DE19858075A1

DE19858075A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Endbehandeln von Oberflächen

Info

Publication number: DE19858075A1
Application number: DE19858075A
Authority: DE
Inventors: Takeshi Momochi; Masahito Shiozaki; Toshihiro Ueta
Original assignee: Toshiba Machine Co Ltd
Current assignee: Shibaura Machine Co Ltd
Priority date: 1997-12-17
Filing date: 1998-12-16
Publication date: 1999-06-24
Also published as: JP3482331B2; US6089799A; JPH11179608A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Endbehandeln von Oberflächen und eine Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens, wobei ein Drehwerkzeug verwendet wird, um eine Oberfläche eines Werkstückes mit einem Boden und einer sich daran anschließenden Steigung endzubehandeln. Genauer betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Endbehandeln von Oberflächen, um eine Oberfläche eines konkaven oder konvexen Teiles endzubehandeln, dessen Profil in ein Formenmaterial eingearbeitet ist, wobei ein Stirnfräser oder dergleichen verwendet wird, und eine Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens.

2. Beschreibung der verwandten Technik

Herkömmlich, wenn eine Oberfläche beispielsweise eines konkaven Teiles, dessen Profil in ein Werkstück eingeschnitten ist, endbearbeitet wird, wobei ein Drehwerkzeug, so wie ein Stirnfräser verwendet wird, wird die Oberfläche üblicherweise geschnitten, während der End fräser entlang einer Seite des konkaven Teiles umlaufen gelassen wird und nach und nach von einer äußersten Seite zu einer Innenseite des konkaven Teiles bewegt wird. Nachfolgend wird der Stirnfräser zum Boden des konkaven Bereiches über denselben Bewegungsweg bewegt, und der Boden wird endbearbeitet.

Zum Beispiel, wie in Fig. 7 gezeigt, wenn eine Oberfläche eines Werkstückes W, das einen Boden 101 und eine Steigung 103 hat, die anschließend an den Boden 101 unter einem stump fen Winkel über eine Steigung 102 vorgesehen ist, bearbeitet werden soll, wird ein Stirnfräser EM zunächst entlang einer äußersten Seite der Steigung 103 umlaufen gelassen (in Fig. 7 im Gegenuhrzeigersinn), um die Oberfläche des Werkstückes W zu schneiden. Anschließend wird der Stirnfräser EM in Richtung auf die Innenseite der Steigung 103 um einen vorbe stimmten Betrag bewegt, und die Oberfläche wird wieder geschnitten, während der Stirnfräser entlang der Steigung 103 umlaufen gelassen wird. Auf diese Weise wird der Stirnfräser EM nach und nach in Richtung auf die Innenseite bewegt, um die Oberfläche zu schneiden. Der anschließende Boden 101 wird auch in Richtung auf die Innenseite des Bodens 101 geschnit ten, indem ähnliche Bewegungen wiederholt werden.

Jedoch können ein Hochschneiden (Schneiden nach oben) und Hinunterschneiden (Schneiden nach unten) gleichzeitig bei dem herkömmlichen Schneidverfahren vorliegen, wegen einer Relation zwischen dem relativen Bewegungsweg des Stirnfräsers EM und dem Werkstück W und der Umlaufrichtung (Bewegungsrichtung auf der Oberfläche) des Stirnfräsers EM.

Genauer wird die Oberfläche hinuntergeschnitten (es wird nach unten geschnitten), wenn der Stirnfräser EM entlang einer Seite der Steigung 103 umlaufen gelassen wird, um die Oberflä che des Werkstückes in Fig. 7 zu schneiden, da der Stirnfräser EM das Werkstück W in ei nem weiteren Seitenbereich in der Figur berührt, und eine relative Bewegungsrichtung einer Oberfläche des Werkstückes W relativ zu dem Stirnfräser EM und die Umlaufrichtung (Bewe gungsrichtung auf der Oberfläche) sind gleich.

Andererseits wird die Fläche hochgeschnitten (es wird nach oben geschnitten), wenn der Bo den 101 geschnitten wird, da das Werkstück W nach und nach in Richtung auf die Innenseite des konkaven Teiles geschnitten wird und der Stirnfräser EM das Werkstück W an der Vor derseite des vorderen Endes des Stirnfräsers EM in der Figur berührt, so daß die relative Be wegungsrichtung der Oberfläche des Werkstückes W relativ zu dem Stirnfräser EM entge gengesetzt zu der Umlaufrichtung (Bewegungsrichtung auf der Fläche) des Stirnfräsers EM wird.

Wenn das Hochschneiden (Schneiden nach oben) und das Hinunterschneiden (Schneiden nach unten) zusammen vorliegen, ist es schwierig, die ausreichende Genauigkeit bei der end bearbeiteten Fläche auf der Gesamtheit der geschnittenen Flächen sicherzustellen, und die Lebensdauer des Werkzeuges kann sich verringern.

Allgemein gesagt können die folgenden Unterschiede zwischen dem Hochschneiden und dem Hinunterschneiden beobachtet werden.

Wie in Fig. 8(A) gezeigt, berührt, wenn das Hochschneiden (Schneiden nach oben) durchge führt wird, die Kante anfangs eine Fläche, die geschnitten worden ist, und schneidet nach und nach in ungeschnittene Teile, mit anderen Worten beginnt eine Spandicke beim Durchführen des Hochschneidens (Schneiden nach oben) bei Null und nimmt nach und nach zu. In diesem Fall, zu Beginn des Schneidens des Werkstückes, ist es unmöglich, das Werkstück zu schnei den, und die Kante reibt sich nur an der Oberfläche des Werkstückes, da die Spandicke, d. h. der Betrag, um den die Kante vom Werkstück abschneidet, Null ist. Wenn die Spandicke aus reichend groß wird, wird das Werkstück nach und nach geschnitten. Während dieser Zeit reibt die Kante auf der Oberfläche des Werkstückes mit einem bestimmten Druckbetrag, der aufge bracht wird, was den Verschleiß der Kanten und das Einbrennen in die Oberfläche des Werk stückes hervorruft.

Andererseits, wie in Fig. 8(B) gezeigt, schneidet die Kante beim Durchführen des Hinunter schneidens (Schneidens nach unten) zunächst stark in einen ungeschnittenen Teil, und die Schneidinenge nimmt nach und nach ab, mit anderen Worten ist eine Spandicke beim Durch führen des Hinunterschneidens (Schneidens nach unten) am größten zu Beginn des Schnei dens und nimmt nach und nach ab. Obwohl die Spandicke in einem Endstadium des Schnei dens Null ist, bewegt sich die Kante so, daß sie sich von dem Werkstück absetzt und knapp an der Oberfläche des Werkstückes reibt, so daß kaum ein Verschleiß der Kanten und das Ein brennen in die Oberfläche des Werkstückes auftreten.

Somit verkürzt das Hochschneiden (Schneiden nach oben) die Lebensdauer des Werkzeuges, und es ist wahrscheinlicher als beim Hinunterschneiden (Schneiden nach unten), daß beim Abtragen Einbrennen auftritt. Somit, wenn das Hochschneiden (Schneiden nach oben) und das Hinunterschneiden (Schneiden nach unten) bei einem Werkstück gemeinsam vorliegen, wie bei einem herkömmlichen Schneideverfahren, ist es schwierig, eine gute Genauigkeit bei der endbehandelten Oberfläche auf der Gesamtheit der zu schneidenden Flächen zu erhalten, und die Lebensdauer des Werkzeuges wird verringert.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die vorgenannten Probleme zu lösen, d. h., ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Endbehandeln von Oberflächen zur Verfügung zu stel len, mit denen eine gute Genauigkeit der endbehandelten Oberfläche über die gesamte endbe handelte Fläche hin erhalten werden kann und mit denen die Verringerung der Lebensdauer des Werkzeuges verhindert werden kann.

Ein Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung ist zum Endbehandeln einer Oberfläche eines Werkstückes mit einem Boden und einer kontinuierlich an den Boden anschließenden Steigung gedacht, wobei ein Drehwerkzeug verwendet wird. Das Verfahren ist dadurch ge kennzeichnet, daß ein relativer Bewegungsweg des Drehwerkzeuges und des Werkstückes geändert wird, so daß die Steigung und der Boden immer durch Hinunterschneiden geschnit ten wird, wenn sowohl die Steigung als auch der Boden geschnitten werden.

Genauer wird der relative Bewegungsweg des Drehwerkzeuges und des Werkstückes ausge wählt, so daß die Steigung und der Boden immer durch Hinunterschneiden geschnitten wer den, und der Boden und die Steigung werden entlang dem relativen Bewegungsweg ge schnitten.

Bevorzugt sind das Drehwerkzeug und das Werkstück relativ in drei Dimensionen bewegbar (Richtung der X-, Y- und Z-Achse, die orthogonal zueinander sind). Das Drehwerkzeug ist zum Beispiel ein Stirnfräser, ein Fräswerkzeug oder dergleichen. Der relative Bewegungsweg bezieht sich auf einen Weg, der irgendwelche relativen Bewegungsrichtungen des Drehwerk zeuges und des Werkstückes einschließt.

Da das Werkstück durch das Drehwerkzeug beim Schneiden sowohl der Steigung als auch des Bodens immer hinuntergeschnitten wird, kann eine gute Genauigkeit der endbehandelten Oberfläche über die gesamte Schneidfläche erhalten werden, und das Absenken der Lebens dauer des Werkzeuges, das durch Hochschneiden hervorgerufen wird (Schneiden nach oben), kann bemerkenswert verringert werden, wenn man mit einem herkömmlichen Verfahren ver gleicht, bei dem das Hochschneiden (Schneiden nach oben) und das Hinunterschneiden (Schneiden nach unten) gemeinsam vorliegen.

In den oben beschriebenen Vorgängen können die folgenden Schritte zum Ändern des relati ven Bewegungsweges des Drehwerkzeuges und des Werkstückes geändert werden, so daß die Steigung und der Boden immer hinuntergeschnitten werden.

Beim Schneiden der Steigung werden das Drehwerkzeug und das Werkstück relativ zueinan der bewegt, so daß sich das Drehwerkzeug ungefähr parallel zu einer Scheitellinie zwischen der Steigung und dem Boden bewegt, und so daß das Drehwerkzeug nach und nach so bewegt wird, daß es sich der Scheitellinie von einer Position entfernt davon nähert. Andererseits wer den beim Schneiden des Boden das Drehwerkzeug und das Werkstück relativ so bewegt, daß das Drehwerkzeug ungefähr parallel zu einer Scheitellinie zwischen der Steigung und dem Boden bewegt wird, und so, daß das Drehwerkzeug nach und nach bewegt wird, um sich an die Scheitellinie von einer Position entfernt davon anzunähern.

Mit anderen Worten, wenn die Steigung und der Boden geschnitten werden, werden das Drehwerkzeug und das Werkstück relativ zueinander bewegt, so daß das Drehwerkzeug unge fähr parallel zu der Scheitellinie zwischen der Steigung und dem Boden (in derselben Rich tung) und in einer Richtung, sich an die Scheitellinie anzunähern, bewegt wird.

Als Alternative, wenn die Steigung geschnitten wird, kann das Drehwerkzeug in eine Rich tung bewegt werden, so daß es sich an die Scheitellinie annähert und im Gegenuhrzeigersinn relativ zu dem Werkstück umläuft, um hinunterzuschneiden. Und das Drehwerkzeug kann eine Richtung weg von der Scheitellinie und im Uhrzeigersinn umlaufend relativ zu dem Werkstück bewegt werden, um hinunterzuschneiden, wenn der Boden geschnitten wird. Mit anderen Worten können die Umlaufrichtungen allein entgegengesetzt sein.

Darüber hinaus, wenn die Steigung und der Boden des Werkstückes mit einer anschließenden Krümmung versehen sind, die sich zwischen ihnen erstreckt, kann bei der Krümmung übli cherweise nicht vollständig hinuntergeschnitten werden, da, zum Beispiel wenn die Steigung kontinuierlich durch Hinunterschneiden geschnitten wird, die Steigung hochgeschnitten wer den wird, wenn das Drehwerkzeug sich einer Seite der Steigung nähert, die den Boden be rührt. Im Gegensatz dazu, wenn die Bodenseite kontinuierlich durch Hinunterschneiden ge schnitten wird, wobei sich an die Scheitellinie zwischen der Steigung und dem Boden ange nähert wird, wird der Boden hochgeschnitten, wenn das Drehwerkzeug sich einer Seite des Bodens nähert, welche an die Steigung anschließt.

Demgemäß können der relative Bewegungsweg des Drehwerkzeuges und des Werkstückes beim Schneiden der Steigung und beim Schneiden des Bodens geändert werden, so daß das Werkstück immer hinuntergeschnitten wird, und, wenn die Krümmung geschnitten wird, die Krümmung eine steigungsseitige Fläche und eine bodenseitige Fläche aufgeteilt wird, unge fahr mit einer Grenze entsprechend einem Winkel, der die Berührungsfläche des Werkstückes mit dem Drehwerkzeug in eine hinunterzuschneidende Fläche und eine hinaufzuschneidende Fläche halbiert, um die steigungsseitige Fläche anschließend an das Schneiden der Steigung zu schneiden und um die bodenseitige Fläche im Anschluß an das Schneiden des Bodens zu schneiden.

Genauer kann der relative Bewegungsweg von Drehwerkzeug und Werkstück so ausgewählt werden, daß die Steigung und der Boden immer durch Hinunterschneiden geschnitten werden, die Krümmung kann in eine steigungsseitige Fläche und in eine bodenseitige Fläche aufgeteilt werden, ungefähr mit einer Grenze entsprechend einem Winkel, der eine Berührungsfläche des Werkstückes mit dem Drehwerkzeug in eine hinunterzuschneidende Fläche und eine hochzuschneidende Fläche halbiert, derselbe relative Bewegungsweg wie beim Schneiden der Steigung kann gewählt werden, um die steigungsseitige Fläche zu schneiden, und derselbe relative Bewegungsweg wie beim Schneiden des Bodens kann gewählt werden, um die bo denseitige Fläche zu schneiden, und die Steigung, die Krümmung und der Boden können ent sprechend dem ausgewählten relativen Bewegungsweg geschnitten werden, so daß die stei gungsseitige Fläche der Krümmung anschließend an das Schneiden der Steigung geschnitten wird und die bodenseitige Fläche der Krümmung anschließend an das Schneiden des Bodens geschnitten wird.

Demgemäß kann die Krümmung, die den Boden und die Steigung verbindet, durch Hinunter schneiden geschnitten werden, so daß die gesamte Fläche, einschließlich des Bodens, der Steigung und der Krümmung, durch Hinunterschneiden geschnitten werden können.

Eine Vorrichtung zum Endbehandeln einer Oberfläche eines Werkstückes gemäß der vorlie genden Erfindung weist einen Tisch, auf den ein Werkstück mit einem Boden und einer sich an den Boden anschließenden Steigung gestellt wird, einen Spindelkopf mit einem Drehwerk zeug, einen Maschinenkörper, auf dem sich der Spindelkopf in drei Dimensionen bewegbar angebracht befindet, und eine Steuereinrichtung zum Steuern des Antriebs des Maschinenkör pers auf. Die Maschine ist dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung eine Auswah leinrichtung zum Auswählen eines relativen Bewegungsweges des Tisches und des Spindel kopfes aufweist, so daß die Steigung und der Boden immer hinuntergeschnitten werden, wenn die Oberfläche des Werkstückes geschnitten wird.

Demgemäß kann der zuvor genannte Vorteil des Profilverarbeitungsverfahrens, d. h., das Er halten einer guten Genauigkeit der endbehandelten Fläche über die gesamte geschnitte Fläche und das Verhindern der verringerten Lebensdauer des Werkzeuges bei dem obengenannten Aufbau erreicht werden. Weiterhin, da der relative Bewegungsweg des Drehwerkzeuges und des Werkstückes automatisch ausgewählt wird, so daß das Werkstück immer von dem Dreh werkzeug hinuntergeschnitten wird, kann das Werkstück in effizienter Weise bearbeitet wer den.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht, die eine bevorzugte Ausführungsform einer Bearbeitungsmaschine gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;

Fig. 2 ist ein Querschnitt durch einen Spindelkopf gemäß der zuvor genannten Aus führungsform;

Fig. 3 ist ein Blockschaubild, das eine NC-Vorrichtung und einen Antriebsmecha nismus bei der zuvor genannten Ausführungsform zeigt;

Fig. 4 ist eine veranschaulichende Darstellung, die einen Bewegungsweg eines Werk zeuges beim Schneiden eines konkaven Teiles für die zuvor genannte Ausfüh rungsform zeigt;

Fig. 5 ist eine vergrößerte Ansicht eines Teiles der Fig. 4;

Fig. 6 ist eine veranschaulichende Darstellung, die einen Bewegungsweg eines Werk zeuges beim Schneiden eines konvexen Teiles für die zuvor genannte Ausfüh rungsform zeigt;

Fig. 7 ist eine veranschaulichende Darstellung, die einen Bewegungsweg eines Werk zeuges beim Schneiden einer Oberfläche eines Werkstückes mit einem konka ven Teil bei einem herkömmlichen Bearbeitungsverfahren zeigt;

Fig. 8(A) ist eine Veranschaulichung des Hochschneidens; und

Fig. 8(B) ist eine Veranschaulichung des Hinunterschneidens.

GENAUE BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN

Eine bevorzugte Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung wird hiernach mit Be zug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben werden.

Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Bearbeitungsmaschine zeigt, auf der ein Pro filbearbeitungsverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung läuft. Wie in Fig. 1 gezeigt, ist die Bearbeitungsmaschine gemäß der vorliegenden Ausführungsform eine Werkzeugmaschi ne, die von einer NC-Vorrichtung gesteuert wird und die eine Basis 1, einen Maschinenkörper 11, der auf der Basis 1 angebracht ist, und eine NC-Vorrichtung 41 als eine Steuereinrichtung zum Steuern des Antriebs des Maschinenkörpers 11 aufweist.

Der Maschinenkörper 11 besteht aus einem Bett 12, das auf der oberen Seite der Basis 1 über ein Stangenwerk oder dergleichen angebracht ist, einem Tisch 13, der auf einer oberen Seite des Bettes 12 hin- und herbewegbar (Richtung der Y-Achse) vorgesehen ist, einem Paar Stän der 14 und 15, die aufgerichtet auf beiden Seiten des Bettes 12 stehen, einer Querschiene 16, die sich zwischen den oberen Teilen der Säulen 14 und 15 erstreckt, einem Schieber 17, der entlang der Querschiene 16 vorgesehen ist, der nach links und rechts bewegbar ist (Richtung der X-Achse), einem Spindelkopf 18, der anhebbar nach oben und unten (in Richtung der Z-Achse) vorgesehen ist, und einem Spritzschutz 19, der einen vorderen Teil zwischen den Säulen 14 und 15 abdeckt, wobei das Innere sichtbar ist, und der in Richtung nach oben und unten geöffnet und geschlossen werden kann, wobei dessen oberes Ende als Drehlinie dient.

Das Bett 12 hat einen Y-Achsen-Antriebsmechanismus 21, der den Tisch 13 in Richtung der Y-Achse bewegt, begleitet von einer Führung (nicht gezeigt) zum Führen des Tisches 13. Ein Förderschraubenmechanismus, der aus einem Motor und einer Förderschraubenwelle, die von dem Motor gedreht wird, besteht, wird als der Y-Achsen-Antriebsmechanismus 21 benutzt.

Die Seitenform der jeweiligen Säulen 14 und 15 ist ungefähr dreieckförmig ausgestaltet, wo bei der untere Bereich breiter ist als der obere Bereich. Daher ist der untere Bereich stabil genug, daß er eine Schwingung abschwächt, selbst wenn ein sich mit hoher Geschwindigkeit drehender Spindelkopf 18 verwendet wird.

Die Querschiene 16 hat zwei Führungsschienen 23, um den Schieber 17 bewegbar zu führen, ebenso wie einen X-Achsen-Antriebsmechanismus 24 zum Bewegen des Schiebers 17 in Richtung der X-Achse.

Der Schieber 17 hat eine Führung (nicht gezeigt) zum Führen des Spindelkopfes 18 in Rich tung der Z-Achse, ebenso wie einen Z-Achsen-Antriebsmechanismus 25 zum Anheben des Spindelkopfes in Richtung der Z-Achse. Wie bei dem Y-Achsen-Antriebsmechanismus 21 be nutzen die Antriebsmechanismen 24 und 25 auch einen Förderschraubenmechanismus, der aus einem Motor und einer Förderschraubenwelle, die von dem Motor gedreht wird, besteht.

Wie in Fig. 2 gezeigt, ist der Spindelkopf 18 ein in Luftlagern gehaltener Spindelkopf. Ge nauer ist der Spindelkopf 18 ein in Luftlagern gehaltener Spindelkopf mit einem Gehäuse 31, das anhebbar an der Querschiene 16 vorgesehen ist und von dem Z-Achsen-An triebsmechanismus 25 angehoben wird, einer Spindel 35, die parallel zur Richtung der Achse am Gehäuse 31 drehbar durch die Luftlager 32, 33 und 34 gehalten wird und eine Ein fassung 35A auf ihrer Mitte hat, und einem Motor 36 für den Drehantrieb der Spindel 35. Die Spindel 35 kann mit einer hohen Geschwindigkeit von 30000 bis 50000 Umdrehungen pro Minute gedreht werden.

Eine Vielzahl von Luftblaslöchern 37, durch die Luft auf die Spindel 35 in einer Richtung senkrecht zu der Achse der Spindel geblasen wird, sind auf einer Innenseite der jeweiligen Luftlager 32, 33 und 34 ausgebildet. Die Luft, die durch die Luftblaslöcher 37 geblasen wird, bildet ein Radiallager zum Halten der Spindel 35 in einer radialen Richtung. Eine weitere Vielzahl von Luftblaslöchern 38, die Luft auf die Einfassung 35A der Spindel 35 blasen, wer den auf einer Endseite der jeweiligen Luftlager 33 und 34 jeweils gegenüberstehend in Ach senrichtung gebildet. Die Luft, die durch die Luftblaslöcher 38 geblasen wird, bildet ein Drucklager zum Halten der Spindel 35 in einer Druckrichtung. Im übrigen ist in Fig. 2 39 ein Luftzuführweg zum Liefern von Luft an die jeweiligen Luftblaslöcher 37 und 38, 40 ist ein Luftauslaß und T ist ein Drehwerkzeug, wie beispielsweise ein Stirnfräser.

Wie in Fig. 3 gezeigt, hat die NC-Vorrichtung einen Prozessor 42. An den Prozessor 42 ist ein Eingangsbereich und 43 und ein Programmspeicherbereich 44 zum Speichern eines Pro grammes, das über den Eingangsbereich 43 eingegeben wird, angeschlossen, ebenso wie die Antriebsmechanismen 21, 24 und 25 und der Spindelkopf 18. Der Prozessor 42 hat eine Aus wahleinrichtung zum Auswählen eines relativen Bewegungsweges des Drehwerkzeuges T und eines Werkstückes, so daß das Werkstück von dem Drehwerkzeug T beim Bearbeiten eines Profils eines konkaven Teiles und eines konvexen Teiles auf dem Werkstück immer von dem Drehwerkzeug T hinuntergeschnitten wird, entsprechend mit einem Programm, das vor ab in dem Programmspeicherbereich 44 eingerichtet und gespeichert worden ist. Mit anderen Worten hat der Prozessor 42 einen Treiber zum Treiber der X-, Y- und Z-Achsen-An triebsmechanismen, so daß das Werkstück immer hinuntergeschnitten wird.

Die Auswahleinrichtung zum Auswählen des relativen Bewegungsweges kann in dem Prozes sor 42 über Software oder dergleichen eingerichtet werden. Was spezielle Schritte betrifft, so bestimmt die Auswahleinrichtung zuerst, in welche Richtung das Werkstück in einem jeweili gen Bearbeitungsweg hochgeschnitten oder hinuntergeschnitten werden sollte, basierend auf einer Information, sowie einer Richtung einer Kante des Drehwerkzeuges T, der Bearbei tungsrichtung, die mit dem Bearbeitungsprogramm eingestellt ist, und dem Bearbeitungsweg. Anschließend wird eine Richtung, in der das Werkstück hinuntergeschnitten wird, ausge wählt. Nach dem Auswählen der Richtung, in die das Werkstück immer auf dem jeweiligen Bewegungsweg hinuntergeschnitten wird, kann das Programm neu aufgebaut werden, so daß der jeweilige Bearbeitungsweg effektiv verfolgt werden sollte.

Die Wirkungen der vorliegenden Ausführungsform werden hiernach mit Bezug auf Fig. 4 und 5 beschrieben.

Das Werkstück wird von dem Drehwerkzeug T, das an der Spindel 35 befestigt ist, geschnit ten, während der Tisch 13 und der Spindelkopf 18 relativ zueinander durch einen Befehl von der NC-Vorrichtung 41 in Richtung der X-, Y- und Z-Achse bewegt werden. Mit anderen Worten wird der Tisch 13 in Richtung der Y-Achse durch den Y-Achsen-An triebsmechanismus 21 bewegt, und der Spindelkopf 18 wird in Richtung der X- und Z-Achse durch den X-Achsen-Antriebsmechanismus 24 und den Z-Achsen-An triebsmechanismus 25 bewegt.

Wenn die Oberfläche des Werkstückes W mit einem konkaven Teil 104, d. h. mit einer Stei gung 103, die sich unter einem stumpfen Winkel um einen Boden 101 über eine Krümmung 102 erstreckt, geschnitten wird, werden die Steigung 103 und der Boden 101 getrennt ge schnitten.

Wenn die Steigung 103 geschnitten wird, wird das Drehwerkzeug, hier der Stirnfräser EM, auf der Steigung 103 ungefähr parallel zu einer Scheitellinie zwischen der Steigung 103 und dem Boden 101 bewegt, so daß er sich der Scheitellinie von einer Position entfernt von der Scheitellinie nähert. Mit anderen Worten wird das Drehwerkzeug relativ entlang einem äußer sten Weg der Steigung 103 umlaufen gelassen. In diesem Fall, wenn der Stirnfräser EM im Uhrzeigersinn in Fig. 4 umlaufen gelassen wird, wird der relative Bewegungsweg des Stirn fräsers EM und des Werkstückes W im Gegenuhrzeigersinn eingerichtet. Demgemäß wird die Steigung 103 durch Hinunterschneiden geschnitten, in Fig. 8(B) gezeigt, während der Stirn fräser EM entlang der Steigung 103 umlaufen gelassen wird und sich in Richtung auf die In nenseite der Steigung 102 bewegt.

Das Werkstück wird nach und nach entlang der Steigung 103 über denselben relativen Bewe gungsweg bis zu einem Zwischenabschnitt der Krümmung 102 geschnitten. Mit anderen Worten wird, wie in Fig. 5 gezeigt, eine steigungsseitige Fläche 102A, die ungefähr durch eine Grenze entsprechend einem Winkel α abgeteilt wird, der eine Berührungsfläche des Werkstückes W, das an den Stirnfräser EM anliegt, in eine Hinunterschneidefläche und Hoch schneidefläche halbiert, über denselben relativen Bewegungsweg geschnitten, wie beim Schneiden der Steigung 103, im Anschluß daran. Demgemäß kann die steigungsseitige Fläche 102A der Krümmung 102 auch durch Hinunterschneiden geschnitten werden, in Fig. 8(B) gezeigt.

Andererseits, wenn der Boden 101 geschnitten wird, wird der Stirnfräser EM auf dem Boden 101 ungefähr parallel zu einer Scheitellinie zwischen der Steigung 103 und dem Boden 101 bewegt (im Gegenuhrzeigersinn in Fig. 4), so daß er sich von einer Position entfernt von der Scheitellinie in Richtung auf die Scheitellinie bewegt. Mit anderen Worten wird das Dreh werkzeug nach und nach relativ von einer Innenseite zur Außenseite des Bodens 101 bewegt. Demgemäß wird der Boden 101 auch durch Hinunterschneiden geschnitten, gezeigt in Fig. 8(B).

Das Werkstück wird bis zu einem Zwischenteil der Krümmung 102 anschließend an den Bo den 101 über denselben relativen Bewegungsweg geschnitten. Mit anderen Worten, wie in Fig. 5 gezeigt, wird eine bodenseitige Fläche 102B, die ungefähr durch eine Grenze entspre chend einem Winkel α abgeteilt wird, der eine Berührungsfläche des Werkstückes W, das an den Stirnfräser EM anliegt, in eine Hinunterschneidefläche und eine Hochschneidefläche hal biert, über denselben relativen Bewegungsweg geschnitten, wie beim Schneiden des Bodens 101, im Anschluß daran. Demgemäß kann die bodenseitige Fläche 102B der Krümmung 102 auch durch Hinunterschneiden geschnitten werden, in Fig. 8(B) gezeigt.

Auf diese Weise können alle zu schneidenden Flächen durch Hinunterschneiden geschnitten werden, indem der relative Bewegungsweg des Stirnfräsers EM geändert wird, so daß eine gute Genauigkeit bei der endzubearbeitenden Oberfläche erhalten werden kann und das Ver ringern der Lebensdauer des Werkzeuges verhindert werden kann.

Im übrigen, wie in Fig. 6 gezeigt, kann die Oberfläche des Werkstückes W mit dem konve xen Teil 105 in ähnlicher Weise wie der konkave Teil 104 bearbeitet werden.

Wenn die Steigung 103 geschnitten wird, werden der Stirnfräser EM und das Werkstück W relativ so bewegt, daß der Stirnfräser EM sich auf der Steigung 103 ungefähr parallel zu einer Scheitellinie zwischen der Steigung 103 und dem Boden 101 bewegt (in Fig. 6 im Uhrzei gersinn umlaufend), um sich von einer Position entfernt von der Scheitellinie dieser zu nä hern.

Wenn der Boden 101 geschnitten wird, werden der Stirnfräser EM und das Werkstück W re lativ bewegt, so daß der Stirnfräser EM auf dem Boden 101 ungefähr parallel zu einer Schei tellinie zwischen der Steigung 103 und dem Boden 101 bewegt wird (im Uhrzeigersinn in Fig. 6 umlaufend), damit er sich von einer Position entfernt von der Scheitellinie dieser nä hert. Demgemäß können alle Schneidflächen durch Hinunterschneiden geschnitten werden.

Bei der vorliegenden Ausführungsform, da der relative Bewegungsweg des Stirnfräsers EM und des Werkstückes W beim Schneider der Steigung und beim Schneider des Bodens 104 geändert wird, um das Werkstück W immer durch Hinunterschneiden zu schneiden, kann eine gute Genauigkeit bei der endbearbeiteten Oberfläche erhalten werden, und das Verringern der Lebensdauer des Werkzeuges kann vermieden werden.

Wenn das Werkstück W mit dem Boden 101 und der Steigung 103, die sich aneinander über die Krümmung 102 anschließen, geschnitten wird, wird die steigungsseitige Fläche 102A der Krümmung 102, die ungefähr durch eine Grenze entsprechend einem Winkel α abgeteilt wird, der eine Berührungsfläche des Werkstückes W, das am Stirnfräser EM anliegt, in eine Hin unterschneidefläche und eine Hochschneidefläche halbiert, über denselben relativen Bewe gungsweg geschnitten wie beim Schneiden der Steigung 103, im Anschluß daran, und die bodenseitige Fläche 102B der Krümmung 102 wird über denselben relativen Bewegungsweg wie beim Schneiden des Bodens 101 im Anschluß daran geschnitten, so daß die Krümmung 102 auch durch Hinunterschneiden geschnitten werden kann. Demgemäß können alle Flä chen, einschließlich des Bodens 101, der Steigung 103 und der Krümmung 102 durch Hinun terschneiden geschnitten werden.

Da der Spindelkopf 18 ein über Luftlager gehaltener Spindelkopf ist, bei dem die Spindel 35 durch Luftlager 32, 33 und 34 gehalten wird, mit anderen Worten, da eine hochgenaue Hoch geschwindigkeitsdrehung durch den luftlagergehaltenen Spindelkopf erhalten werden kann, kann die Bearbeitung in effizienter Weise mit einer großen Schneidvorschubgeschwindigkeit durchgeführt werden.

Bei der oben beschriebenen Ausführungsform wird der relative Bewegungsweg des Stirnfrä sers EM und des Werkstückes W geändert, so daß das Werkstück immer beim Schneiden der Steigung 103 und des Bodens 101 immer hinuntergeschnitten wird. Demgemäß, zum Bei spiel, wenn die Steigung 103 in Fig. 4 von dem Stirnfräser EM geschnitten wird, der im Ge genuhrzeigersinn relativ zu dem Werkstück W umlauft, um hinunterzuschneiden, kann auf dem Boden 101 im Uhrzeigersinn umlaufen gelassen werden, relativ zu dem Werkstück W, so daß hinuntergeschnitten wird.

Bei der oben beschriebenen Ausführungsform ist der Spindelkopf 118 in Richtung der X- und Z-Achse bewegbar, und der Tisch 13 ist in Richtung der Y-Achse bewegbar. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht auf die obige Struktur begrenzt, es kann irgendeine Struktur an genommen werden, solange der Stirnfräser EM (Drehwerkzeug T) und das Werkstück W re lativ in drei Dimensionen bewegbar sind (Richtungen der X-, Y- und Z-Achse).

Obwohl der Spindelkopf 18 in der oben beschriebenen Ausführungsform der luftlagergehalte ne Spindelkopf mit einer Spindel, die durch die Luftlager drehbar gehalten wird, ist, ist die vorliegende Erfindung nicht auf die obige Struktur beschränkt, sondern es kann auch ein Spindelkopf benutzt werden, der eine Spindel hat, die durch ein Kugellager oder dergleichen drehbar gehalten wird.

Die in der vorstehenden Beschreibung, in der Zeichnung sowie in den Ansprüchen offenbar ten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung der Erfindung wesentlich sein.

Bezugszeichenliste

1

Basis

11

Maschinenkörper

12

Bett

13

Tisch

14

Säule

15

Säule

16

Querschiene

17

Schieber

18

Spindelkopf

19

Spritzschutz

21

Y-Achsen-Antriebsmechanismus

23

Führungsschiene

24

X-Achsen-Antriebsmechanismus

24

Z-Achsen-Antriebsmechanismus

31

Gehäuse

32

Luftlager

33

Luftlager

34

Luftlager

35

Spindel

35

A Einfassung

36

Motor

37

Luftblaslöcher

38

Luftblaslöcher

39

Luftzuführdurchlaß

40

Luftauslaß

41

NC-Vorrichtung

42

Prozessor

43

Eingabebereich

44

Programmspeicherbereich

101

Boden

102

Krümmung

102

A steigungsseitige Fläche

102

B bodenseitige Fläche

103

Steigung

104

konkaver Teil

105

konvexer Teil
EM Stirnfräser
T Drehwerkzeug
W Werkstück

Claims

1. Verfahren zum Endbehandeln einer Oberfläche eines Werkstückes mit einem Boden und einer Steigung, die sich an den Boden anschließt, wobei ein Drehwerkzeug verwendet wird, mit den Schritten:
Auswählen eines relativen Bewegungsweges des Drehwerkzeuges (T; EM) und des Werk stückes (W), so daß die Steigung (103) und der Boden (101) immer durch Hinunterschneiden geschnitten werden; und
Schneiden des Bodens (101) und der Steigung (103) entlang dem relativen Bewegungsweg.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem beim Schneiden der Steigung (103) das Dreh werkzeug (T; EM) und das Werkstück (W) relativ zueinander bewegt werden, so daß das Drehwerkzeug (T; EM) ungefähr parallel zu einer Scheitellinie zwischen der Steigung (103) und dem Boden (101) bewegt wird und das Drehwerkzeug (T; EM) nach und nach so bewegt wird, daß es sich der Scheitellinie von einer Position entfernt davon annähert, und bei dem beim Schneiden des Bodens (101) das Drehwerkzeug (T; EM) und das Werkstück (W) relativ zueinander bewegt werden, so daß das Drehwerkzeug (T; EM) ungefähr parallel zu einer Scheitellinie zwischen der Steigung (103) und dem Boden (101) bewegt wird, und so, daß das Drehwerkzeug (T; EM) nach und nach bewegt wird, so daß es sich der Scheitellinie von einer Position entfernt davon nähert.

3. Verfahren zum Endbehandeln einer Oberfläche eines Werkstückes mit einem Boden und einer Steigung, die sich an den Boden über eine Krümmung anschließt, wobei ein Dreh werkzeug verwendet wird, mit den Schritten:
Auswählen eines relativen Bewegungsweges des Drehwerkzeuges (T; EM) und des Werk stückes (W), so daß die Steigung (103) und der Boden (101) immer durch Hinunterschneiden geschnitten werden;
Aufteilen der Krümmung (102) in eine steigungsseitige Fläche (102A) und eine bodenseitige Fläche (102B) ungefähr mit einer Grenze entsprechend einem Winkel α, der eine Berührungs fläche des Werkstückes (W) mit dem Drehwerkzeug (T; EM) in eine Hinunterschneidefläche und eine Hochschneidefläche aufteilt;
Auswählen desselben relativen Bewegungsweges wie beim Schneiden der Steigung (103) zum Schneiden der steigungsseitigen Fläche (102A) und desselben relativen Bewegungswe ges wie beim Schneiden des Bodens (101) zum Schneiden der bodenseitigen Fläche (102B); und
Schneiden der Steigung (103), der Krümmung (102) und des Bodens (101) entsprechend dem vorgewählten relativen Bewegungsweg, wobei die steigungsseitige Fläche (102A) der Krüm mung (102) anschließend an das Schneiden der Steigung (103) geschnitten wird und die bo denseitige Fläche (102B) der Krümmung (102) im Anschluß an das Schneiden des Boden (101) geschnitten wird.

4. Vorrichtung zum Endbehandeln einer Oberfläche eines Werkstückes mit:
einem Tisch (13), auf dem ein Werkstück (W) mit einem Boden (101) und einer Steigung (103), die sich an den Boden anschließt, eingerichtet wird;
einem Spindelkopf (18) mit einem Drehwerkzeug (T; EM);
einem Maschinenkörper (11) mit dem Spindelkopf (18), der in drei Dimensionen bewegbar ist; und
einer Steuereinrichtung (41, Fig. 3) zum Steuern eines Antriebs des Maschinenkörpers (11),
wobei die Steuereinrichtung eine Auswähleinrichtung zum Auswählen eines relativen Bewe gungsweges des Tisches (13) und des Spindelkopfes (18) aufweist, so daß die Steigung (103) und der Boden (101) immer hinuntergeschnitten werden, wenn die Oberfläche des Werkstüc kes (W) geschnitten wird.