DE4115512A1 - Oberflaechenbearbeitungsmaschine - Google Patents
OberflaechenbearbeitungsmaschineInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Oberflächenbearbeitungsma
schine, umfassend ein Maschinengestell, eine Werkzeug
spindel mit einer Werkzeugspindelachse und eine Werkstück
spindel mit einer parallel zur Werkzeugspindelachse ausge
richteten Spindelachse, wobei die Werkzeugspindel und die
Werkstückspindel relativ zueinander in Richtung einer
senkrecht zur Spindelachse verlaufenden X-Achse und einer
parallel zur Spindelachse verlaufenden Z-Achse bewegbar
sind.
Eine derartige Oberflächenbearbeitungsmaschine ist bei
spielsweise aus der DE-OS 39 01 621 bekannt.
Diese Oberflächenbearbeitungsmaschinen sind vorzugsweise
für Oberflächenbearbeitungsaufgaben vorgesehen, bei denen
zwei Planflächen mit möglichst hoher Genauigkeit plan und
parallel zueinander und zusätzlich noch senkrecht zu
diesen Planflächen stehende Konturflächen möglichst kon
turgenau in einer Aufspannung herzustellen sind.
Derartige Oberflächenbearbeitungsmaschinen werden bei
spielsweise zur Herstellung von Spiralkompressorgehäusen
eingesetzt, von denen jedes Gehäuseteil eine spiralförmige
Wand aufweist, deren Oberfläche in Form einer Kreisevol
vente zu bearbeiten ist. Diese beiden spiralförmigen Wände
der Gehäuseteile greifen im Betrieb derselben ineinander,
wobei die bearbeiteten Oberflächen der spiralförmigen
Wände Dichtflächen zwischen den beiden Gehäuseteilen
bilden.
Um eine möglichst gute Abdichtung zwischen den beiden
Gehäuseteilen zu erreichen, werden höchste Anforderungen
an die Präzision der Oberflächen der spiralförmigen Wände,
der Grundfläche und der Stirnfläche, gestellt.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Ober
flächenbearbeitungsmaschine gemäß der DE-OS 39 01 621 der
art zu verbessern, daß eine noch höhere Präzision der be
arbeiteten Oberflächen erreichbar ist.
Diese Aufgabe wird bei einer Oberflächenbearbeitungsma
schine der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß
dadurch gelöst, daß die Werkzeugspindel eine Hochgeschwin
digkeitsspindel ist und daß die Hochgeschwindigkeitsspin
del von einer temperierten Spindelaufnahme gehalten ist.
Der Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung ist darin zu
sehen, daß mit der temperierten Spindelaufnahme die Mög
lichkeit gegeben ist, ein Abweichen der Werkzeugspindel
achse von einer genau definierten Position
relativ zur Spindelachse der Werkstückspindel zu kompen
sieren und somit die Voraussetzung für eine noch genauere
Bearbeitung der Oberflächen in der gewünschten Form zu
schaffen.
Besonders vorteilhaft ist es dabei, wenn die Spindelauf
nahme so ausgebildet ist, daß sich bei Temperierung der
selben die Lage der Werkzeugspindelachse in Richtung senk
recht zur X- und Z-Achse exakt positionieren läßt, das
heißt, daß die Temperierung dazu ausgenützt wird, die
Werkzeugspindelachse genau in dieser Richtung zu posi
tionieren.
Ein besonders bevorzugtes Ausführungsbeispiel sieht vor,
daß die Spindelaufnahme so ausgebildet ist, daß bei Tempe
rierung derselben die Werkzeugspindelachse in einer zur
X- und Z-Achse parallelen und durch die Spindelachse hin
durchgehenden Verfahrebene positionierbar ist.
Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Verfahrebene die
Ebene, in welcher unabhängig von der X- und Z-Achsen-Stel
lung sowohl die Werkzeugspindelachse als auch die Spindel
achse liegen und relativ zueinander durch beispielsweise
eine Steuerung positionierbar sind. Die exakte Ausrichtung
beider Achsen in der Verfahrebene ist die Voraussetzung
für eine hochgenaue Oberflächenbearbeitung mit der erfin
dungsgemäßen Oberflächenbearbeitungsmaschine.
Ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel sieht eine Tempe
riereinrichtung vor, welche die Spindelaufnahme auf
einer vorwählbaren Temperatur hält, wobei die Vorwahl der
Temperatur vorzugsweise so erfolgt, daß die Werkzeugspin
delachse in ihrer genau definierten Position relativ zur
Spindelachse steht.
Günstigerweise ist die Temperiereinrichtung so ausgebil
det, daß die Temperatur der Spindelaufnahme zur Justierung
der Werkzeugspindelachse einstellbar ist. Damit läßt sich
eine Justierung der Lage der Werkzeugspindel über die Ein
stellung der Temperatur für die Spindelaufnahme erreichen.
Ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel der erfindungsge
mäßen Lösung sieht vor, daß die Spindelaufnahme Temperier
kanäle für ein Medium zur Temperierung aufweist, wobei die
Temperierkanäle Teil der Temperiereinrichtung sind. Dar
über hinaus ist zweckmäßigerweise vorgesehen, daß die Tem
periereinrichtung eine Temperieranlage für das Medium zur
Temperierung der Spindelaufnahme aufweist.
Die Temperierung des Mediums könnte beispielsweise bei den
vorgenannten Ausführungsbeispielen der Temperierein
richtung im Durchfluß erfolgen. Dies hat jedoch den Nach
teil, daß sehr leicht große Temperaturschwankungen im
Medium auftreten. Vorteilhaft ist es daher, wenn die Tem
perieranlage ein Bad für das Medium aufweist, in welchem
ein Temperaturausgleich stattfindet und sich somit große
Temperaturschwankungen im Medium verhindern lassen.
Besonders zweckmäßig ist es, um die Temperaturschwankungen
zu unterbinden, wenn das Medium nicht in Durchfluß tempe
rierbar ist, sondern wenn das Bad temperierbar ist. Da
durch wird die Möglichkeit einer Temperaturregelung des
Mediums mit möglichst geringen Temperaturschwankungen
geschaffen.
Bei den bislang beschriebenen Ausführungsbeispielen kann
die Spindelaufnahme selbst in der unterschiedlichsten Art
und Weise ausgebildet sein.
Ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel sieht vor, daß die
Spindelaufnahme ein sich quer zur X- und Z-Achse er
streckendes Tragelement aufweist, welches temperierbar ist.
Vorzugsweise ist das Tragelement so ausgebildet, daß es
sich quer zur Verfahrebene und insbesondere senkrecht zu
dieser erstreckt.
Um eine genaue Ausrichtung der Spindel bei einer Formän
derung des Tragelements zu erreichen, ist dieses bei einem
vorteilhaften Ausführungsbeispiel so ausgebildet, daß es
eine Mittenaufhängung für die Werkzeugspindel ist.
Ein Ausführungsbeispiel des Tragelements sieht vor, daß
dieses zwei Tragschenkel aufweist, zwischen welchen die
Werkzeugspindel aufgenommen ist. Damit bildet das Tragele
ment sowohl eine Mittenaufhängung als auch eine stabile
Lagerung für die Werkzeugspindel.
Das Tragelement selbst könnte vollständig von Temperier
kanälen durchsetzt sein. Ein wesentlicher Teil der erfin
dungsgemäßen Wirkung wird jedoch dann erreicht, wenn die
Tragschenkel mit Temperierkanälen durchsetzt sind.
Mit den bislang beschriebenen Ausführungsbeispielen der
erfindungsgemäßen Lösung läßt sich eine sehr genaue Posi
tion der Werkzeugspindelachse relativ zur Spindelachse er
reichen. Noch größer ist jedoch die Präzision, wenn die
Werkzeugspindel temperierbar ist, so daß mit der Tempe
rierung der Werkzeugspindel selbst zusätzlich zur Spindel
aufnahme auch noch alle Ungenauigkeiten durch Temperatur
schwankungen innerhalb der Werkzeugspindel ausgeglichen
werden können.
Besonders günstig ist es dabei, wenn die Werkzeugspindel
eine Werkzeugspindelwelle und einen auf dieser sitzenden
Spindelmotor aufweist, welcher temperierbar ist.
Zur Temperierung des Spindelmotors ist im einfachsten Fall
vorgesehen, daß dieser temperierbare Statorwicklungen auf
weist.
Die Temperierbarkeit der Statorwicklungen ist konstruktiv
am einfachsten dadurch erreichbar, daß die Statorwick
lungen Temperierkanäle für ein Medium aufweisen, wobei
auch diese Temperierkanäle in gleicher Weise wie bei der
Spindelaufnahme von dem Medium zur Temperierung durch
strömt werden.
Darüber hinaus sieht ein weiteres vorteilhaftes Ausfüh
rungsbeispiel vor, daß die Werkzeugspindelwelle in tem
perierten Spindellagern der Werkzeugspindel gehalten ist.
Eine Temperierung der Spindellager ist beispielsweise
dadurch realisierbar, daß Lageraußenringe eines der Spin
dellager temperiert sind. Auch die Temperierung der Lager
außenringe läßt sich konstruktiv einfach dadurch lösen,
daß die Lageraußenringe Temperierkanäle aufweisen.
Darüber hinaus sieht eine weitere vorteilhafte Möglichkeit
der Temperierung der Spindellager vor, daß diese durch
diese hindurchströmendes Schmieröl gekühlt sind.
Ein besonders vorteilhaftes Ausführungsbeispiel sieht im
Rahmen der erfindungsgemäßen Lösung vor, daß das Schmieröl
für die Spindellager auch gleichzeitig als Medium ver
wendet wird, um alle mit Temperierkanälen versehenen Teile
zu temperieren, so daß über den Schmierölkreislauf für die
Spindellager gleichzeitig ein Kreislauf für das Medium zum
Temperieren der einzelnen Teile geschaffen ist.
Alternativ oder ergänzend zur vorstehend beschriebenen
Lösung der erfindungsgemäßen Aufgabe durch die Tempe
rierung der Spindelaufnahme sieht eine weitere Lösung der
erfindungsgemäßen Aufgabe vor, daß bei einer Oberflächen
bearbeitungsmaschine der eingangs beschriebenen Art die
Werkzeugspindel eine Aufnahme für ein Werkzeug mit einem
Zylinderschaft aufweist.
Eine derartige Aufnahme für ein Werkzeug mit einem Zy
linderschaft hat gegenüber einer Aufnahme für ein Werkzeug
mit einem üblicherweise verwendeten Steilkegel den Vor
teil, daß das Werkzeug wesentlich präziser relativ zur
Werkzeugspindelachse positionierbar ist und sich somit
ebenfalls die Genauigkeit der Oberflächenbearbeitung mit
der erfindungsgemäßen Oberflächenbearbeitungsmaschine
steigern läßt.
Besonders zweckmäßig ist es bei dieser Aufnahme, wenn
diese so ausgebildet ist, daß der Zylinderschaft in zwei
in Richtung der Werkzeugspindelachse beabstandeten Spann
bereichen spannbar ist. Dadurch läßt sich eine weitere
Steigerung der Präzision der Spannung des Zylinderschafts
erreichen.
Noch besser wird die Ausrichtung des Werkzeugs relativ zur
Spindelachse dann, wenn die Werkzeugspindel eine stirn
seitige Plananlagefläche für eine Plananlage des Werkzeug
schaftes aufweist. Ergänzend zur Verwendung eines Zylin
derschaftes ist noch die Ausrichtung einer Achse des Werk
zeugs zur Werkzeugspindelachse verbessert.
Ergänzend oder alternativ zu der vorstehend beschriebenen
Lösung wird die erfindungsgemäße Aufgabe bei einer Ober
flächenbearbeitungsmaschine, umfassend ein Maschinenge
stell, eine Werkzeugspindel mit einer Werkzeugspindelachse
und eine Werkstückspindel mit einer parallel zur Werkzeug
spindelachse ausgerichteten Spindelachse, wobei die Werk
zeugspindel und die Werkstückspindel relativ zueinander in
Richtung einer senkrecht zur Spindelachse verlaufenden
X-Achse und einer
parallel zur Spindelachse verlaufenden Z-Achse bewegbar
sind, erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Werkstück
spindel ein Spannfutter für ein Werkstück aufweist,
welches direkt mit einer Motorwelle eines Spindelmotors
der Werkstückspindel verbunden ist, wobei diese direkte
Verbindung im Sinne der vorliegenden Erfindung auch dann
gegeben ist, wenn das Spannfutter nicht direkt auf der
Motorwelle sitzt, sondern auch einer Spindelwelle die
ihrerseits direkt mit der Motorwelle verbunden ist.
Durch diese Verbindung des Spannfutters mit der Motorwelle
des Spindelmotors der Werkstückspindel wird die Möglich
keit geschaffen, zusätzlich noch das Spannfutter möglichst
präzise relativ zur Spindelachse der Werkstückspindel aus
zurichten.
Ergänzend dazu läßt sich die Präzision der Führung des
Spannfutters noch dadurch erhöhen, daß das Spannfutter von
einem Hochpräzisionslager geführt ist. Vorzugsweise ist
dabei dieses Hochpräzisionslager unmittelbar hinter dem
Spannfutter angeordnet, so daß das Spannfutter selbst
weitgehend durch das Hochpräzisionslager geführt ist und
sich weitere Ungenauigkeiten durch die Führung der Motor
welle nicht auf das Spannfutter auswirken.
Generell ist für die Erfassung der als C-Achse betriebenen
Werkstückspindel ein Drehgeber erforderlich. Um die Posi
tion der Werkstückspindel besonders genau zu erfassen,
weist die Werkstückspindel ein dem Spannfutter nah ange
ordneten Drehgeber für die Erfassung der C-Achsen-Stel
lungen des Spannfutters auf.
Eine besonders einfache Art der Anordnung des Drehgebers
in Spannfutternahposition sieht vor, daß der Drehgeber
zwischen dem Spannfutter und dem Spindelmotor angeordnet
ist.
Da andererseits das Spannfutter möglichst präzise durch
das Hochpräzisionslager geführt werden soll, und somit
zwischen dem Hochpräzisionslager und dem Spannfutter ein
möglichst geringer Abstand vorliegen soll, ist vorteil
hafterweise vorgesehen, daß der Drehgeber auf einer dem
Spannfutter gegenüberliegenden Seite des Hochpräzisions
lagers angeordnet ist.
Um das Spannfutter möglichst vorteilhaft ansteuern und
versorgen zu können ist vorzugsweise eine Spindelwelle und
eine mit dieser verbundene Motorwelle der Werkstückspindel
als Hohlwelle ausgebildet.
Insbesondere vorteilhaft ist es dann dabei, wenn durch die
Hohlwellen Leitungen für die Betätigung des Spannfutters
geführt sind, wobei es sich insbesondere um Hydrauliklei
tungen zur Betätigung des Spannfutters handelt. Außerdem
ist es denkbar, Leitungen für Sensorabfragen durch die
Hohlwellen zu führen, um ebenfalls das Spannfutter richtig
zu betätigen.
Schließlich ist es denkbar, wenn durch die Hohlwellen eine
Leitung für ein Medium zum Reinigen des Spannfutters ge
führt ist.
Um diese Leitungen in die Hohlwelle einführen zu können,
ist vorzugsweise vorgesehen, daß auf der dem Spannfutter
gegenüberliegenden Seite der Motorwelle eine Drehzuführung
für die Leitungen angeordnet ist.
Darüber hinaus läßt sich eine weitere Steigerung der Präzi
sion der erfindungsgemäßen Oberflächenbearbeitungsmaschine
noch dadurch erreichen, daß die eine der Spindeln am Ma
schinengestell in Richtung der X-Achse bewegbar gehalten
ist und daß die andere Spindel am Maschinengestell in
Richtung der Z-Achse bewegbar gehalten ist, so daß jeweils
nur eine der beiden Spindeln in einer Richtung verschieb
bar ausgebildet sein muß.
Dies läßt sich am vorteilhaftesten dadurch realisieren,
daß eine der Spindeln auf einem parallel zur Verfahrebene
verfahrbaren X-Schlitten und die andere auf einem parallel
zur Verfahrebene verfahrbaren Z-Schlitten sitzt.
Bei den bislang beschriebenen Ausführungsbeispielen wurde
nicht im einzelnen festgelegt längs welcher Achsen die
Werkstückspindel und die Frässpindel bewegbar sein sollen.
Es wäre beispielsweise denkbar, die Werkstückspindel längs
der Z-Achse zu bewegen und die Frässpindel längs der
X-Achse.
Besonders vorteilhaft ist es jedoch, wenn die Werkzeug
spindel in Z-Richtung bewegbar ist und die Werkstück
spindel in X-Richtung, da insbesondere Hochgeschwindig
keitsfrässpindeln Erschütterungen erzeugen, welche sich
weniger auswirken, wenn eine Frässpindel und
der tragende Schlitten während der Oberflächenbearbeitung
nicht bewegt werden müssen. Dies ist insbesondere bei den
eingangs genannten Oberlächenbearbeitungsaufgaben der
Fall, denn bei diesen wird zu Beginn der Bearbeitung eine
Zustellbewegung in Richtung der Z-Achse durchgeführt, dann
aber die Z-Achse festgehalten und lediglich noch eine Be
wegung längs der X-Achse und der C-Achse durchgeführt. Die
Drehung der Werkstückspindel um die C-Achse gibt in einem
geringeren Maße Anlaß zu Schwingungen, so daß die Bewegung
der Werkstückspindel gleichzeitig mit der Verschiebung
eines diese tragenden Schlittens längs der X-Achse die
Genauigkeit der Oberflächenbearbeitung nicht beein
trächtigt.
Alternativ oder erganzend zu allen vorstehend beschrie
benen Möglichkeiten zum Erreichen der Präzision bei der
Oberflächenbearbeitung sieht eine weitere bevorzugte er
findungsgemäße Lösung der Aufgabe vor, daß eine Steuerung
für die X-Richtung und für die C-Richtung vorgesehen ist,
mit welcher mittels des Werkzeugs eine Kreisevolvente in
einem Zug mit einer konstanten Vorschubgeschwindigkeit
über die gesamte Evolvente am Werkstück fräsbar ist, wobei
vorzugsweise die Werkzeugspindel eine Hochgeschwindig
keitsspindel ist.
Mit dieser Lösung der erfindungsgemäßen Aufgabe durch die
vorgenannte Steuerung wird die Möglichkeit geschaffen,
hohe Oberflächenqualitäten zu erreichen und alle beim Be
arbeiten des Werkstücks an diesem und an dem Werkzeug auf
tretenden Deformationen aufgrund der wirkenden Kräfte aus
zugleichen, so daß die Qualität der Oberfläche
zusätzlich zu der Präzision der Steuerung in X- und
C-Richtung noch erheblich gesteigert werden kann, wobei
vorzugsweise eine Steuerung des Werkzeugs in Polarkoor
dinaten erfolgt und aufgrund dieser Polarkoordinaten eine
Positionierung in X- und C-Richtung durchgeführt wird.
Alternativ oder ergänzend zu den vorstehend beschriebenen
Ausführungsbeispielen wird die erfindungsgemäße Aufgabe
bei einer Oberflächenbearbeitungsmaschine, umfassend ein
Maschinengestell, eine auf dem Maschinengestell ange
ordnete Werkzeugspindel mit einem um eine Werkzeugspindel
achse herum angeordnete Schneiden aufweisenden Werkzeug
und eine auf dem Maschinengestell angeordnete Werkstück
aufnahme, wobei die Werkzeugspindel und die Werkstückauf
nahme relativ zueinander in Richtung einer senkrecht zur
Werkzeugspindelachse verlaufenden X-Achse und einer paral
lel zur Werkzeugspindelachse verlaufenden Z-Achse bewegbar
sind, erfindungsgemaß dadurch gelöst, daß auf dem Maschi
nengestell eine Meßeinrichtung angeordnet ist, daß die
Werkzeugspindel mit dem Werkzeug relativ zur Meßeinrich
tung in eine Meßposition bringbar ist, und daß mit der
Meßeinrichtung bei rotierendem Werkzeug eine Flugbahn oder
Lage der Schneiden bestimmbar ist.
Der Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung ist darin zu
sehen, daß mittels der Meßeinrichtung die Möglichkeit
geschaffen ist, vor und/oder nach der Bearbeitung des
Werkstücks die Flugbahn der Schneiden des Werkzeugs zu
bestimmen und somit zu überprüfen, ob diese den Anforde
rungen an die Genauigkeit der zu bearbeitenden Oberfläche
gerecht werden.
Ein besonders vorteilhaftes Ausführungsbeispiel dieser
Oberflächenbearbeitungsmaschine sieht dabei vor, daß mit
der Meßeinrichtung ein effektiver Durchmesser einer Flug
bahn der am weitesten außenliegenden Schneide bestimmbar
ist. Da diese am weitesten außenliegende Schneide für den
maximalen Durchmesser des Werkzeugs verantwortlich ist,
ist es wichtig, deren Flugbahn genau zu bestimmen, da die
Schneiden mit weiter innen liegenden Flugbahnen auf das
von dem Werkzeug bearbeitete Endmaß keinen Einfluß haben.
Ferner ist es vorteilhaft, um die Bearbeitung entsprechend
steuern zu können, wenn mit der Meßeinrichtung die Lage
einer dynamischen Werkzeugachse des rotierenden Werkzeugs
bestimmbar ist, wobei sich die Lage der dynamischen Werk
zeugachse des rotierenden Werkzeugs aus der Mitte des
Durchmessers der Flugbahn der am weitesten außen liegenden
Schneide ergibt. Insbesondere vorteilhaft ist zumindest
die Bestimmung der Lage der dynamischen Werkzeugachse in
X-Richtung, da während der Bearbeitung der Oberfläche vor
nehmlich eine Bewegung längs der X-Achse erfolgt und bei
Kenntnis der Lage der dynamischen Werkzeugachse alle Ver
fahrbewegungen längs der X-Achse bezogen auf die Lage der
dynamischen Werkzeugachse erfolgen können. Dies ist insbe
sondere vorteilhaft bei der Bearbeitung von Kreisevolven
tenflächen für die Herstellung von Spiralkompressor
gehäusen.
Da es zusätzlich bei der Bearbeitung beispielsweise von
Spiralkompressorgehäusen darauf ankommt, deren Grundfläche
und Stirnfläche präzise zu bearbeiten, ist es außerdem
vorteilhaft, wenn mit der Meßeinrichtung die Lage einer
Stirnschneide erfaßbar ist, da mit der Stirnschneide die
Bearbeitung der Grundfläche und der Stirnfläche derartiger
Spiralkompressorgehäuse erfolgt. Insbesondere wird dabei
eine Ermittlung einer zur X-Achse parallel liegenden
Stirnebene durchgeführt und es werden Abweichungen der
Stirnschneide von einer idealen Stirnebene ermittelt.
Besonders vorteilhaft ist es im Rahmen der erfindungsge
mäßen Lösung, wenn mit der Meßeinrichtung bei warmge
laufener Werkzeugspindel die Lage der Schneiden bestimmbar
ist, da sich bis zum Warmlaufen der Werkzeugspindel die
Lage der Schneiden stets geringfügig verändert.
Im übrigen könnte die Meßeinrichtung so ausgebildet sein,
daß sie die Lage der Schneiden auf einer Seite der Werk
zeugachse erfaßt und anschließend auf der gegenüberlie
genden. Besonders vorteilhaft ist es jedoch, wenn die Meß
einrichtung die Lage der Schneiden in einer durch die
Werkzeugachse hindurchgehenden Ebene auf beiden einander
gegenüberliegenden Seiten der Werkzeugachse erfaßt.
Da insbesondere bei der Bestimmung der Lage der dyna
mischen Werkzeugachse die Koordinaten derselben in Rich
tung der X-Achse für die Genauigkeit der Oberflächenbear
beitung die wichtigsten sind, ist vorteilhafterweise
vorgesehen, daß die Ebene parallel zur X-Achse verläuft.
Sollte sich eine Bestimmung der Lage der dynamischen
Werkzeugachse in Y-Richtung als erforderlich erweisen, so
ist die Ebene parallel zur Y-Achse auszurichten, was
alternativ oder ergänzend zur Ausrichtung der Ebene
parallel zur X-Richtung möglich ist.
Hinsichtlich der Art der Erfassung der Flugbahn und Lage
der Schneiden ist es besonders vorteilhaft, wenn die Meß
einrichtung die Lage der Schneiden optisch erfaßt.
Es ist mit besonders hoher Präzision dadurch möglich, daß
die Meßeinrichtung die Flugbahn oder Lage dieser Schneide
durch Messen einer Abdeckung des Meßstrahls durch diese
Schneide erfaßt.
Als besonders günstig hat es sich dabei erwiesen, wenn die
Meßeinrichtung die Lage jeder Schneide durch Messen einer
Abdeckung des Meßstrahls über einen Teilbereich von dessen
Querschnitt erfaßt, so daß die Meßeinrichtung stets noch
einen Teil des Meßstrahls empfängt und somit genau be
stimmen kann, wie grob der von der Schneide abgedeckte
Teilbereich ist.
Alternativ zu einer optischen Erfassung der Flugbahn oder
Lage der Schneiden ist es denkbar, wenn die Meßeinrichtung
die Flugbahn und Lage der Schneiden kapazitiv erfaßt.
Eine weitere Alternative sieht vor, daß die Meßeinrichtung
die Flugbahn oder Lage der Schneiden induktiv erfaßt.
Bei einer induktiven oder kapazitiven Erfassung der Flug
bahn oder Lage der Schneiden ist vorgesehen, daß die Meß
einrichtung zwei in zu der Ebene paralleler Richtung auf
das Werkstück zustellbare Sensoren aufweist.
Insgesamt wird es dann, wenn nicht nur die Flugbahn der am
weitesten außen liegenden Schneide erfaßt werden soll,
sondern die Lage der einzelnen Schneiden, erforderlich,
über die Drehstellung des Werkzeugs festzustellen, welche
der jeweiligen Schneiden zum jeweiligen Zeitpunkt detek
tiert wird. Aus diesem Grund ist vorgesehen, daß die Meß
einrichtung Markierungen an einem Werkzeugschaft detek
tiert, welche Aufschluß über die Winkelstellung des Werk
zeugs geben.
Besonders günstig ist es dabei, wenn die Meßeinrichtung
hierzu einen Drehstellungssensor zum Ablesen von Markie
rungen, insbesondere an einer Planscheibe des Werkzeug
schafts, aufweist.
Vorzugsweise sind die Markierungen als optisch lesbare
Markierungen ausgebildet und der Drehstellungssensor ist
ein optischer Sensor.
Um definiert die Lage der einzelnen Schneiden festlegen zu
können, ist vorzugsweise vorgesehen, daß die Markierungen
eine Referenzmarkierung und Winkelmarkierungen umfassen.
In diesem Falle ist es zweckmäßig, wenn die Schneiden am
Werkzeug in einem definierten Winkelabstand von der Refe
renzmarke angeordnet sind.
In einem derartigen Fall ist günstigerweise vorgesehen,
daß die Lage der Schneiden bezüglich der Referenzmarke der
Meßeinrichtung vorgebbar ist, so daß die Meßeinrichtung
mittels den vorgegebenen Daten über die Lage der Schneiden
jeweils erkennen kann, welche Schneide zum jeweiligen
Zeitpunkt detektiert wird.
Vorzugsweise ist in diesem Fall vorgesehen, daß mit der
Meßeinrichtung jeweils dann eine Messung der Lage der je
weiligen Schneiden durchführbar ist, wenn die Steuerung
mittels des Sensors erkennt, daß die jeweilige Schneide in
der Ebene liegt.
Um die Vermessung der Flugbahn der Schneiden möglichst
präzise durchführen zu können, ist vorteilhafterweise vor
gesehen, daß die Meßeinrichtung fest mit der Werkstück
halteeinrichtung verbunden und somit mit der Werkstück
halteeinrichtung bewegbar ist, so daß die relative Lage
der Meßeinrichtung zur Werkstückhalteeinrichtung unverän
derbar festliegt.
Ferner wird die erfindungsgemäße Aufgabe bei einem Verfah
ren zur Bearbeitung eines in einer Werkstückaufnahme ge
haltenen Werkstücks mit einem von einer Werkzeugspindel
rotierend angetriebenen Werkzeug, welches um eine Werk
zeugspindelachse herum angeordnete Schneiden aufweist,
wobei das Werkstück und das Werkzeug relativ zueinander in
Richtung einer senkrecht zur Spindelachse verlaufenden
X-Achse und einer parallel zur Spindelachse verlaufenden
Z-Achse bewegt werden, erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß
das Werkzeug relativ zu einer Meßeinrichtung in eine
Meßposition gebracht wird, und daß mit der Meßeinrichtung
bei rotierendem Werkzeug die Flugbahn oder Lage der
Schneiden bestimmt wird.
Besonders vorteilhaft ist es dabei, wenn mit der Meßein
richtung ein effektiver Durchmesser der Flugbahn der am
weitesten radial außenliegenden Schneide bestimmt wird.
Ferner ist es günstig, wenn mit der Meßeinrichtung die
Lage einer dynamischen Werkzeugachse des rotierenden Werk
zeugs bestimmt wird.
Schließlich ist es zweckmäßig, wenn mit der Meßeinrichtung
die Lage einer Stirnschneide erfaßt wird.
Darüber hinaus ist es vorteilhaft, wenn mit der Meßeinrich
tung bei warmgelaufener Werkzeugspindel die Lage der
Schneiden bestimmt wird.
Insbesondere ist es vorteilhaft, wenn mit der Meßeinrich
tung jeweils dann eine Messung der Flugbahn oder Lage der
jeweiligen Schneide durchgeführt wird, bevor eine Ober
flächenbearbeitung einer Serie von Werkstücken begonnen
wird oder nach Durchführung einer vorbestimmten Anzahl von
Oberflächenbearbeitungsvorgängen, um zu überprüfen, ob für
die nächst folgenden Oberflächenbearbeitungsvorgänge die
Abmessungen des Werkzeugs den gewünschten Toleranzen ent
sprechen.
Damit kann beispielsweise im Extremfall vor jeder Bearbei
tung eines neuen Werkstücks eine Überprüfung der Flugbahn
oder Lage der Schneiden erfolgen.
Besonders zweckmäßig ist es, wenn mit der Meßeinrichtung
die Lage der Schneiden in einer durch die Werkzeugachse
hindurchgehenden Ebene auf gegenüberliegenden Seiten der
Werkzeugachse erfaßt wird.
Eine vorteilhafte Möglichkeit sieht vor, daß die Lage der
Schneiden optisch erfaßt wird, wobei insbesondere mit der
Meßeinrichtung die Lage jeder Schneide durch Messen einer
Abdeckung eines Meßstrahls, vorzugsweise die Abdeckung
eines Teilbereichs eines Querschnitts des Meßstrahls,
durch diese Schneide erfaßt wird.
Alternativ dazu ist es möglich, wenn mit der Meßeinrich
tung die Lage der Schneiden kapazitiv oder induktiv erfaßt
wird.
Darüber hinaus bietet das erfindungsgemäße Verfahren die
Möglichkeit, daß mit der Meßeinrichtung die Lage der dy
namischen Werkzeugachse relativ zur Werkzeugspindelachse
ermittelt wird und somit dadurch bedingte Ungenauigkeiten
von der Maschinensteuerung bei der Steuerung der Ober
flächenbearbeitung ausgeglichen werden können.
Vorzugsweise wird mit der Meßeinrichtung die Lage jeder
einzelnen Schneide in der Ebene gemessen.
Darüber hinaus ist vorzugsweise, insbesondere um festzu
stellen, welche Schneide in der Ebene liegt, vorgesehen,
daß von der Meßeinrichtung mit einem Drehstellungssensor
die Drehlage des Werkzeugs bezüglich der Ebene erfaßt
wird. Hierzu ist zweckmäßigerweise der Sensor mit am
Werkzeug, insbesondere am Werkzeugschaft, angeordneten
Markierungen versehen.
Eine Bestimmung der Flugbahn jeder einzelnen Schneide ist
dann möglich, wenn mit der Meßeinrichtung jeweils dann
eine Messung der Lage der jeweiligen Schneide durchgeführt
wird, wenn von der Meßeinrichtung mittels des Sensors er
kannt wird, daß die jeweilige Schneide in der Ebene liegt.
Alternativ oder ergänzend zu den vorstehend beschriebenen
Ausführungsbeispielen wird die eingangs genannte Aufgabe
bei einer Oberflächenbearbeitungsmaschine, umfassend ein
Maschinengestell, eine auf dem Maschinengestell angeord
nete um eine Werkzeugspindelachse drehbare Werkzeugspindel
mit einer Werkzeugaufnahme und eine auf dem Maschinenge
stell angeordnete Werkstückaufnahme, wobei die Werkzeug
spindel und die Werkstückaufnahme relativ zueinander in
Richtung einer senkrecht zu der Werkzeugspindelachse ver
laufenden X-Achse und einer parallel zur Werkzeugspindel
achse verlaufenden Z-Achse bewegbar sind, erfindungsgemäß
dadurch gelöst, daß in die Werkzeugaufnahme ein Referenz
werkzeug und in die Werkstückaufnahme eine Kalibrierein
richtung einsetzbar sind, und daß mit der Kalibrierein
richtung eine Null-Lage der Werkzeugspindelachse relativ
zur Werkstückaufnahme ausmeßbar ist.
Der Vorteil dieser Lösung ist darin zu sehen, daß hiermit
eine exakte Bestimmung der relativen Lage der Werkzeug
spindelachse zur Werkstückaufnahme ausmeßbar und kali
brierbar ist.
Der Einfluß kann bei der erfindungsgemäßen Oberflächenbe
arbeitungsmaschine entsprechend den genannten Merkmalen
stets korrigiert werden.
Besonders vorteilhaft ist es dabei, wenn die Werkstückauf
nahme als C-Achse drehbar ist, da dann die Kalibrierein
richtung in verschiedene Drehstellungen gedreht werden
kann und somit in diesen unterschiedlichen Drehstellungen
die Null-Lage der Werkzeugspindelachse ausmeßbar ist.
Darüber hinaus ist es günstig, wenn das Ausmessen der Null-Lage
bei rotierendem Referenzwerkzeug, insbesondere warm
gelaufener Werkzeugspindel, durchführbar ist.
Im einfachsten Fall ist vorgesehen, daß das Referenzwerk
zeug ein Meßdorn mit einer Zylindermantelfläche ist.
Darüber hinaus ist bei einer konstruktiv einfachen Lösung
einer Meßeinrichtung vorgesehen, daß diese zwei in einer
Ebene eine Außenkontur des Referenzwerkzeugs erfassende
Sensoren umfaßt.
Diese Sensoren können kapazitive oder induktive Sensoren
sein. Eine weitere bevorzugte Alternative sieht vor, daß
die Sensoren Luftsensoren sind oder daß die Sensoren op
tische Sensoren sind und insbesondere wie bei der vor
stehend beschriebenen Meßeinrichtung ausgebildet und an
geordnet sind.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel arbeitet so, daß
mittels der Meßeinrichtung über die Außenkonturen des
Referenzwerkzeugs die Lage der Spindelachse ermittelbar
ist.
Darüber hinaus läßt sich die vorstehend beschriebene erfin
dungsgemäße Lösung dadurch erreichen, daß mit dieser die
Parallelität der Werkzeugspindelachse mit der C-Achse
durch eine Messung der Außenkontur des Referenzwerkzeugs
in zwei in Richtung der Werkzeugspindelachse im Abstand
voneinander angeordneten Stellen meßbar ist.
Schließlich wird die eingangs genannte erfindungsgemäße
Aufgabe durch ein Verfahren zum Bearbeiten einer Ober
fläche eines in einer Werkstückaufnahme gehaltenen Werk
stücks mittels eines um eine Werkzeugspindelachse rotie
renden und von einer Werkzeugspindel rotierend angetrie
benen Werkzeugs, wobei das Werkzeug in die Werkzeugauf
nahme relativ zueinander in Richtung einer senkrecht zur
Werkzeugspindelachse verlaufenden X-Achse und einer paral
lel zur Werkzeugspindelachse verlaufenden Z-Achse bewegbar
sind, erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in die Werkzeug
spindel ein Referenzwerkzeug eingesetzt wird, daß in die
Werkstückaufnahme eine Kalibriereinrichtung eingesetzt
wird und daß mit der Kalibriereinrichtung eine Null-Lage
der Werkzeugspindelachse relativ zur Werkstückaufnahme
ausgemessen wird.
Ein besonders vorteilhaftes Verfahren sieht vor, daß die
Meßeinrichtung durch die Werkstückaufnahme um eine C-Achse
gedreht wird.
Darüber hinaus ist vorteilhafterweise vorgesehen, daß das
Ausmessen der Null-Lage bei rotierendem Referenzwerkzeug,
insbesondere bei warmgelaufener Werkzeugspindel, durchge
führt wird.
Vorzugsweise wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren so
gearbeitet, daß nach Inbetriebnahme der erfindungsgemäßen
Oberflächenbearbeitungsmaschine ein Ausmessen der Null-Lage
durchgeführt und darauffolgend eine Korrektur der
Null-Lage bezüglich der X-Achse der Steuerung durchgeführt
wird und darüber hinaus eine Korrektur der Null-Lage bezüg
lich einer senkrecht auf der X- und Z-Achse stehenden
Y-Achse, vorzugsweise durch Temperieren der Spindelauf
nahme durchgeführt wird.
Besonders günstig ist es dabei, wenn mit der Kalibrierein
richtung eine Außenkontur des Referenzwerkzeugs gemessen
wird. Ferner ist es von Vorteil, wenn durch Messung der
Außenkontur des Referenzwerkzeugs die Lage der Werkzeug
spindelachse ermittelt wird.
Schließlich ist es zweckmäßig, wenn von der Kalibrierein
richtung ein Durchmesser der Außenkontur in einer Ebene
ermittelt wird und die Mitte des Durchmessers in dieser
Ebene als Position der Werkzeugspindelachse definiert wird.
Insbesondere dann, wenn die Kalibriereinrichtung jeweils
den Durchmesser der Außenkontur des Referenzwerkzeugs in
einer Ebene ermittelt, ist es vorteilhaft, wenn die Lage
der Werkzeugspindelachse durch Drehen der Kalibrierein
richtung um die C-Achse ermittelt wird, so daß zumindest
in zwei senkrecht aufeinanderstehenden Richtungen, die
beide senkrecht zur C-Achse und zur Werkzeugspindelachse
stehen, die Null-Lage bestimmt und, wie bereits vorstehend
beschrieben, korrigiert wird.
Darüber hinaus ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß die
Parallelität der Spindelachse mit der C-Achse mit einer
Messung an zwei in Richtung der Werkzeugspindelachse im
Abstand voneinander angeordneten Stellen überprüft wird.
Weitere Merkmale und Vorteile der erfindungsgemäßen Lösung
sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung sowie der
zeichnerischen Darstellung einiger Ausführungsbeispiele.
In der Zeichnung zeigen:
Fig. 1 eine Draufsicht auf ein erstes Ausführungsbei
spiel der erfindungsgemäßen Oberflächenbear
beitungsmaschine;
Fig. 2 eine Seitenansicht des Ausführungsbeispiels der
erfindungsgemäßen Oberflächenbearbeitungsmaschine
in Fig. 1;
Fig. 3 einen Schnitt längs Linie 3-3 in Fig. 2;
Fig. 4 einen Schnitt durch eine als Frässpindel ausge
bildete Werkzeugspindel;
Fig. 5 einen Schnitt durch eine Werkzeugspindelwelle
derselben;
Fig. 6 eine Draufsicht auf ein Spiralkompressorgehäuse
mit einer spiralförmigen Wand, deren Dichtfläche
die Form einer Kreisevolvente aufweist.
Fig. 7 eine Draufsicht ähnlich Fig. 1 auf ein zweites
Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Ober
flächenbearbeitungsmaschine ähnlich Fig. 1;
Fig. 8 eine Draufsicht auf ein drittes Ausführungsbei
spiel einer erfindungsgemäßen Oberflächenbear
beitungsmaschine ähnlich Fig. 1 mit einer Meßein
richtung;
Fig. 9 einen Schnitt durch einen Meßkopf der Meßeinrich
tung;
Fig. 10 eine Draufsicht auf einen in einer Werkzeugspin
del gehaltenen Fräser;
Fig. 11 einen Schnitt ähnlich Fig. 9 durch eine Variante
der Meßeinrichtung;
Fig. 12 eine Draufsicht auf ein drittes Ausführungsbei
spiel einer erfindungsgemäßen Oberflächenbear
beitungsmaschine mit einer Kalibriereinrichtung.
Ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Ober
flächenbearbeitungsmaschine, ausgebildet als Fräsmaschine,
umfaßt- wie in Fig. 1 und 2 dargestellt ein Maschinenge
stell 10, welches eine als C-Achse betriebene Werkstück
spindel 12 mit einem Spannfutter 14 zum Spannen eines
Werkstücks 16 sowie eine als Werkzeugspindel dienende
Frässpindel 18 zum Bearbeiten des Werkstückes mittels
eines Fräsers 20 trägt.
Die Werkstückspindel 12 ist dabei auf einem Z-Schlitten 22
montiert, der seinerseits auf Z-Führungen 24 des Maschi
nengestells 10 in einer Z-Richtung verschieblich gelagert
ist. Die Z-Richtung verläuft dabei parallel zu einer Spin
delachse 26 der Werkstückspindel 12.
Zum Verschieben der Werkstückspindel 12 in Z-Richtung ist
an dem Maschinengestell 10 ein Z-Achsenantrieb 28 ange
ordnet, welcher beispielsweise über eine Z-Vorschubspindel
30 den Z-Schlitten 22 bewegt, wobei die Z-Vorschubspindel
30 eine am Z-Schlitten 22 gehaltene Spindelmutter 32
durchsetzt.
Die Frässpindel 18 ist ihrerseits mittels einer Spindel
aufnahme 34 auf einem X-Schlitten 36 gelagert, welcher auf
X-Führungen 38 des Maschinengestells 10 in einer X-Rich
tung mittels eines X-Achsenantriebs 40 verschiebbar ist,
der ebenfalls seinerseits eine X-Vorschubspindel 42 an
treibt, welche eine fest am X-Schlitten 36 gehaltene Spin
delmutter 44 durchsetzt. Die X-Richtung verläuft dabei
senkrecht zur Spindelachse 26 und zur Z-Richtung.
Die Frässpindel 18 ist mit einer als Werkzeugspindel
dienenden Frässpindelachse 46 so auf dem X-Schlitten 36
gehalten, daß die Frässpindelachse 46 parallel zur Spin
delachse 26 verläuft.
Erfindungsgemäß sind die Frässpindelachse 46 und die Spin
delachse 26 in einer gemeinsamen Verfahrebene 50 ange
ordnet, welche parallel zu der X-Richtung und der Z-Rich
tung verläuft, so daß bei allen Relativverschiebungen
zwischen der Spindelachse 26 und der Frässpindelachse 46
die beiden Spindelachsen in der Verfahrebene parallel zu
einander ausgerichtet liegen.
Um eine präzise Positionierung des Spannfutters 14 in der
Verfahrebene zu erreichen, sitzt dieses unmittelbar auf
einer Spindelwelle 52 der Werkstückspindel 12, welche dem
Spannfutter 14 benachbart in einem auf dem Z-Schlitten 22
angeordneten Hochpräzisionslager 54 geführt ist. Die
Spindelwelle erstreckt sich auf der dem Spannfutter 14
gegenüberliegenden Seite in Richtung eines Spindelmotors
56 und ist über eine Kupplung 55 mit dessen Spindelmotor
welle 58 verbunden, wobei der Spindelmotor 56 seinerseits
ebenfalls fest auf dem Z-Schlitten 22 montiert ist (Fig.
2).
Auf der dem Spannfutter 14 gegenüberliegenden Seite des
Hochpräzisionslagers 54 und möglichst nahe zu diesem ist
ein hochauflösender Drehgeber vorgesehen, umfassend eine
auf der Spindelwelle 52 sitzende Geberscheibe 57 und einen
auf dem Z-Schlitten 22 montierten Geberkopf 59, so daß in
die von dem Drehgeber gemessene C-Achsenlage die Torsion
der Spindelmotorwelle 58 nicht eingeht.
Ferner sind die Spindelmotorwelle 58 und die Spindelwelle
52 als Hohlwellen ausgebildet, um das Spannfutter 14 mit
Hydraulikmedium - beispielsweise zum Betätigen desselben
zu versorgen. Zu Steuerungszwecken - beispielsweise zur
Auflagenkontrolle des Werkstücks 16 ist ferner noch eine
Steuerleitung, insbesondere eine Pneumatikleitung, durch
die Hohlwellen geführt. Eine Verbindung dieser Leitungen
zum nichtdrehenden System erfolgt über eine Drehzuführung
61 an dem der Spindelwelle 52 gegenüberliegenden Ende der
Spindelmotorwelle 58.
Schließlich ist vorteilhafterweise noch eine Druckluftlei
tung durch die Hohlwellen geführt, wobei die Druckluft
beim Wechseln des Werkstücks zum Reinigen des Spannfutters
einblasbar ist.
Dadurch ist insgesamt eine präzise Positionierung der
Spindelachse 26 und somit des Spannfutters 14 erreicht, so
daß das Werkstück 16 um die räumlich festliegende Spindel
achse 26 rotiert.
Zur präzisen Positionierung der Frässpindelachse 46 ist,
wie in Fig. 2 und 3 dargestellt, die Frässpindel 18 in der
Spindelaufnahme 34 gehalten, die ihrerseits auf dem
X-Schlitten 36 sitzt. Die Spindelaufnahme ist hierbei als
Mittenaufhängung für die Frässpindel 18 ausgebildet und
umfaßt zwei vorzugsweise in der Verfahrebene 50 liegende
Halteflansche 60 der Frässpindel, welche ihrerseits auf
einem Tragelement 62 sitzen, welches sich über den
X-Schlitten 36 erhebt. Das Tragelement 62 umfaßt zwei
Tragschenkel 64 und 66, welche sich, ausgehend von einer
auf dem X-Schlitten 36 ruhenden Tragplatte 68, in Richtung
der Halteflansche 60 erstrecken und die beiden Seiten
schenkel eines U bilden, während die Tragplatte 68 den
Mittelschenkel des U bildet und zwei seitlich derselben
liegende Tragflansche 70 und 72 umfaßt, mit welchen die
Tragplatte 68 auf dem X-Schlitten 36 mittels Ankern 74 und
76 fixiert ist.
Zur definierten Positionierung der Frässpindelachse 46
über den X-Schlitten sind die Tragschenkel 64 und 66 von
Temperierkanälen 78 und 80 durchsetzt, welche von einem
Temperiermedium durchströmbar sind, um die Tragschenkel 64
und 66 auf konstanter Temperatur zu halten und somit eine
temperaturabhängige Veränderung der Abmessungen derselben
zu verhindern. Vorzugsweise winden sich die Temperierka
näle 78 und 80 mäanderförmig durch die beiden im wesent
lichen senkrecht zur Verfahrebene 50 verlaufenden
Tragschenkel 64 und 66 und werden durch eine Zuleitung 82
mit dem Temperiermedium versorgt, welches aus den Tem
perierkanälen 78 und 80 über eine Rückleitung wieder ab
fließt. Die Zuleitung 82 und die Rückleitung 84 sind mit
einer als Ganzes mit 86 bezeichneten Temperieranlage ver
bunden, welche zusammen mit den Zuleitungen 82 und 84
sowie den Temperierkanälen 78 und 80 eine Temperierein
richtung für die Spindelaufnahme 34 bildet.
Die Temperieranlage 86 umfaßt dabei ein Bad 88 mit dem
Temperiermedium, im einfachsten Fall Öl, welches durch ein
Heiz-/Kühlelement 90 auf einer konstanten Temperatur ge
halten wird. Von diesem Bad 88 führt eine Saugleitung 92
zu einer Pumpe 94, welche das im Bad 88 auf einer kon
stanten Temperatur gehaltene Temperiermedium in die Zulei
tung 82 fördert. Die Rückleitung 84 führt ihrerseits
direkt in das Bad 88, so daß das zurückströmende Tem
periermedium in dem Bad 88 wiederum die für das Bad 88
vorgewählte Temperatur erreicht.
Die Steuerung des Heiz-/Kühlelements 90 auf eine vorbe
stimmte Temperatur wird nachfolgend noch im Detail be
schrieben.
Ferner ist, wie in Fig. 4 dargestellt, die Frässpindel 18
ebenfalls temperiert. Hierzu zweigt von der zu den Tempe
rierkanälen 78 und 80 führenden Zuleitung 82 eine Spindel
zuleitung 96 ab, welche mit einem Ast 96a zu einem Tempe
rierkörper 98 einer Statorwicklung 100 eines als Ganzes
mit 102 bezeichneten Frässpindelmotors führt und im An
schluß an den Temperierkörper 98 zu einem Temperiermantel
104 in einem vorderen Lageraußenring 106 eines vorderen
Spindellagers 108. Von dem Temperiermantel ausgehend,
führt dann wieder eine Spindelrückleitung 110 zur Rück
leitung 84.
Darüber hinaus zweigt von der Spindelzuleitung 96 ein zwei
ter Ast 96b ab, welcher sowohl zu einem hinteren Spindel
lager 112 der Frässpindel als auch zu dem vorderen Spin
dellager 108 führt und den beweglichen Teilen der Spindel
lager 108 und 112 Schmiermedium zuführt, welches wiederum
über einen Rücklauf 114 in die Spindelrückleitung 110
fließt. Erfindungsgemäß ist daher das Temperiermedium für
die Spindelaufnahme 34 und die Frässpindel 18 selbst ein
Schmieröl für die Spindellager 108 und 112, so daß über
die Temperieranlage 86 neben einer Schmierung der Spindel
lager 108 und 112 gleichzeitig eine Temperierung der Spin
dellager 108 und 112, der Statorwicklung 100, des Lager
außenrings 106 und der Spindelaufnahme 34 möglich ist, die
dadurch alle auf derselben konstanten Temperatur gehalten
werden.
Ferner ist zur Verbesserung der Temperaturstabilität die
Frässpindel 18 mit einer durchgehenden Frässpindelwelle
116 versehen, welche einerseits eine Aufnahme 118 für den
Fräser 20 aufweist und andererseits einen Rotor 120 des
Frässpindelmotors 102 trägt und dabei in den Spindellagern
108 und 112 gelagert ist.
Um die Frässpindelachse 46 und die Spindelachse 26 in der
gemeinsamen Verfahrebene 50 zu halten, ist das Heiz-/Kühl
element 90 mit einer als Ganzes mit 122 bezeichneten Ma
schinensteuerung verbunden, über welche eine Temperatur
des Bades 88 des Temperiermediums einstellbar ist.
Die Einstellung der Temperatur des Bades 88 erfolgt nach
einer Messung der Lage der Frässpindelachse 46 über die
Lage des Fräsers 20 relativ zur durch die Spindelachse 26
festgelegten Verfahrebene 50 nach einem Warmlaufen der er
findungsgemäßen Fräsmaschine, insbesondere einem Warmlau
fen der Frässpindel 46. Stellen sich bei dieser Messung
Abweichungen von der Verfahrebene 50 heraus, so wird ent
weder die Temperatur des Bades 88 erhöht oder gesenkt, was
zu einer Veränderung der Wärmeausdehnung, insbesondere der
Tragschenkel 64 und 66, führt und somit zu einer Verschie
bung der Frässpindelachse 46 in einer Richtung senkrecht
zur Verfahrebene 50 so lange bis die Frässpindelachse 46
in der Verfahrebene 50 liegt, was mit ständigen Messungen
der Lage der Frässpindelachse relativ zur Verfahrebene 50
und zur Spindelachse 26 überprüft wird.
Ferner erfolgt die Steuerung der Positionen des Fräsers 20
relativ zum Werkstück 16 ebenfalls über die Maschinen
steuerung 122 in bekannter Weise durch Ansteuerung des
Z-Achsen-Antriebs 28 des X-Achsen-Antriebs 40 und der
Werkstückspindel 12 oder C-Achse entsprechend der auf dem
Werkstück 16 herzustellenden Kontur.
Um eine genaue Positionierung des Fräsers 20 in der Fräs
spindelwelle 116 zu erreichen, ist der Fräser 20, wie in
Fig. 5 dargestellt, vorzugsweise mit einem Zylinderschaft
130 versehen, welcher in die Aufnahme 118 einsetzbar ist.
Die Aufnahme 118 spannt dabei den Zylinderschaft in zwei
in Richtung der Frässpindelachse 46 beabstandeten Spannbe
reichen 132 und 134, wobei der Spannbereich 132 als vor
derer Spannbereich nahe eines vorderen, dem Fräser 20 zu
gewandten Endes des Zylinderschafts 130 liegt und der hin
tere Spannbereich 134 nahe eines hinteren Endes des Zy
linderschafts 130.
Hierzu sind in der Frässpindelwelle vordere Klemmbacken
136 und hintere Klemmbacken 138 vorgesehen, welche über
einen die Frässpindelwelle durchsetzenden Spannanker 140
betätigbar sind, welcher zu einem Spannelement 142 führt,
das dem Fräser gegenüberliegend in der Frässpindelwelle
116 angeordnet ist und über die Maschinensteuerung 122 an
steuerbar ist, so daß der Spannanker 140 in Richtung der
Frässpindelachse 46 verschiebbar ist, um mit den vorderen
Klemmbacken 136 und den hinteren Klemmbacken 138 den Zy
linderschaft 130 im vorderen Spannbereich 132 und im hin
teren Spannbereich 134 zylindrisch festzuspannen. Eine
weitere Verbesserung der Präzision der Lage des Fräsers 20
relativ zur Frässpindelachse 46 ist noch durch eine auf
dem vorderen Ende des Zylinderschafts 130 sitzende Plan
scheibe 144 erreichbar, welche eine der Frässpindelwelle
116 zugewandte Plananlagefläche 146 aufweist, die ihrer
seits gegen eine Planfläche 148 an einer Stirnseite 150
der Frässpindelwelle 116 anlegbar ist. Damit ist der
Fräser 20 einerseits durch den in den beiden Spannbe
reichen 132 und 134 gespannten Zylinderschaft 130 und
durch die an der Planfläche 148 anliegende Plananlage
fläche 146 exakt koaxial zur Frässpindelachse 46 posi
tioniert.
Vorzugsweise sind dabei der vordere Klemmbacken 136 und
der hintere Klemmbacken 138 gemeinsam über den Spannanker
140 betätigbar und miteinander durch ein elastisches Ele
ment 150 verbunden, welches so ausgebildet ist, daß beim
Anziehen des Spannankers 140 zunächst die vorderen Klemm
backen 136 den Zylinderschaft 130 im vorderen Spannbereich
132 spannen und gleichzeitig die Plananlagefläche 146
gegen die Planfläche 148 ziehen und nachfolgend die hin
teren Klemmbacken 138 den Zylinderschaft 130 im hinteren
Spannbereich 134 zylindrisch spannen (siehe DE-PS 40 31 986).
Bei einem besonders bevorzugten Einsatz, dient, wie in
Fig. 6 dargestellt, die erfindungsgemäße Fräsmaschine zum
Fräsen von Spiralkompressorgehäusen 160 als Werkstücke 16,
deren Dichtflächen 162 Kreisevolventen zu einem Grundkreis
um die Spindelachse 26 darstellen. Der Fräser 20 wird
dabei auf der Kreisevolventenfläche 162 geführt. Um dabei
eine möglichst hohe Oberflächengüte bei den Dichtflächen
162 zu erreichen, ist der Fräser 20 ein Hochgeschwindig
keitsfräser, welcher mit konstanter Vorschubgeschwindig
keit, beginnend am radial außenliegenden Ende 164 die
Dichtflächen 162 in einem Zug bis zum radial innenlie
genden Ende 166 fräst, was zur Folge hat, daß der Antrieb
des Werkstücks 16 durch die Werkstückspindel 12 mit
kleiner werdendem Radius beschleunigt erfolgen muß, um die
konstante Vorschubgeschwindigkeit zu halten.
Bei einem zweiten Ausführungsbeispiel einer erfindungsge
mäßen Oberflächenbearbeitungsmaschine, dargestellt in Fig.
7 ist die Anordnung des Z-Schlittens 22 und des
X-Schlittens 36 auf dem Maschinengestell identisch wie bei
dem ersten Ausführungsbeispiel, dargestellt in Fig. 1 und
2, so daß diesbezüglich auf die Ausführungen zu diesem
Ausführungsbeispiel vollinhaltlich Bezug genommen wird.
Im Gegensatz zum ersten Ausführungsbeispiel ist bei dem
zweiten Ausführungsbeispiel die Werkstückspindel 12, die
im übrigen identisch ausgebildet ist wie beim ersten Aus
führungsbeispiel, auf dem X-Schlitten 36 angeordnet und
daher in X-Richtung bewegbar, während auf dem Z-Schlitten
22 drei nebeneinander sitzende Frässpindeln 18a, 18b und
18c angeordnet sind.
Jede dieser Frässpindeln 18a, 18b und 18c sitzt ihrerseits
in einer Spindelaufnahme 34a, 34b und 34c, die jeweils in
gleicher Weise wie die Spindelaufnahmen 34 beim ersten
Ausführungsbeispiel temperierbar sind.
Auch im übrigen sind vorteilhafterweise die Frässpindeln
18a, 18b und 18c in gleicher Weise ausgebildet wie beim
ersten Ausführungsbeispiel.
Erfindungsgemäß werden alle drei Frässpindeln 18a, 18b und
18c gleichzeitig betrieben, so daß ständig alle drei Fräs
spindeln 18a, 18b und 18c auf Betriebstemperatur sind. Je
nach dem, welche der Frässpindeln 18a, 18b und 18c zum
Bearbeiten des Werkstücks 16 benutzt werden soll, wird die
Werkstückspindel 12 durch den X-Schlitten 36 in X-Richtung
verfahren, und zum Bearbeiten der Oberfläche des Werk
stücks 16 in X-Richtung verschoben.
Dagegen werden sie in der Regel zu Beginn des Bearbei
tungsvorganges einmal in Z-Richtung positioniert und
bleiben in dieser Z-Position stehen, während das Werkstück
16 in X-Richtung verschoben wird. Der Vorteil dieser
Lösung ist darin zu sehen, daß die die Schwingungsprobleme
erzeugenden Frässpindeln 18a, 18b und 18c während der
Bearbeitung des Werkstücks 16 nicht verschoben werden.
Im übrigen erfolgt die Steuerung der Frässpindeln 18a, 18b
und 18c sowie der Werkstückspindel 12 in gleicher Weise
durch die Maschinensteuerung 122 und die Kühlung der Fräs
spindeln 18a, 18b und 18c sowie der Spindelaufnahmen 34a,
34b und 34c durch die gleichen Einrichtungen wie beim
ersten Ausführungsbeispiel, vorzugsweise jedoch für jede
der Frässpindeln 18a, 18b und 18c gesondert, so daß auf
die Ausführungen hierzu vollinhaltlich Bezug genommen wird.
Zur Durchführung einer hochpräzisen Oberflächenbearbeitung
ist auf dem die Werkzeugspindel 12 tragenden Schlitten,
wie in Fig. 8 dargestellt, beispielsweise bei einer Ober
flächenbearbeitungsmaschine gemäß dem ersten Ausführungs
beispiel, auf dem Schlitten 22 eine Meßeinrichtung 170 an
geordnet, welche einen Meßkopf 172 aufweist, der bezüglich
seiner Anordnung in Richtung der Z-Achse ungefähr in Höhe
des Werkstücks 16 positioniert ist. Darüber hinaus ist der
Meßkopf 172 in einer senkrecht zur X-Achse und zur Z-Achse
verlaufenden Y-Richtung ebenfalls in Höhe des Werkstücks
16 positioniert, so daß der Fräser 20 durch Verfahren der
Frässpindel 18 relativ zur Werkzeugspindel 12 in
X-Richtung in dem Meßkopf 172 in einer Meßposition
positionierbar ist.
Wie in Fig. 9 dargestellt, umfaßt der Meßkopf 172 ein
Oberteil 174 und ein Unterteil 176, zwischen denen ein
Freiraum 178 liegt, in welchem der Fräser 20 in seiner
Meßposition steht. Der Fräser 20 umfaßt üblicherweise
einen Werkzeugkörper 180, welcher bezüglich einer Werk
zeugachse 182, um welche der Werkzeugzeugkörper 180
rotiert, radial außenliegende Schneiden 184 trägt. Jede
der Schneiden 184 bewegt sich bei rotierendem Fräser 20
auf einer Flugbahn 186 um die Werkzeugachse 182, wobei im
Idealfall alle Flugbahnen 186 aller Schneiden 184 iden
tisch sind. In der Regel hat jedoch bei genügend genauer
Messung jede der Schneiden 184 ihre eigene Flugbahn 186.
Zur Messung der Flugbahnen 186 der Schneiden 184 werden in
der Meßeinrichtung 170 zwei den Freiraum 178 vom Oberteil
174 zum Unterteil 176 durchsetzende Meßstrahlen 188 und
190 erzeugt, die mit ihren Ausbreitungsrichtungen 192 und
194 im Abstand voneinander den Freiraum 178 durchsetzen
und ferner jeweils auf einen Sensor 196 und 198 treffen,
von denen jeder so ausgebildet ist, daß er eine Bestimmung
der von dem jeweiligen Meßstrahl 188 bzw. 190 bestrahlten
aktiven Fläche 200 bzw. 202 mittels einer Auswerteschal
tung 204 erlaubt.
Die Erzeugung der Meßstrahlen 188 und 190 erfolgt vorzugs
weise durch einen gemeinsamen Laser 206, dessen Laser
strahl auf zwei Lichtwellenleiter 208 und 210 aufgeteilt
ist, die beide zu dem Oberteil 174 geführt sind und in
diesem enden. Ein aus den Lichtleitern austretender Laser
strahl 212 bzw. 214 trifft dann jeweils auf eine Aufweite
optik 216 bzw. 218, von welcher ein im Querschnitt aufge
weiteter Strahl 220 und 222 auf einen jeweils als Ganzes
mit 224 bzw. 226 bezeichneten Strahlteiler trifft, von
welchem ausgehend der Meßstrahl 188 bzw. 190 sich in
seiner Ausbreitungsrichtung 192 bzw. 194 ausbreitet.
Vorzugsweise ist jeder Strahlteiler 224 bzw. 226 mit einem
teildurchlassigen Spiegel 228 bzw. 230 versehen, so daß
ein Teil des eintretenden Strahls 220 bzw. 222 durch
diesen teildurchlässigen Spiegel 228 bzw. 230 hindurch
tritt und auf einen Referenzsensor 232 bzw. 234 trifft,
anstatt von dem teildurchlässigen Spiegel 228 bzw. 230 in
dem Meßstrahl 188 bzw. 190 reflektiert zu werden.
Darüber hinaus ist jedem Strahlteiler ein Rückreflexions
sensor 236 bzw. 238 zugeordnet, mit welchem bestimmbar
ist, welcher Teil des Meßstrahls 188 bzw. 190 nicht die
Sensoren 196 bzw. 198 erreicht, sondern von dem Fräser 20
entgegengesetzt zur Ausbreitungsrichtung 192 bzw. 194
zurückreflektiert wird und durch den teildurchlässigen
Spiegel 228 bzw. 230 hindurchtritt.
Sowohl die Referenzsensoren 232 und 234 als auch die Rück
reflexionssensoren 236 und 238 sind mit der Auswerteschal
tung 204 verbunden.
Der Abstand der beiden Meßstrahlen 188 und 190 ist erfin
dungsgemäß so gewählt, daß bei in Meßposition stehendem
Fräser 20 die sich auf ihren Flugbahnen 186 bewegenden
Schneiden 184 jeweils sowohl den Meßstrahl 188 als auch
den Meßstrahl 190 jeweils teilweise abdecken. Die Größe
der Abdeckung der Meßstrahlen 188 und 190 wird dabei
einerseits von den Sensoren 196 und 198 detektiert und
andererseits ist aber auch eine Detektion der zurückre
flektierten Strahlen durch die Rückreflexionssensoren 236
und 238 möglich.
Ausgehend davon, daß die Auswerteschaltung 204 als Grund
information den Abstand der Sensoren 196 und 198 kennt und
außerdem die Größe der bestrahlbaren Flächen 200 und 202,
ist durch die teilweise Abdeckung des Querschnitts der
Meßstrahlen 188 und 190 durch die Schneiden 184 eine
Messung von deren Abstand in einer zur X-Achse parallelen
Ebene 205 durch die Werkzeugachse 182 möglich.
Darüber hinaus ist, wie in Fig. 10 dargestellt, der Meßein
richtung 170 noch zusätzlich ein Drehstellungssensor 240
zugeordnet, welcher zur optischen Erfassung der Drehstel
lungen des Fräsers 20 dient. Der Drehstellungssensor 240
ist bei dem in Fig. 10 dargestellten Ausführungsbeispiel
an der jeweiligen Frässpindel gehalten, und zwar so, daß
eine aktive Seite 242 in der Lage ist, Winkelmarkierungen
244 und eine Nullmarkierung 246 auf einer zylindrischen
Außenumfangsfläche 248 der Planscheibe 144 zu erkennen.
Vorzugsweise ist der Drehstellungssensor 240 dabei an dem
Meßkopf 172.
Ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel des Drehstellungs
sensors 240 ist als optischer Sensor ausgebildet, welcher
zwei ein optisches Sende- und Empfangsteil umfassende
Sensorköpfe 250 und 252 aufweist, wobei der Sensorkopf 250
so angeordnet ist, daß er die Winkelmarkierung 244 detek
tiert, welche in diesem Fall aus reflektierenden und nicht
reflektierenden Bereichen, vorzugsweise nicht reflek
tierenden Strichen, besteht, die längs einer Kreislinie um
die Werkzeugachse 182 umlaufen. Ferner ist der Sensorkopf
252 so angeordnet, daß er die Nullmarkierung 246 detek
tiert, die ebenfalls auf einer Kreislinie neben der Kreis
linie der Winkelmarkierung 244 liegt, um die Werkzeugachse
182 herum angeordnet ist und auf dieser umläuft.
Der Drehstellungssensor 240 kann somit einerseits über die
Nullmarkierung 246 eine Nullstellung des Fräsers 20 rela
tiv zum Drehstellungssensor 240 erkennen und bezüglich
dieser Nullstellung mittels der Winkelmarkierung 244 die
einzelnen Winkelstellungen.
Der Drehstellungssensor 240 ist ferner mit der Auswerte
schaltung 204 verbunden, wobei vorzugsweise durch die Aus
werteschaltung 204, beispielsweise über die Maschinen
steuerung 122, die Relativlage der einzelnen Schneiden 184
bezüglich der Nullmarkierung vorgebbar ist.
Die erfindungsgemäße Meßeinrichtung 170 arbeitet nun
folgendermaßen.
Zunächst ist mit dieser Meßeinrichtung 170 die Lage einer
dynamischen Werkzeugachse 260 bestimmbar, welche nicht
generell mit der Werkzeugachse 182 identisch sein muß und
beispielsweise dadurch bedingt sein kann, daß die Flug
bahnen 186 der Schneiden 184 exzentrisch zur Werkzeugachse
182 mit ihrer Drehachse liegen. Diese Bestimmung der dy
namischen Werkzeugachse erfolgt durch Bestimmung der
äußersten Flugbahn 186 der am weitesten außen liegenden
Schneide 184, wobei bei mit voller Drehzahl rotierendem
Fräser 20 die maximale Abdeckung der Meßstrahlen 188 und
190 durch die Schneiden 184 und somit deren Lage in
X-Richtung beim Durchtritt durch die Ebene 205 erfaßt
wird. Dadurch wird zwangsläufig der Durchmesser der Flug
bahn 186 der am weitesten radial außenliegenden Schneide
184 ermittelt. Die Lage der dynamischen Werkzeugachse 260
wird von der Auswerteschaltung 204 so festgelegt, daß
diese mittig des Durchmessers der Flugbahn 186 der radial
am weitesten außen liegenden Schneide in der Ebene 205
liegt.
Vorausgesetzt, die Meßstrahlen 188 und 190 verlaufen senk
recht zur X-Achse, so läßt sich mit der Auswerteschaltung
204 auch gleichzeitig die X-Position der Lage der dyna
mischen Werkzeugachse 260 in der Ebene 205 bestimmen.
Ist andererseits auch die X-Position der Werkzeugachse 182
in der Meßposition des Fräsers 20 bekannt, so ist mit der
erfindungsgemäßen Meßeinrichtung 170 eine Bestimmung der
Abweichung der X-Position der dynamischen Werkzeugachse
260 von der Werkzeugachse 182 möglich, wobei zur Verein
fachung davon ausgegangen wird, daß die Werkzeugachse 182
koaxial zur Werkzeugspindelachse oder Frässpindelachse 46
liegt.
Darüber hinaus ist in der erfindungsgemäßen Meßeinrichtung
eine Bestimmung der Flugbahn 186 jeder einzelnen Schneide
184 dadurch möglich, daß die Auswerteschaltung 204 über
den Drehstellungssensor 240 die Lage jeder einzelnen
Schneide 184 beim Durchtritt derselben durch die Ebene 205
ermittelt und somit ein Ablesen der Sensoren 196 und 198
stets dann erfolgt, wenn die jeweilige Schneide 184 den
jeweiligen Meßstrahl 188 bzw. 190 maximal abdeckt.
Somit wird mit der erfindungsgemäßen Meßvorrichtung 170
zusätzlich zur Bestimmung der dynamischen Werkzeugachse
260 auch die Abweichung der Schneiden 184 von der Flugbahn
186 der am weitesten radial außenliegenden Schneide er
mittelt und somit der Rundlauf des Fräsers 20 bestimmt.
Mit den Daten über die X-Position der dynamischen Werk
zeugachse 260 und dem Rundlauf des Fräsers 20 ist eine
genauere Steuerung der Oberflächenbearbeitung durch die
Maschinensteuerung 122 möglich.
Darüber hinaus besteht mit dem erfindungsgemäßen Meßkopf
172 auch die Möglichkeit, die Lage einer Stirnschneide
254, insbesondere deren Z-Koordinate zu bestimmen, wofür
mittels der Maschinensteuerung 122 eine Relativbewegung
zwischen dem Meßkopf 172 und dem Fräser 20 durchgeführt
wird und dabei ebenfalls die teilweise Abdeckung des Quer
schnitts der Meßstrahlen 188 und 190 in Abhängigkeit von
der Bewegung in Z-Richtung gemessen wird.
Vorzugsweise ist dabei beispielsweise der Beginn einer
teilweisen Abdeckung des Querschnitts der Meßstrahlen 188
und 190 bei einem Vorschub des Fräsers 20 in Z-Richtung
auf dem Meßkopf 172 zu mit einer definierten Z-Koordinate
verknüpft.
Bei einer Alternative des erfindungsgemäßen Meßkopfes 172,
dargestellt in Fig. 11, werden nicht zwei Meßstrahlen 188
und 190 verwendet, welche sich senkrecht zur X-Achse er
strecken, sondern zwei in Richtung der X-Achse beabstan
dete und in der Ebene 205 angeordnete Abstandssensoren 270
bzw. 272, welche mit ihren aktiven Flächen 274 bzw. 276
den Schneiden 184 des Fräsers 20 zugewandt sind, jedoch
von der Flugbahn 186 der am weitesten radial außenliegen
den Schneide 184 einen Abstand aufweisen.
Die Abstandssensoren 270 und 272 sind entweder als induk
tive oder als kapazitive Abstandssensoren ausgebildet und
in der Lage, einen Abstand zwischen ihrer aktiven Fläche
274 bzw. 276 und einer dieser aktiven Fläche 274 bzw. 276
gegenüberliegenden Schneide 184 zu ermitteln.
Damit lassen sich mit den Abstandssensoren 270 und 272
sowohl eine Bestimmung der dynamischen Werkzeugachse 260
als auch des Rundlaufs des Fräsers in gleicher Weise wie
mit den Meßstrahlen 188 und 190 durchführen.
Erfindungsgemäß werden die vorstehend beschriebenen Be
stimmungen der dynamischen Werkzeugachse 260 und des Rund
laufs eines jeden Fräsers 20 bei laufenden Frässpindeln 18
durchgeführt und vorzugsweise wird eine derartige Überprü
fung nach einer festgelegten Zahl von Bearbeitungsvor
gängen, das heißt einer festgelegten Zahl von bearbeiteten
Werkstücken, erneut durchgeführt, um bei Bearbeitung einer
Serie von Werkstücken stets zu überprüfen, ob der Fräser
20 den Anforderungen für weitere genaue Oberflächenbear
beitungen entspricht oder ein Austausch des Fräsers 20 er
folgen muß. Damit ist insbesondere bei der Bearbeitung
einer Serie von Werkstücken zum einen die Genauigkeit der
Oberflächenbearbeitung genau dokumentierbar und zum an
deren wird die Qualität der Oberflächenbearbeitung stets
sichergestellt.
Bei der vorstehend beschriebenen Meßeinrichtung ist die
Möglichkeit geschaffen, die dynamische Werkzeugachse 260
in dem Rundlauf des Fräsers in einfacher Weise zu er
mitteln. Es besteht jedoch keine Möglichkeit, die Position
zu ermitteln, in welcher die Frässpindelachse 46 koaxial
zur Spindelachse 26 steht und wie genau die koaxiale Aus
richtung der beiden gehalten ist.
Hierzu ist in die Aufnahme 118 für das Fräswerkzeug 20 der
Frässpindel 18 ein als Referenzwerkzeug dienender Meßdorn
280 einsetzbar, welcher eine zylindrische Oberfläche 282
aufweist, die mit hoher Präzision zylindrisch zu einer
Dornachse 284 ist, welche ihrerseits über die Aufnahme 118
koaxial zur Frässpindelachse 46 gehalten ist (siehe Fig.
12).
Darüber hinaus ist in das Spannfutter 14 anstelle des Werk
stücks 16 eine Kalibriereinrichtung 286 einsetzbar, deren
Symmetrieachse 288 koaxial zur Spindelachse 26 ausge
richtet ist. Die Kalibriereinrichtung 286 weist dabei
einen Befestigungsabschnitt 290 auf, mit welchem diese in
dem Spannfutter 14 genau wie das Werkstück 16 spannbar
ist. Ferner umfaßt die Kalibriereinrichtung 286 zwei Arme
292 und 294, welche sich parallel zur Symmetrieachse 288
erstrecken und an ihren vorderen dem Befestigungsabschnitt
290 gegenüberliegenden Enden jeweils zwei Abstandssensoren
296 und 298 tragen, die mit ihren aktiven Seiten 300 und
302 sowohl einander als auch der Symmetrieachse 288 zuge
wandt sind. Die aktiven Seiten 300 und 302 sind dabei in
Richtung einer zur Symmetrieachse 288 senkrecht verlau
fenden Abstandsrichtung 304 in gleichem Abstand von der
Symmetrieachse 288 angeordnet und somit zu dieser symme
trisch.
Mit den beiden Abstandssensoren 296 und 298 ist somit ein
Abstand zwischen diesen und der zylindrischen Oberfläche
282 des Meßdorns 280 in der Abstandsrichtung 304 fest
stellbar und somit jeweils überprüfbar, ob die Frässpin
delachse 46 und die Spindelachse 26 koaxial zueinander
stehen.
Hierzu wird zunächst die Abstandsrichtung 304 durch Drehen
der Werkstückspindel 12 so ausgerichtet, daß diese paral
lel zur X-Achse steht und mit der Steuerung 122 werden die
Werkstückspindel 12 sowie die Frässpindel 18 so verscho
ben, daß deren Spindelachse 26 und die Frässpindelachse 46
entsprechend den eingegebenen Steuerungsdaten koaxial zu
einander stehen müßten.
Anschließend werden die Werkstückspindel 14 und die Fräs
spindel 18 in Z-Richtung so weit zueinander verschoben,
daß die Abstandssensoren 296 und 298 einen vorderen
Bereich 306 der zylindrischen Oberfläche 282 des Meßdorns
280 erfassen.
Liegen nun die Spindelachse 26 und die Frässpindelachse
46, bezogen auf die X-Richtung koaxial zueinander, so wird
mit beiden Abstandssensoren 296 und 298 derselbe Abstand
der zylindrischen Oberfläche 282 von diesen gemessen.
Hierzu sind die beiden Abstandssensoren 296 und 298 mit
einer Kalibriersteuerung 308 verbunden, welche ihrerseits
wiederum mit der Maschinensteuerung 122 zur Durchführung
des Vorgangs in Verbindung steht.
Wird mittels der Abstandssensoren 296 und 298 ein unter
schiedlicher Abstand gemessen, so wird, initiiert durch
die Kalibriersteuerung 308, von der Maschinensteuerung 122
eine Relativverschiebung der Werkstückspindel 14 relativ
zur Frässpindel 18 durchgeführt, so lange bis die Spindel
achse 26 und die Frässpindelachse 46 bezüglich der X-Rich
tung koaxial zueinander liegen.
Ausgehend von dieser ersten Kalibrierung der koaxialen
Position der Spindelachse 26 und der Frässpindelachse 46
bezüglich der X-Richtung läßt sich auch noch die parallele
Ausrichtung der Spindelachse 26 relativ zur Frässpindel
achse 46, bezogen auf die X-Richtung, überprüfen. Hierzu
werden die Werkstückspindel 14 und die Frässpindel 18 in
Z-Richtung weiter aufeinanderzu verschoben, so daß die Ab
standssensoren 296 und 298, wie in Fig. 12 strichpunktiert
dargestellt, einen hinteren Bereich 310 der zylindrischen
Oberfläche 282 des Meßdorns 280 erfassen. Sind bei anfäng
licher koaxialer Ausrichtung der Spindelachse 26 zur Fräs
spindelachse 46, gemessen im vorderen Bereich 306, im hin
teren Bereich die Abstände von den Abstandssensoren 296
und 298 identisch, so sind die Spindelachse 26 und die
Frässpindelachse 46 parallel zueinander ausgerichtet.
Ergeben sich Unterschiede, so läßt sich der Winkel
zwischen den beiden ermitteln, indem entweder bereits un
mittelbar durch die Abstandssensoren 296 und 298 der
unterschiedliche Abstand erfaßt wird oder eine erneute
koaxiale Ausrichtung der Spindelachse 26 zur Frässpindel
achse 46 durchgeführt wird und sich daraus dann die
Differenz in X-Richtung ergibt.
In dieser Weise läßt sich nun mittels der als C-Achse aus
gebildeten Werkstückspindel 14 die Kalibriereinrichtung
286 so weit drehen, daß die Abstandsrichtung 304 sowohl
senkrecht zur X-Achse als auch senkrecht zur Z-Achse und
somit parallel zur Y-Achse steht. In dieser Stellung
lassen sich die gleichen Meßvorgänge durchführen, so daß
ebenfalls überprüfbar ist, ob die Spindelachse 26 und die
Frässpindelachse 46, bezogen auf die Y-Richtung, koaxial
zueinander ausgerichtet sind und ob in dieser Richtung
ebenfalls mangelnde Parallelität zwischen diesen beiden
existiert.
Die Abstandssensoren 296 und 298 können in unterschied
licher Weise ausgebildet sein. Im einfachsten Fall handelt
es sich bei diesen um Luftsensoren, das heißt um Sensoren,
die auf ihrer aktiven Seite 300 bzw. 302 Meßdüsen auf
weisen, aus denen Luft ausströmt, wobei aus dem Druck in
den Meßdüsen der Abstand der zylindrischen Oberfläche 282
von den jeweiligen Meßdüsen ermittelbar ist.
Alternativ dazu können die Abstandssensoren 296 01110 00070 552 001000280000000200012000285910099900040 0002004115512 00004 00991 und 298
aber auch als induktive oder kapazitive Sensoren ausge
bildet sein, mit welchen ein Abstand zwischen den aktiven
Seiten 300 bzw. 302 und der zylindrischen Oberfläche 282
ermittelbar ist.
Besonders vorteilhaft bei der erfindungsgemäßen Lösung
ist, daß die koaxiale Ausrichtung der Spindelachse 26 und
der Frässpindelachse 46 nicht nur bei Stillstand der Fräs
spindel 18 nachprüfbar ist, sondern auch bei laufender,
das heißt temperierter Frässpindel 18 und temperierten
Spindelaufnahmen 34, wobei eine mangelnde koaxiale Aus
richtung, bezogen auf die Y-Richtung, durch Änderung der
Temperierung der Spindelaufnahmen korrigierbar ist,
während eine mangelnde koaxiale Ausrichtung, bezogen auf
die X-Richtung, über die Maschinensteuerung 22 durch Ände
rung des Null-Punktes für den X-Schlitten 36 korrigierbar
ist.
Claims (85)
1. Oberflächenbearbeitungsmaschine, umfassend ein Ma
schinengestell, eine Werkzeugspindel mit einer Werk
zeugspindelachse und eine Werkstückspindel mit einer
parallel zur Werkzeugspindelachse ausgerichteten
Spindelachse, wobei die Werkzeugspindel und die Werk
stückspindel relativ zueinander in Richtung einer
senkrecht zur Spindelachse verlaufenden X-Achse und
einer parallel zur Spindelachse verlaufenden Z-Achse
bewegbar sind,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Werkzeugspindel (18) eine Hochgeschwindig
keitsspindel ist und daß die Hochgeschwindigkeits
spindel (18) von einer temperierten Spindelaufnahme
(34) gehalten ist.
2. Oberflächenbearbeitungsmaschine nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die Spindelaufnahme (34)
so ausgebildet, daß sich bei Temperierung derselben
die Lage der Werkzeugspindelachse (46) in Richtung
senkrecht zur X- und Z-Achse exakt positionieren läßt.
3. Oberflächenbearbeitungsmaschine nach Anspruch 1 oder
2, dadurch gekennzeichnet, daß die Spindelaufnahme
(34) so ausgebildet ist, daß bei Temperierung der
selben die Werkzeugspindelachse (46) in einer zur
X- und Z-Achse parallelen und durch die Spindelachse
(26) hindurchgehenden Verfahrebene (50) positionierbar
ist.
4. Oberflächenbearbeitungsmaschine nach einem der voran
stehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine
Temperiereinrichtung vorgesehen ist, welche die Spin
delaufnahme (34) auf einer vorwählbaren Temperatur
hält.
5. Oberflächenbearbeitungsmaschine nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, daß mit der Temperierein
richtung die Temperatur der Spindelaufnahme (34) zur
Justierung der Werkzeugspindelachse (46) einstellbar
ist.
6. Oberflächenbearbeitungsmaschine nach einem der voran
stehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die
Spindelaufnahme (34) Temperierkanäle (78, 80) für ein
Medium zur Temperierung aufweist.
7. Oberflächenbearbeitungsmaschine nach einem der An
sprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Tem
periereinrichtung eine Temperieranlage (86) für das
Medium aufweist.
8. Oberflächenbearbeitungsmaschine nach einem der An
sprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Tem
perieranlage ein Bad (88) für das Medium aufweist.
9. Oberflächenbearbeitungsmaschine nach Anspruch 8, da
durch gekennzeichnet, daß das Bad (88) temperierbar
ist.
10. Oberflächenbearbeitungsmaschine nach einem der voran
stehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die
Spindelaufnahme (34) ein sich quer zur X- und Z-Achse
erstreckendes Tragelement (62) aufweist, welches tem
perierbar ist.
11. Oberflächenbearbeitungsmaschine nach Anspruch 10, da
durch gekennzeichnet, daß das Tragelement (62) eine
Mittenaufhängung für die Werkzeugspindel (18) ist.
12. Oberflächenbearbeitungsmaschine nach Anspruch 10 oder
11, dadurch gekennzeichnet, daß das Tragelement (62)
zwei Tragschenkel (64, 66) aufweist, zwischen welchen
die Werkzeugspindel (18) aufgenommen ist.
13. Oberflächenbearbeitungsmaschine nach Anspruch 12, da
durch gekennzeichnet, daß die Tragschenkel (64, 66)
mit Temperierkanälen (78, 80) durchsetzt sind.
14. Oberflächenbearbeitungsmaschine nach einem der voran
stehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die
Werkzeugspindel (18) temperierbar ist.
15. Oberflächenbearbeitungsmaschine nach Anspruch 14, da
durch gekennzeichnet, daß die Werkzeugspindel (18)
eine Werkzeugspindelwelle (116) und einen auf dieser
sitzenden Spindelmotor (102) aufweist, welcher tempe
rierbar ist.
16. Oberflächenbearbeitungsmaschine nach Anspruch 15, da
durch gekennzeichnet, daß der Werkzeugspindelmotor
(102) temperierbare Statorwicklungen (100) aufweist.
17. Oberflächenbearbeitungsmaschine nach Anspruch 16, da
durch gekennzeichnet, daß die Statorwicklungen (100)
Temperierkanäle (98) für ein Medium aufweisen.
18. Oberflächenbearbeitungsmaschine nach einem der An
sprüche 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die
Werkzeugspindelwelle (116) in temperierten Spindel
lagern (108, 112) der Werkzeugspindel (18) gehalten
ist.
19. Oberflächenbearbeitungsmaschine nach Anspruch 18, da
durch gekennzeichnet, daß ein Lageraußenring (106)
eines der Spindellager (108) temperiert ist.
20. Oberflächenbearbeitungsmaschine nach Anspruch 19, da
durch gekennzeichnet, daß die Spindellager (108, 112)
durch durch diese hindurchströmendes Schmieröl gekühlt
sind.
21. Oberflächenbearbeitungsmaschine nach Anspruch 20, da
durch gekennzeichnet, daß das Schmieröl für die Spin
dellager (108, 112) auch die Temperierkanäle (78, 80;
98; 104) als Medium zum Temperieren durchströmt.
22. Oberflächenbearbeitungsmaschine, nach einem der An
sprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß die
Werkzeugspindel (18) als Hochfrequenzspindel ausge
bildet ist und eine Aufnahme (118) für ein Werkzeug
(20) mit einem Zylinderschaft (130) aufweist, und daß
insbesondere die Aufnahme (118) so ausgebildet ist,
daß der Zylinderschaft (130) an zwei in Richtung der
Werkzeugspindelachse (46) beabstandeten Spannbereichen
(132, 134) spannbar ist.
23. Oberflächenbearbeitungsmaschine nach Anspruch 22, da
durch gekennzeichnet, daß die Werkzeugspindel (18)
eine stirnseitige Planfläche (148) zur Abstützung
einer Plananlagefläche (146) eines Werkzeugschafts
aufweist.
24. Oberflächenbearbeitungsmaschine, umfassend ein Ma
schinengestell, eine Werkzeugspindel mit einer Werk
zeugspindelachse und eine Werkstückspindel mit einer
parallel zur Werkzeugspindelachse ausgerichteten Spin
delachse, wobei die Werkzeugspindel und die Werkstück
spindel relativ zueinander in Richtung einer senkrecht
zur Spindelachse verlaufenden X-Achse und einer paral
lel zur Spindelachse verlaufenden Z-Achse bewegbar
sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkstückspindel
(12) ein Spannfutter (14) für ein Werkstück (16) auf
weist, welches direkt mit einer Motorwelle (52) eines
Spindelmotors (56) der Werkstückspindel (12) verbunden
ist.
25. Oberflächenbearbeitungsmaschine nach Anspruch 24, da
durch gekennzeichnet, daß das Spannfutter (14) in
einem Hochpräzisionslager (54) geführt ist.
26. Oberflächenbearbeitungsmaschine nach Anspruch 24 oder
25, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkstückspindel
(12) einen spannfutternah angeordneten Drehgeber (57,
59) für die Erfassung der C-Achsenstellungen des
Spannfutters (14) aufweist.
27. Oberflächenbearbeitungsmaschine nach Anspruch 26, da
durch gekennzeichnet, daß der Drehgeber (57, 59)
zwischen dem Spannfutter (14) und dem Spindelmotor
(56) angeordnet ist.
28. Oberflächenbearbeitungsmaschine nach Anspruch 27, da
durch gekennzeichnet, daß der Drehgeber (57, 59) auf
einer dem Spannfutter (14) gegenüberliegenden Seite
des Hochpräzisionslagers (54) angeordnet ist.
29. Oberflächenbearbeitungsmaschine nach einem der An
sprüche 24 bis 28, dadurch gekennzeichnet, daß eine
Spindelwelle (52) und eine mit dieser verbundenen
Motorwelle (58) der Werkstückspindel (12) als Hohl
wellen ausgebildet sind.
30. Oberflächenbearbeitungsmaschine nach Anspruch 29, da
durch gekennzeichnet, daß durch die Hohlwellen Lei
tungen für die Betätigung des Spannfutters (14) ge
führt sind.
31. Oberflächenbearbeitungsmaschine nach Anspruch 29 oder
30, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Hohlwellen
eine Leitung für ein Medium zum Reinigen des Spann
futters geführt ist.
32. Oberflächenbearbeitungsmaschine nach einem der An
sprüche 30 oder 31, dadurch gekennzeichnet, daß auf
der dem Spannfutter (14) gegenüberliegenden Seite der
Motorwelle (58) eine Drehzuführung (61) für die Lei
tungen angeordnet ist.
33. Oberflächenbearbeitungsmaschine nach einem der An
sprüche 24 bis 32, dadurch gekennzeichnet, daß die
Werkzeugspindel (18) in Z-Richtung und die Werkstück
spindel (12) in X-Richtung bewegbar sind.
34. Oberflächenbearbeitungsmaschine, umfassend ein Ma
schinengestell, eine auf dem Maschinengestell ange
ordnete Werkzeugspindel mit einem um eine Werkzeug
spindelachse herum angeordnete Schneiden aufweisenden
Werkzeug und eine auf dem Maschinengestell angeordnete
Werkstückaufnahme, wobei die Werkzeugspindel und die
Werkstückaufnahme relativ zueinander in Richtung einer
senkrecht zur Werkzeugspindelachse verlaufenden
X-Achse und einer parallel zur Werkzeugspindelachse
verlaufenden Z-Achse bewegbar sind, dadurch gekenn
zeichnet, daß auf dem Maschinengestell (10) eine Meß
einrichtung (170) angeordnet ist, daß die Werkzeug
spindel (18) mit dem Werkzeug (20) relativ zur Meßein
richtung (170) in eine Meßposition bringbar ist und
daß mit der Meßeinrichtung (170) bei rotierendem Werk
zeug (20) eine Flugbahn (186) oder Lage der Schneiden
(184, 254) bestimmbar ist.
35. Oberflächenbearbeitungsmaschine nach Anspruch 34,
dadurch gekennzeichnet, daß mit der Meßeinrichtung
(170) ein effektiver Durchmesser einer Flugbahn (186)
der am weitesten außenliegenden Schneide (184) be
stimmbar ist.
36. Oberflächenbearbeitungsmaschine nach Anspruch 35, da
durch gekennzeichnet, daß mit der Meßeinrichtung (170)
die Lage einer dynamischen Werkzeugachse (260) des
rotierenden Werkzeugs (20) bestimmbar ist.
37. Oberflächenbearbeitungsmaschine nach einem der An
sprüche 34 bis 36, dadurch gekennzeichnet, daß mit der
Meßeinrichtung (170) die Lage einer Stirnschneide
(254) bestimmbar ist.
38. Oberflächenbearbeitungsmaschine nach einem der An
sprüche 34 bis 37, dadurch gekennzeichnet, daß mit der
Meßeinrichtung (170) bei warmgelaufener Werkzeugspin
del (18) die Lage der Schneiden (184, 254) bestimmbar
ist.
39. Oberflächenbearbeitungsmaschine nach einem der An
sprüche 34 bis 38, dadurch gekennzeichnet, daß die
Meßeinrichtung (170) die Lage der Schneiden (184, 254)
in einer durch die Werkzeugachse (182) hindurch
gehenden Ebene (205) auf beiden, einander gegenüber
liegenden Seiten der Werkzeugachse (182) erfaßt.
40. Oberflächenbearbeitungsmaschine nach einem der An
sprüche 34 bis 39, dadurch gekennzeichnet, daß die
Meßeinrichtung (170) die Flugbahn (186) oder Lage der
Schneiden (184, 254) optisch erfaßt.
41. Oberflächenbearbeitungsmaschine nach Anspruch 40, da
durch gekennzeichnet, daß die Meßeinrichtung (170) die
Flugbahn (186) oder Lage jeder Schneide (184, 254)
durch Messen einer Abdeckung eines Meßstrahls (188,
190) durch diese Schneide (184, 254) erfaßt.
42. Oberflächenbearbeitungsmaschine nach Anspruch 41, da
durch gekennzeichnet, daß die Meßeinrichtung (170) die
Lage jeder Schneide (184, 254) durch Messen einer Ab
deckung des Meßstrahls (188, 190) über einen Teilbe
reich von dessen Querschnitt erfaßt.
43. Oberflächenbearbeitungsmaschine nach einem der An
sprüche 34 bis 39, dadurch gekennzeichnet, daß die
Meßeinrichtung (170) die Lage der Schneiden (184, 254)
kapazitiv erfaßt.
44. Oberflächenbearbeitungsmaschine nach einem der An
sprüche 34 bis 39, dadurch gekennzeichnet, daß die
Meßeinrichtung (170) die Lage der Schneiden (184, 254)
induktiv erfaßt.
45. Oberflächenbearbeitungsmaschine nach einem der An
sprüche 34 bis 44, dadurch gekennzeichnet, daß die
Meßeinrichtung (170) Drehstellungen des Werkzeugs (20)
durch Markierungen (244, 246) an einem Werkzeugschaft
(144) detektiert.
46. Oberflächenbearbeitungsmaschine nach Anspruch 45, da
durch gekennzeichnet, daß die Meßeinrichtung (170)
einen Drehstellungssensor (240) zum Ablesen der Mar
kierungen (244, 246) umfaßt.
47. Oberflächenbearbeitungsmaschine nach Anspruch 45 oder
46, dadurch gekennzeichnet, daß die Markierungen (244,
246) optisch lesbare Markierungen sind.
48. Oberflächenbearbeitungsmaschine nach einem der An
sprüche 45 bis 47, dadurch gekennzeichnet, daß die
Markierungen eine Referenzmarkierung (246) und Winkel
markierungen (244) umfassen.
49. Oberflächenbearbeitungsmaschine nach Anspruch 48, da
durch gekennzeichnet, daß die Schneiden (184, 254) am
Werkzeug (20) in einem definierten Winkelabstand von
der Referenzmarkierung (246) angeordnet sind.
50. Oberflächenbearbeitungsmaschine nach einem der An
sprüche 45 bis 49, dadurch gekennzeichnet, daß die
Lage der Schneiden (184, 254) bezüglich der Referenz
markierung (246) einer Steuerung (204) der Meßein
richtung (170) vorgebbar ist.
51. Oberflächenbearbeitungsmaschine nach Anspruch 50, da
durch gekennzeichnet, daß mit der Meßeinrichtung (170)
jeweils dann eine Messung der Lage der jeweiligen
Schneide (184, 154) durchführbar ist, wenn die
Steuerung (204) mittels des Drehstellungssensors (240)
erkennt, daß die jeweilige Schneide (184, 254) in der
Ebene (205) liegt.
52. Oberflächenbearbeitungsmaschine nach einem der An
sprüche 34 bis 51, dadurch gekennzeichnet, daß die
Meßeinrichtung (170) fest mit der Werkstückhalte
einrichtung (12) verbunden ist.
53. Oberflächenbearbeitungsmaschine nach einem der An
sprüche 34 bis 52, dadurch gekennzeichnet, daß diese
nach einem der Ansprüche 1 bis 33 ausgebildet ist.
54. Verfahren zur Bearbeitung eines in einer Werkstück
aufnahme gehaltenen Werkstücks mit einem von einer
Werkzeugspindel rotierend angetriebenen Werkzeug,
welches um eine Werkzeugspindelachse herum angeordnete
Schneiden aufweist, wobei das Werkstück und das Werk
zeug relativ zueinander in Richtung einer senkrecht
zur Spindelachse verlaufenden X-Achse und einer paral
lel zur Spindelachse verlaufenden Z-Achse bewegt
werden, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkzeug
relativ zu einer Meßeinrichtung in eine Meßposition
gebracht wird und daß mit der Meßeinrichtung bei
rotierendem Werkzeug eine Flugbahn oder Lage der
Schneiden bestimmt wird.
55. Verfahren nach Anspruch 54, dadurch gekennzeichnet,
daß mit der Meßeinrichtung ein effektiver Durchmesser
einer Flugbahn der am weitesten radial außenliegenden
Schneide bestimmt wird.
56. Verfahren nach Anspruch 55, dadurch gekennzeichnet,
daß mit der Meßeinrichtung die Lage einer dynamischen
Werkzeugachse des rotierenden Werkzeugs bestimmt wird.
57. Verfahren nach einem der Ansprüche 54 bis 56, dadurch
gekennzeichnet, daß mit der Meßeinrichtung die Lage
einer Stirnschneide bestimmt wird.
58. Verfahren nach einem der Ansprüche 54 bis 57, dadurch
gekennzeichnet, daß mit der Meßeinrichtung bei warmge
laufener Werkzeugspindel die Lage der Schneiden
bestimmt wird.
59. Verfahren nach einem der Ansprüche 54 bis 58, dadurch
gekennzeichnet, daß mit der Meßeinrichtung die Lage
der Schneiden in einer durch die Werkzeugachse hin
durchgehenden Ebene auf gegenüberliegen Seiten der
Werkzeugachse erfaßt wird.
60. Verfahren nach einem der Ansprüche 54 bis 59, dadurch
gekennzeichnet, daß mit der Meßeinrichtung die Lage
der Schneiden optisch erfaßt wird.
61. Verfahren nach einem der Ansprüche 54 bis 59, dadurch
gekennzeichnet, daß mit der Meßeinrichtung die Lage
der Schneiden kapazitiv erfaßt wird.
62. Verfahren nach einem der Ansprüche 54 bis 59, dadurch
gekennzeichnet, daß mit der Meßeinrichtung die Lage
der Schneiden induktiv erfaßt wird.
63. Verfahren nach einem der Ansprüche 56 bis 62, dadurch
gekennzeichnet, daß mit der Meßeinrichtung die Lage
der dynamischen Werkzeugachse relativ zur Werkzeug
spindelachse ermittelt wird.
64. Verfahren nach einem der Ansprüche 59 bis 63, dadurch
gekennzeichnet, daß mit der Meßeinrichtung die Lage
jeder einzelnen Schneide in der Ebene bestimmt wird.
65. Verfahren nach einem der Ansprüche 54 bis 64, dadurch
gekennzeichnet, daß von der Meßeinrichtung die Dreh
lage des Werkzeugs erfaßt wird.
66. Verfahren nach Anspruch 65, dadurch gekennzeichnet,
daß von der Meßeinrichtung die Drehlage des Werkzeugs
bezüglich der Ebene erfaßt wird.
67. Verfahren nach einem der Ansprüche 54 bis 66, dadurch
gekennzeichnet, daß von der Meßeinrichtung die Flug
bahn oder Lage der Schneiden vor oder nach einer be
stimmten Zahl von Bearbeitungsvorgängen erfaßt wird.
68. Oberflächenbearbeitungsmaschine umfassend ein Ma
schinengestell, eine auf dem Maschinengestell ange
ordnete, um eine Werkzeugspindelachse drehbare Werk
zeugspindel mit einer Werkzeugaufnahme und eine auf
dem Maschinengestell angeordnete Werkstückaufnahme,
wobei die Werkzeugspindel und die Werkstückaufnahme
relativ zueinander in Richtung einer senkrecht zur
Werkzeugspindelachse verlaufenden X-Achse und einer
parallel zur Werkzeugspindelachse verlaufenden Z-Achse
bewegbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß in die
Werkzeugaufnahme (118) ein Referenzwerkzeug (280) und
in die Werkstückaufnahme (14) eine Kalibrierein
richtung (286) einsetzbar sind und daß mit der Kali
briereinrichtung (286) eine Null-Lage der Werkzeug
spindelachse (46) relativ zur Werkstückaufnahme (12)
ausmeßbar ist.
69. Oberflächenbearbeitungsmaschine nach Anspruch 68, da
durch gekennzeichnet, daß die Werkstückaufnahme (12)
als C-Achse drehbar ist.
70. Oberflächenbearbeitungsmaschine nach Anspruch 68 oder
69, dadurch gekennzeichnet, daß das Referenzwerkzeug
ein Meßdorn (280) ist.
71. Oberflächenbearbeitungsmaschine nach einem der An
sprüche 68 bis 70, dadurch gekennzeichnet, daß die
Kalibriereinrichtung (286) zwei in einer Ebene eine
Außenkontur des Referenzwerkzeugs (180) erfassende
Sensoren (296, 298) umfaßt.
72. Oberflächenbearbeitungsmaschine nach einem der An
sprüche 68 bis 71, dadurch gekennzeichnet, daß die
Sensoren (296, 298) kapazitive Sensoren sind.
73. Oberflächenbearbeitungsmaschine nach einem der An
sprüche 68 bis 71, dadurch gekennzeichnet, daß die
Sensoren (296, 298) induktive Sensoren sind.
74. Oberflächenbearbeitungsmaschine nach einem der An
sprüche 68 bis 71, dadurch gekennzeichnet, daß die
Sensoren (296, 298) Luftsensoren sind.
75. Oberflächenbearbeitungsmaschine nach einem der An
sprüche 68 bis 71, dadurch gekennzeichnet, daß die
Sensoren (296, 298) optische Sensoren sind.
76. Oberflächenbearbeitungsmaschine nach einem der An
sprüche 71 bis 75, dadurch gekennzeichnet, daß mittels
der Kalibriereinrichtung (286) über die Außenkontur
(282) des Referenzwerkzeugs (280) die Lage der Werk
zeugspindelachse (46) ermittelbar ist.
77. Oberflächenbearbeitungsmaschine nach einem der An
sprüche 71 bis 76, dadurch gekennzeichnet, daß die
Parallelität der Werkzeugspindelachse (46) mit der
C-Achse durch eine Messung der Außenkontur (282) des
Referenzwerkzeugs (280) an zwei in Richtung der Werk
zeugspindelachse (46) im Abstand voneinander ange
ordneten Stellen (306, 310) meßbar ist.
78. Oberflächenbearbeitungsmaschine nach einem der An
sprüche 68 bis 77, dadurch gekennzeichnet, daß diese
nach einem der Ansprüche 1 bis 50 ausgebildet ist.
79. Verfahren zum Bearbeiten einer Oberfläche eines in
einer Werkstückaufnahme gehaltenen Werkstücks mittels
eines um eine Werkzeugspindelachse rotierenden und von
einer Werkzeugspindel rotierend angetriebenen Werk
zeugs, wobei das Werkzeug und die Werkzeugaufnahme
relativ zueinander in Richtung einer senkrecht zur
Werkzeugspindelachse verlaufenden X-Achse und einer
parallel zur Werkzeugspindelachse verlaufenden Z-Achse
bewegbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß in die
Werkzeugspindel ein Referenzwerkzeug eingesetzt wird,
daß in die Werkstückaufnahme eine Kalibriereinrichtung
eingesetzt wird und daß mit der Kalibriereinrichtung
eine Null-Lage der Werkzeugspindelachse relativ zur
Werkstückaufnahme ausgemessen wird.
80. Verfahren nach Anspruch 79, dadurch gekennzeichnet,
daß die Kalibriereinrichtung durch die Werkstückauf
nahme um eine C-Achse gedreht wird.
81. Verfahren nach Anspruch 79 oder 80, dadurch gekenn
zeichnet, daß mit der Kalibriereinrichtung eine Außen
kontur des Referenzwerkzeugs gemessen wird.
82. Verfahren nach Anspruch 81, dadurch gekennzeichnet,
daß durch Messung der Außenkontur des Referenzwerk
zeugs die Lage der Werkzeugspindelachse ermittelt wird.
83. Verfahren nach Anspruch 81 oder 82, dadurch gekenn
zeichnet, daß von der Kalibriereinrichtung ein Durch
messer der Außenkontur in einer Ebene ermittelt wird.
84. Verfahren nach einem der Ansprüche 80 bis 83, dadurch
gekennzeichnet, daß die Lage der Werkzeugspindelachse
durch Drehen der Kalibriereinrichtung um die C-Achse
ermittelt wird.
85. Verfahren nach einem der Ansprüche 80 bis 84, dadurch
gekennzeichnet, daß die Parallelität der Werkzeugspin
delachse mit der C-Achse durch eine Messung an zwei in
Richtung der Werkzeugspindelachse im Abstand vonein
ander angeordneten Stellen gemessen wird.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE4115512A DE4115512A1 (de) | 1991-05-11 | 1991-05-11 | Oberflaechenbearbeitungsmaschine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE4115512A DE4115512A1 (de) | 1991-05-11 | 1991-05-11 | Oberflaechenbearbeitungsmaschine |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE4115512A1 true DE4115512A1 (de) | 1992-11-12 |
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ID=6431526
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE4115512A Withdrawn DE4115512A1 (de) | 1991-05-11 | 1991-05-11 | Oberflaechenbearbeitungsmaschine |
Country Status (1)
Country | Link |
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- 1991-05-11 DE DE4115512A patent/DE4115512A1/de not_active Withdrawn
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