wird relativ zum Hauptwellenträger 27 um die Mittelachse (die Mittelachse gemeinsam mit dem in Z-Richtung verlängerten Werkzeug 3) C1 drehbar gemacht.
Die Spindel 29 ist mit dem Werkzeughalteabschnitt 9 und auf dem Tisch 21 mit dem Werkstückaufnahmeteil 7 versehen. Das bereits gehaltene Werkzeug 3 ist dabei relativ zum Werkstück 5 in X-Richtung, Y-Richtung und Z-Richtung zu bewegen.
Im NC-Programm ist ein arithmetischer Ausdruck (ein arithmetischer Ausdruck, der z.B. vier arithmetische Operationen verwendet) zur Berechnung einer Position des Werkzeugs 3 (Positionskoordinaten relativ zum Werkstück 5) eingebettet. Genauer gesagt, sind die Positionskoordinaten beim Bewegen des bereits gehaltenen Werkzeugs 3 durch eine Lösung des arithmetischen Ausdrucks zu bestimmen.
Ferner ist das NC-Programm so konfiguriert, dass der arithmetische Ausdruck zur Korrektur der Position des Werkzeugs 3 verwendet wird, um die Entstehung von Bearbeitungsfehlern des Werkstücks 5 zu unterdrücken, die durch Fehler in der Kontur des Werkzeugs 3 verursacht werden.
Die Korrektur der Position des Werkzeugs 3 erfolgt durch Verwendung eines Normalenvektors V1 an einem Bearbeitungspunkt T1 (Einzelheiten werden später beschrieben) des Werkzeugs 3 relativ zur Bearbeitungsfläche und zu den Fehlern in der Kontur des Werkzeugs 3. Die dreidimensionale Position des Werkzeugs 3 wird dadurch in einer beliebigen Richtung (bestimmt durch die Form des Normalenvektors V1) der X-Richtung, der Y-Richtung und der Z-Richtung korrigiert.
Um die Fehler in der Kontur des Werkzeugs 3 genauer zu beschreiben, werden die Fehler in der Kontur des Werkzeugs 3 vor der praktischen Bearbeitung des Werkstücks 5 durch eine in 17 gezeigte Werkzeugformmessvorrichtung 31 im Voraus bestimmt.
Die Werkzeugformmessvorrichtung 31 wird an einer vorbestimmten Stelle in der Bearbeitungsmaschine 1 für das Werkstück installiert. Und der Umriss des bereits gehaltenen Werkzeugs 3 soll online (online auf der Bearbeitungsmaschine 1 für das Werkstück) gemessen werden, indem das bereits gehaltene Werkzeug 3 an einer Stelle positioniert wird, an der die Form des bereits gehaltenen Werkzeugs 3 durch die Werkzeugformmessvorrichtung 31 (wie z.B. ein Laser und eine Kamera) gemessen werden kann, und das bereits gehaltene Werkzeug 3 gedreht wird (Drehung um die Mittelachse C1).
Differenzen (Unterschiede in den jeweiligen Punkten des Werkzeugs 3) zwischen dem Umriss des bereits gehaltenen Werkzeugs 3 und dem Umriss des bereits gehaltenen Werkzeugs 3 in seiner idealen Form (ohne Formfehler) werden als „Fehler in der Kontur“ des Werkzeugs 3 definiert. In der Zwischenzeit wird ein Verfahren zur Verwendung der „Werkzeugformmessvorrichtung 31“ zur anfänglichen Berechnung von Fehlern in einer Kontur des Werkzeugs 3 im Folgenden als „Erstkalibrierungsverfahren“ bezeichnet.
Was durch die gestrichelte Linie in 2A dargestellt wird, ist ein Umriss des Werkzeugs in seiner idealen Form, und was durch die durchgezogene Linie darin dargestellt wird, ist ein Umriss des Werkzeugs 3 in seiner tatsächlichen Form mit Formfehlern. In 2A dreht sich das Werkzeug nicht um die Mittelachse C1. Außerdem ist das bereits gehaltene Werkzeug 3, das durch die durchgezogene Linie in 2A dargestellt ist, in Bezug auf die Mittelachse C1 sehr leicht nach rechts abgelenkt.
Was durch die gestrichelte Linie in 2B dargestellt wird, ist ein Umriss des Werkzeugs in seiner idealen Form, und was durch die durchgezogene Linie darin dargestellt wird, ist ein Umriss des realen Werkzeugs 3 mit Fehlern (das durch die durchgezogene Linie in 2A dargestellte Werkzeug 3), das sich um die Mittelachse C1 dreht.
Die Form des Werkzeugs 3, die durch die durchgezogene Linie in 2B dargestellt ist, weist selbstverständlich eine Liniensymmetrie um die Mittelachse C1 auf. Wenn das Werkstück 5 durch den Spitzenabschnitt 17 des Kugelkopffräsers 3 bearbeitet wird, konnten die Fehler in der Kontur des Kugelkopffräsers 3 nur über das Viertel des Kreises des Spitzenabschnitts 17 (genauer gesagt im Bereich von 90 Grad) bestimmt werden, wie in 3 gezeigt.
In der Zwischenzeit ist ein Beispiel für die Werkzeugformmessvorrichtung die in der japanischen Patentanmeldung S63-233403 offengelegte Messvorrichtung.
Hier werden die Fehler in der Kontur des Werkzeugs (Kugelschaftfräser) 3 unter Bezugnahme auf 3 näher beschrieben.
Was in 3 durch die Doppelpunkt-Kettenlinie als Halbkreis dargestellt ist, ist eine Umrissform des Werkzeugs ohne Formfehler. Was durch die durchgezogene Linie in 3 gezeigt wird, ist eine Umrissform des Spitzenabschnitts 17 des Werkzeugs 3, die mit der Werkzeugformmessvorrichtung 31 gemessen wurde. In der Zeichnung sind die Fehler in der Kontur zum besseren Verständnis übertrieben dargestellt.
Eine Vielzahl von Halblinien L00-L90, die sich von der Mitte C2 des halbkugelförmigen Spitzenabschnitts 17 des Werkzeugs 3 in Richtung des Umrisses des Viertelkreises erstrecken, wird in gleichmäßigen Abständen von 10 Grad gezeichnet. Der Schnittwinkel zwischen der Mittelachse C1 des Werkzeugs und der Halblinie L00 beträgt 0 Grad. Der Schnittwinkel zwischen der Mittelachse C1 des bereits gehaltenen Werkzeugs 3 und der Halblinie L10 beträgt 10 Grad. In ähnlicher Weise beträgt der Schnittwinkel zwischen der Mittelachse C1 des bereits gehaltenen Werkzeugs 3 und den Halblinien L20-L90 20 Grad bis 90 Grad.
Hier wird der Schnittpunkt zwischen der Halblinie L00 und dem Umriss des Werkzeugs in idealer Form als Schnittpunkt Q00a definiert. In ähnlicher Weise werden die Schnittpunkte zwischen den Halblinien L10, L20, ... L90 und dem Umriss des Werkzeugs in idealer Form als Schnittpunkte Q10a, Q20a, ... Q90a definiert. Andererseits sind die Schnittpunkte zwischen den Halblinien L00, L10, L20, ... L90 und dem Umriss des Werkzeugs 3, die tatsächlich von der Werkzeugformmessvorrichtung 31 gemessen werden, als Schnittpunkte Q00b, Q10b, Q20b, ... Q90b definiert.
Und die jeweiligen Differenzen werden mit den Bezugszeichen #500-#590 im Speicher oder dergleichen gespeichert. Konkret ist definiert, dass #500=Q00b-Q00a, #510=Q10b-Q10a, ähnlich im Rest, und #590=Q90b-Q90a.
Die Werte der Abmessungen, auf die sich die Bezugszeichen (die als programmvariable Zahlen verwendet werden) #500-#590 beziehen, sind auf den Halblinien L00-L90 die Abstände zwischen den Schnittpunkten Q00a-Q90a auf dem Umriss des Werkzeugs in idealer Form und den Schnittpunkten Q00b-Q90b auf dem Umriss des realen Werkzeugs 3 und zeigen Fehler in der Kontur des Werkzeugs 3 auf den jeweiligen Halblinien an.
Währenddessen werden in 3 die Schnittwinkel der Halblinien L00-L90 um die Mittelachse C1 des Werkzeugs 3 in 10 Grad geschnitten, wodurch die Fehler in der Kontur des Werkzeugs 3 bestimmt werden und dann an 10 Stellen vorhanden sind, während die Schnittwinkel noch feiner geschnitten werden könnten (z.B. alle 1 Grad).
Genauer gesagt können die Fehler in der Kontur des Werkzeugs 3 bestimmt werden und an 91 Stellen darauf bestehen, z.B. der Fehler in der Kontur des Werkzeugs 3 (der Abstand zwischen dem Schnittpunkt Q64a und dem Schnittpunkt Q64b; #564) auf der Halblinie L64, deren Schnittwinkel 64 Grad relativ zur Mittelachse C1 des Werkzeugs 3 beträgt.
Diese Werte der Fehler in der Kontur sind im voraus, wie die Daten, die die Fehler in der Kontur des Werkzeugs 3 anzeigen, im Speicher des PC 33a (oder des PC33 oder des Speichers 35 des Steuerabschnitts 13) gespeichert, wie in 17 gezeigt, indem der bereits beschriebene „anfängliche Kalibrierungsprozess“ unter Verwendung der Werkzeugformmessvorrichtung 31 ausgeführt wird, bevor die Bearbeitung am Werkstück 5 durch das Werkzeug 3 durchgeführt wird. In der Zwischenzeit sind die Daten, die durch das Bezugszeichen 47 in 17 gezeigt werden, Daten, die die Fehler in der Kontur des Werkzeugs 3 zeigen.
Hier wird das NC-Programm zur Verhinderung einer Beeinträchtigung der Bearbeitungsgenauigkeit des Werkstücks 5 durch die Fehler in der Kontur des Werkzeugs 3 (NC-mit-Korrekturprogramm) beschrieben.
Wie in 17 dargestellt, wird ein Normalenvektor (Einheitsnormalenvektor) V1 an einem Bearbeitungspunkt T1 (siehe 4) des Werkzeugs 3 von dem PC 33 (bzw. dem PC 33a) z.B. aus den CAD-Daten (Daten, die die Form des Werkstücks als Endprodukt zeigen) 37 und einem von einer CAM 39 erzeugten Bearbeitungspfad (das NC-Programm auf der Grundlage der CAD-Daten, vorausgesetzt, dass die Fehler in der Kontur des Werkzeugs 0 sind) berechnet.
Ein Kontaktpunkt zwischen dem Werkzeug 3 und dem Werkstück 5 soll der Bearbeitungspunkt T1 sein, wenn der Schneidzahnabschnitt des halbkugelförmigen Spitzenabschnitts 17 des Werkzeugs 3 das Werkstück 5 schneidet.
Ferner soll, während sich das Werkzeug 3 in X-Richtung, Y-Richtung und Z-Richtung relativ zum Werkstück 5 bewegt, wenn das Werkzeug 3 zum Schneiden des Werkstücks 5 in einer vorbestimmten Einschnitttiefe verwendet wird, ein Punkt, an dem das Werkzeug 3 das Werkstück 5 am hintersten Ende in Bewegungsrichtung berührt (ein Punkt, an dem die Umrissform des Werkstücks nach der Bearbeitung bestimmt wird), im Verlauf dieser Bearbeitung der Bearbeitungspunkt T1 sein.
Während eine Fläche, die auf dem Bearbeitungspunkt T1 zentriert ist und um den Bearbeitungspunkt T1 herum liegt, eine gekrümmte Fläche ist, könnte man anerkennen, dass eine winzige flache Ebene existiert. Der Normalenvektor V1 ist ein Vektor senkrecht zu der oben erwähnten winzigen gekrümmten Fläche und setzt sich aus einer Komponente in X-Richtung, einer Komponente in Y-Richtung und einer Komponente in Z-Richtung zusammen. Weiterhin hat der Normalenvektor V1 einen Skalar von „1“. Genauer gesagt, der Normalenvektor V1 ist ein Einheitsvektor. Und in der vorliegenden Ausführungsform wird durch den anfänglichen Kalibrierungsvorgang ein Abweichungswert (Skalarwert) des Werkzeugs 3 berechnet. Weiter wird der Normalenvektor V1 berechnet. Und, wie später beschrieben wird, wird der Normalvektor V1 in entsprechende Komponenten in der X-Richtung, der Y-Richtung und der Z-Richtung aufgelöst und weiter mit dem Abweichungswert multipliziert, um entsprechende Abweichungswerte in der X-Richtung, der Y-Richtung und der Z-Richtung zu erhalten.
Die Korrektur der Position des bereits gehaltenen Werkzeugs 3 zu einem Zeitpunkt der Bearbeitung des Werkstücks 5 wird weiter beschrieben.
Wie in 4 gezeigt, bewegt sich das Werkzeug 3, wenn das Werkstück 5 geschnitten werden soll, in einer beliebigen Richtung der X-Richtung, der Y-Richtung und der Z-Richtung in Bezug auf das bereits gehaltene Werkstück 5. Die Koordinatenwerte des Werkzeugs 3 ändern sich dann, wie z.B. in 5 dargestellt, in einem Bruchteil der Zeit geringfügig von den Koordinatenwerten f51 (X-1.60657 Y-0.42583 Z-1.09809) in die Koordinatenwerte f52 (X-1.62951 Y-0.6141 Z-1.09809), da sich das Werkzeug 3 z.B. linear bewegt. In ähnlicher Weise bewegt es sich von den Koordinatenwerten f52 zu den Koordinatenwerten f53, von den Koordinatenwerten f53 zu den Koordinatenwerten f54, von den Koordinatenwerten f54 zu den Koordinatenwerten f55 und ... Der Bearbeitungspunkt T1 verschiebt sich ebenfalls von Natur aus.
Währenddessen zeigt das, was in 5 dargestellt ist, die Koordinatenwerte (ein Teil des NC-Programms) des Werkzeugs 3 ohne jegliche Korrektur über die Fehler in der Kontur des Werkzeugs 3 (nämlich das Schneiden mit einem idealen Werkzeug).
6 zeigt die Koordinatenwerte f61-f65, bei denen die Korrekturwerte zu den in 5 gezeigten Koordinatenwerten f51-f55 addiert sind. Während die Fehler in der Kontur des Werkzeugs 3 korrigiert werden, durchläuft das Werkzeug 3 ... die Koordinatenwerte f61, die Koordinatenwerte f62, die Koordinatenwerte f63, die Koordinatenwerte f64, die Koordinatenwerte f65 ..., wie in 6 gezeigt, in dieser Reihenfolge und bearbeitet dadurch das Werkstück 5. Währenddessen umfassen die Koordinatenwerte f61, die Koordinatenwerte f62 ... arithmetische Ausdrücke und diese Werte werden vom PC 33 aufbereitet und an den Steuerabschnitt 13 der Steuerung der Bearbeitungsmaschine 1 für das Werkstück gesendet. Und die Berechnung der arithmetischen Ausdrücke ist von dem Steuerabschnitt 13 durchzuführen. In der Zwischenzeit könnte sie so konfiguriert werden, dass der Steuerabschnitt 13, ohne den PC 33 zu benutzen, die Koordinatenwerte f61 vorbereitet, wobei die Koordinatenwerte f62 ... die arithmetischen Ausdrücke umfassen.
Am Beispiel der Koordinatenwerte f61 sollen die Koordinatenwerte des bereits gehaltenen Werkzeugs 3 bei der Korrektur der Fehler in der Kontur des Werkzeugs 3 beschrieben werden.
Die X-Koordinate „-1,60657“ in den Koordinatenwerten f61 ist ein X-Koordinatenwert des bereits gehaltenen Werkzeugs 3 vor der Korrektur (ohne jegliche Korrektur der Fehler in der Kontur). Der Wert „-0,89101“ in den Koordinatenwerten f61 ist eine Komponente in der X-Richtung des Normalenvektors V1 am Bearbeitungspunkt T1. „*“ in den Koordinatenwerten f61 ist ein Symbol der Multiplikation (x). Ein Bezugszeichen „#564“ in den Koordinatenwerten f61 ist ein Fehler in der Kontur (skalarer Wert) des Werkzeugs 3 am Bearbeitungspunkt T1, wie mit Bezug auf 3 beschrieben.
Eine Y-Koordinate „-0,42583“ in den Koordinatenwerten f61 ist ein Koordinatenwert in der Y-Richtung des Werkzeugs 3 vor der Korrektur (ohne jegliche Korrektur der Fehler in der Kontur). „0,11528“ in den Koordinatenwerten f61 ist eine Komponente in der Y-Richtung des Normalenvektors V1 am Bearbeitungspunkt T1. Ein Bezugszeichen „#564“ in den Koordinatenwerten f61 ist ein Fehler in der Kontur (skalarer Wert) des Werkzeugs 3 am Bearbeitungspunkt T1, wie mit Bezug auf 3 beschrieben.
Eine Z-Koordinate „-1.09809“ in den Koordinatenwerten f61 ist ein Koordinatenwert in der Z-Richtung des Werkzeugs 3 vor der Korrektur (ohne jegliche Korrektur der Fehler in der Kontur). „-0,4391“ in den Koordinatenwerten f61 ist eine Komponente in Z-Richtung des Normalenvektors V1 am Bearbeitungspunkt T1. Ein Bezugszeichen „#564“ in den Koordinatenwerten f61 ist ein Fehler in der Kontur (skalarer Wert) des Werkzeugs 3 am Bearbeitungspunkt T1, wie mit Bezug auf 3 beschrieben.
Währenddessen soll der Betrag des Vektors V1 mit der X-Richtungskomponente, der Y-Richtungskomponente und der Z-Richtungskomponente an den Koordinatenwerten f61 „1“ sein. Genauer, „( (-0. 89101...) 2+ (0.11528...) 2+ (-0.4391...) 2) 1/2=1“
Hier wird die Wirkung eines Bearbeitungssystems für das Werkstück beschrieben, das die Bearbeitungsmaschine 1 für das Werkstück 5, den PC 33 und die CAM 39, wie in 17 dargestellt, umfasst.
In einem Ausgangszustand wird das Werkzeug 3 von der Werkzeughalterung 9, das Werkstück 5 von der Werkzeughalterung 7 gehalten und die Fehler in der Kontur des bereits gehaltenen Werkzeugs 3 gemessen.
Im vorgenannten Ausgangszustand werden ausgeführt: Erzeugen eines Bearbeitungspfades 41 durch die CAM 39, Erzeugen eines aufgrund der Fehler in der Kontur des Werkzeugs 3 korrigierten Bearbeitungspfades (korrigierter Bearbeitungspfad) 43 durch den PC 33 mit den CAD-Daten 37 und dem Bearbeitungspfad 41, und Senden des korrigierten Bearbeitungspfades 43 an die Steuervorrichtung (Steuerabschnitt 13) der Bearbeitungsmaschine 1 für das Werkstück.
Die Bearbeitungsmaschine 1 für das Werkstück, unter der Steuerung des Steuerabschnittes 13, steuert den beweglichen Abschnitt 11 auf der Grundlage des korrigierten Bearbeitungspfades 43 und bewegt das bereits gehaltene Werkzeug 3 ordnungsgemäß, indem sie es relativ zum bereits gehaltenen Werkstück 5 dreht, um die Bearbeitung des bereits gehaltenen Werkstückes 5 auszuführen.
Die Bearbeitungsschritte der Bearbeitungsmaschine für das Werkstück gemäß der oben genannten ersten Ausführungsform werden anhand eines in 29 gezeigten Flussdiagramms beschrieben. Zunächst wird bei einem Schritt S11 in 29 ausgeführt, dass das NC-Programm zu einem Zeitpunkt der Bearbeitung des Werkstücks 5, nämlich dreidimensionale Koordinaten des Bearbeitungspfads durch das Werkzeug 3, auf der Basis einer handelsüblichen CAM erstellt wird.
Bei einem ausgeführten Schritt S12 wird der vorgenannte Korrekturvektor (Normalvektor) dem NC-Programm hinzugefügt.
Bei einem ausgeführten Schritt S13 wird das NC-Programm in den Steuerabschnitt 13 der Bearbeitungsmaschine 1 geladen.
Bei einem ausgeführten Schritt S14 wird die Form des Werkzeugs 3 zur Bearbeitung des Werkstücks 5 mit einer Werkzeugformmessvorrichtung unter Verwendung eines Lasers oder dergleichen gemessen, wodurch die Form des Werkzeugs erfasst wird.
Bei einem ausgeführten Schritt S15 werden die Korrekturwerte für das NC-Programm auf der Grundlage der im Schritt S14 erfassten Werkzeugform berechnet und in einen Speicher des Steuerabschnitts 13 eingegeben.
Danach wird bei einem ausgeführten Schritt S16 die Bearbeitung durch das Werkzeug 3 gestartet.
Das Werkzeug 3 könnte dabei mit der Korrektur der Fehler in der Kontur des Werkzeugs 3 betrieben werden, wodurch das Werkstück 5 bearbeitet wird.
Durch die Bearbeitungsmaschine 1 für das Werkstück, da die arithmetischen Ausdrücke zur Berechnung der Position (die Koordinatenwerte) des Werkzeugs 3 in das NC-Programm eingebettet sind, kann bei einem Werkzeugwechsel oder Verschleiß des Werkzeugs ein erneutes Schreiben des NC-Programms in jedem Fall entfallen.
Genauer gesagt, es ist unvermeidlich, das NC-Programm jeweils bei einem Werkzeugwechsel oder Werkzeugverschleiß neu zu schreiben, wenn konkrete Zahlen verwendet werden. Durch die Verwendung der arithmetischen Ausdrücke könnten jedoch Einzelfalllösungen verwendet werden, um mit zeitlichen Änderungen von Fehlern in den Konturen von Werkzeugen umzugehen. Da die gemessenen Werkzeugkonturwerte im Voraus in Variablen gespeichert werden und die Berechnung dann zu einem Zeitpunkt der Bearbeitung ausgeführt wird, kann ein einmal erstelltes NC-Programm durch die Verwendung der arithmetischen Ausdrücke kontinuierlich verwendet werden. Da der Steuerabschnitt 13 die Berechnung für die arithmetischen Ausdrücke des NC-Programms ausführt, ist keine spezielle Vorrichtung erforderlich.
Da das NC-Programm so konfiguriert ist, dass es den arithmetischen Ausdruck verwendet und dann die Position des Werkzeugs 3 korrigiert, um die Entstehung von Bearbeitungsfehlern im Werkstück 5 zu vermeiden, die durch die Fehler in der Kontur des Werkzeugs 3 verursacht werden, kann die Konfiguration des NC-Programms durch die Bearbeitungsmaschine 1 für das Werkstück vereinfacht werden.
Ferner kann durch die Bearbeitungsmaschine 1 für das Werkstück die Position des bereits gehaltenen Werkzeugs 3 sicher und mit hoher Präzision korrigiert werden, da der Normalenvektor V1 am Bearbeitungspunkt T1 des Werkzeugs 3 unter Verwendung der CAD-Daten 37 und des Bearbeitungspfads 41 bestimmt wird und dann die arithmetischen Ausdrücke, die diesen Normalenvektor V1 und die Fehler in der Kontur des Werkzeugs 3 am Bearbeitungspunkt T1 enthalten, zur Korrektur der Position des Werkzeugs 3 verwendet werden.
Währenddessen wird das Werkzeug 3 mit fortschreitender Bearbeitung des Werkstücks 5 abgenutzt. Die Messung der Fehler in der Kontur des Werkzeugs 3 wird daher vorzugsweise zu jedem vorbestimmten Zeitpunkt im Verlauf der Bearbeitung des Werkstücks 5 wiederholt.
Ferner kann die Wiederholung der Messung der Fehler in der Kontur des Werkzeugs 3 zu jedem vorbestimmten Zeitpunkt im Verlauf der Bearbeitung des Werkstücks 5 und die Korrektur der Position des Werkzeugs 3 in Übereinstimmung mit dem Ergebnis der Messung zur Bildung von Stufen auf der Oberfläche des Werkzeugs 5 führen. Die Korrekturwerte dürfen also nicht erst nach der Messung der Fehler in der Kontur des Werkzeugs 3 geändert werden, sondern müssen im Laufe der Bearbeitung schrittweise verändert werden.
Genauer gesagt, um eine Situation zu verhindern, in der der Steuerabschnitt 13 die Werkzeugformmessvorrichtung 31 zu jedem vorbestimmten Zeitpunkt während der Bearbeitung des Werkstücks 5 veranlasst und auf der Oberfläche des bereits gehaltenen Werkstücks 5 vor und nach der Korrektur Stufen gebildet werden, wenn die Position des Werkzeugs 3 entsprechend den Messergebnissen korrigiert wird, kann es sein, dass nach der Durchführung der Messung der Fehler in der Kontur des bereits gehaltenen Werkzeugs 3 nicht die Korrekturwerte des bereits gehaltenen Werkzeugs 3 geändert werden, sondern dass die Position des bereits gehaltenen Werkzeugs 3 im Verlauf der Bearbeitung des bereits gehaltenen Werkstücks 5 durch das bereits gehaltene Werkzeug 3 korrigiert wird (wobei die Korrektur der Position des bereits gehaltenen Werkzeugs von „0“ aus gestartet wird und danach schrittweise geändert wird, indem beispielsweise die Korrekturwerte erhöht werden).
Weitere Beschreibungen werden unter Bezugnahme auf die 35A, 35B und 35C gegeben. 35A ist eine schematische Zeichnung, die die Umrisse des bereits gehaltenen Werkzeugs 3 zeigt, das mit der Werkzeugformmessvorrichtung 31 zu den Zeiten t1, t2 und t3 gemessen wurde. Die in 35A, 35B und 35C dargestellt Zeit t2 ist später als die Zeit t1 (eine Zeit, die von der Zeit t1 für „Zeit t2 - Zeit t1“ verstrichen ist), und die Zeit t3 ist später als die Zeit t2.
Ferner ist die Zeit t1 ein Zeitpunkt, zu dem die Bearbeitung des bereits gehaltenen Werkstücks 5 durch das bereits gehaltene Werkzeug 3 beginnt. Wie in 35A dargestellt, wird das bereits gehaltene Werkstück 5 von der Zeit t1 bis zur Zeit t3 mit dem bereits gehaltenen Werkzeug 3 bearbeitet, wobei das bereits gehaltene Werkzeug 3 allmählich abgenutzt wird.
Während in der obigen Beschreibung die Zeit t2 und die Zeit t3 als Blitzzeiten erkannt werden können, haben die Zeit t2 und solche im Wesentlichen einige Zeitbreiten. Genauer gesagt, die Zeit t2 und dergleichen haben Zeitbreiten von einem Zeitpunkt, an dem die Bearbeitung des bereits gehaltenen Werkstücks 5 durch das bereits gehaltene Werkzeug 3 über die Messung des bereits gehaltenen Werkzeugs 3 endet, bis zu einem Zeitpunkt, an dem die nächste Bearbeitung des bereits gehaltenen Werkstücks 5 durch das bereits gehaltene Werkzeug 3 beginnt.
35B zeigt eine Form (Werkstückform) einer Oberfläche des bereits gehaltenen Werkstücks 5, bei der die Position des bereits gehaltenen Werkzeugs 3 korrigiert wird (Korrektur, die die Erzeugung von Stufen ermöglicht), unmittelbar nachdem die Fehler in der Kontur des bereits gehaltenen Werkzeugs 3 gemessen wurden und das bereits gehaltene Werkstück 5 mit dem bereits gehaltenen Werkzeug 3 bearbeitet wird. In dem, was die gekrümmten Linien in 35B darstellen, werden Stufen 49 zu den Zeitpunkten t2 und t3 gebildet.
Im Gegensatz dazu wird durch die richtige Änderung eines Korrekturwertes mit fortschreitender Bearbeitung des bereits gehaltenen Werkstücks 5 durch das bereits gehaltene Werkzeug 3 die Form (Werkstückform) der Oberfläche des bereits gehaltenen Werkstücks 5 zu einer Form ohne Stufenbildung, die durch eine gekrümmte Linie am Fuß von 35B dargestellt ist. Währenddessen fallen die Formfehler des bereits gehaltenen Werkstücks 5 nach der Bearbeitung, die durch die gekrümmte Linie am Fuß von 35B gezeigt werden, innerhalb eines Toleranzwertes.
In der durch die gekrümmte Linie am Fuße von 35B dargestellten Verkörperung wird von der Zeit t1 bis zur Zeit t2 z.B. die Bearbeitung des bereits gehaltenen Werkstücks 5 durch das bereits gehaltene Werkzeug 3 weiter beschrieben. Als nächstes werden zum Zeitpunkt t2 Fehler in der Kontur des bereits gehaltenen Werkzeugs 3 gemessen. Dann wird angenommen, dass das bereits gehaltene Werkzeug 3 in einem Wert CA1 verschlissen ist.
Zum Zeitpunkt t2 wird mit der Bearbeitung des bereits gehaltenen Werkstücks 5 begonnen, um die Bildung von Stufen auf der Oberfläche des bereits gehaltenen Werkstücks 5 zu vermeiden, wobei die Position des bereits gehaltenen Werkzeugs 3 entsprechend den zum Zeitpunkt t2 gemessenen Fehlern in der Kontur des bereits gehaltenen Werkzeugs 3 richtig korrigiert wird. In der Zwischenzeit wird zum Zeitpunkt t2, ohne Korrektur auf der Grundlage des Wertes CA1 sofort, mit der Bearbeitung begonnen.
Vom Zeitpunkt t2 bis zum Zeitpunkt t3 wird der Korrekturwert des bereits gehaltenen Werkzeugs 3 mit fortschreitender Bearbeitung des bereits gehaltenen Werkstücks 5 allmählich geändert. Ferner wird von der Zeit t2 bis zur Zeit t3 eine Verschleißtiefe des zum Zeitpunkt t3 bereits gehaltenen Werkzeugs 3 auf eine Verschleißtiefe zum Zeitpunkt t2 bezogen (z.B. in Erwartung der Verschleißtiefe), und mit der korrekten Korrektur der Position des bereits gehaltenen Werkzeugs 3 kann das bereits gehaltene Werkstück 5 bearbeitet werden. Zum Zeitpunkt t3 neben dem Zeitpunkt, an dem die Fehler in der Kontur des bereits gehaltenen Werkzeugs 3 gemessen werden, ist die Form des bereits gehaltenen Werkzeugs 3 identisch mit einer Zielform oder eine Plusform, in der sie geringfügig grösser als die Zielform ist, oder eine Minusform, in der sie geringfügig kleiner als die Zielform ist. Die gebogene Linie am Fuß von 35B wird zur Minusform.
Zu jedem Zeitpunkt nach der Zeit t3, wie in den Fällen der Zeit t1 bis t3, wird das bereits gehaltene Werkstück 5 durch das bereits gehaltene Werkzeug 3 bearbeitet.
Nebenbei bemerkt, in der obigen Beschreibung, während die Bereitstellung des NC-Programms an die Bearbeitungsmaschine 1 für das Werkstück durch Signalübertragung vom externen PC 33 erfolgt, kann die Bereitstellung des NC-Programms an die Bearbeitungsmaschine 1 für das Werkstück mittels beliebiger Medien, wie z.B. einer Speicherkarte, erfolgen.
In der obigen Beschreibung wird zwar die Korrektur in einem Fall beschrieben, in dem sie nur einen Bearbeitungspunkt hat, aber sie kann mehrere Bearbeitungspunkte haben (mehrere Bearbeitungspunkte können gleichzeitig vorhanden sein).
Genauer gesagt kann es einen Fall geben, in dem die Korrektur der Position des Werkzeugs 3 auf der Grundlage der Fehler in der Kontur des Werkzeugs 3 über eine Vielzahl von Bearbeitungspunkten auf dem Werkzeug 3 vorgenommen wird, wenn das Werkstück 5 bearbeitet wird.
Hier werden detailliertere Beschreibungen über einen Fall gegeben, in dem zwei Bearbeitungspunkte gleichzeitig koexistieren.
Was in 10A durch eine Doppelpunkt-Kettenlinie dargestellt ist, ist ein Umriss eines Werkzeugs in einer idealen Form (ein Werkzeug ohne Formfehler). Was durch eine durchgezogene Linie in 10A gezeigt wird, ist ein Umriss des realen Werkzeugs 3 mit Formfehlern.
Wenn die Position des Werkzeugs 3 auf der Grundlage der Fehler in der Kontur des Werkzeugs so korrigiert wird, dass sie nur mit dem Bearbeitungspunkt T1 übereinstimmt, wie in 10B gezeigt, kommt es zu einem in 10B gezeigten Aspekt. In dem in 10B gezeigten Zustand werden an und um den Bearbeitungspunkt T2 herum 45 Einstiche des Werkzeugs 3 in das Werkstück 5 erzeugt. Wenn das Schneiden in diesem Zustand ausgeführt wird, wird das Werkstück 5 übermäßig geschnitten, und daher entstehen Formfehler auf dem Werkstück 5.
Somit erfolgt die Korrektur der Lage des Werkzeugs 3 (Vermeidung von Interferenzen) gleichzeitig auch um den Bearbeitungspunkt T2 aufgrund der Fehler in der Kontur des Werkzeugs, es kommt zu einem in 10C dargestellten Aspekt. In 10C wird ausgehend von dem in 10B dargestellten Zustand ein Ausweichvektor (ein Vektor, der auf einer Ebene existiert, die durch den Normalenvektor am Bearbeitungspunkt T1 und den Bearbeitungspunkt T2 definiert ist und senkrecht zum Normalenvektor VB am Bearbeitungspunkt T1 steht) verwendet, um die Position des Werkzeugs 3 zu korrigieren (siehe 10D).
Genauer gesagt wird die Korrektur so vorgenommen, dass das Werkzeug 3 in einer Richtung senkrecht zu einer Normalenlinie am Bearbeitungspunkt T1 um einen Ausweichwert (ein Korrekturwert am Bearbeitungspunkt T1 x tan θ) VA weggenommen wird (siehe 10D). „θ“ ist ein Schnittwinkel zwischen der Normalen am Bearbeitungspunkt T1 und einer Ebene, die den Bearbeitungspunkt T2 tangiert (eine Ebene, die den Bearbeitungspunkt T2 einschließt und senkrecht zur Normalen am Bearbeitungspunkt T2 verläuft).
Was durch eine gestrichelte Linie in 10C dargestellt ist, ist eine Position des Werkzeugs 3 in 10B. Die Normallinie am Bearbeitungspunkt T1 und die Normallinie am Bearbeitungspunkt T2 schneiden sich in der Mitte C2 des Spitzenabschnitts 17 des Werkzeugs 3.
Weitere beschreibende, korrigierte Koordinaten des Werkzeugs 3 in X-Richtung, Y-Richtung und Z-Richtung werden durch eine Summe dargestellt, die unter (1), (2), (3) und (4) in 11A beschrieben ist.
Der korrigierte Koordinatenwert des Werkzeugs 3 in der X-Richtung des Werkzeugs 3 wird durch den Koordinatenwert (arithmetischer Ausdruck) f111 in 11B dargestellt.
„0,123“ im Koordinatenwert f111 ist ein Koordinatenwert des Werkzeugs 3 vor der Korrektur (ohne Korrektur über die Fehler in der Kontur) in der X-Richtung. Das Bezugszeichen „#513“ im Koordinatenwert f111 ist, wie bereits mit Bezug auf 3 beschrieben, der Fehler in der Kontur (skalarer Wert) des Werkzeugs 3 am Bearbeitungspunkt T1. „0,216“ im Koordinatenwert f111 ist eine Komponente in X-Richtung des Normalenvektors am Bearbeitungspunkt T1.
Das „Bezugszeichen #572“ im Koordinatenwert f111 ist, wie bereits mit Bezug auf 3 beschrieben, der Fehler in der Kontur (skalarer Wert) des Werkzeugs 3 am Bearbeitungspunkt T2. Das „0,808“ im Koordinatenwert f111 ist eine Komponente in X-Richtung des Normalenvektors am Bearbeitungspunkt T2.
Das „Bezugszeichen #513“ im Koordinatenwert f111 ist, wie bereits mit Bezug auf 3 beschrieben, der Fehler in der Kontur (skalarer Wert) des Werkzeugs 3 am Bearbeitungspunkt T1. Das „-0,816“ im Koordinatenwert f111 ist eine X-Richtungskomponente des Ausweichvektors (Einheitsvektor) am Bearbeitungspunkt T1. „0,613“ im Koordinatenwert f111 ist der Wert von tan θ wie oben beschrieben.
Das „Bezugszeichen #572“ im Koordinatenwert f111 ist, wie bereits unter Bezugnahme auf 3 beschrieben, der Fehler in der Kontur (skalarer Wert) des Werkzeugs 3 am Bearbeitungspunkt T2. Das „0,243“ im Koordinatenwert f111 ist eine Komponente in X-Richtung des Ausweichvektors (Einheitsvektor) am Bearbeitungspunkt T2. „0,613“ im Koordinatenwert f111 ist der Wert von tan θ wie oben beschrieben.
Die korrigierte Koordinate des Werkzeugs 3 in der Y-Richtung wird durch den Koordinatenwert f112 in 11B dargestellt.
„0,234“ im Koordinatenwert f112 ist ein Koordinatenwert des Werkzeugs 3 vor der Korrektur (ohne Korrektur der Fehler in der Kontur) in der Y-Richtung. Das Bezugszeichen „#513“ im Koordinatenwert f112 ist, wie bereits mit Bezug auf 3 beschrieben, der Fehler in der Kontur (skalarer Wert) des Werkzeugs 3 am Bearbeitungspunkt T1. „0.108“ im Koordinatenwert f112 ist eine Y-Richtungskomponente des Normalenvektors am Bearbeitungspunkt T1.
Das „Bezugszeichen #572“ im Koordinatenwert f112 ist, wie bereits unter Bezugnahme auf 3 beschrieben, der Fehler in der Kontur (skalarer Wert) des Werkzeugs 3 am Bearbeitungspunkt T2. Das „0,505“ im Koordinatenwert f112 ist eine Y-Richtungskomponente des Normalenvektors am Bearbeitungspunkt T2.
Das „Bezugszeichen #513“ im Koordinatenwert f112 ist, wie bereits mit Bezug auf 3 beschrieben, der Fehler in der Kontur (skalarer Wert) des Werkzeugs 3 am Bearbeitungspunkt T1. Das „-0,526“ im Koordinatenwert f112 ist eine Y-Richtungskomponente des Ausweichvektors (Einheitsvektor) am Bearbeitungspunkt T1. „0,613“ im Koordinatenwert f112 ist der Wert von tan θ wie oben beschrieben.
Das „Bezugszeichen #572“ im Koordinatenwert f112 ist, wie bereits unter Bezugnahme auf 3 beschrieben, der Fehler in der Kontur (skalarer Wert) des Werkzeugs 3 am Bearbeitungspunkt T2. Das „0,183“ im Koordinatenwert f112 ist eine Y-Richtungskomponente des Ausweichvektors (Einheitsvektor) am Bearbeitungspunkt T2. „0,613“ im Koordinatenwert f112 ist der Wert von tan θ wie oben beschrieben.
Die korrigierte Koordinate des Werkzeugs 3 in Z-Richtung wird durch den Koordinatenwert f113 in 11B dargestellt.
„0,345“ im Koordinatenwert f113 ist ein Koordinatenwert des Werkzeugs 3 vor der Korrektur (ohne Korrektur über die Fehler in der Kontur) in Z-Richtung. Das Bezugszeichen „#513“ im Koordinatenwert f113 ist, wie bereits mit Bezug auf 3 beschrieben, der Fehler in der Kontur (skalarer Wert) des Werkzeugs 3 am Bearbeitungspunkt T1. „0,97“ im Koordinatenwert f113 ist eine Z-Richtungskomponente des Normalenvektors am Bearbeitungspunkt T1.
Das „Bezugszeichen #572“ im Koordinatenwert f113 ist, wie bereits unter Bezugnahme auf 3 beschrieben, der Fehler in der Kontur (skalarer Wert) des Werkzeugs 3 am Bearbeitungspunkt T2. Das „0,303“ im Koordinatenwert f113 ist eine Z-Richtungskomponente des Normalenvektors am Bearbeitungspunkt T2.
Das „Bezugszeichen #513“ im Koordinatenwert f113 ist, wie bereits mit Bezug auf 3 beschrieben, der Fehler in der Kontur (skalarer Wert) des Werkzeugs 3 am Bearbeitungspunkt T1. Das „0,24“ im Koordinatenwert f113 ist eine Z-Richtungskomponente des Ausweichvektors (Einheitsvektor) am Bearbeitungspunkt T1. „0,613“ im Koordinatenwert f113 ist der Wert von tan θ wie oben beschrieben.
Das „Bezugszeichen #572“ im Koordinatenwert f113 ist, wie bereits unter Bezugnahme auf 3 beschrieben, der Fehler in der Kontur (skalarer Wert) des Werkzeugs 3 am Bearbeitungspunkt T2. Das „-0,953“ im Koordinatenwert f113 ist eine Z-Richtungskomponente des Ausweichvektors (Einheitsvektor) am Bearbeitungspunkt T2. „0,613“ im Koordinatenwert f113 ist der Wert von tan θ wie oben beschrieben.
Da der Normalenvektor am Bearbeitungspunkt T1 und der Evasionsvektor senkrecht zueinander stehen, haben die Komponente (0,216, 0,108, 0,97) des Normalenvektors am Bearbeitungspunkt T1 in 11B und die Komponente (-0,816, -0,526, 0,24) des Evasionsvektors am Bearbeitungspunkt T1 in 11B die folgende Beziehung (inneres Produkt = 0).
Genauer gesagt wird davon ausgegangen, dass: (0,216) x (-0,816) + (0,108) x (-0,526) + (0,97) x (0,24) ≈ 0. Über den Bearbeitungspunkt T2 wird in ähnlicher Weise angenommen, dass: (0,808) x (0,243) + (0,505) x (0,183) + (0,303) x (-0,953) x (-0,953) ≈ 0.
In der Zwischenzeit wird der in 12 gezeigte arithmetische Ausdruck von dem in 11B gezeigten arithmetischen Ausdruck übernommen und erhöht dadurch die Bearbeitungsgeschwindigkeit des Programms.
In der Zwischenzeit, während 11 und 12 konkrete Werte ausdrücken, könnte der in 11 gezeigte Aspekt wie die in 11 gezeigten ausgedrückt werden. 14A und 14B, und der in 12 gezeigte Aspekt könnte wie der in 15 gezeigte ausgedrückt werden.
Durch die Bearbeitungsmaschine 1 für das Werkstück, weil die Korrektur der Position des bereits gehaltenen Werkzeugs 3 auf der Grundlage der Fehler in der Kontur des Werkzeugs über eine Vielzahl von Bearbeitungspunkten ausgeführt wird, wird das Werkzeug 3 daran gehindert, in das Werkstück 5 zu beißen (um die Schaffung der in 10B gezeigten Situation zu verhindern), und dadurch kann das Werkstück 5 mit hoher Formgenauigkeit erhalten werden.
In der Zwischenzeit könnte auch in einem Fall, in dem drei oder mehr Bearbeitungspunkte gleichzeitig vorhanden sind, wie bei dem Fall, in dem zwei Bearbeitungspunkte gleichzeitig vorhanden sind, vorgegangen werden.
Nebenbei bemerkt, in dem in 3 gezeigten Aspekt werden die Fehler in der Kontur des Werkzeugs 3 in einem Grad bestimmt. Genauer gesagt werden z.B. die Stellen des Werkzeugs 3, deren Fehler bestimmt werden sollen, diskret (diskontinuierlich) in jeweils einem Grad ausgewählt.
In einem Fall, in dem der Bearbeitungspunkt T1 (T2) zu einem Punkt des Werkzeugs 3 wird, an dem kein Fehler in der Kontur vorliegt, ist die Position des Werkzeugs 3 zu korrigieren, indem zwei Punkte nebeneinander verwendet werden, wobei der Bearbeitungspunkt T1 (T2) dazwischen liegt, um die Fehler in der Kontur des Bearbeitungspunkts T1 (T2) zu berechnen, und dann die berechneten Fehler in der Kontur verwendet werden.
Zur genaueren Beschreibung werden die Fehler in der Kontur des Werkzeugs 3, wie sie unter Bezugnahme auf 3 beschrieben sind, bei jedem Grad des Schnittwinkels in Bezug auf die zentrale Drehachse C1 des Werkzeugs 3 bestimmt. In der Praxis kann es jedoch natürlich vorkommen, dass der Bearbeitungspunkt T1 des Werkzeugs 3 unter einem Winkel von beispielsweise 63,9 Grad fällt, wie in 7 dargestellt.
In diesem Fall erhält man den Fehler in der Kontur des Werkzeugs 3 unter dem Winkel von 63,9 Grad (dem Mittelwinkel) durch Verwendung des Bezugszeichens „#563“, das die Fehler in der Kontur des Werkzeugs 3 unter einem Winkel von 63 Grad neben dem Mittelwinkel anzeigt, und des Bezugszeichens „#564“, das die Fehler in der Kontur des Werkzeugs 3 unter einem anderen Winkel von 64 Grad neben dem Mittelwinkel anzeigt. In diesem Fall wird das Bezugszeichen „#564“, das die Fehler in der Kontur unter dem Winkel von 64 Grad anzeigt, d.h. unter dem einen Winkel von 63 Grad und dem anderen Winkel von 64 Grad, der näher am Mittelwinkel von 63,9 Grad liegt, stärker gewichtet.
Um ein konkretes Beispiel zu beschreiben, wird eine erste Differenz von 0,9 Grad aus dem Mittelwinkel 63,9 Grad und dem einen Winkel 63 Grad berechnet, und eine zweite Differenz von 0,1 Grad aus dem anderen Winkel 64 und dem Mittelwinkel 63,9 Grad.
Ferner wird „0,9“ als ein erstes Verhältnis einer ersten Differenz von 0,9 Grad relativ zu 1 Grad als Differenz zwischen dem anderen Winkel 64 Grad und dem einen Winkel 63 Grad und „0,1“ als ein zweites Verhältnis einer zweiten Differenz von 0,1 Grad relativ zu 1 Grad als Differenz zwischen dem anderen Winkel 64 Grad und dem einen Winkel 63 Grad erhalten.
Die Fehler in der Kontur des Werkzeugs bei dem Mittelwinkel 63,9 Grad können aus der Summe des ersten Verhältnisses 0,9 x dem Bezugszeichen „#564“, das die Fehler in der Kontur des Werkzeugs bei dem anderen Winkel 64 Grad zeigt, mit dem zweiten Verhältnis 0,1 x dem Bezugszeichen „#563“, das die Fehler in der Kontur des Werkzeugs bei dem einen Winkel 63 Grad zeigt, erhalten werden.
Der Koordinatenwert des bereits gehaltenen Werkzeugs 3 beim Korrigieren der Fehler in der Kontur des Werkzeugs bei dem mittleren Winkel 63,9 Grad wird unter Bezugnahme auf ein Beispiel des Koordinatenwerts f81 in 8 beschrieben.
„-1.60657“ beim Koordinatenwert f81 ist ein Koordinatenwert in X-Richtung des bereits gehaltenen Werkzeugs vor der Korrektur (ohne jegliche Korrektur der Fehler in der Kontur). „-0,89101“ beim Koordinatenwert f81 ist eine Komponente in X-Richtung des Normalenvektors am Bearbeitungspunkt T1 des Koordinatenwertes f81.
Das Bezugszeichen „#563“ am Koordinatenwert f81 ist ein Fehler in der Kontur (skalarer Wert) des bereits gehaltenen Werkzeugs 3 am Bearbeitungspunkt T1, wie mit Bezug auf 3 beschrieben. Der Wert „0,046“ im Koordinatenwert f81 ist ein Wert (Verhältnis), der dem zweiten Verhältnis „0,1“ entspricht, wie oben beschrieben.
Das Bezugszeichen „#564“ im Koordinatenwert f81 ist ein Fehler in der Kontur (skalarer Wert) des bereits gehaltenen Werkzeugs 3 am Bearbeitungspunkt T1, wie mit Bezug auf 3 beschrieben. Das Bezugszeichen „0,954“ am Koordinatenwert f81 ist ein Wert (Verhältnis), der dem ersten Verhältnis „0,9“ entspricht, wie oben beschrieben.
„-0,42583“ im Koordinatenwert f81 ist ein Koordinatenwert in der Y-Richtung des bereits gehaltenen Werkzeugs 3 vor der Korrektur (ohne jegliche Korrektur der Fehler in der Kontur). „0,11528“ beim Koordinatenwert f81 ist eine Y-Richtungskomponente des Normalenvektors am Bearbeitungspunkt T1 des Koordinatenwertes f81.
Das Bezugszeichen „#563“ am Koordinatenwert f81 ist ein Fehler in der Kontur (skalarer Wert) des bereits gehaltenen Werkzeugs 3 am Bearbeitungspunkt T1, wie mit Bezug auf 3 beschrieben. Der Wert „0,046“ im Koordinatenwert f81 ist ein Wert (Verhältnis), der dem zweiten Verhältnis „0,1“ entspricht, wie oben beschrieben.
Das Bezugszeichen „#564“ im Koordinatenwert f81 ist ein Fehler in der Kontur (skalarer Wert) des bereits gehaltenen Werkzeugs 3 am Bearbeitungspunkt T1, wie mit Bezug auf 3 beschrieben. Das Bezugszeichen „0,954“ am Koordinatenwert f81 ist ein Wert (Verhältnis), der dem ersten Verhältnis „0,9“ entspricht, wie oben beschrieben.
„-1.09809“ im Koordinatenwert f81 ist ein Koordinatenwert in der Z-Richtung des bereits gehaltenen Werkzeugs 3 vor der Korrektur (ohne jegliche Korrektur der Fehler in der Kontur). „-0,4391“ am Koordinatenwert f81 ist eine Z-Richtungskomponente des Normalenvektors am Bearbeitungspunkt T1 des Koordinatenwertes f81.
Das Bezugszeichen „#563“ am Koordinatenwert f81 ist ein Fehler in der Kontur (skalarer Wert) des bereits gehaltenen Werkzeugs 3 am Bearbeitungspunkt T1, wie mit Bezug auf 3 beschrieben. Der Wert „0,046“ im Koordinatenwert f81 ist ein Wert (Verhältnis), der dem zweiten Verhältnis „0,1“ entspricht, wie oben beschrieben.
Das Bezugszeichen „#564“ im Koordinatenwert f81 ist ein Fehler in der Kontur (skalarer Wert) des bereits gehaltenen Werkzeugs 3 am Bearbeitungspunkt T1, wie mit Bezug auf 3 beschrieben. Das Bezugszeichen „0,954“ am Koordinatenwert f81 ist ein Wert (Verhältnis), der dem ersten Verhältnis „0,9“ entspricht, wie oben beschrieben.
Der Koordinatenwert f82, der Koordinatenwert f83, der Koordinatenwert f84, der Koordinatenwert f85 ... werden in ähnlicher Weise wie der Koordinatenwert f81 konstruiert.
Während die Fehler über die Kontur des Werkzeugs 3 korrigiert werden (die Fehler in der Kontur des Werkzeugs 3 werden im Mittelwinkel korrigiert), durchläuft das Werkzeug 3 den Koordinatenwert f81, den Koordinatenwert f82, den Koordinatenwert f83, den Koordinatenwert f84, den Koordinatenwert f85 ..., wie in 8 gezeigt, in dieser Reihenfolge und führt dann die Bearbeitung des Werkstücks 5 aus.
In der Zwischenzeit, während konkrete Werte in 8 beispielhaft dargestellt sind. 7 und 8 veranschaulicht werden, wird der in 7 dargestellte Aspekt, wenn er verallgemeinert wird, zu dem, was in 9A dargestellt ist, und der in 8 dargestellte Aspekt, wenn er verallgemeinert wird, wird zu dem, was in 9B dargestellt ist. In einem Fall, in dem zwei Bearbeitungspunkte vorhanden sind, entspricht der Aspekt dem in 13 dargestellten. Wenn der in 13 dargestellte Aspekt verallgemeinert wird, entspricht er dem in 16 dargestellten Aspekt.
Durch die Bearbeitungsmaschine 1 für das Werkstück, da die Stellen des Werkzeugs 3, an denen Fehler in der Kontur erhalten werden sollen, diskret (diskontinuierlich) ausgewählt werden, und zwar selbst dann, wenn der Bearbeitungspunkt T1 (T2) an einer Stelle des Werkzeugs 3 existiert, an der die Fehler in der Kontur nicht vorhanden sind, die Fehler in der Kontur am Bearbeitungspunkt T1 (T2) unter Verwendung der Fehler in der Kontur an zwei aneinander angrenzenden Punkten berechnet werden, wobei der Bearbeitungspunkt T1 (T2) dazwischen angeordnet ist, und die Position des Werkzeugs 3 unter Verwendung der erhaltenen Fehler in der Kontur korrigiert wird, die Erzeugung der Stufen auf der Oberfläche des Werkstücks verhindert wird und das Werkstück 5 mit einer besseren Formgenauigkeit erhalten werden kann.
Nebenbei bemerkt, in der Bearbeitungsmaschine 1 für das Werkstück kann die Position des Werkzeugs 3 auf der Grundlage von Fehlern in der Kontur nach der Filterung korrigiert werden.
Genauer gesagt wird eine Linie, die die Fehler in der Kontur des Werkzeugs 3 zeigt (eine Linie, die die Fehler in der Kontur so zeigt, wie sie praktisch gemessen wurden), gefiltert, um ihre Hochfrequenzkomponenten zu entfernen, z.B. durch Änderung der Grenzfrequenzen (Cutoff-Werte) für die Fehler in der Kontur des Werkzeugs 3 in Abhängigkeit von den Radien der zu bearbeitenden Oberfläche des Werkstücks 5 relativ zu den Radien eines Bogenabschnitts des Werkzeugs 3, und auf der Grundlage der gefilterten Fehler in der Kontur kann die Position des Werkzeugs 3 korrigiert werden.
Wenn man dies näher beschreibt, erhält man die Fehler in der Kontur des bereits gehaltenen Werkzeugs 3 bei jedem Grad in der Beschreibung mit Bezug auf 3. Nebenbei bemerkt, wenn die Fehler in der Kontur des bereits gehaltenen Werkzeugs 3 in kleineren Abständen, nämlich bei jedem 0,1 Grad, gemessen werden, erhält man wellige Fehler in der Kontur, wie sie durch eine gekrümmte Linie CV1 in 19A dargestellt sind.
Wenn die in 19A gezeigte gekrümmte Linie CV1 gefiltert wird, um hochfrequente Komponenten zu entfernen, kann eine gekrümmte Linie CV2, wie in 19B gezeigt, erhalten werden, die bis zu einem gewissen Grad gewellt ist.
Wenn ferner die in 19B gezeigte gekrümmte Linie CV2 gefiltert wird, um Hochfrequenzanteile mit längerer Wellenlänge (Mittelfrequenzanteile) als die oben genannten Hochfrequenzanteile zu entfernen, erhält man eine gekrümmte Linie CV3, die in 19B gezeigt ist. 3 und 19, sehr wenig gewellt, kann erhalten werden.
Währenddessen stellt eine in Form eines Bogens gekrümmte Linie CV0, wie in 3 und 19 gezeigt, eine Umrissform des bereits gehaltenen Werkzeugs 3 fehlerfrei dar. Ferner sind die in 3, 10 und 19 und dergleichen dargestellten Aspekte natürlich beispielhafte Abbildungen und die Fehler darin sind übertrieben.
Wie in 18A gezeigt, wird in einem Fall, in dem ein Wert in einem Unterschied zwischen einem Radius des Bogens des Werkzeugs 3 und einem Radius einer zu bearbeitenden Oberfläche des Werkstücks 5 groß ist, ein Wert einer Kontaktlänge (Kontaktfläche) CT1 zwischen dem Werkstück 5 und dem Werkzeug 3 klein, und daher wird die Korrektur unter Verwendung der Fehler in der Kontur, die durch die gekrümmte Linie CV1 in 19A gezeigt wird, durchgeführt.
Wie in 18B gezeigt, ist in einem Fall, in dem der Wert der Differenz zwischen dem Radius des Bogens des Werkzeugs 3 und dem Radius der zu bearbeitenden Oberfläche des Werkstücks 5 mäßig ist, der Wert der Kontaktlänge (Kontaktfläche) CT2 zwischen dem Werkstück 5 und dem Werkzeug 3 mäßig und die Korrektur wird daher unter Verwendung der Fehler in der durch die gekrümmte Linie CV2 in 19B dargestellten Kontur durchgeführt.
Wie in 18C gezeigt, ist in einem Fall, in dem der Wert der Differenz zwischen dem Radius des Bogens des Werkzeugs 3 und dem Radius der zu bearbeitenden Oberfläche des Werkstücks 5 klein ist, der Wert der Kontaktlänge (Kontaktfläche) CT3 zwischen dem Werkstück 5 und dem Werkzeug 3 groß und die Korrektur wird daher unter Verwendung der Fehler in der durch die gekrümmte Linie CV3 in 19C dargestellten Kontur durchgeführt.
Hier wird der Wert in der Differenz zwischen dem Radius des Bogens des Werkzeugs 3 und dem Radius der zu bearbeitenden Oberfläche des Werkstücks 5 beschrieben. Der Bogen des Spitzenabschnitts 17 des Werkzeugs 3 hat eine konvexe Form mit einem konstanten Radius. Im Gegensatz dazu kann die zu bearbeitende Oberfläche des Werkstücks 5 entweder eine konvexe Form, eine ebene Form oder eine konkave Form haben.
In einem Fall, in dem die zu bearbeitende Oberfläche des Werkstücks 5 eine konvexe Form hat, bewirken kleinere Radien in der Konvexität (Absolutwerte der Radien) größere Werte in der Differenz zwischen dem Radius des Bogens des Werkzeugs 3 (Absolutwert des Radius) und dem Radius der zu bearbeitenden Oberfläche des Werkstücks 5.
In einem Fall, in dem die zu bearbeitende Oberfläche des Werkstücks 5 eine ebene Form hat, ist der Wert in der Differenz zwischen dem Radius des Bogens des Werkzeugs 3 (absoluter Wert des Radius) und dem Radius der zu bearbeitenden Oberfläche des Werkstücks 5 kleiner als in dem Fall, in dem die zu bearbeitende Oberfläche des Werkstücks 5 eine konvexe Form hat.
In einem Fall, in dem die zu bearbeitende Oberfläche des Werkstücks 5 eine konkave Form aufweist, ist der Wert der Differenz zwischen dem Radius des Bogens des Werkzeugs 3 (absoluter Wert des Radius) und dem Radius der zu bearbeitenden Oberfläche des Werkstücks 5 kleiner als in dem Fall, in dem die zu bearbeitende Oberfläche des Werkstücks 5 eine ebene Form aufweist.
Wenn die zu bearbeitende Oberfläche des Werkstücks 5 eine konkave Form hat, wird der Wert der Differenz zwischen dem Radius des Bogens des Werkzeugs 3 und dem Radius der zu bearbeitenden Oberfläche des Werkstücks 5 kleiner, wenn der Radius der Konkavität kleiner wird, um näher an den Radius des Bogens des Werkzeugs 3 zu kommen.
Durch eine solche Bearbeitungsmaschine 1 für ein Werkstück, weil eine Linie, die Fehler in einer Kontur des Werkzeugs 3 zeigt, unter Änderung einer Grenzfrequenz der Fehler in der Kontur des Werkzeugs 3 entsprechend einem Radius einer zu bearbeitenden Oberfläche des Werkstücks 5 gefiltert wird und die Position des bereits gehaltenen Werkzeugs 3 auf der Grundlage der gefilterten Fehler in der Kontur korrigiert wird, könnte die Korrektur auch unter Berücksichtigung der Abnutzung des Werkzeugs 3 an Punkten neben dem Bearbeitungspunkt T1 (T2) durchgeführt werden.
In der Zwischenzeit kann neben einer solchen Filterung ein Verfahren zur Änderung der Breiten zur Beseitigung von Konvexität und Konkavität durch Änderung der Bereiche für die Mittelwertbildung in Übereinstimmung mit den Krümmungen verwendet werden.
Genauer gesagt kann entsprechend einem Radius einer zu bearbeitenden Oberfläche des bereits gehaltenen Werkstücks 5 relativ zu einem Radius des Bogenabschnitts des Werkzeugs 3 durch Änderung der Bereiche für die Mittelwertbildung zu einem Zeitpunkt der Mittelwertbildung der Fehler in der Kontur des Werkzeugs 3 die Linie gemittelt werden, die die Fehler in der Kontur des Werkzeugs 3 zeigt, und dann kann unter Verwendung der gemittelten Fehler in der Kontur die Position des Werkzeugs 3 korrigiert werden.
Der Punkt T1 in 18A stellt einen Bearbeitungspunkt dar, und das Werkzeug 3 befindet sich zwischen dem Bearbeitungspunkt (ein Endpunkt) T1 und einem Punkt (ein anderer Endpunkt) Ta (ein Bereich mit einem kleinen Wert CT1) in Kontakt mit dem Werkstück 5. In dem in 18A dargestellten Zustand werden die Fehler in der Kontur des Bogens des Werkzeugs 3 im Bereich CT1 eines Winkels ∠ABC (ψ1) gemittelt, der durch den Bearbeitungspunkt T1, den Mittelpunkt C2 des Spitzenabschnitts 17 des Werkzeugs 3 und den Punkt Ta definiert ist.
Mittelwertberechnung im Bereich des Winkels ∠ABC, ein Mittelwert Rav des Radius des Bogens des Spitzenabschnitts 17 des Werkzeugs 3 (ein Mittelwert im Bereich des Winkels ∠ABC) kann erhalten werden. Der Mittelwert Rav kann z.B. aus „R_av={∫rdψ}/ψ1“ erhalten werden, wenn die Punkte des Werkzeugs, deren Fehler in der Kontur erhalten werden, in einem Zustand vorliegen, in dem sie kontinuierlich sind. Und unter Verwendung des Mittelwertes Rav des Werkzeugs 3 wird das Werkstück 5 bearbeitet.
Wie bei dem in 18A gezeigten Fall stellt der in 18B gezeigte Punkt T1 einen Bearbeitungspunkt dar und das Werkzeug 3 ist zwischen dem Bearbeitungspunkt T1 und einem Punkt Ta (ein Bereich mit einem mäßigen Wert CT2) in Kontakt mit dem Werkstück 5. In dem in 18B dargestellten Zustand werden die Fehler in der Kontur des Bogens des Werkzeugs 3 im Bereich CT2 eines Winkels ∠ABC (ψ2) gemittelt, der durch den Bearbeitungspunkt T1, den Mittelpunkt C2 des Spitzenabschnitts 17 des Werkzeugs 3 und den Punkt Ta definiert ist.
Mittelwertberechnung im Bereich des Winkels ∠ABC, ein Mittelwert Rav des Radius des Bogens des Spitzenabschnitts 17 des Werkzeugs 3 (ein Mittelwert im Bereich des Winkels ZABC kann erhalten werden. Der Mittelwert Rav kann, wie oben beschrieben, z.B. aus $" R_{a v} = {\int r d ψ} / ψ 2 "$
erhalten werden. Und unter Verwendung des Mittelwertes Rav des Werkzeugs 3 wird das Werkstück 5 bearbeitet.
Weiterhin, wie in dem in 18A gezeigten Fall, stellt der in 18C gezeigte Punkt T1 einen Bearbeitungspunkt dar und das Werkzeug 3 ist zwischen dem Bearbeitungspunkt T1 und einem Punkt Ta (ein Bereich mit einem großen Wert CT3) in Kontakt mit dem Werkstück 5. In dem in 18C dargestellten Zustand werden die Fehler in der Kontur des Bogens des Werkzeugs 3 im Bereich CT3 eines Winkels ∠ABC (ψ3) gemittelt, der durch den Bearbeitungspunkt T1, den Mittelpunkt C2 des Spitzenabschnitts 17 des Werkzeugs 3 und den Punkt Ta definiert ist.
Mittelwertberechnung im Bereich des Winkels ∠ABC, ein Mittelwert Rav des Radius des Bogens des Spitzenabschnitts 17 des Werkzeugs 3 (ein Mittelwert im Bereich des Winkels ∠ABC) kann erhalten werden. Der Mittelwert Rav kann, wie oben beschrieben, z.B. aus $" R_{a v} = {\int r d ψ} / ψ 3 "$
erhalten werden. Und unter Verwendung des Mittelwertes Rav des Werkzeugs 3 wird das Werkstück 5 bearbeitet.
Unterdessen wird, wie aus der obigen Beschreibung zu verstehen ist, der Bereich der Mittelwertberechnung bei der Mittelwertbildung der Fehler in der Kontur des Werkzeugs 3 mit zunehmender Kontaktlänge zwischen dem Werkstück 5 und dem bereits gehaltenen Werkzeug 3 größer.
Punkte der Mittelwertberechnung, an denen die Fehler in der Kontur des Werkzeugs 3 gemittelt werden, sind Punkte um den Bearbeitungspunkt T1 herum, einschließlich des Bearbeitungspunkts T1. Es können z.B. Punkte sein, die den Bearbeitungspunkt T1 als Ende haben, aber es können auch Punkte sein, die den Bearbeitungspunkt T1 als Mittelpunkt haben.
Ferner ist der Bereich für die Mittelwertberechnung der Fehler in der Kontur des Werkzeugs 3 zwar konsistent mit einem Bereich, in dem das Werkstück 5 in Kontakt mit dem Werkzeug 3 ist, kann sich jedoch von dem Bereich unterscheiden, in dem das Werkstück 5 in Kontakt mit dem Werkzeug 3 ist.
Der Bereich für die Durchschnittsberechnung der Fehler in der Kontur des Werkzeugs 3 kann z.B. schmaler oder breiter sein als der Bereich, in dem das Werkstück 5 mit dem Werkzeug 3 in Kontakt ist.
Ferner ist der Bereich für die Durchschnittsberechnung der Fehler in der Kontur in 18A zum Beispiel ein Bereich, der durch α1=20°, β1=25° definiert ist, der Bereich für die Durchschnittsberechnung der Fehler in der Kontur in 18B ist zum Beispiel ein Bereich, der durch α1=10°, β1=30° definiert ist, und der Bereich für die Durchschnittsberechnung der Fehler in der Kontur in 18C ist zum Beispiel ein Bereich, der durch α1=0°, β1=45° definiert ist.
Nebenbei bemerkt, wenn ein Krümmungsradius eines zu bearbeitenden Abschnitts des Werkstücks 5 nahe an einen Krümmungsradius des Werkzeugs herankommt, wie in 18C gezeigt, wird der Bereich für die Zerspanung breiter und ein Bereich angrenzender Abschnitte ändert sich. Wenn sich der Krümmungsradius des zu bearbeitenden Abschnitts des Werkstücks 5 vom Krümmungsradius des Werkzeugs 3 entfernt, wie in 18A gezeigt, wird der Bereich für die Zerspanung enger und der Bereich der angrenzenden Abschnitte ändert sich ebenfalls.
Wenn also die Position des Werkzeugs 3 korrigiert werden soll, wird auch der Bereich für die Zerspanung bestimmt, um eine geeignete Korrekturtabelle zuzuweisen. Genauer gesagt, in einem Fall, in dem der Bereich für das Schneiden breit ist, wie in 18C gezeigt, wird die Position des Werkzeugs 3 unter Verwendung der Umrissform korrigiert, die durch die gekrümmte Linie CV3 in 3 gezeigt wird, in einem Fall, in dem der Bereich für das Schneiden moderat ist, wie in 3 gezeigt. 18B wird die Position des Werkzeugs 3 unter Verwendung der durch die gekrümmte Linie CV2 in 19B dargestellten Umrissform korrigiert, und in einem Fall, in dem der Schnittbereich eng ist, wie in 18A dargestellt, wird die Position des Werkzeugs 3 unter Verwendung der durch die gekrümmte Linie CV1 in 19A dargestellten Umrissform korrigiert.
Dadurch kann die Korrektur des Werkzeugs 3 so durchgeführt werden, dass die angrenzenden Abschnitte des Bearbeitungspunkts T1 (T2) des Werkzeugs 3 berücksichtigt werden, und somit ist es möglich, das Werkstück 5 mit Formgenauigkeit zu erhalten.
Ferner kann in der Bearbeitungsmaschine 1 für das Werkstück die Korrektur der Position des Werkzeugs 3 unter Verwendung der Fehler in der Kontur des Werkzeugs 3 am Bearbeitungspunkt T1 (T2) oder um den Bearbeitungspunkt T1 (T2) herum entsprechend einer Formtoleranz des Werkstücks 5 am Bearbeitungspunkt T1 (T2) durchgeführt werden.
Ausführlichere Beschreibungen hierzu werden zur Verfügung gestellt. Eine ideale Form des Werkzeugs 3 ist in 20 durch einen Bogen CV200 und eine Form mit Fehlern in einer Kontur des bereits gehaltenen Werkzeugs 3 durch eine gekrümmte Linie CV201 dargestellt. Ein Bearbeitungspunkt wird durch P201 definiert. An diesem Bearbeitungspunkt P201 sind die Fehler in der Kontur des bereits gehaltenen Werkzeugs 3 beispielsweise „0“.
Auf einer Seite des Bearbeitungspunktes P201 (die durch ein Bezugszeichen UP dargestellte Seite) haben die Fehler in der Kontur des Werkzeugs 3 positive Werte (der Umriss des Werkzeugs 3 ragt relativ zur idealen Form hervor). Auf einer anderen Seite des Bearbeitungspunktes P201 (die durch ein Bezugszeichen DN dargestellte Seite) haben die Fehler in der Kontur des Werkzeugs 3 negative Werte (der Umriss des Werkzeugs 3 weicht von der idealen Form ab) .
Wie in 21A dargestellt, wird in einem Fall, in dem das Werkstück 5 mit einer Minustoleranz geformt ist, die Position des Werkzeugs 3 korrigiert, indem die Fehler in der Kontur des Werkzeugs 3 um die andere Seite des Bearbeitungspunkts P201 herum (z.B. unter Verwendung des am weitesten zurückweichenden P203) verwendet werden, um das Werkstück 5 zu schneiden.
Genauer gesagt wird, wie in 21B gezeigt, der Punkt P203 in Kontakt mit der zu bearbeitenden Oberfläche (eine zu behandelnde Zielfläche CVA) des Werkstücks 5 gesetzt und dann das Schneiden des Werkstücks 5 durchgeführt. Dadurch wird die Einschnitttiefe des Werkzeugs 3 in das Werkstück 5 größer als in dem Fall, dass die Fehler in der Kontur des Werkzeugs 3 nicht vorhanden sind und somit das Werkstück 5 mit einer Minustoleranz gebildet wird, wie in 21A dargestellt.
Andererseits wird, wie in 22A gezeigt, in einem Fall, in dem das Werkstück 5 mit einer Plustoleranz geformt wird, die Position des Werkzeugs 3 korrigiert, indem die Fehler in der Kontur des Werkzeugs 3 um die eine Seite des Bearbeitungspunkts P201 herum (z.B. unter Verwendung des am weitesten vorstehenden Punkts P202) verwendet werden, um das Werkstück 5 zu schneiden.
Genauer gesagt wird, wie in 22B dargestellt, der Punkt P202 in Kontakt mit der zu bearbeitenden Oberfläche (eine zu behandelnde Zielfläche CVA) des Werkstücks 5 gesetzt und dann das Schneiden des Werkstücks 5 durchgeführt. Dadurch wird die Einschneidetiefe des Werkzeugs 3 in das Werkstück 5 kleiner als in dem Fall, dass die Fehler in der Kontur des Werkzeugs 3 nicht vorhanden sind und somit das Werkstück 5 mit einer Plustoleranz gebildet wird, wie in 22A gezeigt.
Durch eine solche Bearbeitungsmaschine 1 für ein Werkstück, weil die Position des bereits gehaltenen Werkzeugs 3 unter Ausnutzung der Fehler in der Kontur des Werkzeugs 3 am Bearbeitungspunkt oder der Fehler in der Kontur des Werkzeugs 3 um den Bearbeitungspunkt herum entsprechend der Formtoleranz des Werkstücks 5 korrigiert wird, kann auch dann, wenn z.B. die Abnutzung des Werkzeugs 3 nicht gleichmäßig verläuft (Abnutzungstiefen des Werkzeugs 3 hängen von Teilen des Werkzeugs 3 ab), das richtige Werkstück mit einer Formgenauigkeit erhalten werden.
Genauer gesagt, der Verschleiß eines Werkzeugs durch die Bearbeitung eines Werkstücks schreitet nicht gleichmäßig voran, er hängt von den Winkeln und Schnitttiefen ab, und als Eigenschaft eines Schaftfräsers 3 nutzt sich sein Mittelteil kaum ab, und dadurch verformt sich das Werkzeug beim Einsatz.
Wenn die Korrekturwerte nicht durch die Form nach dem Verschleiß, sondern nur durch die Abnutzungstiefen bestimmt werden, da die Ergänzung der Einschneidetiefen durch das verformte Werkzeug 3 erfolgt, würde an den angrenzenden Abschnitten des Bearbeitungspunktes ein überschüssiger Einschliff entstehen, was zu einer Verschlechterung der Formgenauigkeit des Werkstücks 5 führt.
Wenn die geforderte Bearbeitungspräzision die Minustoleranz ist (siehe 21A), wird dem Einschneiden Vorrang eingeräumt (siehe 21B), wenn die geforderte Bearbeitungspräzision die Plustoleranz ist (siehe 22A), wird dem Ausschneiden Vorrang eingeräumt (siehe 22B), und wenn eine absolute Präzision erforderlich ist, kann durch Mittelwertbildung von Korrekturwerten in der Umgebung und Bestimmung eines Korrekturwertes eine Funktion zur Feineinstellung von Korrekturwerten erhalten werden.
Nebenbei bemerkt kann es einen Fall geben, in dem, wenn das Werkzeug 3 während der Bearbeitung eines einzelnen Werkstücks 5 ausgetauscht oder einem Abrichten unterzogen wird, eine Formänderung des Werkzeugs 3 die Entstehung von Stufen auf einer Oberfläche des Werkstücks 5 verursacht. Dann kann die Entstehung von Stufen verhindert werden, indem die Form des Werkzeugs 3 vor dem Austausch des Werkzeugs 3 oder dem Abrichten gemessen wird, die Form des Werkzeugs 3 nach dem Austausch oder dem Abrichten gemessen wird, der Unterschied der Formen bestimmt wird und ein Korrekturwert zur Simulation des Verschleißes vor dem Austausch bestimmt wird.
Genauer gesagt kann er so modifiziert werden, dass der Steuerabschnitt 13 die Werkzeugformmessvorrichtung 31 veranlasst, das bereits gehaltene Werkzeug 3 sowohl unmittelbar vor als auch unmittelbar nach dem Austausch des bereits gehaltenen Werkzeugs 3 zu messen und dann den Unterschied der Formen zwischen diesen beiden Zuständen zu bestimmen.
Sie kann aber auch so modifiziert werden, dass der Steuerabschnitt 13 die Werkzeugformmessvorrichtung 31 veranlasst, das bereits gehaltene Werkzeug 3 sowohl kurz vor dem Abrichten des bereits gehaltenen Werkzeugs 3 als auch kurz nach dem Abrichten des bereits gehaltenen Werkzeugs 3 zu messen und dann den Unterschied der Formen zwischen diesen beiden Zuständen zu bestimmen.
Und der Steuerabschnitt 13 kann so beschaffen sein, dass er die Position des bereits gehaltenen Werkzeugs 3 in Übereinstimmung mit dem festgestellten Unterschied der Formen der bereits gehaltenen Werkzeuge korrigiert (die Korrektur der Position des bereits gehaltenen Werkzeugs beginnt bei „0“ und wird allmählich verändert, um z.B. größer zu werden), um die Entstehung von Stufen auf der Oberfläche des bereits gehaltenen Werkstücks 5 zu verhindern, die durch das Ersetzen oder Abrichten des bereits gehaltenen Werkzeugs 3 verursacht wird.
Der Zustand kurz vor dem Ersetzen des bereits gehaltenen Werkzeugs 3 bedeutet einen Zustand, in dem das bereits gehaltene Werkzeug 3 die Bearbeitung des bereits gehaltenen Werkstücks 5 beendet und das bereits gehaltene Werkzeug 3 das bereits gehaltene Werkstück 5 nicht mehr bearbeitet. Der Zustand unmittelbar nach dem Ersetzen des bereits gehaltenen Werkzeugs 3 bedeutet einen Zustand, in dem das bereits gehaltene Werkzeug 3 ersetzt worden ist und das bereits gehaltene Werkzeug 3 das bereits gehaltene Werkstück 5 nicht mehr bearbeitet hat.
Der Zustand unmittelbar vor dem Abrichten des bereits gehaltenen Werkzeugs 3 bedeutet einen Zustand, in dem das bereits gehaltene Werkzeug 3 die Bearbeitung des bereits gehaltenen Werkstücks 5 beendet und das bereits gehaltene Werkzeug 3 das bereits gehaltene Werkstück 5 nicht mehr bearbeitet. Der Zustand unmittelbar nach dem Abrichten des bereits gehaltenen Werkzeugs 3 bedeutet einen Zustand, in dem das Abrichten des bereits gehaltenen Werkzeugs 3 durchgeführt wurde und das bereits gehaltene Werkzeug 3 das bereits gehaltene Werkstück 5 vorher nicht bearbeitet hat.
Die Beschreibung des Austauschs des bereits gehaltenen Werkzeugs 3 wird in Bezug auf die 35A, 35B und 35C weiter beschrieben.
Was das Bezugszeichen t1 in 35A darstellt, zeigt die Form eines bereits gehaltenen Werkzeugs (z.B. unbenutztes oder neues bereits gehaltenes Werkzeug) 3 unmittelbar nach dem Austausch. Das Bezugszeichen t2 in 35A zeigt die Form eines bereits gehaltenen Werkzeugs 3 kurz vor dem Austausch. Das bereits gehaltene Werkzeug 3, das durch das Bezugszeichen t2 dargestellt wird, ist, da es das bereits gehaltene Werkstück 5 bearbeitet hat, im Vergleich zu dem durch das Bezugszeichen t1 in 35A verschlissen und es entsteht eine Werkzeugformdifferenz CA1.
Mittlerweile sind zwar auch in der obigen Beschreibung die Zeit t2 und die Zeit t3 als Blitzzeiten zu erkennen, die Zeit t2 und solche haben jedoch im Wesentlichen einige Zeitbreiten.
Die gekrümmte Linie am Kopf von 35B stellt die Form der Oberfläche des bereits gehaltenen Werkstücks 5 dar, wenn das bereits gehaltene Werkstück 5 mit dem bereits gehaltenen Werkzeug 3 bearbeitet wird, ohne die Position des bereits gehaltenen Werkzeugs 3 entsprechend dem Austausch des bereits gehaltenen Werkzeugs 3 zu korrigieren.
In der Zwischenzeit wird, der Einfachheit halber, in der Verkörperung, die durch die gekrümmte Linie am Kopf von 35B gezeigt wird, das bereits gehaltene Werkzeug 3 zu den Zeitpunkten t1, t2 und t3 ersetzt und erneuert. Weiterhin wird angenommen, dass es keine Formfehler zwischen dem bereits gehaltenen Werkzeug 3, das zum Zeitpunkt t1 erneuert wurde, dem bereits gehaltenen Werkzeug 3, das zum Zeitpunkt t2 erneuert wurde, und dem bereits gehaltenen Werkzeug 3, das zum Zeitpunkt t3 erneuert wurde, gibt. In der Verkörperung, die durch die gekrümmte Linie am Kopf von 35B dargestellt ist, werden die Stufen 49 zu den Zeitpunkten t2, t3 gebildet, wenn das bereits gehaltene Werkzeug 3 erneuert wird.
Im Gegensatz dazu wird durch die richtige Korrektur der Position des bereits gehaltenen Werkzeugs 3 entsprechend dem Unterschied der Formen der bereits gehaltenen Werkzeuge 3 die Form der Oberfläche des bereits gehaltenen Werkstücks 5 (Werkstückform) zu einer Form, wie sie durch die gekrümmte Linie am Fuß von 35B ohne Umformstufen dargestellt ist. Währenddessen liegt der Formfehler des bereits gehaltenen Werkstücks 5 nach der Bearbeitung, wie er durch die gekrümmte Linie am Fuß von 35B gezeigt wird, innerhalb einer Toleranz.
Weiter beschreibend, in der durch die gekrümmte Linie am Fuß von 35B gezeigten Verkörperung, vom Zeitpunkt t1 bis zum Zeitpunkt t2, wird beispielsweise das bereits gehaltene Werkstück 5 mit dem bereits gehaltenen Werkzeug 3 bearbeitet. Nacheinander werden zum Zeitpunkt t2 die Fehler in der Kontur des bereits gehaltenen Werkzeugs 3, das bei der Bearbeitung verwendet wird, und nach dem Austausch des bereits gehaltenen Werkzeugs 3 die Fehler in der Kontur des erneuerten gehaltenen Werkzeugs 3 gemessen. Auf diese Weise wird die Werkzeugformdifferenz CA1 bestimmt.
Zum Zeitpunkt t2 wird, um die Bildung der Stufen auf der Oberfläche des bereits gehaltenen Werkstücks 5 zu verhindern, die Position des bereits gehaltenen Werkzeugs 3 entsprechend den zum Zeitpunkt t2 ermittelten Fehlern in der Kontur des bereits gehaltenen Werkzeugs 3 richtig korrigiert und dann die Bearbeitung des bereits gehaltenen Werkstücks 5 begonnen. In der Zwischenzeit wird zum Zeitpunkt t2 mit der Bearbeitung begonnen, ohne dass sofort eine Korrektur auf der Grundlage des Wertes CA1 durchgeführt wird.
Von der Zeit t2 bis zur Zeit t3 wird der Korrekturwert für das bereits gehaltene Werkzeug 3 mit fortschreitender Bearbeitung des bereits gehaltenen Werkstücks 5 allmählich geändert. Ferner kann von der Zeit t2 bis zur Zeit t3 die Verschleißtiefe des bereits gehaltenen Werkzeugs 3 zum Zeitpunkt t3 auf der Grundlage der Verschleißtiefe von der Zeit t1 bis zur Zeit t2 (z.B. vorhergesagt) werden und dann kann das bereits gehaltene Werkstück 5 mit dem bereits gehaltenen Werkzeug 3 bearbeitet werden, wobei die Position des bereits gehaltenen Werkzeugs 3 richtig korrigiert wird. Zum Zeitpunkt t3 als dem Zeitpunkt neben dem Austausch oder einem solchen des bereits gehaltenen Werkzeugs 3 ist die Form des bereits gehaltenen Werkstücks 5 identisch mit der Zielform oder eine Plusform, die etwas größer als die Zielform ist, oder eine Minusform, die etwas größer als die Zielform ist. Die gekrümmte Linie am Fuß von 35B ist die Minusform.
Auch zu jedem Zeitpunkt nach dem Zeitpunkt t3, wie in den Fällen der Zeiten t1 bis t3, wird das bereits gehaltene Werkstück 5 mit dem bereits gehaltenen Werkzeug 3 bearbeitet.
Als nächstes wird ein Fall beschrieben, in dem das bereits gehaltene Werkzeug 3 unter Bezugnahme auf 35A, 35B und 35C einem Abrichtvorgang unterzogen wird.
Was durch das Bezugszeichen t1 in 35C gezeigt wird, ist eine Form des bereits gehaltenen Werkzeugs (z.B. unbenutztes oder erneuertes bereits gehaltenes Werkzeug) 3, die nicht zur Bearbeitung des bereits gehaltenen Werkstücks 5 verwendet wurde. Was durch das Bezugszeichen t2a in 35C gezeigt wird, ist eine Form des bereits gehaltenen Werkzeugs 3 kurz vor dem Abrichten. Was das Bezugszeichen t2a in 35C zeigt, ist eine Form des bereits gehaltenen Werkzeugs 3 unmittelbar nach dem Abrichten.
Währenddessen, während auch in der obigen Beschreibung die Zeit t2 (t2a, t2b) und die Zeit t3 als Blitzzeiten erkannt werden können, haben die Zeit t2 und solche im Wesentlichen einige Zeitbreiten.
Die gekrümmte Linie am Kopf von 35B stellt die Form der Oberfläche des bereits gehaltenen Werkstücks 5 dar, wenn das bereits gehaltene Werkstück 5 mit dem bereits gehaltenen Werkzeug 3 bearbeitet wird, wobei die Position des bereits gehaltenen Werkzeugs 3 (Korrektur, die Schritte erlaubt) entsprechend dem Abrichten des bereits gehaltenen Werkzeugs 3 korrigiert wird.
In der Zwischenzeit wird der Einfachheit halber in der Verkörperung, die durch die gekrümmte Linie am Kopf von 35B gezeigt wird, angenommen, dass das bereits gehaltene Werkzeug 3 bereits dem Abrichten unterworfen ist. In der Verkörperung, die durch die gekrümmte Linie am Kopf von 35B dargestellt ist, werden die Schritte 49 zu den Zeitpunkten t2, t3 gebildet, wenn das bereits gehaltene Werkzeug 3 dem Abrichten unterzogen wird.
Im Gegensatz dazu wird durch die richtige Korrektur der Position des bereits gehaltenen Werkzeugs 3 entsprechend dem Unterschied der Formen der bereits gehaltenen Werkzeuge 3 die Form der Oberfläche des bereits gehaltenen Werkstücks 5 (Werkstückform) zu einer Form, wie sie durch die gekrümmte Linie am Fuß von 35B ohne Umformschritte dargestellt wird. Währenddessen liegt der Formfehler des bereits gehaltenen Werkstücks 5 nach der Bearbeitung, wie er durch die gekrümmte Linie am Fuß von 35B gezeigt wird, innerhalb einer Toleranz.
Weiter beschrieben, in der durch die gekrümmte Linie am Fuß von 35B gezeigten Verkörperung, wird z.B. vom Zeitpunkt t1 bis zum Zeitpunkt t2 das bereits gehaltene Werkstück 5 mit dem bereits gehaltenen Werkzeug 3 bearbeitet. Diese Bearbeitung verursacht einen Verschleiß mit dem Wert CA1 am bereits gehaltenen Werkzeug 3 (siehe 35C).
Nacheinander werden zum Zeitpunkt t2 (t2a) die Fehler in der Kontur des bei der Bearbeitung und vor dem Abrichten verwendeten bereits gehaltenen Werkzeugs 3 gemessen. Genauer gesagt wird die Form des bereits gehaltenen Werkzeugs 3 gemessen, die durch das Bezugszeichen t2b in 35C dargestellt ist (siehe 35C).
Nachfolgend wird das Abrichten des bereits gehaltenen Werkzeugs 3 durchgeführt. Dieses Abrichten bewirkt, dass das bereits gehaltene Werkzeug 3 einen Formunterschied mit dem Wert CA2 aufweist (siehe 35C).
Nachfolgend werden zum Zeitpunkt t2 (t2b) Fehler in der Kontur des bereits gehaltenen Werkzeugs 3 gemessen, das mit dem Abrichten behandelt wurde. Genauer gesagt wird die Form des bereits gehaltenen Werkzeugs 3, wie durch das Bezugszeichen t2b in 35C gezeigt, gemessen.
Und zum Zeitpunkt t2 wird, um die Bildung von Stufen auf der Oberfläche des bereits gehaltenen Werkstücks 5 zu verhindern, die Position des bereits gehaltenen, dem Abrichten unterzogenen Werkzeugs 3 entsprechend einer zum Zeitpunkt t2 bestimmten Werkzeugformdifferenz CA2 ordnungsgemäß korrigiert und dann die Bearbeitung des bereits gehaltenen Werkstücks 5 gestartet. In der Zwischenzeit wird zum Zeitpunkt t2 mit der Bearbeitung begonnen, ohne dass sofort eine Korrektur auf der Grundlage des Wertes CA2 durchgeführt wird.
Von der Zeit t2 bis zur Zeit t3 wird der Korrekturwert für das bereits gehaltene Werkzeug 3 mit fortschreitender Bearbeitung des bereits gehaltenen Werkstücks 5 allmählich geändert. Ferner kann von der Zeit t2 bis zur Zeit t3 die Verschleißtiefe des bereits gehaltenen Werkzeugs 3 zum Zeitpunkt t3 auf der Grundlage der Verschleißtiefe von der Zeit t1 bis zur Zeit t2 (z.B. vorhergesagt) werden und dann kann das bereits gehaltene Werkstück 5 mit dem bereits gehaltenen Werkzeug 3 bearbeitet werden, wobei die Position des bereits gehaltenen Werkzeugs 3 richtig korrigiert wird. Zum Zeitpunkt t3 als dem Zeitpunkt neben dem Austausch oder einem solchen des bereits gehaltenen Werkzeugs 3 ist die Form des bereits gehaltenen Werkstücks 5 identisch mit der Zielform oder eine Plusform, die etwas größer als die Zielform ist, oder eine Minusform, die etwas größer als die Zielform ist. Die gekrümmte Linie am Fuß von 35B ist die Minusform.
Auch zu jedem Zeitpunkt nach dem Zeitpunkt t3, wie in den Fällen der Zeiten t1 bis t3, wird das bereits gehaltene Werkstück 5 mit dem bereits gehaltenen Werkzeug 3 bearbeitet.
Da das Werkzeug 3 vor dem Austausch stark abgenutzt ist, kommt das Werkstück 5 in einen Zustand, in dem es kurz vor dem Schneiden ist. So kann die Entstehung der Stufen unterdrückt werden, indem man in einer bestimmten Länge den Bereich zurückverfolgt, in dem das Werkzeug 3 vor dem Auswechseln die Bearbeitung durchführt (Bearbeitungspfad), das Einschneiden durch Verringerung des Korrekturwertes (Verringerung der Einschneidetiefe) zu Beginn steuert und allmählich auf einen geeigneten Korrekturwert übergeht.
Genauer gesagt, um zu verhindern, dass das bereits gehaltene Werkstück 5 zu kurz geschnitten wird (um den Formunterschied des bereits gehaltenen Werkstücks 5 nach der Bearbeitung zu verringern), kann der Steuerabschnitt 13 so aufgebaut sein, dass er die Position des bereits gehaltenen Werkzeugs korrigiert, indem er zum mittleren Abschnitt des Bearbeitungspfads zwischen zwei Zeitpunkten zurückverfolgt wird, an denen die Fehler in der Kontur des bereits gehaltenen Werkzeugs 3 gemessen werden.
Weitere Beschreibungen werden unter Bezugnahme auf die Abbildungen gegeben. 36A und 36B. 36A ist eine schematische Zeichnung, die die Umrisse des bereits gehaltenen Werkzeugs 3 zu den Zeitpunkten t1, t12 und t2 zeigt. Der in 36 dargestellte Zeitpunkt t2 ist später als der Zeitpunkt t1 und der Zeitpunkt t3 ist später als der Zeitpunkt t2. Außerdem ist die Zeit t12 eine Zeit, die zwischen der Zeit t1 und der Zeit t2 liegt. Während die Zeit t12 eine Zeit in der Mitte des Bearbeitungspfades ist, können sich die Zeit t12 und die Zeit in der Mitte des Bearbeitungspfades geringfügig voneinander unterscheiden.
Die gekrümmte Linie am Kopf von 36B stellt den Formunterschied des bereits gehaltenen Werkstücks 5 dar, wenn die Bearbeitung durchgeführt worden ist, wie der Fall, der durch die gekrümmte Linie am Fuß von 35B gezeigt wird. Ein Werkzeug-Formunterschied mit dem Wert CA1 (CA2) wird zum Zeitpunkt t2 in der gekrümmten Linie am Kopf von 36B erzeugt.
Nach der Durchführung der Bearbeitung wie im Fall am Fuße von 35B, von der Zeit t1 bis zur Zeit t2, um zu verhindern, dass das bereits gehaltene Werkstück 5 zu kurz geschnitten wird, wird die Position des bereits gehaltenen Werkzeugs 3 korrigiert und dann die Bearbeitung durchgeführt, indem der mittlere Abschnitt (der Abschnitt, der z.B. durch die Zeit t12 gezeigt wird) des Bearbeitungspfads zwischen zwei Zeiten t1 und t2 zurückverfolgt wird, wenn die Fehler in der Kontur des bereits gehaltenen Werkzeugs 3 gemessen werden. Dadurch wird, wie die gekrümmte Linie am Fuß von 35B zeigt, die Bearbeitungsgenauigkeit des bereits gehaltenen Werkstücks 5 verbessert. Dadurch entsteht zum Zeitpunkt T12 eine Werkzeugformdifferenz mit einem Wert CA3 (der Wert CA3 < der Wert CA2).
Zur weiteren Beschreibung: In der Form des bereits gehaltenen Werkstücks 5, die durch die gekrümmte Linie am Fuß von 36B dargestellt ist, wird die Bearbeitung nicht relativ zur gekrümmten Linie am Kopf von 36B auf Abschnitten des Bearbeitungspfads, die den Zeiten t1 bis t12 entsprechen, durchgeführt, sondern die Bearbeitung erfolgt relativ zur gekrümmten Linie am Kopf von 36B auf Abschnitten des Bearbeitungspfads, die den Zeiten t12 bis t2 entsprechen.
Nach Durchführung der Bearbeitung wie im Fall der gekrümmten Linie am Fuße von 35B, von der Zeit t2 bis zur Zeit t3, um zu verhindern, dass das bereits gehaltene Werkstück 5 zu kurz geschnitten wird, durch Zurückverfolgung zum mittleren Abschnitt (der Abschnitt, der z.B. durch die Zeit t23 gezeigt wird) des Bearbeitungspfads zwischen zwei Zeiten t2 und t3, wenn die Fehler in der Kontur des bereits gehaltenen Werkzeugs 3 gemessen werden, wird die Position des bereits gehaltenen Werkzeugs 3 korrigiert und dann die Bearbeitung durchgeführt. Diese Bearbeitung wird auf Abschnitten durchgeführt, die den Zeiten t2 bis t23 entsprechen, und zwar so, dass zum Zeitpunkt t2 keine Schritte erzeugt werden. Dadurch wird, wie die gekrümmte Linie am Fuß von 36B zeigt, die Bearbeitungsgenauigkeit des bereits gehaltenen Werkstücks 5 verbessert.
Auch zu jedem Zeitpunkt nach dem Zeitpunkt t3, wie in den Fällen der Zeiten t1 bis t3, wird das bereits gehaltene Werkstück 5 mit dem bereits gehaltenen Werkzeug 3 bearbeitet.
Ferner kann als Werkzeug 3 anstelle des Kugelkopffräsers der Radiusfräser, wie in 23 dargestellt, verwendet werden.
Während der Radius-Schaftfräser 3 im Allgemeinen säulenförmig ausgebildet ist, wird an einem Ende in einer Dehnungsrichtung um eine Mittelachse C1 der Säule eine Grenze zwischen der Seitenfläche der Säule und der Bodenfläche der Säule (die Bodenfläche einer Kreisform) in einer Bogenform mit einem vorbestimmten Radius abgerundet. Der Radius des Bogens ist kleiner als ein Radius der vorgenannten Säule. Wenn der Radius des Bogens an der Grenze gleich dem Radius der vorgenannten Säule ist, wird er in der Zwischenzeit zu einer Form eines Kugelfräsers.
Die Schneidzähne des Radiusschaftfräsers 3 werden an einem äußeren Umfang eines Schaftabschnitts (ein Abschnitt auf der Seitenfläche der Säule am Bogen und um den Bogen herum sowie eine Stirnfläche) ausgebildet. Wie beim Kugelfräser 3 muss der Radiusfräser 3 vom Werkzeughalteabschnitt gehalten werden, da ein anderer Schaftabschnitt des proximalen Abschnitts in den Werkzeughalteabschnitt eingreift.
In der obigen Beschreibung wird durch die Verwendung der Werkzeugformmessvorrichtung 31 zur Berechnung der Fehler in der Kontur des Werkzeugs 3 (bereits gehaltenes Werkzeug) und die Durchführung des anfänglichen Konfigurationsvorgangs ein Verfahren zur Korrektur des NC-Programms (Bearbeitungspfad) zum Zeitpunkt der Bearbeitung durchgeführt, um die Fehler in der Kontur des Werkzeugs 3 auszugleichen.
Dies könnte auf die unten beschriebene Weise geändert werden. Genauer gesagt, zusätzlich zu der Korrektur der Fehler in der Kontur, die durch die oben erwähnte Werkzeugformmessvorrichtung 31 gemessen wurden, könnte eine genauere Bearbeitung des Werkstücks 5 durch die Messung der Abnutzungstiefen des Werkzeugs 3 vom Beginn der Bearbeitung des Werkstücks 5 durch das Werkzeug 3 bis zu dessen Ende und unter Berücksichtigung der Form des Werkzeugs 3 auftretende Änderungen, die von diesen Abnutzungstiefen herrühren, durchgeführt werden, um das NC-Programm zu korrigieren.
33 sind erläuternde Zeichnungen, die die Formen eines Spitzenabschnitts des Werkzeugs 3 zeigen, 33A zeigt die Form des Werkzeugs 3 vor der Bearbeitung und 33B zeigt die Form des Werkzeugs 3 nach Beendigung der Bearbeitung und die Verschleißtiefe f1. Wie aus 33A entnehmen ist verschleißt das Werkzeug 3 und verändert seine Form während der weiteren Bearbeitung. In der vorliegenden Ausführungsform wird das NC-Programm unter Berücksichtigung der Formänderung durch Verschleiß korrigiert.
Als Verfahren zum Sammeln von Daten über die Abnutzungstiefen wird das Werkzeug 3 verwendet, um das Werkstück 5 tatsächlich zu bearbeiten und die Abnutzungstiefen zu diesem Bearbeitungszeitpunkt in einem Speicher oder ähnlichem zu speichern.
In diesem Prozess wird ein Bearbeitungspfad in jeder beliebigen Bearbeitung vom Beginn der Bearbeitung des Werkstücks 5 mit dem Werkzeug 3 bis zur Beendigung der Bearbeitung genommen. Und in dem Bearbeitungspfad werden eine Stelle, an der das Werkzeug 3 mit dem Werkstück 5 in Kontakt ist, und eine Stelle, an der sie nicht in Kontakt sind, berechnet, und ein Verfahrweg an der Stelle, an der das Werkzeug 3 mit dem Werkstück 5 in Kontakt ist, wird als „Schnittverfahrweg“ definiert.
Ein Verfahren zur Berechnung des „Schneideweges“ wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die 24, 25A, 25B und 25C beschrieben. In einem Fall, in dem ein Werkstück 5, dessen Oberfläche eine gekrümmte Form hat, wie in 24 gezeigt, z.B. geschnitten werden soll, wie in 25A gezeigt, indem Prozesse in Serie ausgeführt werden, bei denen das Werkzeug 3 in eine erste Richtung bewegt wird (eine Richtung, die hier durch einen Pfeil Y1 gezeigt wird) und weiter in eine Richtung senkrecht zur ersten Richtung geschoben wird, und es wiederum in Richtung des Pfeils Y1 bewegt wird, um das Schneiden auszuführen. Bei dieser Gelegenheit kann in Übereinstimmung mit der Bearbeitungsform, wie z.B. dem in 25B gezeigten Bearbeitungspunkt A und dem in 25C gezeigten Bearbeitungspunkt B, ein Abschnitt, bei dem die Werkzeugspitze des Werkzeugs 3 mit dem Werkstück 5 in Kontakt steht, in Übereinstimmung mit dem Bearbeitungspunkt bestätigt werden.
Genauer gesagt kann vom Beginn der Bearbeitung mit dem Werkzeug 3 bis zum Ende während der Bewegung des Werkzeugs 3 eine Strecke berechnet werden, bei der die Spitze des Werkzeugs 3 in Kontakt mit dem Werkstück 5 ist und dann verfährt, nämlich die Schnittverfahrstrecke. In der Zwischenzeit wird im Hinblick auf die Bestimmung, ob berührend oder berührungslos, ein Fall, in dem eine Bearbeitungstiefe durch das Werkzeug 3 von der Oberfläche des Werkstücks 5 aus 0,5 µm oder mehr beträgt, als Zustand bestimmt, in dem das Werkzeug 3 in Kontakt mit dem Werkstück 5 steht. Alternativ wird als weiteres Bestimmungskriterium ein Fall, in dem ein Abstand zwischen dem Werkzeug 3 und der Oberfläche des Werkstücks 5 in einer fertigen Form einen beträchtlichen Wert oder weniger beträgt, als Zustand bestimmt, in dem das Werkzeug 3 in Kontakt mit dem Werkstück 5 ist. Diese Kriterien sind jedoch nicht einschränkend.
Und, ausgeführt werden Beziehungen zwischen den Schneidewegabständen und den Verschleißtiefen des Werkzeugs 3 berechnet und die Beziehungen als Korrespondenztabelle in einem Speicher oder dergleichen gespeichert. Und zum Zeitpunkt der realen Bearbeitung wird eine Formänderung des Werkzeugs 3 durch Verschleiß und Korrektur des NC-Programms abgeschätzt. Einzelheiten dazu werden im Folgenden beschrieben.
26 sind erklärende Zeichnungen, die Schritte zur Bearbeitung des Werkstücks 5 mit dem Werkzeug 3 und den Schnittweg des Werkzeugs 3 zeigen. 26A zeigt eine Form des Werkstücks 5, das einen ebenen Schnitt und einen gekrümmten Oberflächenabschnitt auf seiner Oberfläche hat. 26B ist eine erklärende Zeichnung, die einen Bearbeitungspfad zum Zeitpunkt der Bearbeitung des Werkstücks 5 mit dem Werkzeug 3 zeigt. Wie in 26B gezeigt, wird das Werkzeug 3 in eine erste Richtung (Verfahrrichtung) bewegt und bearbeitet dann das Werkstück 5, gleitet weiter in eine zweite Richtung (Vorschubrichtung) und wiederholt die Bewegung in die erste Richtung und bearbeitet dann das Werkstück 5.
26C ist eine Zeichnung, die einen Bereich des Spitzenabschnitts des Werkzeugs 3 zeigt, und 26D ist ein Diagramm, das die Beziehungen zwischen einer Fortschrittsrate des NC-Programms (%) und den Schnittverfahrwegen der jeweiligen Punkte des Spitzenabschnitts des Werkzeugs 3 zeigt.
Wie in 26C dargestellt, wobei die axiale Richtung des Werkzeugs 3 als „0 Grad“ definiert ist, eine Richtung senkrecht zur Achse des Werkzeugs 3 als „90 Grad“ definiert ist, ein Bereich um 0 Grad als Bereich R1 und ein Bereich um 90 Grad als Bereich R5 definiert ist, ist der Spitzenabschnitt des Werkzeugs 3 in fünf Bereiche R1, R2, R3, R4 und R5 unterteilt. Die Abstände der Zerspanung des Werkstücks 5 durch die jeweiligen Regionen R1-R5 lassen sich somit ab dem Datum im NC-Programm berechnen und können wie die in 26D gezeigte Grafik gezeichnet werden. In der Zwischenzeit wird in der vorliegenden Ausführungsform ein Beispiel erläutert, in dem es in die fünf Regionen R1-R5 unterteilt ist, aber die vorliegende Erfindung ist nicht darauf beschränkt.
Daher erhält man die Daten der Schnittverfahrwege durch die jeweiligen Regionen R1-R5 relativ zum Fortschritt des NC-Programms zu einem Zeitpunkt der Ausführung der Bearbeitung des Werkstücks 5. Genauer gesagt werden in der vorliegenden Ausführungsform die Schnittwegstrecken zu einem Zeitpunkt berechnet, an dem das Werkzeug 3 mit dem Werkstück 5 im Bearbeitungspfad des Werkzeugs 3 zu einem Zeitpunkt der praktischen Bearbeitung des Werkstücks 5 in Kontakt steht. Dann werden unter Bezugnahme auf CAD-Daten ein Bereich, in dem das Werkzeug 3 mit dem Werkstück 5 in Kontakt ist, aus den Bereichen R1-R5 spezifiziert und die Schneidewegabstände der jeweiligen Bereiche R1-R5 weiter bestimmt.
27 ist ein Diagramm, das die Beziehungen zwischen den Schnittverfahrwegen und den Abnutzungstiefen der jeweiligen Regionen R1-R5 zeigt, wenn das Werkzeug 3 in Übereinstimmung mit dem NC-Programm betrieben und zur Bearbeitung des Werkstücks 5 verwendet wird. Aus dem Diagramm von 27 geht hervor, dass in einem Zustand, in dem die Schnittverfahrwege konstant sind, die Verschleißtiefe im Bereich R1 um 0 Grad der Spitze des Werkzeugs 3 relativ klein wird, die Verschleißtiefe im Bereich R2 größer ist und die Verschleißtiefe zum Bereich R5 hin wieder kleiner wird. Genauer gesagt, im Allgemeinen stellen die Verschleißtiefen eine Beziehung R2>R3>R4>R5>R1 her.
Und der Steuerabschnitt 13 kann die Abnutzungstiefen in den jeweiligen Bereichen R1-R5 im Verhältnis zum Fortschritt des NC-Programms auf der Grundlage des in 26D und des in 27 dargestellten Graphen abschätzen. Zum Beispiel kann eine in 28 gezeigte Graphik erhalten werden.
Und durch Bezugnahme auf die in 28 gezeigte Grafik können die Abnutzungstiefen M der jeweiligen Regionen R1-R5 im Verhältnis zum Fortschritt des NC-Programms abgeschätzt werden. Mit Hilfe dieses Schätzergebnisses wird die Form des Werkzeugs 3 korrigiert und dann die Bearbeitung mit hoher Präzision durchgeführt. Eine detaillierte Korrekturmethode kann darin bestehen, das NC-Programm zu korrigieren, indem die Fehler in der in der ersten Ausführungsform gezeigten Kontur wie oben beschrieben berechnet und die oben erwähnten Abnutzungstiefen M weiter berücksichtigt werden.
Konkret werden die Verschleißtiefen M jeweils unter Berücksichtigung von 91 Winkeln von 0 Grad bis 90 Grad an der Spitze des Werkzeugs 3 berechnet, und die Fehler in der Kontur, die auf der Form des Werkzeugs 3 basieren, wenn der Fortschritt des NC-Programms 100 % beträgt (genauer gesagt, die Form des Werkzeugs 3 unter Berücksichtigung der Verschleißtiefen M), werden als Bezugszeichen #600-690 im Speicher des Steuerabschnitts 13 gespeichert. Genauer gesagt sind „#500-#590“ Bezugszeichen für Fehler in der Kontur ohne Berücksichtigung der Abnutzungstiefen M und „#600-#690“ Bezugszeichen für Fehler in der Kontur mit Berücksichtigung der Abnutzungstiefen M.
Und entsprechend dem Bearbeitungsfortschritt wird das NC-Programm durch Aufteilung der Bezugszeichen #500-#590 und der Bezugszeichen #600-#690 zur Berechnung des Korrekturwertes korrigiert. 32 ist eine erklärende Zeichnung, die die Zuteilungsraten des Bezugszeichens #500 und des Bezugszeichens #600 bei jedem Grad von 0 bis 90 Grad zeigt. Die Zuteilungsraten werden vom Beginn der Bearbeitung durch das Werkzeug 3 bis zur Fertigstellung festgelegt. Wie aus 32 zu entnehmen ist, werden vor Beginn der Bearbeitung die Bezugszeichen #500-#590 durch die Fehler in der Kontur ohne Berücksichtigung der Abnutzungstiefen M auf 100 % und die Bezugszeichen #600-#690 mit Berücksichtigung der Abnutzungstiefe M auf 0 % gesetzt. Danach werden mit zunehmendem Bearbeitungsfortschritt die Verhältnisse der Bezugszeichen #600-#690 erhöht und die Verhältnisse der Bezugszeichen #500-#590 verringert. Zum Zeitpunkt der Endbearbeitung werden die Bezugszeichen #500-#590 durch die Fehler in der Kontur ohne Berücksichtigung der Abnutzungstiefen M auf 0 % und die Bezugsvorzeichen #600-#690 mit Berücksichtigung der Abnutzungstiefe M auf 100 % gesetzt.
Wo [-1.68077+[-0.90974*[#565*0.227+#566*0.773]]], wie die X-Komponente, wie oben in (f85) in 8 beschrieben, beispielhaft dargestellt ist, wird das Bezugszeichen [#565] auf einen Wert gesetzt, bei dem [#565] und [#665] in einem vorbestimmten Verhältnis aufgeteilt werden. In ähnlicher Weise wird das Bezugsvorzeichen [#566] auf einen Wert gesetzt, bei dem [#566] und [#666] in einem vorbestimmten Verhältnis aufgeteilt werden.
Konkret wird „#565*0,227“, wie in (f8) in 8 gezeigt, auf „(0,667) * (#565) + (0, 333) * (#665)‟ gesetzt. In diesem Fall ist das Verhältnis des Bezugszeichens #565 zu den Fehlern in der Kontur ohne Berücksichtigung der Abnutzungstiefen M „0,667“ und das Bezugszeichen #665 zu den Fehlern in der Kontur mit Berücksichtigung der Abnutzungstiefen M „0,333“.
Genauer gesagt, im Falle des Winkels 65 Grad, wie der Ausdruck in 30 zeigt, wird die X-Koordinate berechnet. Während die Y-Koordinate und die Z-Koordinate weggelassen werden, werden sie durch ähnliche Ausdrücke für die X-Koordinate ausgedrückt.
Eine Form des realen Werkzeugs nach einer Veränderung durch Verschleiß kann erst nach der Messung nach der Bearbeitung bekannt sein. Die Abnutzungstiefen können jedoch abgeschätzt werden, indem man sich auf die in 28 gezeigte Grafik bezieht, wie oben beschrieben.
Als nächstes, unter Bezugnahme auf ein in 31 gezeigtes Flussdiagramm, Schritte eines Prozesses durch die Bearbeitungsmaschine für das Werkstück.
Zunächst wird bei einem Schritt S31 in 31 das NC-Programm zu einem Zeitpunkt der Bearbeitung des Werkstücks 5, nämlich dreidimensionale Koordinaten des Bearbeitungspfads durch das Werkzeug 3, auf der Grundlage einer kommerziell erhältlichen CAM erstellt.
Bei einem ausgeführten Schritt S32 wird das NC-Programm mit den CAD-Daten für die Bearbeitungsmaschine verglichen, um die Schnittverfahrwege der jeweiligen Bereiche R1-R5 des Werkzeugs 3 mit Hilfe der oben genannten Methode zu berechnen.
In einem ausgeführten Schritt S33 werden die Abnutzungstiefen der jeweiligen Regionen R1-R5 für jeden Schnittverfahrweg abgeschätzt. Konkret wird die in 28 gezeigte Grafik erstellt und die Abnutzungstiefen M der jeweiligen Regionen R1-R5 in Abhängigkeit von der Fortschrittsgeschwindigkeit abgeschätzt.
In einem Schritt fügt S34 einen Vektorausdruck hinzu, zu dem die Verschleißschätzung dem NC-Programm hinzugefügt wird, und speichert die Gesamtverschleißtiefen des Werkzeugs 3 für jeden Winkel (0 Grad bis 90 Grad) in einer speziellen Datei oder ähnlichem.
Bei einem ausgeführten Schritt lädt S35 das NC-Programm in den Steuerabschnitt 13 der Bearbeitungsmaschine 1.
Bei einem ausgeführten Schritt S36 wird die Form des Werkzeugs 3 zur Bearbeitung des Werkstücks 5 durch der Werkzeugformmessvorrichtung 31 unter Verwendung eines Lasers oder dergleichen gemessen, um die Werkzeugform zu erfassen.
Bei einem ausgeführten Schritt S37 werden die Korrekturwerte für das NC-Programm auf der Grundlage der im Verlauf des Schrittes S14 gesammelten Werkzeugform berechnet und die Bezugszeichen (#500-#590) im Speicher oder dergleichen des Steuerabschnitts 13 gesetzt.
Bei einem ausgeführten Schritt S38 werden die Korrekturwerte für das NC-Programm auf der Grundlage der Daten der Abnutzungstiefen des Werkzeugs 3 berechnet und die Bezugszeichen (#600-#690) im Speicher oder dergleichen des Steuerabschnitts 13 gesetzt. Danach, beim ausgeführten Schritt S39, wird die Bearbeitung durch das Werkzeug 3 gestartet. Das Werkzeug 3 könnte dabei mit einer Korrektur des NC-Programms auf der Grundlage der Fehler in der Kontur des Werkzeugs 3 unter Berücksichtigung der Abnutzungstiefen des Werkzeugs 3 betrieben werden, wodurch das Werkstück 5 bearbeitet wird.
In der Bearbeitungsmaschine für das Werkstück entsprechend der vorliegenden Ausführungsform werden dabei die Verschleißtiefen des Werkzeugs 3, die sich mit fortschreitender Bearbeitung ändern würden, vorab gemessen und die Verschleißtiefen entsprechend dem Schnittverfahrweg abgeschätzt. Und mit fortschreitender Bearbeitung ab dem Beginn der Bearbeitung des Werkstücks 5 mit dem Werkzeug 3 werden die Verhältnisse der Bezugszeichen „#500-#590“ ohne Berücksichtigung der Verschleißtiefen M und der Bezugszeichen „#600-#690“ mit Berücksichtigung der Verschleißtiefen M geändert und anschließend das NC-Programm korrigiert. Dadurch wird eine korrekte Korrektur des NC-Programms entsprechend den Fehlern in der Kontur des Werkzeugs 3 und den Verschleißtiefen des Werkzeugs 3 ermöglicht und eine Bearbeitung mit hoher Präzision am Werkstück 5 ermöglicht.
In der Zwischenzeit wird zwar ein Beispiel für die Verhältnisse zwischen den in 32 gezeigten Bezugszeichen #500-#590 und #600-#690 genannt, um die Erfindung zu beschreiben, aber die vorliegende Erfindung ist nicht darauf beschränkt, und jede ordnungsgemäße Änderung ist in Übereinstimmung mit den Formen des Werkstücks 5 und des Werkzeugs 3 oder anderen Zuständen möglich.
Als nächstes wird ein modifiziertes Beispiel der vorliegenden Ausführungsform beschrieben. In der obigen Beschreibung wird, wie in 32 dargestellt, die Aufteilung der Bezugszeichen #500-#590, die die Korrekturwerte durch die Fehler in der Kontur ohne Berücksichtigung der Abnutzungstiefen anzeigen, und der Bezugszeichen #600-#690, die die Korrekturwerte durch die Fehler in der Kontur mit Berücksichtigung der Abnutzungstiefen anzeigen, entsprechend dem Fortschritt des NC-Programms während der Zeit des Beginns der Bearbeitung durch das Werkzeug 3 und der Zeit der Beendigung der Bearbeitung geändert.
Im modifizierten Beispiel werden ein oder mehrere Zwischenpunkte vom Start der Bearbeitung bis zum Schlichten und Setzen gesetzt, die Bezugszeichen „#500-#590“, die die Korrekturwerte durch die Fehler in der Kontur ohne Berücksichtigung der Abnutzungstiefen anzeigen, und die Bezugszeichen „#600-#690“, die die Korrekturwerte durch die Fehler in der Kontur unter Berücksichtigung der Abnutzungstiefen anzeigen, werden gesetzt, und dann wird deren Aufteilung geändert.
Zum Beispiel werden, wie in 34 gezeigt, drei Zwischenpunkte P1, P2 und P3 zwischen einem Prozess-Startpunkt P0 und einem Prozess-Endpunkt P4 gesetzt. Und an den jeweiligen Zwischenpunkten P1-P3 werden Daten von im Voraus geschätzten Abnutzungstiefen genommen und in einem Speicher abgelegt. Und an den jeweiligen Abschnitten vom Prozess-Startpunkt P0 bis zum Zwischenpunkt P1, vom Zwischenpunkt P1 bis P2, vom Zwischenpunkt P2 bis P3 und vom Zwischenpunkt P3 bis zum Prozess-Endpunkt P4 werden die Verhältnisse der Bezugszeichen #500-#590 und #600-#690 festgelegt. Das Verfahren zur Berechnung der Bearbeitungspositionen auf der X-Achse, der Y-Achse und der X-Achse ist ähnlich wie bereits erläutert.
Bei der Bearbeitung des Abschnitts von P0-P1 werden Korrekturwerte durch die Fehler in der Kontur ohne Berücksichtigung der Abnutzungstiefen am Zwischenpunkt P1 als Bezugszeichen #500-#590 im Abschnitt von P0-P1 gesetzt. Ferner werden Korrekturwerte durch die Fehler in der Kontur unter Berücksichtigung der am Zwischenpunkt P1 geschätzten Abnutzungstiefen als die Bezugszeichen #600-#690 im Abschnitt P0-P1 festgelegt.
Wenn das Werkzeug 3 den Zwischenpunkt P1 erreicht, wird das Werkzeug 3 am Zwischenpunkt P1 angehalten und die Werkzeugform des Werkzeugs 3 gemessen. Und die Korrekturwerte werden auf der Grundlage der berechneten Fehler in der Kontur (reale Werte der Werkzeugform am Zwischenpunkt P1) und der geschätzten Abnutzungstiefen am Zwischenpunkt P2 berechnet und sollen dann die Bezugszeichen #600-#690 im Schnitt von P1-P2 sein.
Ferner werden die Bezugszeichen #600-#690 im Abschnitt von P0-P1 durch die Bezugszeichen #500-#590 im Abschnitt von P1-P2 ersetzt.
Und wenn das Werkzeug 3 den Zwischenpunkt P2 erreicht, wird das Werkzeug 3 am Zwischenpunkt P2 angehalten und die Werkzeugform des Werkzeugs 3 gemessen, und Korrekturwerte werden auf der Grundlage der berechneten Fehler in der Kontur (reale Werte der Werkzeugform am Zwischenpunkt P2) und der geschätzten Abnutzungstiefen am Zwischenpunkt P3 berechnet und sollen dann die Bezugszeichen #600-#690 im Schnitt von P2-P3 sein.
In ähnlicher Weise werden die Bezugszeichen #600-#690 im Abschnitt von P1-P2 durch die Bezugszeichen #500-#590 im Abschnitt von P2-P3 ersetzt.
Und wenn das Werkzeug 3 den Zwischenpunkt P3 erreicht, wird das Werkzeug 3 am Zwischenpunkt P3 angehalten und die Werkzeugform des Werkzeugs 3 gemessen, und Korrekturwerte werden auf der Grundlage der berechneten Fehler in der Kontur (reale Werte der Werkzeugform am Zwischenpunkt P3) und der geschätzten Abnutzungstiefen am Zwischenpunkt P4 berechnet und sollen dann die Bezugszeichen #600-#690 im Abschnitt von P3-P4 sein.
Ferner werden die Bezugszeichen #600-#690 im Abschnitt P2-P3 durch die Bezugszeichen #500-#590 im Abschnitt P3-P4 ersetzt.
Auf diese Weise wird jeweils beim Erreichen der Zwischenpunkte P1-P3, wenn die Werkzeugform des Werkzeugs 3 gemessen wird und die Bezugszeichen #600-#690 mit den Korrekturwerten durch die Fehler in der Kontur unter Berücksichtigung der geschätzten Verschleißtiefen gesetzt werden, eine weitere Verbesserung der Präzision bei der Bearbeitung ermöglicht.
Genauer gesagt, während in dem bereits beschriebenen Beispiel die Abnutzungstiefen zum Zeitpunkt der Endbearbeitung allein als Einstellung der Bezugszeichen #600-690 betrachtet werden, die die Korrekturwerte durch die Fehler in der Kontur unter Berücksichtigung der Abnutzungstiefen anzeigen, ist der Bearbeitungspfad vom Beginn der Bearbeitung bis zum Ende der Bearbeitung in vier Abschnitte unterteilt, und, da die Bezugszeichen #500-590, die die Korrekturwerte durch die Fehler in der Kontur ohne Berücksichtigung der Abnutzungstiefen in jedem Abschnitt anzeigen, und die Bezugszeichen #600-#690, die die Korrekturwerte durch die Fehler in der Kontur mit Berücksichtigung der Abnutzungstiefen anzeigen, eingestellt sind, kann die Präzision der Bearbeitung weiter verbessert werden.
Ferner können an den jeweiligen Zwischenpunkten P1, P2 und P3, da der Wert von „das Verhältnis von #600 ist 100 %“ zum Zeitpunkt der Fertigstellung des Abschnitts und der Wert von „das Verhältnis von #500 ist 100 %“ zum Zeitpunkt des Beginns des nächsten Abschnitts aufeinander treffen, schnelle Schwankungen des Werkzeugs 3 vermieden werden. Darüber hinaus kann zum Zeitpunkt des Wiederbeginns der Bearbeitung nach dem Anhalten des Werkzeugs 3 die Bildung von Stufen vermieden werden.
Da im vorliegenden modifizierten Beispiel der Bearbeitungspfad durch das Werkzeug 3 dadurch in mehrere (z.B. vier) Abschnitte unterteilt wird und Bezugszeichen durch Verschleiß gesetzt werden, kann die Bearbeitungsposition des Werkzeugs 3 genauer eingestellt werden.
Nebenbei bemerkt kann der oben beschriebene Inhalt als ein Verfahren zur Bearbeitung des Werkstücks aufgefasst werden.
Genauer gesagt kann er als ein Verfahren zur Bearbeitung des Werkstücks aufgefasst werden, das mit einem Werkstückhalteschritt zum Halten des Werkstücks, einem Werkzeughalteschritt zum Halten eines Werkzeugs zum Bearbeiten des bereits gehaltenen Werkstücks, das im Werkstückhalteschritt gehalten wird, versehen ist, einen Bewegungsschritt zum Bewegen des bereits gehaltenen Werkzeugs relativ zum bereits gehaltenen Werkstück, um das bereits gehaltene Werkstück mit dem bereits gehaltenen Werkzeug, das im Werkzeughalteschritt gehalten wird, zu bearbeiten, wobei der Bewegungsschritt ein Schritt zum Bewegen des bereits gehaltenen Werkzeugs relativ zum bereits gehaltenen Werkstück auf der Grundlage eines NC-Programms ist und ein Ausdruck zur Berechnung einer Position des bereits gehaltenen Werkzeugs in das NC-Programm integriert ist.
Bei dem oben beschriebenen Verfahren zur Bearbeitung des Werkstücks kann das NC-Programm den Ausdruck zur Korrektur der Position des bereits gehaltenen Werkzeugs verwenden, um die Entstehung von Bearbeitungsfehlern des bereits gehaltenen Werkstücks durch Fehler in einer Kontur des bereits gehaltenen Werkzeugs zu unterdrücken.
Ferner kann bei dem oben beschriebenen Verfahren zur Bearbeitung des Werkstücks die Korrektur der Position des bereits gehaltenen Werkzeugs auf der Grundlage der Fehler in der Kontur des bereits gehaltenen Werkzeugs in Bezug auf einen Bearbeitungspunkt oder eine Vielzahl von Bearbeitungspunkten auf dem bereits gehaltenen Werkzeug zu einem Zeitpunkt der Bearbeitung des bereits gehaltenen Werkstücks durchgeführt werden.
Ferner können bei dem oben beschriebenen Verfahren zur Bearbeitung des Werkstücks in einem Fall, in dem Punkte des bereits gehaltenen Werkzeugs, an denen die Fehler in der Kontur bestimmt werden, diskret (diskontinuierlich) ausgewählt werden und die Bearbeitungspunkte an Punkten des bereits gehaltenen Werkzeugs vorhanden sind, an denen die Fehler in der Kontur nicht vorhanden sind, zwei nebeneinander liegende Punkte mit dem dazwischen liegenden Bearbeitungspunkt verwendet werden, um die Fehler in der Kontur des Bearbeitungspunkts zu berechnen, und dann können die berechneten Fehler in der Kontur verwendet werden, um die Position des bereits gehaltenen Werkzeugs zu korrigieren.
Ferner kann bei dem oben beschriebenen Verfahren zur Bearbeitung des Werkstücks eine Linie, die die Fehler in der Kontur des bereits gehaltenen Werkzeugs zeigt, gefiltert werden, indem die Grenzfrequenzen (Grenzwerte) für die Fehler in der Kontur des bereits gehaltenen Werkzeugs in Abhängigkeit von den Radien der zu bearbeitenden Oberfläche des bereits gehaltenen Werkstücks relativ zu den Radien eines Bogenabschnitts des bereits gehaltenen Werkzeugs geändert werden, und auf der Grundlage der gefilterten Fehler in der Kontur kann die Position des bereits gehaltenen Werkzeugs korrigiert werden.
Ferner kann bei dem oben beschriebenen Verfahren zur Bearbeitung des Werkstücks gemäß einem Radius einer zu bearbeitenden Oberfläche des bereits gehaltenen Werkstücks relativ zu einem Radius des Bogenabschnitts des bereits gehaltenen Werkzeugs durch Änderung der Bereiche für die Mittelwertbildung zu einem Zeitpunkt der Mittelwertbildung der Fehler in der Kontur des bereits gehaltenen Werkzeugs die Linie, die die Fehler in der Kontur des bereits gehaltenen Werkzeugs zeigt, gemittelt werden, und dann kann unter Verwendung der gemittelten Fehler in der Kontur die Position des bereits gehaltenen Werkzeugs korrigiert werden.
Ferner kann bei dem oben beschriebenen Verfahren zur Bearbeitung des Werkstücks die Korrektur der Position des bereits gehaltenen Werkzeugs unter Verwendung der Fehler in der Kontur des bereits gehaltenen Werkzeugs am Bearbeitungspunkt oder um den Bearbeitungspunkt herum entsprechend einer Formtoleranz des bereits gehaltenen Werkstücks am Bearbeitungspunkt durchgeführt werden.
Ferner kann bei dem Verfahren zur Bearbeitung des Werkstücks, wie oben beschrieben, ein Konturfehler-Messschritt zum Durchführen einer Messung der Fehler in der Kontur des bereits gehaltenen Werkzeugs zu jedem vorbestimmten Zeitpunkt durchgeführt werden, und um die Bildung von Stufen auf einer Oberfläche des bereits gehaltenen Werkstücks vor und nach der Korrektur der Position des bereits gehaltenen Werkzeugs entsprechend den Messergebnissen beim Konturfehler-Messschritt zu verhindern, kann die Position des bereits gehaltenen Werkzeugs korrigiert werden, während die Bearbeitung des bereits gehaltenen Werkstücks durch das bereits gehaltene Werkzeug fortschreitet.
Ferner kann bei dem oben beschriebenen Verfahren zur Bearbeitung des Werkstücks unmittelbar vor und unmittelbar nach dem Auswechseln des bereits gehaltenen Werkzeugs ein Schritt zum Messen der Formfehler des bereits gehaltenen Werkzeugs durchgeführt werden, um einen Formunterschied der bereits gehaltenen Werkzeuge zu bestimmen, oder es kann unmittelbar vor dem Abrichten des bereits gehaltenen Werkzeugs und unmittelbar nach dem Abrichten des bereits gehaltenen Werkzeugs eine Messung der Fehler in der Kontur des bereits gehaltenen Werkzeugs durchgeführt werden, um einen Werkzeugformunterschied der bereits gehaltenen Werkzeuge zu bestimmen, und, um die Bildung von Stufen auf einer Oberfläche des bereits gehaltenen Werkstücks vor und nach dem Auswechseln des bereits gehaltenen Werkzeugs oder dem Abrichten des bereits gehaltenen Werkzeugs zu verhindern, kann die Position des bereits gehaltenen Werkzeugs entsprechend der Werkzeugformdifferenz korrigiert werden, die beim Schritt der Werkzeugformdifferenzmessung bestimmt wurde.
Ferner kann bei dem oben beschriebenen Verfahren zur Bearbeitung des Werkstücks, um zu verhindern, dass das bereits gehaltene Werkstück zu kurz geschnitten wird, die Position des bereits gehaltenen Werkzeugs korrigiert werden, indem die Position des bereits gehaltenen Werkzeugs auf den mittleren Abschnitt des Bearbeitungspfads zwischen zwei Zeitpunkten zurückverfolgt wird, an denen die Fehler in der Kontur des bereits gehaltenen Werkzeugs gemessen werden.
Ferner bei der oben beschriebenen Methode zur Bearbeitung des Werkstücks, ein Bearbeitungspfad als Weg, durch den sich das bereits gehaltene Werkzeug vom Beginn der Bearbeitung des Werkstücks bis zum Ende der Bearbeitung bewegt, und Schneidewegstrecken als Abstand, um den entsprechende Punkte des bereits gehaltenen Werkzeugs das Werkstück auf der Grundlage des NC-Programms schneiden, sowie eine Beziehung zwischen dem Schneiden berechnet werden können Verfahrweg für jeden Punkt und eine Verschleißtiefe entsprechend der Verschleißtiefe der jeweiligen Punkte nach Beendigung der Bearbeitung durch das bereits gehaltene Werkzeug erhalten und das NC-Programm aufgrund des Verhältnisses zwischen dem Schnittverfahrweg und der Verschleißtiefe sowie der Fehler in der Kontur des bereits gehaltenen Werkzeugs korrigiert werden.
Ferner kann bei dem oben beschriebenen Verfahren zur Bearbeitung des Werkstücks ein Verhältnis der Korrekturwerte durch Fehler in der Kontur ohne Berücksichtigung der Verschleißtiefen zu den Korrekturwerten durch Fehler in der Kontur mit Berücksichtigung der Verschleißtiefen eingestellt werden und das Verhältnis der Korrekturwerte durch die Fehler in der Kontur ohne Berücksichtigung der Verschleißtiefen verringert werden, wenn der Bearbeitungspfad vom Beginn der Bearbeitung bis zum Ende der Bearbeitung verläuft, und ebenso kann das Verhältnis der Korrekturwerte durch die Fehler in der Kontur mit Berücksichtigung der Verschleißtiefen erhöht werden.
Ferner kann bei dem oben beschriebenen Verfahren zur Bearbeitung des Werkstücks der Bearbeitungspfad in mehrere Pfade unterteilt werden, für jeden Pfad können Verschleißtiefen des bereits gehaltenen Werkzeugs erhalten werden, und es können Korrekturwerte durch Fehler in der Kontur ohne Berücksichtigung der Verschleißtiefen zu Korrekturwerten durch Fehler in der Kontur mit Berücksichtigung der Verschleißtiefen eingestellt werden.
Weiterhin kann der oben beschriebene Inhalt als Programm (NC-Programm; Bearbeitungsprogramm für das Werkstück) erfasst werden.
Genauer gesagt kann es als Programm zur Veranlassung einer Bearbeitungsmaschine für ein Werkstück zur Durchführung eines Bewegungsschrittes zur Bewegung eines bereits gehaltenen Werkzeuges relativ zu einem bereits gehaltenen Werkstück zur Bearbeitung des bereits gehaltenen Werkstückes, das von einem Werkstückhalteabschnitt gehalten wird, mit dem bereits gehaltenen Werkzeug, das von einem Werkzeughalteabschnitt gehalten wird, erfasst werden, wobei ein Ausdruck zur Berechnung einer Position des bereits gehaltenen Werkzeuges in das Programm eingearbeitet ist.
Im Programm, wie oben beschrieben, kann der Ausdruck verwendet werden, um die Position des bereits gehaltenen Werkzeugs zu korrigieren, um die Entstehung von Bearbeitungsfehlern des bereits gehaltenen Werkstücks zu unterdrücken, die durch die Fehler in der Kontur des bereits gehaltenen Werkzeugs verursacht werden.
Ferner kann in dem Programm, wie oben beschrieben, die Korrektur der Position des bereits gehaltenen Werkzeugs auf der Grundlage der Fehler in der Kontur des bereits gehaltenen Werkzeugs in Bezug auf einen Bearbeitungspunkt oder eine Vielzahl von Bearbeitungspunkten auf dem bereits gehaltenen Werkzeug zu einem Zeitpunkt der Bearbeitung des bereits gehaltenen Werkstücks durchgeführt werden.
Ferner können in dem Programm, wie oben beschrieben, in einem Fall, in dem Punkte des bereits gehaltenen Werkzeugs, an denen die Fehler in der Kontur bestimmt werden, diskret (diskontinuierlich) ausgewählt werden und die Bearbeitungspunkte an Punkten des bereits gehaltenen Werkzeugs vorhanden sind, an denen die Fehler in der Kontur nicht vorhanden sind, zwei nebeneinander liegende Punkte mit dem dazwischen liegenden Bearbeitungspunkt verwendet werden, um die Fehler in der Kontur des Bearbeitungspunktes zu berechnen, und dann können die berechneten Fehler in der Kontur verwendet werden, um die Position des bereits gehaltenen Werkzeugs zu korrigieren.
Ferner kann in dem Programm, wie oben beschrieben, eine Linie, die die Fehler in der Kontur des bereits gehaltenen Werkzeugs zeigt, gefiltert werden, indem die Grenzfrequenzen (Grenzwerte) für die Fehler in der Kontur des bereits gehaltenen Werkzeugs in Abhängigkeit von Radien der zu bearbeitenden Oberfläche des bereits gehaltenen Werkstücks relativ zu Radien eines Bogenabschnitts des bereits gehaltenen Werkzeugs geändert werden, und auf der Grundlage der gefilterten Fehler in der Kontur kann die Position des bereits gehaltenen Werkzeugs korrigiert werden.
Ferner kann in dem Programm, wie oben beschrieben, in Abhängigkeit von einem Radius einer zu bearbeitenden Oberfläche des bereits gehaltenen Werkstücks relativ zu einem Radius des Bogenabschnitts des bereits gehaltenen Werkzeugs durch Änderung der Bereiche für die Mittelwertbildung zum Zeitpunkt der Mittelwertbildung der Fehler in der Kontur des bereits gehaltenen Werkzeugs die Linie, die die Fehler in der Kontur des bereits gehaltenen Werkzeugs zeigt, gemittelt werden, und dann kann unter Verwendung der gemittelten Fehler in der Kontur die Position des bereits gehaltenen Werkzeugs korrigiert werden.
Ferner kann im Programm, wie oben beschrieben, die Korrektur der Position des bereits gehaltenen Werkzeugs unter Verwendung der Fehler in der Kontur des bereits gehaltenen Werkzeugs am Bearbeitungspunkt oder um den Bearbeitungspunkt herum entsprechend einer Formtoleranz des bereits gehaltenen Werkstücks am Bearbeitungspunkt durchgeführt werden.
Ferner kann in dem Programm, wie oben beschrieben, ein Konturfehler-Messschritt zur Durchführung der Messung der Fehler in der Kontur des bereits gehaltenen Werkzeugs zu jedem vorbestimmten Zeitpunkt durchgeführt werden, und um die Bildung von Stufen auf einer Oberfläche des bereits gehaltenen Werkstücks vor und nach der Korrektur der Position des bereits gehaltenen Werkzeugs entsprechend den Messergebnissen beim Konturfehler-Messschritt zu verhindern, kann die Position des bereits gehaltenen Werkzeugs mit fortschreitender Bearbeitung des bereits gehaltenen Werkstücks durch das bereits gehaltene Werkzeug korrigiert werden.
Ferner kann in dem Programm, wie oben beschrieben, unmittelbar vor und unmittelbar nach dem Auswechseln des bereits gehaltenen Werkzeugs ein Schritt zur Formdifferenzmessung des Werkzeugs durchgeführt werden, um eine Formdifferenz der bereits gehaltenen Werkzeuge zu bestimmen, oder die Messung der Fehler in der Kontur des bereits gehaltenen Werkzeugs kann unmittelbar vor dem Abrichten des bereits gehaltenen Werkzeugs und unmittelbar nach dem Abrichten des bereits gehaltenen Werkzeugs durchgeführt werden, um eine Formdifferenz der bereits gehaltenen Werkzeuge zu bestimmen, und, um die Bildung von Stufen auf einer Oberfläche des bereits gehaltenen Werkstücks vor und nach dem Auswechseln des bereits gehaltenen Werkzeugs oder dem Abrichten des bereits gehaltenen Werkzeugs zu verhindern, kann die Position des bereits gehaltenen Werkzeugs entsprechend der Werkzeugformdifferenz korrigiert werden, die beim Schritt der Werkzeugformdifferenzmessung bestimmt wurde.
Ferner kann im Programm, wie oben beschrieben, die Position des bereits gehaltenen Werkstücks korrigiert werden, um zu verhindern, dass das bereits gehaltene Werkstück zu kurz geschnitten wird, indem die Position des bereits gehaltenen Werkzeugs auf den mittleren Abschnitt des Bearbeitungspfads zwischen zwei Zeitpunkten zurückverfolgt wird, an denen die Fehler in der Kontur des bereits gehaltenen Werkzeugs gemessen werden.
Weiter im Programm wie oben beschrieben, ein Bearbeitungspfad als Weg, durch den sich das bereits gehaltene Werkzeug vom Beginn der Bearbeitung des Werkstücks bis zum Ende der Bearbeitung bewegt, und Schnittverfahrwege als Abstand, um den entsprechende Punkte des bereits gehaltenen Werkzeugs das Werkstück auf der Grundlage des NC-Programms schneiden, sowie eine Beziehung zwischen dem Schnitt berechnet werden können Verfahrweg für jeden Punkt und eine Verschleißtiefe entsprechend der Verschleißtiefe der jeweiligen Punkte nach Beendigung der Bearbeitung durch das bereits gehaltene Werkzeug erhalten und das NC-Programm aufgrund des Verhältnisses zwischen dem Schnittverfahrweg und der Verschleißtiefe sowie der Fehler in der Kontur des bereits gehaltenen Werkzeugs korrigiert werden.
Weiterhin kann im Programm, wie oben beschrieben, ein Verhältnis der Korrekturwerte durch Fehler in der Kontur ohne Berücksichtigung der Verschleißtiefen zu den Korrekturwerten durch Fehler in der Kontur mit Berücksichtigung der Verschleißtiefen eingestellt werden und das Verhältnis der Korrekturwerte durch die Fehler in der Kontur ohne Berücksichtigung der Verschleißtiefen mit zunehmendem Verlauf des Bearbeitungspfades vom Beginn der Bearbeitung bis zum Ende der Bearbeitung verringert werden und ebenso das Verhältnis der Korrekturwerte durch die Fehler in der Kontur mit Berücksichtigung der Verschleißtiefen erhöht werden.
Ferner kann im Programm, wie oben beschrieben, der Bearbeitungspfad in mehrere Pfade unterteilt werden, die Verschleißtiefen des bereits gehaltenen Werkzeugs können für jeden Pfad erhalten werden, und es können Korrekturwerte durch Fehler in der Kontur ohne Berücksichtigung der Verschleißtiefen zu Korrekturwerten durch Fehler in der Kontur mit Berücksichtigung der Verschleißtiefen eingestellt werden.
Obgleich bestimmte beispielhafte Ausführungsformen oben beschrieben sind, werden den Fachleuten im Lichte der obigen Lehren Modifikationen und Variationen der Ausführungsformen möglich sein.
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 S63233404 [0004]
JP 63233403 [0036]

Claims

Ein Verfahren zur Bearbeitung eines Werkstücks mit einem Werkzeug, umfassend: Halten des Werkstücks; Halten des Werkzeugs; und Bewegen des gehaltenen Werkzeugs relativ zum gehaltenen Werkstück in Übereinstimmung mit einem NC-Programm, das einen arithmetischen Ausdruck enthält, um eine Position des gehaltenen Werkzeugs zu berechnen.
Das Verfahren nach Anspruch 1, wobei der arithmetische Ausdruck Werte zum Korrigieren von Fehlern in einer Kontur des gehaltenen Werkzeugs enthält.
Das Verfahren nach Anspruch 2, wobei die Werte zum Korrigieren der Fehler in dem arithmetischen Ausdruck bezüglich eines oder mehrerer Bearbeitungspunkte des gehaltenen Werkzeugs berechnet werden.
Das Verfahren nach Anspruch 3, ferner umfassend: diskretes Auswählen einer Vielzahl von Punkten, an denen die Fehler in der Kontur gemessen werden sollen; und in einem Fall, in dem sich einer der Bearbeitungspunkte von den diskret ausgewählten Punkten unterscheidet, Verwenden von Fehlern in der Kontur, die an zwei aneinander angrenzenden Punkten gemessen wurden, wobei der fragliche Bearbeitungspunkt dazwischen liegt, um einen Fehler am fraglichen Bearbeitungspunkt zu berechnen, und dann Verwenden des berechneten Fehlers, um die Position des gehaltenen Werkzeugs zu korrigieren.
Das Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei das gehaltene Werkzeug ein Kugelschaftfräser oder ein Radiusfräser ist, wobei das Verfahren ferner umfasst: Filtern einer Linie, die die Fehler in der Kontur des gehaltenen Werkzeugs darstellt, mit Ändern einer Grenzfrequenz an den Fehlern in der Kontur des gehaltenen Werkzeugs in Übereinstimmung mit einem Radius einer zu bearbeitenden Oberfläche des gehaltenen Werkstücks relativ zu einem Radius eines Bogenabschnitts des gehaltenen Werkzeugs und Korrigieren der Position des gehaltenen Werkzeugs auf der Grundlage der gefilterten Fehler in der Kontur.
Das Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei das gehaltene Werkzeug ein Kugelfräser oder ein Radiusfräser ist, wobei das Verfahren ferner umfasst: Ändern eines Bereichs zur Mittelwertbildung zu einem Zeitpunkt der Mittelwertbildung einer Linie, die die Fehler in der Kontur des gehaltenen Werkzeugs gemäß einem Radius einer zu bearbeitenden Oberfläche des gehaltenen Werkstücks relativ zu einem Radius eines Bogenabschnitts des gehaltenen Werkzeugs darstellt, und Korrigieren der Position des gehaltenen Werkzeugs auf der Grundlage der gemittelten Fehler in der Kontur.
Das Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, wobei das gehaltene Werkzeug ein Kugelschaftfräser oder ein Radius-Schaftfräser ist, wobei das Verfahren ferner umfasst: Verwenden entweder der Fehler in der Kontur des gehaltenen Werkzeugs an den Bearbeitungspunkten oder der Fehler in der Kontur des gehaltenen Werkzeugs um die Bearbeitungspunkte herum in Übereinstimmung mit einer Formtoleranz des gehaltenen Werkstücks an den Bearbeitungspunkten, um die Position des gehaltenen Werkzeugs zu korrigieren.
Eine Maschine zum Bearbeiten eines Werkstücks mit einem Werkzeug, umfassend: einen Halteabschnitt zum Halten des Werkstücks; einen Werkzeughalteabschnitt zum Halten des Werkzeugs; und einen Bewegungsabschnitt zum Bewegen des gehaltenen Werkzeugs relativ zum gehaltenen Werkstück, wobei der Bewegungsabschnitt durch ein NC-Programm gesteuert wird, das einen arithmetischen Ausdruck zur Berechnung einer Position des gehaltenen Werkzeugs enthält.