DE69720503T2 - Überwachungsverfahren für die Bewegung eines Werkzeugs und Werkzeugschlittens - Google Patents

Überwachungsverfahren für die Bewegung eines Werkzeugs und Werkzeugschlittens

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Description

    Gebiet der Erfindung
  • Die Erfindung betrifft Verfahren und Einrichtungen zur Überwachung der Bewegung eines Werkstückes und eines Werkzeugschlitten in Werkzeugmaschinen und Werkzeugmaschinen, wenn diese mit derartigen Überwachungssystemen ausgerüstet sind. Unter "Werkzeugmaschine" wird dabei jede Maschine verstanden, bei der ein Werkzeug verwendet wird, um Material von einem Werkstück abzunehmen und bei dem das Werkzeug oder das Werkstück relativ zueinander während des Bearbeitungsvorganges, typischerweise einer Drehung und auch einer linearen Verschiebung eines oder beider Elemente bewegt werden.
    • Hintergrund der Erfindung
  • Derzeit ist es für eine Vorrichtung zur Erzielung einer Schlitten-Positions-Rückkopplung in einer zweiachsigen Maschine, z. B. einer Drehbank, notwendig, eine eine lineare Position feststellende Vorrichtung zwischen jeder Bewegungsachse und der Basis der Maschine einzusetzen. Die Beziehung der Position zwischen einem Werkzeug und einem Werkstück wird somit aus zwei Sätzen von Rückkopplungs- Informationen abgeleitet, nämlich
  • 1. einer Stelle auf dem Werkstück-Schlitten, der zur Änderung der Position in bezug auf die Basis hin überwacht wird, und
  • 2. einer Stelle auf dem Werkzeug-Schlitten, der zur Änderung der Position in bezug auf die Basis überwacht wird.
  • Die Position auf der Basis, die im Vergleich zu der Stelle auf dem Werkzeug-Schlitten geprüft wird, ist jedoch nicht die gleiche wie die Stelle auf der Basis, die als Bezugsstelle zur Überwachung der Position der Stelle auf dem Werkstück-Schlitten verwendet wird. Infolgedessen können Fehler bei der Berechnung der Position des Werkzeuges relativ zum Werkstück an der Eingriffsstelle aufgrund folgender Möglichkeiten auftreten:
  • A) Eine Änderung in der Beziehung zwischen der Bearbeitungsstelle und der Bezugsstelle des Messsystems für den Werkstück-Vorschub,
  • B) ähnliche Variationen in der Beziehung zwischen der Bearbeitungsstelle und dem Messsystem für den Werkzeug-Vorschub, und
  • C) alle statischen oder dynamischen Änderungen in der Beziehung zwischen den beiden Stellen auf der Basis, mit der die beiden Achs-Messsysteme befestigt sind.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, ein verbessertes Verfahren zum Messen der Position des Werkstück-Schlittens und des Werkzeug-Schlittens anzugeben, um den Fehler bei der Berechnung der Werkzeug/Werkstück-Eingriffsstelle zu verringern und eine Maschine vorzuschlagen, die in der Lage ist, eine Bearbeitung mit hoher Präzision vorzunehmen.
  • Des weiteren ist Aufgabe der Erfindung, eine Maschine zu konstruieren, die nicht das gleiche Maß an Konstruktionsgenauigkeit erforderlich macht, wie es notwendig ist, wenn herkömmliche Schlitten-Überwachungssysteme verwendet werden und die deshalb erheblich billiger herzustellen ist.
  • Obgleich die Erfindung auf Werkzeugmaschinen anwendbar ist, in denen der Werkstück-Schlitten und/oder der Werkzeug-Schlitten sich während der Bearbeitung des Werkstückes um erhebliche Abstände verschieben, ist die Erfindung hauptsächlich anwendbar auf Werkzeugmaschinen mit kleinem Arbeitsvolumen, bei dem sowohl der Werkstück-Schlitten als auch der Werkzeug-Schlitten sich während des Bearbeitungsvorganges nur um relativ geringe Strecken bewegen.
  • GB-A-2255636 beschreibt ein Verfahren zum Bearbeiten eines rotierenden Werkstückes, das auf einem Werkstück-Schlitten befestigt ist, der orthogonal zu einem Werkzeug beweglich ist, das auf einem Werkzeug-Schlitten befestigt ist, wobei reflektierende Vorrichtungen und Interferometer ein Maß für die relative Verschiebung zwischen den Schlitten parallel zu den beiden Bewegungsachsen erzeugen.
  • GB-A-1203897 beschreibt ein Verschiebungs-Messsystem, das allgemein für eine zweiachsige Skalenvorrichtung auf einem Gegenstand und eine Lesekopf auf einem anderen Gegenstand einsetzbar ist.
    • Beschreibung der Erfindung
  • Gemäß der Erfindung umfaßt ein Verfahren zum Bearbeiten, z. B. zum Abnehmen von Material von einem rotierenden Werkstück, das auf einem Werkstückschlitten befestigt ist, unter Verwendung eines Werkzeugs, das feststehend oder rotierend angeordnet sein kann, und das auf einem Werkzeugschlitten befestigt ist, wobei die beiden Schlitten in orthogonalen Richtungen beweglich sind, die folgenden Schritte: Das Werkzeug wird so bewegt, dass es mit der Oberfläche des Werkstückes zum Abnehmen von Material vom Werkstück in Eingriff kommt, die Position des Werkzeugschlittens wird unter Verwendung eines Zweiachsen-Skalen-Meßsystems bestimmt, das nahe dem Bearbeitungsbereich positioniert ist, wobei das System einen auf einem der beiden Schlitten befestigten Lesekopf und eine zweiachsige, mit dem anderen Schlitten befestigte Skalenvorrichtung aufweist, und der Lesekopf in im wesentlichen der gleichen Ebene wie die zweiachsige Skalenvorrichtung angeordnet ist und den Vorschub des Werkzeuges und damit das Ausmaß der Bearbeitung unter Verwendung von Positionsdaten aus dem Lesekopf steuert. Ein derartiges Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass die Position des Werkzeugschlittens mit Hilfe eines zweiten Meßkopfes bestimmt wird, der ferner mit der zweiachsigen Skalenvorrichtung zusammenarbeitet, und mit dem gleichen Schlitten wie der ersterwähnte Lesekopf befestigt ist, irgendwelche Abweichungen gemessen werden und Divergenzen zwischen Skalenablesungen und vorhergesagten Skalenablesungen im Anschluß an vorhandene lineare Schlittenbewegungen gemessen werden, um eine Korrektur in der Linearen Schlittenbewegung und damit eine Kompensation von Störungen aufgrund von Bearbeitungskräften vorzunehmen.
  • Nach einem bevorzugten Verfahren wird vorgeschlagen, dass die Skalenvorrichtung mit einem Werkstücksupport verbunden und zusammen mit ihm verschiebbar ist, und dass Fehlersignale, die irgendwelche Positionsfehler des Werkzeuges anzeigen, dadurch erhalten werden, dass die Werte der Signale bestimmt werden, die aus dem zweiten Ablesekopf für eine gegebene lineare Bewegung des Werkzeuges aus der ersten Position in eine zweite Position erhalten werden sollen, indem die Werkzeugposition definierende Signale aus dem ersten Lesekopf gewonnen werden, der mit einem Werkzeugsupport verbunden und mit ihm zusammen verschiebbar ist, und dass damit die tatsächliche zweite Werkzeugposition verglichen wird, die Signale definiert, die aus dem zweiten Lesekopf gewönnen werden, der ebenfalls mit dem Werkzeugsupport verbunden ist.
  • Das Verfahren ermöglicht somit eine Winkelablenkung oder eine Störung eines Schlittens relativ zur Maschine oder zu dem anderen zu detektierenden Teil, das durch einen Vergleich der Position, die aus den aus dem zweiten Ablesekopf abzuleitenden Daten mit dem verglichen wird, der aus den von dem ersten Ablesekopf während des oder am Ende einer Schlittenbewegung bestimmbar ist. Durch Verschieben eines Schlittens in Zuwachs-Schritten und durch Einstellen des Positionswertes am Ende eines jeden Schrittes kann somit eine sehr genaue Positionierung eines Schlittens erreicht werden.
  • Unterschiede in den Positionsdaten können u. a. der Winkelverschiebung eines Schlittens relativ zum anderen und/oder einer fehlenden Orthogonalität der beiden Schlittenachsen zugeschrieben werden, und obgleich eine solche Differenz in einer gut konstruierten Maschine klein sein kann, können kumulierende Bearbeitungsfehler entstehen, wenn die Fehler nicht korrigiert werden. Gemäß der Erfindung wird hierzu vorgeschlagen, dass die Positionsdaten, die aus dem ersten Ablesekopf erhalten werden, durch Verwendung der Differenzwerte korrigiert werden, die durch Verwendung von Signalen aus den beiden Leseköpfen erhalten werden.
  • Da zwei Leseköpfe vorgesehen sind, ist es mit vorliegender Erfindung möglich, die Position des Werkstück- oder Werkzeug-Schlittens oder beide einzustellen, um Unterschiede in den Positionsdaten zu kompensieren, die aus den Ableseköpfen infolge einer unerwünschten Bewegung eines Schlittens relativ zur Maschine und/oder zum anderen Schlitten erhalten werden.
  • Typischerweise wird der Lesekopf des ersten Messsystems mit der Unterseite des Werkzeug-Schlittens in der Nähe der Bearbeitungsstelle befestigt, und es wird ein Gitter dafür in ähnlicher Weise wie bei dem Werkstück-Schlitten befestigt. Die Skalenvorrichtung kann eine einzelne zweiachsige Skala im großen Bereich oder zwei kleinere zweiachsige Skalen aufweisen, die in im wesentlichen der gleichen Ebene angeordnet sind.
  • Die beiden getrennten zweiachsigen Skalen sind nach der Erfindung mit dem einen Schlitten verbunden, wobei die beiden Skalen in im wesentlichen der gleichen Ebene und so nahe wie möglich an der Eingriffsstelle zwischen dem Werkzeug und dem Werkstück angeordnet sind; zwei Leseköpfe, die mit den beiden Skalen zusammenarbeiten, werden von dem anderen der beiden Schlitten aufgenommen. Wenn die beiden Schlittenachsen der Bewegung orthogonal verlaufen und keine Störung zwischen einer Schlittenachse und der anderen auftritt, ist eine Änderung in den X- und Z-Koordinaten, die aus den beiden Leseköpfen bei Auftreten einer relativen Bewegung, wie z. B. zwischen dem einen Schlitten und dem anderen, gleich groß. Wenn jedoch eine Störung auftritt, bei der die beiden Schlittenachsen von der orthogonalen Zuordnung zueinander abweichen, werden nach einer Bewegung eines Schlittens relativ zu dem anderen die X- und/oder Z-Koordinaten, die von einem der beiden Ableseköpfe erhalten werden, unterschiedlich von den Werten, die der Wert (die Werte), welche aus dem anderen Lesekopf erhalten wurden, durch Extrapolation anzeigen würde, dass der erste Wert bzw. die Werte sein sollte(n).
  • Die Differenz kann durch Einstellen des Antriebs für den Werkstück-Schlitten oder den Werkzeug-Schlitten oder beide überwacht und kompensiert werden, so dass der eine oder andere oder beide Schlitten erneut eingestellt werden, die sie angenommen haben sollten, falls die Verschiebung ohne Störung erfolgt wäre, so dass Verformungen kompensiert und die Eingriffsstelle des Werkzeuges mit dem Werkstück unabhängig von der Verformung zwischen den Werkstück- und Werkzeug-Schlittenachsen aufrecht erhalten werden.
  • Mit der Erfindung wird somit ein System vorgeschlagen, bei dem die folgenden, durch die Maschine eingeführten Fehler als mögliche Quellen von Bearbeitungsfehlern wesentlich reduziert, wenn nicht vollständig beseitigt werden:
  • 1. Orthogonalität der Achsen des Werkzeug-Schlittens und des Werkstück-Schlittens,
  • 2. Fehler, die von der Maschinen-Basis stammen, einschließlich einer statischen, niederfrequenten, dynamischen Komplianz, geometrischen Stabilität, thermischen Ausdehnungen und Veformungen (all diese Einflüsse können den Winkel einer der Achsen relativ zur anderen beeinflussen), und
  • 3. Seitliche axiale und Winkelabweichungen und Störungen der Führungsbahnen.
  • Die übrigen Fehler in dem Bearbeitungssystem können wie folgt wirksam werden:
  • (A) Verformungen, Ablenkungen, Expansionen und dergl., die in der Mechanik der Maschine auftreten, die im direkten Pfad zwischen dem Schneidwerkzeug und der Gitter-Bezugsstelle, sowie zwischen der Werkstück-Schneidzone und dem direkten Pfad zur Gitter-Bezugsstelle angeordnet sind.
  • (B) Fehler im Gitter selbst. Diese Fehler sind nicht notwendigerweise trivial. Skalenfehler, Orthogonalität der X- und Z-Ränder, Interpolationsfehler und beliebige andere Fehler im Gitter werden direkt auf das Werkstück übertragen.
  • Eine Fehlerkorrektur der Skalierung und der Orthogonalität (aufgeführt unter (B)) kann elektronisch unter Verwendung einer Rechnersteuerung durchgeführt werden.
  • Durch sorgfältige Maschinenauslegung können Fehler, die sich aus Verformungen und Ablenkungen usw. ergeben, wie sie in (A) oben aufgeführt sind, auf ein Minimum reduziert werden.
  • Verbleibende Fehler unter der Rubrik (B) tendieren dazu, dass sie sehr klein sind und im allgemeinen vernachlässigt werden können.
  • Die Führungsbahnen, die die Werkzeug-Schlitten- und Werkstück-Schlitten-Achsen definieren, können auf orthogonalen vertikalen Stirnflächen einer Maschinenkonstruktion befestigt werden, so dass sie den Abstand zwischen den beiden Führungsbahnen reduzieren.
  • Wenn die Werkzeug- und Werkstück-Achsen in der gleichen horizontalen Ebene liegen, sind die beiden Skalen vorzugsweise in der gleichen horizontalen Ebene befestigt. Ist dies nicht der Fall, erstreckt sich die erste Skala vorzugsweise horizontal im wesentlichen in Ausrichtung mit dem Werkzeug und der Werkzeugbefestigung, während die zweite Skala sich horizontal im wesentlichen in Ausrichtung mit dem Werkstück und seiner Halterung erstreckt, so dass parallele Fehler, wie zwischen Werkzeug und erster Skala und zwischen Werkstück und zweiter Skala, reduziert werden können.
  • Da die beiden zweiachsigen Skalen an dem gleichen Schlitten befestigt sind, kann eine einzelne großflächige Skala anstelle der beiden kleineren Skalen verwendet werden; da die Erfindung jedoch hauptsächlich auf Maschinen anwendbar ist, bei denen nur relativ geringe Bewegungen längs der Werkzeug- und Werkstück-Achsen erforderlich sind, würde ein großer Teil der Fläche einer solchen großen zweiachsigen Skala in der Praxis ungenutzt sein und die Kosten für eine solche Komponente würden deshalb normalerweise nicht gerechtfertigt sein.
  • Ohne Beschränkung des allgemeinen Ausdruckes "Werkzeugmaschine" kann die Erfindung auf Drehbänke und Schleifmaschinen angewendet werden.
    • Kurzbeschreibung der Zeichnungen
  • Nachstehend wird die Erfindung in Verbindung mit den Zeichnungen anhand eines Ausführungsbeispieles beschrieben. Es zeigt:
  • Fig. 1 eine Aufsicht auf einen Teil einer Werkzeugmaschine nach der Erfindung, wobei bestimmte Teile der besseren Übersicht wegen weggelassen und andere Teile weggeschnitten sind,
  • Fig. 2 eine Endansicht der Maschine in Richtung des Pfeiles A in Fig. 1, wobei ebenfalls bestimmte Teile der besseren Übersicht wegen weggelassen sind,
  • Fig. 3 eine Frontansicht der Maschine in Richtung des Pfeiles B in Fig. 1, wobei wiederum bestimmte Teile aus Gründen der besseren Übersicht weggelassen sind,
  • Fig. 4 ein Blockschaltbild eines Steuersystems für die Werkzeugmaschine, und
  • Fig. 5 und 6 Blockschaltbilder, die einen entsprechenden Teil des Systems nach Fig. 4 in vergrößertem Maßstab zeigen.
    • Detaillierte Beschreibung
  • In den Fig. 1-3 ist ein Teil des Hauptrahmens einer Werkzeugmaschine mit 10 bezeichnet. Hierbei handelt es sich typischerweise um ein Gußteil mit flachen, orthogonalen Stirnseiten, die bei 12 und 14 bearbeitet sind, mit denen obere und untere Führungsbahnen verbunden sind, die sich am besten aus den Fig. 2 und 3 ergeben und die Werkzeug- und Werkstück-Supporte (Schlitten) aufnehmen. So sind an einer Stirnfläche 12, wie in fig. 3 gezeigt, zwei parallele Schienen 16, 18 befestigt, auf denen zwei Paare von oberen und unteren Schiebern 20, 22 und 24, 26 befestigt sind und entlang denen sie eine Gleitbewegung ausführen. Ein Werkstück-Support 28 wird von den Schiebern aufgenommen und ein Spannkopf 30 erstreckt sich von einem Ende aus, in dem ein Werkstück (z. B. eine Spindel 32) festgelegt ist.
  • Ein Drehantrieb zum Antreiben des Spannkopfes und damit des Werkstückes um die Werkstückachse 34 ist innerhalb des Supports 28 vorgesehen, des weiteren ist ein Schaltantrieb zum schrittweisen Vorschieben oder Zurückziehen des Supports 28 in einer Richtung parallel zur Achse 34 vorgesehen (jedoch nicht dargestellt). Der Schaltantrieb (nicht dargestellt) ist so ausgelegt, dass er eine Positionierung des Supports 28 relativ zu den Gußschienen 16, 18 mit hoher Genauigkeit vornehmen kann.
  • Zwei ähnliche Schienen 36, 38 sind auf der anschließenden orthogonalen Guß- Stirnseite 14 befestigt und sie ergeben Führungen für zwei weitere Paare von Schiebern 40, 42 und 44, 46 (siehe Fig. 1), die zwischen sich einen Werkzeug- Schlitten oder Support aufnehmen. Auf letzterem (sichtbar in Fig. 1) ist ein Schaltantrieb 50 befestigt, mit dessen Hilfe ein Werkzeug-Drehkreuz oder Revolverkopf 52 mit acht Werkzeugen 54-68 drehbar weitergeschaltet werden kann, wie dies erforderlich ist, um eines der acht Werkzeuge in eine Werkstück- Eingriffsposition zu bringen, z. B. das Werkzeug 54 in Fig. 3. Es sind nur Werkzeuge 54 und 62 in der Aufsicht nach Fig. 1 dargestellt, die besser als Fig. 3 den Bearbeitungs-Eingriff des Werkzeugs 54 mit dem Werkstück 32 zeigt.
  • Eine weitere Antriebsvorrichtung (nicht dargestellt) ist auf dem Gußteil 10 oder dem Support 48 zum schrittweisen Weiterschalten des Supports 48 längs der Werkzeugachse 70 auf das Werkstück 32 zu und von diesem weg befestigt.
  • Zwischen jedem Support-Schlitten 28, 48 und der entsprechenden Befestigungsfläche 12 ist ferner eine lineare Positions-Bestimmungs-Vorrichtung (200, 202 in den Fig. 4 und 6) vorgesehen, um die Position eines jeden Schlittens 28, 48 zu seiner Achse 34, 70 und bei einer Längsbewegung die Verschiebung eines jeden Support-Schlittens 28, 48 relativ dazu anzuzeigen. Die Ausgänge der Positions-Bestimmungs-Vorrichtung können auch verwendet werden, um die Schlitten-Geschwindigkeiten relativ zu dem Gußteil 10 zu berechnen.
  • Die Ecke des Gußteiles 10 wird durch die beiden Befestigungsflächen 12, 14 im Ausschnitt zur Bildung eines Hohlraumes 72 definiert, der durch horizontale Flächen 74, 76 und vertikale Wände 78, 80 festgelegt ist. Die Wand 78 ist (im Schnitt) in fig. 2 sichtbar, und zwar zusammen mit den oberen und unteren horizontalen Flächen 74, 76, während in Fig. 1 beide Wände 78 und 80 (im Schnitt) zusammen mit der unteren horizontalen Fläche 76 dargestellt sind - der obere Bereich des Gußteiles (einschließlich der oberen Fläche 74) ist dabei ausgespart.
  • Der Hohlraum schafft den Raum, in den die Positions-Anzeige-Vorrichtung der Erfindung vorstehen kann.
  • Nach der Erfindung ist eine horizontale Plattform 82 mit dem Werkstück-Support- Schlitten 28 bei 84 befestigt und nimmt zwei getrennte Zweiachsen-Skalen (Raster 86 und 88) auf, während bei 90 mit dem Werkzeug-Support-Schlitten 48 ein starrer Arm 92 befestigt ist, der so positioniert ist, dass er sich seitlich von dem Support 48 erstreckt und über der Plattform 82 sowie parallel dazu liegt. Obgleich nicht dargestellt, können vertikale Rippen auf der oberen Seite des Armes 92 ausgebildet sein, um die Steifigkeit zu verbessern. Die Unterseite ist im wesentlichen flach.
  • In ähnlicher Weise wird die Unterseite der Plattform 82 mit Verstärkungsrippen versehen, von denen eine bei 94 in Fig. 2 dargestellt ist.
  • Zwei Leseköpfe 96, 98 werden von dem Arm 92 aufgenommen; die Leseköpfe 96, 98 sind auf dem Arm so positioniert, dass sie über den Skalen 86, 88 liegen und mit ihnen zusammenwirken, um X- und Z-Achsenkoordinaten zu bilden. Da die Skalen sich mit dem Werkstück-Support-Schlitten 28 und die Leseköpfe mit dem Werkzeug- Support-Schlitten 48 bewegen, entspricht die Differenz zwischen X&sub1;, Z&sub1; und X&sub2;, Z&sub2; (den X- und Z-Koordinaten am Beginn und am Ende der Linearbewegung eine:; der beiden Schlitten 28, 48 relativ zum Gußteil 10) der Bewegung des einen Schlittens relativ zum anderen. Wenn beispielsweise der Werkstück-Support-Schlitten stationär ist (d. h. eine feste Position längs der Z-Achse 34 einnimmt) und wenn der Werkzeug- Support-Schlitten 48 um zwei Mikron längs der Achse 70 (der X-Achse) vorgeschoben wird, sind die Werte von Z&sub1; und Z&sub2; die gleichen und der Wert von X&sub2; ist zwei Mikron größer als der Wert von X&sub1;.
  • Wenn jedoch bei einem Eingriff des Werkzeuges und Werkstückes die Reaktion auf das Aufbringen einer Antriebskraft auf den Support-Schlitten 48 zum Vorschieben des Werkzeuges 54 um zwei Mikron eine sehr geringe Formänderung der Konstruktion bewirkt, an der der Support-Schlitten 48 befestigt ist, und/oder in dem Gußteil 10 und/oder in den Konstruktionen, die den Support-Schlitten 28 festlegen, kann das Resultat so aussehen, dass die tatsächliche Bewegung des Werkzeugs 54 relativ zum Werkstück 32 größer als zwei Mikron wird, um eine Änderung von zwei Mikron in den X-Achsen-Koordinaten von dem primären Lesekopf 98 zu erreichen. Dies hat zur Folge, dass mehr Material von dem Durchmesser des Werkstückes abgenommen wird.
  • Bei manchen Anwendungsfällen können die Fehler, die durch solche Formänderungen entstehen, unberücksichtigt bleiben, und für solche Anwendungsfälle können die Bearbeitungs-Zuwachsanteile einfach dadurch bestimmt werden, dass die X-Achsen-Koordinaten von dem Lesekopf 98 überwacht werden, nachdem die Start-Position des Schlittens 48 geeicht worden ist (d. h. die Position, wenn das Werkzeug 54 gerade das Werkstück zum ersten Mal berührt, wenn der Schlitten 48 vorgeschoben wird).
  • Wenn solche Fehler nicht annehmbar sind, können die X-Achsen-Ablesungen aus dem zweiten Lesekopf 96 ebenfalls berücksichtigt werden und wenn der Koordinaten-Wert für 96 beginnt, außer Tritt mit dem aus 98 zu kommen, wird ein Fehlersignal in einer Rechenvorrichtung berechnet, das die Größe der Formänderung anzeigt, die längs der X-Achse aufgrund der Reaktion auf die Bearbeitungskräfte an der Werkzeug-/Werkstück-Eingriffsstelle auftritt.
  • Durch Verwendung einer trigonometrischen Analyse dieses Fehlersignals kann der Antrieb auf den Werkzeug-Support-Schlitten 48 eingestellt und früher freigegeben und entfernt werden, als dies sonst der Fall wäre, um einen zusätzlichen unerwünschten Vorschub des Werkzeuges längs der Achse 70 zu verhindern.
  • Um die Plattform 82 aufzunehmen, wird die innenliegende Fläche des Support- Schlittens 48 bei 100 (siehe Fig. 1 und 2) ausgespart, und der Bereich der Befestigung 90 zwischen dem Arm 92 und dem Schlitten 48 liegt tatsächlich auf der Innenfläche 102 der Aussparung 100.
  • Es können unterschiedliche Werkzeuge, z. B. 56, 58 usw. dadurch in Betrieb genommen werden, dass der Schlitten 48 begrenzt wird, um die Werkzeug- Anordnung aus dem Bereich des Werkstückes zu entfernen und den Revolver weiter zuschalten, bis das gewünschte Werkzeug die "Arbeits-Position" einnimmt; anschließend kann der Schlitten nochmals vorgeschoben werden, so dass das neue Werkzeug mit dem Werkstück in Eingriff kommt.
  • Die Erfindung ist insbesondere anwendbar auf Bearbeitungsvorgänge und Werkstücke, die eine sehr kurze axiale Bewegung oder einen sehr kurzen Hub des Werkzeuges relativ zum Werkstück oder des Werkstücks relativ zum Werkzeug erfordern. Die Bearbeitung sehr kleiner Teile, z. B. Spindeln für Rechner-Diskettenantriebe ist ein solches Anwendungsgebiet, wobei eine hohe Bearbeitungsgenauigkeit erforderlich ist, um exakte fertig bearbeitete Durchmesser und minimale hohe und tiefe Punkte zu erreichen.
  • Wenn eine hohe Genauigkeit erforderlich ist, können Antriebe zur Erzielung von X- und Y-Achsenverschiebungen der Schlitten 28 und 48 in Form von high traction friction drives, wie sie beispielsweise von der Firma Cranfield Precision Engineering Ltd., Wharley End, Cranfield, Bedford, England entwickelt und hergestellt werden. Mit solchen Antrieben ist es möglich, Stufen von weniger als 0,1 Mikron zu erreichen.
  • Bei einer typischen Anwendung kann der Grundhub des Werkzeug-Schlittens X in der Größenordnung von 20 mm und der Werkstück-Z-Achsen-Hub etwa 50 mm betragen.
  • Der ganze Vorteil des zweiten Lesekopfes 96 wird erzielt, wenn der Abstand zwischen dem Lesekopf 98 und der Eingriffsstelle des Werkzeuges und Werkstückes (104 in Fig. 1) gleich groß wie der Abstand zwischen dem Lesekopf 98 und dem Lesekopf 96 ist.
  • Parallaxen-Fehler können entstehen, wenn die Eingriffsstelle des Werkzeuges und des Werkstückes nicht in der gleichen Ebene wie die Skalen und die Leseköpfe liegt.
  • Da die Skalen und Leseköpfe eine begrenzte Tiefe haben und ein kleiner Spalt zwischen dem Kopf bzw. den Köpfen und der Oberfläche der Skala bzw. Skalen bestehen muss, ist es für die Skalen und den Kopf nicht möglich, die gleiche horizontale Ebene einzunehmen. Die in den Zeichnungen dargestellte Konfiguration minimiert Parallaxen-Fehler, die sonst durch Positionieren der Support-Plattform 82 für die Skala bzw. Skalen knapp unterhalb der horizontalen Ebene 106 entstehen, die die Werkstück-Achse und die Stelle des Werkzeug-Eingriffs 104 (siehe Fig. 1) aufnimmt, sowie durch Positionieren des Armes, der die Leseköpfe im gleichen Abstand über der horizontalen Ebene wie die Plattform 82 unterhalb aufnimmt. Auf diese Weise liegt die horizontale Ebene 106 in dem Spalt zwischen den Leseköpfen und den Skalen.
  • Zweiachsen- X-, -Z-Koordinaten-Meßvorrichtungen werden u. a. von Heidenhain, Dr. Johannes Heidenhain GmbH hergestellt, die Brechungsgitter und optische Sensoren für eine exakte Bestimmung der Bewegung in zwei orthogonalen Richtungen verwenden.
  • In Zusammenhang mit den Fig. 4-6 werden die Schlitten 28 und 48 durch Motoren 204 und 206 vom Sprach-Spulen-Typ angetrieben. Die Energie zur Betätigung der Motoren 204 und 206 wird von Verstärkern 208 und 210 unter Steuerung eines (rack MTD PC) Rechners 212 geliefert, der mit dem Motoren 208 und 210 über digitale Signale verarbeitende Schnittstellenkarten 214 verbunden sind, die den Rechner in die Lage versetzen, Steuersignale an die Motoren 208 und 210 zu senden. Die Karten 214 ermöglichen dem Rechner 212 auch, einen Spindelverstärker 216 zu steuern, der seinerseits die Energie für die Betätigung eines Spindelmotors 218 zum Drehen des Spannkopfes 30 einspeist.
  • Die Positions-Bestimmungsvorrichtung 202 weist eine lineare Skala 220 auf, die auf dem Schlitten 48 befestigt ist, ferner einen Heidenhain-Codierer 222, der am Gußteil 10 befestigt und so angeordnet ist, dass er die Skala 220 abliest. Weitere Informationen über die Position des Schlittens 48 relativ zum Gußteil 10 werden durch eine Bezugs-Schalter 224 gewonnen, der auf dem Gußteil 10 befestigt und durch einen Teil des Schlittens 48 (nicht dargestellt) geschlossen wird, wenn der Schlitten am einen Ende seines Bewegungsbereiches längs der Achse 70 angekommen ist. Die Bestimmungsvorrichtung 200 weist in ähnlicher Weise eine lineare Skala 226 auf dem Schlitten 28 sowie einen Sensor 228 und einen Bezugs-Schalter 230, der an dem Gußteil 10 befestigt ist, auf.
  • Die Ausgänge aus den Sensoren 98, 222 und 228 werden in den Rechner 212 über eine Heidenhain-Splitterbox 232 eingespeist, ebenso wie der Ausgang aus einem Codierer 234, der auf der Werkstück-Spindel der Maschine (auf der der Spannkopf 30 ebenfalls befestigt ist) festgelegt und so angeordnet ist, dass Geschwindigkeits- und Positions-Informationen auf der Spindel und damit dem Werkstück 32 erreicht werden. Die Splitterbox 232 steuert auch die Sensoren, die mit den Verstärkern 208, 210 und 216 kommunizieren.
  • Der Rechner 212 ist ferner mit dem Schaltantrieb 50 für das Drehkreuz 52 über die Steuerschaltung 236 verbunden und Informationen über die Winkelposition des Drehkreuzes 52 werden von dem Rechner über den Ausgang aus Kaman-Sonden 238 abgeleitet, die mit dem Rechner 212 über eine Schnittstellen-Einheit 240 verbunden sind. Die Dimensionen der Teile des Werkstückes, die auf der Maschine befestigt sind, können mit Hilfe von Luft-Sonden 242 gemessen werden, die ebenfalls an den Rechner 212 angeschlossen sind.
  • Ein Operator kann den Betrieb des Rechners 212 mit Hilfe einer Man Machine Interface 244 steuern, die in diesem Fall die Form eines Monitors 246, Tastenfeldes 248 und einer Steuertafel 250 annimmt. Die Maschine kann auch verschiedene Steuer- und Informations-Signale erzeugen und verschiedene andere Signale empfangen, z. B. Ladeprogramm-Signale oder Maß-Signale und zwar über I/O- Schnittstellenmodule 252, 254 und 256, die mit dem Rechner 212 geschaltet sind. Das Beispiel einer Maschine nach der Erfindung weist einen Zweiachsen- Ladeprogramm-Roboter 258 auf, der mit dem Rechner 212 verbunden und von ihm mit Hilfe einer Steuerschaltung 260 gesteuert wird.
  • Im Falle einer Unterbrechung der Netzversorgung zur Maschine wird die Energieeinspeisung in den Rechner 212 durch eine unterbrechungsfreie Stromversorgung 262 aufrecht erhalten, die ein gesteuertes Anhalten der Maschine ermöglicht und verhindert, dass Daten aus dem flüchtigen Speicher des Rechners 212 verloren gehen.
  • Die Maschine kann auch mit einem Nutenformwerkzeug (nicht dargestellt) ausgerüstet sein, das mit Hilfe eines Nuteneinstechsystems, generell mit 264 bezeichnet, zum Werkstück vorgeschoben werden kann.
  • Der Codierer 96 ist ferner mit dem Rechner 212 über die Splitter-Box 232 verbunden, ist jedoch aus den Fig. 4-6 der einfacheren Darstellung wegen weggelassen.
  • Jeder der Schlitten 28 und 48 kann eine entsprechende Platte aufnehmen, die verwendet wird, um eine Dämpfung für die Schlittenbewegung zu erreichen. Die Platten können unmittelbar über der Bodenwand 76 und unterhalb der Versteifungsrippe 94 an Positionen angeordnet sein, die generell mit 300 und 302 bezeichnet sind, wobei jede von ihnen sich auf die Platte bezieht, die mit dem Schlitten 48 und dem Schlitten 28 verbunden ist. Der einfacheren Darstellung wegen sind die Platten in der Zeichnung nicht gezeigt. Die mit dem Schlitten 28 verbundene Platte liegt über der mit dem Schlitten 48 verbundenen Platte, und eine viskose Flüssigkeit, z. B. Öl, wird zwischen die beiden Platten eingeführt, um eine Dämpfung der Schlittenbewegungen zu erzielen. Bei einer abgeänderten Ausführungsform liegen die beiden Platten nicht übereinander, sondern stattdessen liegt jede Platte teilweise über einem entsprechenden Tablett das auf dem Boden der Nut 76 befestigt ist, wobei die beiden Tabletts die viskose Flüssigkeit enthalten, um den Dämpfungsvorgang zu erzielen. In einem solchen Fall kann jedes Tablett beweglich so angeordnet sein, dass die Proportion der entsprechenden Platte, die darüber liegt, verändert wird, so dass das Ausmaß der Dämpfung des entsprechenden Schlittens fein abgestimmt wird.
  • Zwei Beispiele des Betriebes der Schleifmaschine werden nachstehend in Verbindung mit den folgenden Definitionen der verschiedenen Versetzungs- und Bezugs-Werte beschrieben, die verwendet werden, um den einwandfreien Pfad für ein bearbeitendes Werkzeug auf dem Drehkreuz 52 relativ zu einem Werkstück, das auf dem Schlitten 28 befestigt ist, zu bestimmen.
    • Bezugsstellen auf den X- und Z-Achsen
  • Dies sind die Positionen längs der X- und Z-Achsen der Schlitten 48 und 28, definiert durch eine gegebene Bezugsstelle. Zu Anfang kann die Bezugsstelle durch die Positionen der Schlitten definiert werden, an denen die Bezugsschalter 224 und 230 geschlossen sind. Die Bezugslinie(n) auf einem der Gitter 86 und 88, die diesen Positionen entsprechen, können dann durch die Maschine gespeichert werden, damit die Bezugspositionen in aufeinanderfolgenden Arbeitsvorgängen gefunden werden können.
    • Heimpositionen der X- und Z-Achsen
  • Dies sind die Positionen, die als die zurückgezogenen Enden der Hübe der Schlitten 28 und 48 angesehen werden. An diesen Positionen werden die Sichtanzeigen auf der Man Machine Interface 244 eingestellt, um einen Wert von +35 für X und +50 für Z anzuzeigen.
    • X-Achsen-Schnittstelle
  • Dies ist die Position des Schlittens 48, bei der ein Werkzeug (das keine Versetzungen erforderlich macht) auf der Achse 34 positioniert wird, und deshalb dem am weitesten vorne liegenden Ende des Hubes des Schlittens 48 entspricht, d. h., wenn X = 0.
    • Z-Achsen-Schnittstelle
  • Ein Werkzeug (das keine Versetzungen erforderlich macht) auf dem Drehkreuz 52 würde 10 mm über (in) die Frontfläche der Backen des Spannkopfes 30 an dieser Stelle hinaus platziert werden, was der Stelle entspricht, an der der Schlitten 28 sein am weitesten vorne liegendes Ende des Arbeitshubes erreicht hat (bei dem Z = 0 ist).
    • Spannkopf-Z-Referenz-Versetzung
  • Dies ist die Differenz in Z-Werten (ein Abstand längs der Achse 34) zwischen der Frontseite der Backen des Spannkopfes 30, die an die Maschine angepasst ist und der des 15 mm Nennwertes der Backen des Spannkopfes. Diese Versetzung kann variiert werden, um beispielsweise den Verschleiß an den Backen zu kompensieren.
    • X- und Z-Versetzungen des Werkzeugsatzes
  • Dies sind die gemessenen Differenzen zwischen der idealen Position einer Schneidkante eines Werkzeuges in dem Drehkreuz 52 und der eigentlichen der Maschine angepaßten Position. Wenn die Versetzungen Null sind, wird die Werkzeugkante auf die Schnittstellen platziert, wenn X und Z = 0 sind. Diese Versetzungen werden auf einer Offline-Werkzeug-Bezugs-Haltevorrichtung gemessen und in den Rechner 212 eingeführt. Jedes Werkzeug erfordert seine eigenen X- und Z- Versetzungswerte.
    • Index X- und Z-Werkzeug-Versetzung
  • Dies ist der detektierte Unterschied zwischen der Position, bei der ein Werkzeug auf dem Drehkreuz 52 an der Schneidstelle platziert ist, und der entsprechenden Position für vorausgehende Operationen der Maschine. Diese Versetzungen stellen die Nicht- Wiederholbarkeit der Bewegung des Werkzeuges und der Werkstücke relativ zueinander dar. Für ein gegebenes Drehkreuz 52 gibt es acht Paare von X- und Z- Werkzeug-Versetzungswerten, nämlich einen Satz für jede Position auf dem Drehkreuz.
    • X- und Z-Messungs-Werkzeug-Versetzung
  • Nachdem ein Werkstück durch die Maschine bearbeitet worden ist, wird es auf eine dem Prozess nachgeschaltete Mess-Station (nicht dargestellt) übertragen, wo die Werkstück-Dimensionen gemessen und mit theoretischen Dimensionen verglichen werden. Die Mess-Station erzeugt dabei einen Satz von konstant fortgeschalteten Werten, die die Versetzung darstellen, die erforderlich ist, um die Dimensionen des fertigen Werkstückes innerhalb einer vorbestimmten Toleranz als Änderung der Konditionen mit der Zeit einhalten. Fehler, die sich aus geringfügigen thermischen Veränderungen, Werkzeugabnutzung und dergl. ergeben, werden auf diese Weise korrigiert. Dies Korrekturen können automatisch in den Rechner über das Modul 256 oder von Hand eingegeben werden, falls Offline-Messmerkmale, die an der Mess- Station nicht gemessen werden, eine Abweichung von den Bearbeitungs-Grenzwerten anzeigen.
  • Beim Konstruieren und Einrichten der Maschine kann der Hub eines jeden Schlittens 28 und 48 innerhalb weicher Grenzen dadurch eingestellt werden, dass das Ausmaß der Bewegung geändert wird, das erforderlich ist, um die Schlitten von den Bezugsstellen-Positionen und Ausgangs-Positionen zu den Schneidstellen zu bringen. Dies wird durch Änderungen in den Unterschieden zwischen den X-Werten entsprechend den Bezugs/Ausgangs-Positionen und den Schneid-Positionen reflektiert.
  • Der Rechner 212 kann dann so programmiert werden, dass er die Start- und End- Punkte des Bewegungspfades des Werkzeuges in bezug auf die Schneidstellen in den X- und Z-Achsen, d. h. in bezug auf die Achse 34 und die Stirnseite der Backen des Spannkopfes 30 definiert. Die Maschine führt automatisch weitere Korrekturen durch, indem das fertig bearbeitete Werkstück überwacht wird, und indem das Drehkreuz 52 auf Nicht-Wiederholbarkeit geprüft wird.
    • Beispiel 1: Drehen eines Durchmessers
  • Um ein zylindrisches Werkstück mit einem Durchmesser von 10 mm herzustellen, werden folgende Schritte durchgeführt:
  • 1. Die Schlitten 28 und 48 werden in ihre entsprechenden Ausgangspositionen verschoben.
  • 2. Die Werkzeugsatz-X-Versetzung eines Werkzeuges wird dadurch gemessen, dass das Werkzeug in einen Werkzeughalter einer außerhalb der Maschine angeordneten Werkzeug-Bezugsvorrichtung (nicht dargestellt) eingesetzt wird. Das Werkzeug (z. B. 54) wird dann in einem vorgegebenen Behälter in der Stirnplatte des Drehkreuzes 52 befestigt und die gemessene Werkzeugsatz-X-Versersetzung wird in den Rechner 212 eingeführt, der diese Zahlen in eine Werkzeug-Versetzungs-Datentabelle einführt, die auf dem Behälter angebracht werden kann.
  • 3. Das Werkzeug wird anschließend auf dem Schlitten 48 in eine Position von X = 5.000 (d. h. bei der das Ende des Werkzeuges 5 mm von der Achse 34 entfernt ist) verschoben und das Werkzeug nimmt dann eine Position ein, in der es den Durchmesser von 10 mm dreht, da der Rechner 212 die Werkzeugsatz-X-Versetzung in die Positions-Koordinaten des Werkzeuges durchgeführt hat.
  • 4. Während des anfänglichen Drehens wird die Index-X-Werkzeug-Versetzung auf Null gebracht.
  • 5. Nachdem das Werkstück auf den Durchmesser von 10 mm gedreht und fertig gestellt worden ist, wird es in die Mess-Station übertragen.
  • Die Genauigkeit des fertig gestellten Bauteils wird durch die akkumulierten Fehler in der Position der Schneidstelle in der X-Achse, dem festgelegten Werkzeugsatz-X- Offset-Wert und Fehlern, die aufgrund der Nicht-Wiederholbarkeit der Positionen des Gehäuses in das Drehkreuz 52, sowohl in bezug auf die Stirnplatte des Drehkreuzes als auch die Bezugsstellen der Schlitten 28 und 48 eingeführt werden, begrenzt. Die Mess-X-Werkzeug-Versetzung wird jedoch an der Mess-Station berechnet und in den Rechner 212 zurückgeführt, der dann den Mess-X-Werkzeug-Versetzungswert benutzt, um die Werkzeug-Position für nachfolgende Werkstücke zu revidieren.
  • Bevor solche Werkstücke hergestellt werden, berechnet die Maschine auch einen Wert der Index-X-Werkzeug-Versetzung dadurch, dass der Schlitten 70 verschoben wird, bis die Sensoren 96 und 98, die in Verbindung mit den Skalen 86 und 88 arbeiten, anzeigen, dass das Werkzeug an der X-Achsen-Schneidstelle angekommen ist und dann diese Messung mit der Positions-Messung verglichen wird, die durch die Bestimmungsvorrichtung 202 gegeben ist. Diese Daten werden dann verwendet, um die Werkzeug-Position zu revidieren, um wiederum eine Korrektur auf Nicht- Wiederholbarkeit des Werkzeug-Index vorzunehmen.
  • Sollten alle anderen Funktionen auf der Maschine unverändert bleiben und der berechnete Wert der Versetzungen korrekt sein, wird der zweite Teil theoretisch exakt auf Maß gedreht.
  • Nachfolgende Teile können in gleicher Weise hergestellt werden, wobei die Mess-X- Werkzeug-Versetzung in diesen Fällen einem Glättungs-Algorithmus unterzogen wird, um den Korrekturvorgang zu stabilisieren.
    • Beispiel 2: Drehen einer Stirnfläche
  • Zum Drehen einer Stirnfläche mit einer Positions-Dimension relativ zu einem vorbearbeiteten Merkmal muß die Position des Merkmals relativ zur Vorderseite der Backen des Spannkopfes 30 zunächst festgestellt werden. In dem nachfolgenden Beispiel beträgt die Dimension 3 mm.
  • 1. Die Schlitten 28 und 48 werden zunächst in ihre Ausgangspositionen verschoben, wie im vorausgehenden Beispiel.
  • 2. Das Werkzeug wird dann in eine außerhalb der Maschine gelegene Werkzeug- Bezugs-Spannvorrichtung gebracht, so dass die Werkzeugsatz-Z-Versetzung gemessen werden kann. Das Werkzeug und seine Halterung werden dann in einem vorgegebenen Behältnis im Drehkreuz 52 festgelegt und der Wert der Werkzeugsatz- Z-Versetzung wird in den Rechner eingegeben, der den Wert in einer Versetzungs- Datentabelle für diesen Behälter benutzt.
  • 3. Der Schlitten 28 wird anschließend soweit verschoben, bis eine Position von Z = 13.000 erreicht ist. Dies führt dazu, dass das Werkzeug sich dann in einer Position befindet, in der die Stirnseite gedreht werden kann, da das Steuergerät die Werkzeugsatz-X-Versetzung in die eigentliche Z-Position des Werkzeugs relativ zum Werkstück aufgenommen hat. Wenn eine gültige Spannfutter-Z-Bezugsversetzung im Speicher des Rechners 212 vorhanden ist, wird letztere auch diesen Wert verwenden, um die Z-Position des Werkzeugs zu modifizieren, wenn dieses sich an der Schneidfläche befindet.
  • 4. Der Index-Z-Werkzeug-Versetzungswert wird dann auf Null während des Drehens der ersten Fläche eingestellt.
  • 5. Das durch den Vorgang erzeugte Teil wird dann auf die Mess-Station übertragen und kann anschließend von Hand vermessen werden.
  • Die Genauigkeit, mit der das Teil hergestellt wird, wird durch die angesammelten Fehler in der Position der Z-Achsen-Schneidstelle, den Werkzeugsatz-Z-Versetzungswert und den berechneten Spannfutter-Z-Bezug dieser Versetzung und die aus der Nicht-Wiederholbarkeit in den Stellen der Werkzeughalter-Behälter (und dem Drehkreuz 52) eingeführten Fehler begrenzt.
  • Es wird festgestellt, dass für aufeinanderfolgende Teile die Position der Schnittfläche verschoben werden muss, wobei die Spannkopf-Z-Bezugs-Versetzung oder die Mess- Z-Werkzeug-Versetzung von Hand eingestellt werden kann, indem entsprechende Befehle in den Rechner 212 eingegeben werden.
  • Um ein zweites Teil zu drehen, werden bei der Maschine automatisch neue Versetzungen verwendet, um die Werkzeug-Position zu revidieren. Die Maschine wird auch den Wert entnehmen, der gerade in der Index-Z-Werkzeug-Versetzung gefunden wird (der in ähnlicher Weise wie die Index-X-Werkzeug-Versetzung berechnet wird) und wird die Werkzeug-Position erneut revidieren, um eine Nicht- Wiederholbarkeit des Werkzeug-Index für nachfolgende Teile zu korrigieren.
  • Für den Fall, dass alle anderen Funktionen an der Maschine unverändert bleiben und der Wert der Versetzungen korrekt berechnet wird, werden der zweite und die nachfolgenden Teile theoretisch exakt auf Maß gedreht.
    • Zusammenfassung
  • Eine Werkzeugmaschine weist einen Werkstück-Schlitten (28) zur Aufnahme eines Werkstückes (32) auf, von dem Material mit Hilfe eines Werkzeuges (54) entfernt wird, das von einem Werkzeug-Schlitten (48) aufgenommen wird. Eine Zweiachsen-Skala (86, 88) ist mit einem der Schlitten verbunden und arbeitet mit einem Lesekopf (96, 98) zusammen, der mit dem anderen Schlitten verbunden ist. Der Ausgang aus dem Lesekopf wird durch eine Signalverarbeitungs-Vorrichtung verarbeitet, um eine Anzeige der Position und/oder Bewegung der Schlitten relativ zueinander zu erzielen und um Positionsdaten über einen oder beide Schlitten zu gewinnen, damit die Steuerung ihrer Bewegung unterstützt wird, um einen Bearbeitungsvorgang auszuführen. Durch direktes Messen der relativen Positionen der beiden Schlitten werden Probleme, die sich beispielsweise aus Deformationen des Maschinenrahmens, auf dem die Schlitten befestigt sind, abgeschwächt. Eine bevorzugte Ausführungsform der Maschine weist einen zweiten Lesekopf auf, der mit einem Schlitten verbunden ist und der die Skala auf einem anderen Schlitten hat, so dass die Ausgänge aus den beiden Leseköpfen verwendet werden können, um zu bestimmen, ob eine relative Winkelverschiebung der Pfade eingetreten ist, denen die Schlitten folgen. Des weiteren wird ein Verfahren zum Bestimmen der Linear-Bewegung eines der Schlitten relativ zum anderen und des Bearbeitungsprozesses, der unter Verwendung der Werkzeugmaschine erreicht wird, vorgeschlagen.

Claims (3)

1. Verfahren zum Bearbeiten, z. B. zum Abnehmen von Material von einem rotierenden Werkstück (32), das auf einem Werkstückschlitten (28) befestigt ist, unter Verwendung eines Werkzeugs (54-68), das feststehend oder rotierend angeordnet sein kann, und das auf einem Werkzeugschlitten (48) befestigt ist, wobei die beiden Schlitten in orthogonalen Richtungen beweglich sind, das durch folgende Schritte gekennzeichnet ist:
das Werkzeug wird so bewegt, dass es mit der Oberfläche des Werkstückes zum Abnehmen von Material vom Werkstück in Eingriff kommt, die Position des Werkzeugschlittens wird unter Verwendung eines Zweiachsen-Skalen-Meßsystems bestimmt, das nahe dem Bearbeitungsbereich positioniert ist, wobei das System einen auf einem der beiden Schlitten befestigten Lesekopf (96) und eine zweiachsige, mit dem anderen Schlitten befestigte Skalenvorrichtung (86, 83) aufweist, und der Lesekopf in im wesentlichen der gleichen Ebene wie die zweiachsige Skalenvorrichtung angeordnet ist und den Vorschub des Werkzeuges und damit das Ausmaß der Bearbeitung unter Verwendung von Positionsdaten aus dem Lesekopf steuert, dadurch gekennzeichnet, dass die Position des Werkzeugschlittens mit Hilfe eines zweiten Meßkopfes (98) bestimmt wird, der ferner mit der zweiachsigen Skalenvorrichtung zusammenarbeitet, und mit dem gleichen Schlitten wie der ersterwähnte Lesekopf befestigt ist, irgendwelche Abweichungen gemessen werden und Divergenzen zwischen Skalenablesungen und vorhergesagten Skalenablesungen im Anschluß an vorhandene lineare Schlittenbewegungen gemessen werden, um eine Korrektur in der linearen Schlittenbewegung und damit eine Kompensation von Störungen aufgrund von Bearbeitungskräften vorzunehmen.
2, Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Skalenvorrichtung (86, 88) mit einem Werkstücksupport verbunden und zusammen mit ihm verschiebbar ist, und dass Fehlersignale, die irgendwelche Positionsfehler des Werkzeuges (54-68) anzeigen, dadurch erhalten werden, dass die Werte der Signale bestimmt werden, die aus dem zweiten Ablesekopf (98) für eine gegebene lineare Bewegung des Werkzeuges aus der ersten Position in eine zweite Position erhalten werden sollen, indem die Werkzeugposition definierende Signale aus dem ersten Lesekopf (96) gewonnen werden, der mit einem Werkzeugsupport verbunden und mit ihm zusammen verschiebbar ist, und dass damit die tatsächliche zweite Werkzeugposition verglichen wird, die Signale definiert, die aus dem zweiten Lesekopf (98) gewonnen werden, der ebenfalls mit dem Werkzeugsupport verbunden ist.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Position mindestens des einen oder des anderen Supports in Abhängigkeit von einem Fehlersignal einstellbar ist, das aus dem Vergleich gewonnen wird, damit eine gewünschte Position des Werkzeugs relativ zum Werkstück oder der nächstfolgende Bewegungsbefehl erzielt werden kann, damit der Werkzeugsupport so modifizierbar ist, dass er die tatsächliche Position des Werkzeugs aufgrund der vorausgehenden Bewegungs-Befehle berücksichtigt.
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