DE19851411B4 - Method and device for measuring milling or drilling tools and geometry compensation in automatic mode on machine tools - Google Patents
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Abstract
Verfahren
zum Vermessen von in einer Werkzeugaufnahme in einem in Richtung
X, Y, Z bewegbaren und in Richtung der Achsen A, B, C drehbaren Bearbeitungskopf
in einer Bearbeitungsvorrichtung angeordneten Fräs- oder Bohrwerkzeugen zum
Bearbeiten von auf einem Aufspanntisch angeordneten Werkstücken mit den
Schritten:
– Einstellen
des Werkzeugs in die spezifische Schrägstellung, in der bei der nachfolgenden
Bearbeitung der Eingriff am Werkstück erfolgt,
– Anfahren
des rotierenden Werkzeugs waagerecht seitlich an die Laserstrahlen
einer in X-Richtung auf einer Messplatte angeordneten Laser-Strahl-Lichtschranke
und Vermessen des rotierenden Werkzeugs in X-Richtung,
– Anfahren
des rotierenden Werkzeugs waagerecht seitlich an die Laserstrahlen
einer in Y-Richtung auf der Messplatte angeordneten Laser-Strahl-Lichtschranke
und Vermessen des rotierenden Werkzeugs in Y-Richtung sowie
– Anfahren
des rotierenden Werkzeugs senkrecht von oben an den Laserstrahl
der in X- oder in Y-Richtung angeordneten Laser-Strahl-Lichtschranke
und Vermessen des rotierenden Werkzeugs in Z-Richtung sowie
– Kompensation
von möglichen
Fehlern...Method for measuring in a tool holder in a movable in the direction X, Y, Z and rotatable in the direction of the axes A, B, C machining head arranged in a processing device milling or drilling tools for processing arranged on a chuck workpieces with the steps:
Setting the tool in the specific inclination, in which the subsequent machining of the workpiece,
- Approaching the rotating tool horizontally laterally to the laser beams of a arranged in the X direction on a measuring plate laser beam sensor and measuring the rotating tool in the X direction,
- Approaching the rotating tool horizontally laterally to the laser beams of a arranged in the Y direction on the measuring plate laser beam sensor and measuring the rotating tool in the Y direction and
- Approaching the rotating tool vertically from above to the laser beam of the arranged in the X or Y direction laser beam sensor and measuring the rotating tool in the Z direction and
- Compensation of possible errors ...
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Vermessen von in einer Werkzeugaufnahme in einem in Richtung X, Y, Z bewegbaren und in Richtung der Achsen A, B, C, drehbaren Bearbeitungskopf in einer Bearbeitungsvorrichtung angeordneten Fräs- oder Bohrwerkzeugen zum Bearbeiten von auf einem Aufspanntisch angeordneten Werkstücken.The The invention relates to a method and a device for measuring from in a tool holder in a direction X, Y, Z movable and in the direction of the axes A, B, C, rotatable machining head in one Processing device arranged milling or drilling tools for Processing workpieces arranged on a worktable.
Aufgrund von Ungenauigkeiten in den Führungen der Bearbeitungsvorrichtung sowie aufgrund der Abnutzung der Werkzeuge kommt es beim Bearbeiten von Werkstücken zu Ungenauigkeiten bei der Bearbeitung, insbesondere ergeben sich Absätze beim segmentweisen Fräsen mit unterschiedlichen Werkzeugstellungen. Um diese Absätze möglichst klein zu halten, besteht einmal die Möglichkeit, die Absätze durch manuelle Nacharbeit zu beseitigen, was bei großen Werkstücken aus schwer zu bearbeitendem Material zeitaufwendig, schwierig und ungenau ist, sowie die weitere Möglichkeit, das Werkzeug durch manuellen Bedienereingriff an der Maschine neu zu justieren.by virtue of of inaccuracies in the guides the processing device as well as due to the wear of the tools Inaccuracies occur when machining workpieces the processing, in particular paragraphs result in the segmental milling with different tool positions. To keep these paragraphs as small as possible once there is a possibility the paragraphs by eliminating manual rework, resulting in large workpieces difficult to process material time consuming, difficult and inaccurate is, as well as the further possibility the tool by manual operator intervention on the machine new to adjust.
In der JP 05-016059 A ist eine Vorrichtung zum Erfassen der Lage der Kanten einer Schleifscheibe bekannt, die sich in ihrer Bearbeitungsstellung befindet und in dieser Stellung an eine Messvorrichtung gefahren wird, die aus einer Laser-Strahl-Lichtschranke besteht und eine senkrechtes Laser-Strahl-Band und ein dieses kreuzendes, waagerechtes Laser-Strahl-Band aufweist. Die Schleifscheibe wird in X und Z-Richtung an die Laser-Strahl-Bänder herangefahren, woraus sich die Lage der Kanten der Schleifscheibe ergibt, die in die CNC-Steuerung der Bearbeitung einfließt.In JP 05-016059 A is a device for detecting the position of Edges of a grinding wheel known in their machining position located and moved in this position to a measuring device which consists of a laser beam photoelectric sensor and a vertical Laser Beam Band and a laser beam intersecting this, Horizontal Laser Beam Band having. The grinding wheel is moved in X and Z direction to the laser beam belts, from which results the position of the edges of the grinding wheel, which in the CNC control of the processing flows.
In der JP 10-138097 A ist des Weiteren eine Messvorrichtung für ein Fräs- oder Bohrwerkzeug beschrieben, das eine Laser-Strahl-Lichtschranke aufweist. Die Laser-Strahl-Lichtschranke lässt sich um 90° drehen, während das sich um eine senkrechte Achse drehende Werkzeug in Richtung der X, Y, Z-Achsen an den Laserstrahl heranfahren lässt, wodurch sich die X, Y, Z-Koordinaten des Werkzeugs bestimmen lassen und eine Verlagerung des Werkzeugs im Verhältnis zu den Werten der Werkzeuglänge und des Werkzeugdurchmessers einer Werkzeuglehre bestimmen lassen.In JP 10-138097 A is further a measuring device for a milling or Drilling tool described which has a laser beam photoelectric sensor. The laser beam photoelectric sensor leaves to turn 90 °, while the tool rotating about a vertical axis in the direction the X, Y, Z axes can approach the laser beam, whereby can determine the X, Y, Z coordinates of the tool and a displacement of the tool in relation to the values of the tool length and of the tool diameter of a tool gauge.
Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Vermessen von Fräs- oder Bohrwerkzeugen in einer Bearbeitungsvorrichtung zu schaffen, die es erlauben, Ungenauigkeiten bei der Bearbeitung, insbesondere Absätze beim segmentweisen Fräsen mit unterschiedlichen Werkzeugstellungen zu vermeiden, wobei dieses Verfahren und die Vorrichtung einen Automatikbetrieb ermöglichen sollen.Of the The invention is based on the problem, a method and a device for measuring milling or drilling tools in a processing device, which allow inaccuracies in editing, in particular paragraphs for segmental milling with different tool positions to avoid this Method and the device enable automatic operation should.
Ausgehend von dieser Problemstellung wird eine Verfahren zum Vermessen von in einer Werkzeugaufnahme in einem in Richtung X, Y, Z bewegbaren und in Richtung der Achsen A, B, C drehbaren Bearbeitungskopf einer Bearbeitungsvorrichtung angeordneten Fräs- oder Bohrwerkzeugen zum Bearbeiten von auf einem Aufspanntisch angeordneten Werkstücken vorgeschlagen, das erfindungsgemäß aus den Schritten besteht:
- – Einstellen des Werkzeugs in die spezifische Schrägstellung, in der bei der nachfolgenden Bearbeitung der Eingriff am Werkstück erfolgt,
- – Anfahren des rotierenden Werkzeugs waagerecht seitlich an die Laserstrahlen einer in X-Richtung auf einer Messplatte angeordneten Laser-Strahl-Lichtschranke und Vermessen des rotierenden Werkzeugs in X-Richtung,
- – Anfahren des rotierenden Werkzeugs waagerecht seitlich an die Laserstrahlen einer in Y-Richtung auf der Messplatte angeordneten Laser-Strahl-Lichtschranke und Vermessen des rotierenden Werkzeugs in Y-Richtung,
- – Anfahren des rotierenden Werkzeugs senkrecht von oben an den Laserstrahl der in X- oder in Y-Richtung angeordneten Laser-Strahl-Lichtschranke und Vermessen des rotierenden Werkzeugs in Z-Richtung sowie
- – Kompensation von möglichen Fehlern in der Geometrie der Bearbeitungsvorrichtung, des Werkzeugs oder in der Werkzeugaufnahme.
- Setting the tool in the specific inclination, in which the subsequent machining of the workpiece,
- - Approaching the rotating tool horizontally laterally to the laser beams of a arranged in the X direction on a measuring plate laser beam sensor and measuring the rotating tool in the X direction,
- - Approaching the rotating tool horizontally laterally to the laser beams of a arranged in the Y direction on the measuring plate laser beam sensor and measuring the rotating tool in the Y direction,
- - Approaching the rotating tool vertically from above to the laser beam of the arranged in the X or Y direction laser beam sensor and measuring the rotating tool in the Z direction and
- - Compensation of possible errors in the geometry of the processing device, the tool or in the tool holder.
Die Erfindung geht von der Überlegung aus, dass nur dann ein genaues Vermessen eines Werkzeuges möglich ist, bei dem sowohl die Veränderungen der Geometrie des Bearbeitungswerkzeugs aufgrund von Abnutzung als auch Ungenauigkeiten in den Bewegungsantrieben der Bearbeitungsvorrichtung berücksichtigt werden können, wenn das Werkzeug in der Bearbeitungsstellung vermessen wird und sich dabei dreht. Dies wird mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erreicht, wobei sich das Anfahren der Messvorrichtungen automatisch steuern und sich in der Messvorrichtung die tatsächliche Verlagerung der Werkzeugkontur zu der theoretischen Soll-Position ermitteln lässt. Hieraus werden die Korrekturwerte in den Achsen X, Y, Z ermittelt und automatisch in die Steuerung der Bearbeitungsvorrichtung eingegeben. Ein Bedienereingriff ist somit nicht mehr notwendig. Statt, wie bekannt, Einzelkomponenten an Einflussfaktoren zu vermessen, wird mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ein Gesamtergebnis erhalten, das sich direkt für die Steuerung der Bearbeitungsvorrichtung verwenden lässt.The Invention goes from consideration from the fact that only then a precise measurement of a tool is possible, in which both the changes the geometry of the machining tool due to wear as also inaccuracies in the motion drives of the processing device considered can be when the tool is measured in the machining position and it turns. This is achieved with the method according to the invention achieved, with the start of the measuring devices automatically control and in the measuring device, the actual displacement of the tool contour can be determined to the theoretical target position. From this, the correction values become determined in the axes X, Y, Z and automatically into the controller entered the processing device. An operator intervention is thus no longer necessary. Instead, as is known, individual components to measure influencing factors, with the inventive method a total result obtained directly for the control of the processing device can be used.
Zum Vermessen des Werkzeugs kann dieses an eine am Aufspanntisch angeordnete Messplatte herangefahren werden. Ebenso ist es möglich, das Werkzeug an eine getrennt von dem Aufspanntisch an der Bearbeitungsvorrichtung angeordnete Messplatte heran zu fahren.To the Measuring the tool, this can be arranged on a clamping table Moved up the measuring plate. It is also possible to attach the tool to a separated from the worktable on the processing device arranged measuring plate to drive up.
Wenn die Messvorrichtung getrennt von dem Aufspanntisch an einer Messplatte angeordnet ist, ist es vorteilhaft, wenn sich die Messplatte zum Vermessen des Werkzeugs in den Bewegungsbereich des Werkzeugs bewegen lässt, während der Werkstückbearbeitung jedoch aus dem Bewegungsbereich des Werkzeugs herausgeführt ist. Dabei kann die Bewegung der Messplatte vorzugsweise aus einer Schwenkbewegung bestehen.If the measuring device separated from the worktable on a measuring plate is arranged, it is advantageous if the measuring plate for Move the tool into the movement range of the tool leaves, while the workpiece machining but is led out of the range of motion of the tool. In this case, the movement of the measuring plate preferably consists of a pivoting movement consist.
Zur Lösung des eingangs erwähnten Problems wird des Weiteren eine Vorrichtung zum Vermessen von in einem in Richtung X, Y, Z bewegbaren und in Richtung der Achsen A, B, C drehbaren Bearbeitungskopf einer Bearbeitungsvorrichtung angeordneten Fräs- oder Bohrwerkzeugen zum Bearbeiten von auf einem Aufspannstisch angeordneten Werkstücken vorgeschlagen, die Einrichtungen zum Einstellen des Werkzeugs in die spezifische Schrägstellung, in der bei der nachfolgenden Bearbeitung der Eingriff am Werkstück erfolgt, Einrichtungen zum Verfahren des Werkzeugs in X und Y-Richtung, eine auf einer Messplatte an der Bearbeitungsvorrichtung in X-Richtung angeordnete Laser-Strahl-Lichtschranke zum Vermessen des sich in der Bearbeitungsstellung befindlichen, rotierenden Werkzeugs in X-Richtung durch waagerecht seitliches Anfahren des Laserstrahls, eine auf der Messplatte an der Bearbeitungsvorrichtung in Y-Richtung angeordnete Laser-Strahl-Lichtschranke zum Vermessen des sich in der Bearbeitungsstellung befindlichen, rotierenden Werkzeugs in Y-Richtung durch waagerecht seitliches Anfahren des Laserstrahls und Einrichtungen zum Verfahren des rotierenden Werkzeugs in Z-Richtung zum Anfahren eines der Laserstrahlen senkrecht von oben für die Messung in Z-Richtung aufweist.to solution of the above-mentioned Problem is further a device for measuring in one in the direction of X, Y, Z movable and in the direction of the axes A, B, C rotatable machining head of a processing device arranged milling or drilling tools for working on a chuck table arranged workpieces proposed the means for adjusting the tool in the specific inclination, in which the workpiece is engaged during subsequent machining, Means for moving the tool in the X and Y directions, one on a measuring plate arranged on the processing device in the X direction Laser beam photoelectric sensor for measuring in the machining position located, rotating tool in the X direction by horizontally lateral approach of the laser beam, one on the measuring plate the processing device arranged in the Y direction laser beam sensor for measuring the position in the machining position, rotating tool in Y-direction by horizontal side Starting the laser beam and means for moving the rotating Tool in Z-direction for starting one of the laser beams vertically from above for has the measurement in the Z direction.
Die Messplatte kann entweder am Aufspanntisch für das Werkstück oder getrennt von dem Aufspanntisch an der Bearbeitungsvorrichtung angeordnet sein kann. In diesem Fall kann die Messplatte in den Bewegungsbereich des Werkzeugs bewegbar, vorzugsweise schwenkbar an der Bearbeitungsvorrichtung angeordnet sein.The Measuring plate can either be on the worktable for the workpiece or arranged separately from the worktable on the processing device can be. In this case, the measuring plate in the range of motion of the tool, preferably pivotally mounted on the processing device be arranged.
Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels des näheren erläutert. In der Zeichnung zeigen:The Invention will be described below with reference to an illustrated in the drawing embodiment closer explained. In the drawing show:
Von
einer Bearbeitungsvorrichtung, im dargestellten Beispiel eine Fräsmaschine,
ist ein in Richtung der Achsen A, B, C bewegbarer Bearbeitungskopf
Aus den Meßwerten des rotierenden Originalwerkzeugs ergeben sich sämtliche Einflußfaktoren, die eine Ungenauigkeit beim Bearbeiten des Werkstücks, insbesondere Absätze beim segmentweisen Fräsen mit unterschiedlichen Werkzeugstellungen verursachen, ermittelt und lassen sich automatisch berücksichtigen. Bei diesen Einflußfaktoren, die eine Ungenauigkeit beim Fräsen verursachen, handelt es sich beispielsweise um Fehler in der Geometrie der Maschine, in der Werkzeugaufnahme für das Werkzeug und Veränderungen in der Geometrie des Werkzeugs durch Abnutzung. Diese Einflußfaktoren werden durch das Vermessen des Werkzeugs in seiner spezifischen Schrägstellung, in der auch bei der folgenden Bearbeitung der Eingriff am Werkstück erfolgt, gewährleistet.From the measured values of the rotating original tool, all the influencing factors which result in an inaccuracy in the machining of the workpiece, in particular paragraphs during segmental milling with different tool positions, are determined and can be automatically taken into account. These influencing factors, which cause inaccuracy in milling, include, for example, errors in the geometry of the machine, in the tool holder for the tool and changes in the geometry of the tool due to wear. These influencing factors are determined by measuring the tool guaranteed in its specific inclination, in which also takes place in the subsequent processing of the workpiece.
Nach jeder Veränderung der Bearbeitungsstellung wird das rotierende Werkzeug erneut in die Meßvorrichtung gefahren, und die tatsächliche Verlagerung der Werkzeugkontur zur theoretischen Soll-Position wird ermittelt. Hieraus werden die Korrekturwerte in den drei Linearachsen X, Y und Z automatisch als Offset-Werte errechnet. Ein Bedienereingriff ist somit nicht mehr notwendig.To every change In the machining position, the rotating tool is again in the measuring device driven, and the actual Displacement of the tool contour to the theoretical target position is determined. This results in the correction values in the three linear axes X, Y and Z are automatically calculated as offset values. An operator intervention is therefore no longer necessary.
Die
Meßplatte
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