EP1329289B1 - Verfahren zur Finishbearbeitung von Werkstücken - Google Patents

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EP1329289B1
EP1329289B1 EP03000941A EP03000941A EP1329289B1 EP 1329289 B1 EP1329289 B1 EP 1329289B1 EP 03000941 A EP03000941 A EP 03000941A EP 03000941 A EP03000941 A EP 03000941A EP 1329289 B1 EP1329289 B1 EP 1329289B1
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EP
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force
infeed
tool spindle
tool
operating mode
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Harald Dr.-Ing. Goldau
Peter Brust
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Thielenhaus Technologies GmbH
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Thielenhaus Technologies GmbH
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    • B24B49/00—Measuring or gauging equipment for controlling the feed movement of the grinding tool or work; Arrangements of indicating or measuring equipment, e.g. for indicating the start of the grinding operation
    • B24B49/006—Measuring or gauging equipment for controlling the feed movement of the grinding tool or work; Arrangements of indicating or measuring equipment, e.g. for indicating the start of the grinding operation taking regard of the speed
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B1/00—Processes of grinding or polishing; Use of auxiliary equipment in connection with such processes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B49/00—Measuring or gauging equipment for controlling the feed movement of the grinding tool or work; Arrangements of indicating or measuring equipment, e.g. for indicating the start of the grinding operation
    • B24B49/16—Measuring or gauging equipment for controlling the feed movement of the grinding tool or work; Arrangements of indicating or measuring equipment, e.g. for indicating the start of the grinding operation taking regard of the load
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B5/00—Machines or devices designed for grinding surfaces of revolution on work, including those which also grind adjacent plane surfaces; Accessories therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B51/00—Arrangements for automatic control of a series of individual steps in grinding a workpiece

Definitions

  • the invention relates to a method for finish machining of workpieces using a machining device which has a tool spindle for a machining tool and an NC-controlled feed device, wherein the workpiece-side pressing force of the machining tool is measured and the force measurements are fed to the NC controller, which sets the feed speed of the machining tool to the workpiece, and wherein the finish machining takes place in a force-controlled operating mode, in which the feed speed is controlled in dependence on the pressing force acting on the machining tool.
  • Finishing workpieces are precise Guided feed movements of the rotating machining tool required to meet high demands on the Dimensional accuracy and surface quality of the machined To fulfill workpiece surface.
  • the delivery must be so be controlled that the editing tool with a defined force of usually less than 100 N at the abuts the workpiece surface to be machined.
  • At very small Workpieces must have contact forces of the order of 1 be set to 50 N, with minimal Deviations.
  • a method with the features described above is known from DE 199 52 805 A1.
  • a carriage with an NC-controlled linear motor as Feed drive used as a delivery device for the machining tool a carriage with an NC-controlled linear motor as Feed drive used.
  • the linear motor stands out through a high dynamic and is dependent on the force acting on the machining tool pressing force controlled.
  • the carriage must be stored frictionless, to allow precise, force-controlled feed movements.
  • the realization of the known method is technically complex.
  • the invention has for its object to provide a method for Finish machining of workpieces to be specified with the force-controlled feed movements of the machining tool with sensitively adjustable and precisely maintained Pressing force is possible.
  • the procedure should also be feasible with mechanical delivery devices, whose adjusting movements are subject to friction.
  • the object is achieved in that a machining device is used whose tool spindle is movably supported on leaf springs in the direction of the feed movement on the feed device and which has an effective between the tool spindle and the feed device, substantially deformation-free operating force measuring device, and that in the force-controlled operating mode with a clock control frequency predetermined by the NC control, the measured values of the force-measuring device are assigned delivery speed values, wherein the assignment between the force and speed values after a damping function is set such that the delivery speed increases with a decrease in the force measurement value and decreases with an increase in the force measurement value until the force measurement value within a permissible tolerance corresponds to a predetermined force setpoint value.
  • the tool spindle is on leaf springs supported, which aligned transversely to the feed direction are.
  • the vertically arranged and with short free length clamped leaf springs are in the feed direction of Tool spindle very yielding and flexible, so that Pressure forces on the tool spindle sensitive and virtually lossless on the force measuring device be transmitted.
  • the leaf springs can be large vertical Absorb forces and large lateral forces. They are suitable therefore for the sole support of the tool spindle on the Delivery device, without any additional Frictional guidance between the tool spindle and the delivery facility needs.
  • As a delivery device can a driven by a roller spindle slide be used.
  • Frictions in the carriage guide as well between roller spindle and slide affect the Measuring the pressing force with which the machining tool on the workpiece surface, not off.
  • the inventive method allows a highly sensitive Force control of the finish machining process, wherein Pressing forces down to 1 N reproducible and accurate set and during the finishing process in the force-controlled operating mode also be maintained can.
  • a force measuring device is a piezoelectric element used between one on the tool spindle fastened connection element and one at the delivery device arranged bearing block is clamped and on the tool spindle acting pressure forces substantially transmits without deformation on the Zustellinraum.
  • Delivery facilities which is a multi-axis delivery movement can perform and one of the number of axes corresponding Number of Zustellantrieben exhibit.
  • the axes assigned feed drives are the NC control so controlled, that the superponiere delivery in Kraft Signscardi the tool spindle according to the above described force-controlled operating mode takes place.
  • the invention teaches that the tool spindle is delivered for finishing a new workpiece in rapid traverse, is detected by a measurement signal of the force measuring device a workpiece gate by the machining tool, and that the Anschneitterkennung the feed movement of the tool spindle is stopped by the NC control and the further operation takes place in the force-controlled operating mode.
  • the force setpoint for finish machining can be varied in stages or continuously according to a time function.
  • the method according to the invention enables a finish machining of workpieces with defined, optimally adapted to the workpiece and the machining tool pressure forces, and with negligible control errors. When machining small-sized workpieces, pressure forces down to 1 N can be achieved.
  • the finisher results which can be achieved with the method according to the invention are distinguished by very good geometry and surface characteristics. By the force control overloads of the machining tool can be avoided, which is reflected in a low wear of the machining tool advantageous.
  • the device shown in Fig. 1 is used for finishing of workpieces and is particularly suitable also for processing of small serial parts Metal or ceramic.
  • the basic structure of Device include a z. B. as a high-performance motor spindle trained tool spindle 1, an NC-controlled Delivery device 2 and one between the Tool spindle 1 and the delivery device 2 effective, in Essentially deformation-free operating force measuring device 3 for measuring the workpiece machining acting on the tool spindle 1 Pressing force F.
  • the tool spindle 1 is with leaf springs. 4 mounted on the feed device 2, wherein the leaf springs 4 are aligned transversely to the feed direction.
  • Force measuring device 3 a piezoelectric element is used, the between one attached to the tool spindle 1 Connection element and one on the feed device.
  • the delivery device 2 has a carriage 5 with an after State of the art trained precision slide guide and as a drive unit one of a motor. 6 driven roller spindle 7 on.
  • Other versions of the Delivery facility is not excluded. It can also multi-axis feeders are used.
  • the workpiece-side pressing force F on the tool spindle 1 is measured.
  • the force measured values are fed to an NC controller 8, which determines the feed rate V of the machining tool to the workpiece.
  • the finish machining takes place in a force-controlled operating mode in which the feed speed V is controlled as a function of the pressing force F acting on the machining tool or the tool spindle 1.
  • the NC control 8 clock control frequency, z. B. in time intervals of two to four milliseconds, the measured values of the force measuring device 3 are assigned Zustell effetsamine. The assignment takes place according to one of the damping functions shown schematically in FIG.
  • the damping function is selected for the specific application and is set so that the delivery speed increases with a decrease in the force value F and reduces with an increase in the force value until the force value F within permissible tolerances corresponds to a predetermined force setpoint F 0 .
  • the clock control frequency with which the assignment of the delivery speed values V to the force measurement values F takes place depends on the NC control 8 and in practice amounts to a few milliseconds.
  • the desired force setpoint value F 0 and the feed rate V 0 associated therewith are reached very quickly and precisely maintained during the finish machining process. This becomes clear with reference to FIGS. 3 to 5, in which the time profiles of the pressing force F acting on the machining tool or the tool spindle and the feed speed V of the tool spindle 1 for the workpiece are each plotted for a finish machining process.
  • the tool spindle 1 For finishing a new workpiece, the tool spindle 1 with a in Figs. 3 to 5 for reasons of scale not shown, preselected feed rate, z. B. at a feed rate of 300 microns / sec, delivered in rapid traverse until a workpiece signal is detected by the processing tool by a measurement signal of the force measuring device 3.
  • the detection of the workpiece gate is shown in Figs. 3 and 4 as a trigger signal 9. With the edge detection by the trigger signal 9, the feed movement of the tool spindle 1 is stopped by the NC controller 8.
  • FIGS. 3 and 4 show that, after a short processing time, the force values F correspond to the predetermined force setpoint value F 0 and this is maintained constant during the finish machining process. Subsequent to the finish machining carried out in the force-controlled operating mode, the feed movement is stopped and the feed device 2 is held in this position until the pressing force acting on the machining tool has largely dissipated. Subsequently, the tool spindle 1 is moved with the feed device 2 of the workpiece, which is indicated in Fig. 3 by negative speed values. The return movement can be triggered force-controlled when the force reading has fallen below a predetermined threshold.
  • the force setpoint value F 0 for the finish machining in the force-controlled operating mode is varied stepwise according to a time function.
  • the Zustell effetsphin V are set by the NC control 8 so that after a short time changed force setpoints can be achieved.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Finishbearbeitung von Werkstücken unter Verwendung einer Bearbeitungsvorrichtung, die eine Werkzeugspindel für ein Bearbeitungswerkzeug und eine NC-gesteuerte Zustelleinrichtung aufweist,
   wobei die werkstückseitige Andrückkraft des Bearbeitungswerkzeuges gemessen wird und die Kraftmesswerte der NC-Steuerung zugeführt werden, welche die Zustellgeschwindigkeit des Bearbeitungswerkzeuges zum Werkstück festlegt, und
   wobei die Finishbearbeitung in einem kraftgesteuerten Betriebsmodus erfolgt, in welchem die Zustellgeschwindigkeit in Abhängigkeit von der auf das Bearbeitungswerkzeug wirkenden Andrückkraft gesteuert wird.
Bei der Finishbearbeitung von Werkstücken sind präzise geführte Zustellbewegungen des rotierenden Bearbeitungswerkzeuges erforderlich, um hohe Anforderungen an die Maßhaltigkeit und Oberflächengüte der bearbeiteten Werkstückfläche zu erfüllen. Die Zustellung muss so gesteuert werden, dass das Bearbeitungswerkzeug mit einer definierten Kraft von im Regelfall weniger als 100 N an der zu bearbeitenden Werkstückfläche anliegt. Bei sehr kleinen Werkstücken müssen Andrückkräfte in der Größenordnung von 1 bis 50 N eingestellt werden, und zwar mit minimalen Regelabweichungen.
Ein Verfahren mit den eingangs beschriebenen Merkmalen ist aus DE 199 52 805 A1 bekannt. Bei dem bekannten Verfahren wird als Zustelleinrichtung für das Bearbeitungswerkzeug ein Schlitten mit einem NC-gesteuerten Linearmotor als Vorschubantrieb eingesetzt. Der Linearmotor zeichnet sich durch eine hohe Dynamik aus und wird in Abhängigkeit von der auf das Bearbeitungswerkzeug wirkenden Andrückkraft gesteuert. Der Schlitten muss reibungsfrei gelagert werden, um präzise, kraftgesteuerte Zustellbewegungen zu ermöglichen. Die Realisierung des bekannten Verfahrens ist technisch aufwendig.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Finishbearbeitung von Werkstücken anzugeben, mit dem kraftgesteuerte Zustellbewegungen des Bearbeitungswerkzeuges mit feinfühlig einstellbarer und präzise eingehaltener Andrückkraft möglich ist. Das Verfahren soll auch mit mechanischen Zustelleinrichtungen durchführbar sein, deren Stellbewegungen reibungsbehaftet sind.
Ausgehend von einem Verfahren mit den eingangs beschriebenen Merkmalen wird die Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass
   eine Bearbeitungsvorrichtung verwendet wird, deren Werkzeugspindel auf Blattfedern in Richtung der Zustellbewegung beweglich an der Zustelleinrichtung abgestützt ist und welche eine zwischen der Werkzeugspindel und der Zustelleinrichtung wirksame, im Wesentlichen deformationsfrei arbeitende Kraftmesseinrichtung aufweist, und
   dass im kraftgesteuerten Betriebsmodus mit einer durch die NC-Steuerung vorgegebenen Taktregelfrequenz den Messwerten der Kraftmesseinrichtung Zustellgeschwindigkeitswerte zugeordnet werden,
wobei die Zuordnung zwischen den Kraft- und Geschwindigkeitswerten nach einer Dämpfungsfunktion so festgelegt ist, dass sich die Zustellgeschwindigkeit bei einem Abfall des Kraftmesswertes vergrößert und bei einem Anstieg des Kraftmesswertes reduziert, bis der Kraftmesswert innerhalb zulässiger Toleranzen einem vorgegebenen Kraftsollwert entspricht.
Erfindungsgemäß wird die Werkzeugspindel auf Blattfedern abgestützt, die quer zur Vorschubrichtung ausgerichtet sind. Die vertikal angeordneten und mit kurzer freier Länge eingespannten Blattfedern sind in Vorschubrichtung der Werkzeugspindel sehr nachgiebig und flexibel, so dass Andrückkräfte an der Werkzeugspindel feinfühlig und praktisch verlustfrei auf die Kraftmesseinrichtung übertragen werden. Insbesondere bei einer Einspannung mit kurzer freier Länge können die Blattfedern große vertikale Kräfte sowie große Querkräfte aufnehmen. Sie eignen sich daher zur alleinigen Abstützung der Werkzeugspindel auf der Zustelleinrichtung, ohne dass es einer zusätzlichen, reibungsbehafteten Führung zwischen der Werkzeugspindel und der Zustelleinrichtung bedarf. Als Zustelleinrichtung kann ein von einer Rollspindel angetriebener Schlitten eingesetzt werden. Reibungen in der Schlittenführung sowie zwischen Rollspindel und Schlitten wirken sich auf die Messung der Andrückkraft, mit der das Bearbeitungswerkzeug an der Werkstückfläche anliegt, nicht aus. Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht eine hochsensible Kraftsteuerung des Finishbearbeitungsprozesses, wobei Andrückkräfte bis hinunter 1 N reproduzierbar und genau eingestellt und während des Finishbearbeitungsprozesses im kraftgesteuerten Betriebsmodus auch eingehalten werden können.
Vorzugsweise wird als Kraftmesseinrichtung ein Piezoelement verwendet, das zwischen einem an der Werkzeugspindel befestigten Anschlusselement und einem an der Zustelleinrichtung angeordneten Lagerbock eingespannt ist und auf die Werkzeugspindel wirkende Andrückkräfte im Wesentlichen ohne Verformung auf die Zustelleinrichtung überträgt.
Für das erfindungsgemäße Verfahren eignen sich auch Zustelleinrichtungen, die eine mehrachsige Zustellbewegung ausführen können und eine der Zahl der Achsen entsprechende Zahl von Zustellantrieben aufweisen. Die den Achsen zugeordneten Zustellantriebe werden von der NC-Steuerung so angesteuert, dass die superponierte Zustellung in Kraftwirkungsrichtung der Werkzeugspindel gemäß dem zuvor beschriebenen kraftgesteuerten Betriebsmodus erfolgt.
In weiterer Ausgestaltung lehrt die Erfindung, dass die Werkzeugspindel zur Finishbearbeitung eines neuen Werkstückes im Eilgang zugestellt wird, bis durch ein Messsignal der Kraftmesseinrichtung ein Werkstückanschnitt durch das Bearbeitungswerkzeug erkannt wird, und dass mit der Anschnitterkennung die Zustellbewegung der Werkzeugspindel von der NC-Steuerung gestoppt wird und der weitere Betrieb im kraftgesteuerten Betriebsmodus erfolgt. Der Kraftsollwert für die Finishbearbeitung kann nach einer Zeitfunktion in Stufen oder stetig variiert werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht eine Finishbearbeitung von Werkstücken mit definierten, optimal auf das Werkstück sowie das Bearbeitungswerkzeug abgestimmten Andrückkräften, und zwar mit vernachlässigbar kleinen Regelabweichungen. Bei der Bearbeitung kleinteiliger Werkstücke können Andrückkräfte bis hinunter zu 1 N realisiert werden. Die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erzielbaren Finishergebnisse zeichnen sich durch sehr gute Geometrie- und Oberflächenkenngrößen aus. Durch die Kraftsteuerung können Überlastungen des Bearbeitungswerkzeuges vermieden werden, was sich in einem geringen Verschleiß des Bearbeitungswerkzeuges vorteilhaft niederschlägt.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels darstellenden Zeichnung erläutert. Es zeigen schematisch
Fig. 1
eine Vorrichtung zur Finishbearbeitung von Werkstücken nach dem erfindungsgemäßen Verfahren,
Fig. 2
in einem Geschwindigkeits-/Kraft-Diagramm die Änderungen der Zustellgeschwindigkeit des Bearbeitungswerkzeuges in Abhängigkeit der auf das Bearbeitungswerkzeug wirkenden Andrückkraft während einer Finishbearbeitung im kraftgesteuerten Betriebsmodus,
Fig. 3
den zeitlichen Verlauf der auf das Bearbeitungswerkzeug wirkenden Andrückkraft und der Zustellgeschwindigkeit bei Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens,
Fig. 4
einen Ausschnitt aus Fig. 3 in einem gegenüber Fig. 3 geänderten Zeitmaßstab,
Fig. 5
die zeitlichen Verläufe der auf das Bearbeitungswerkzeug wirkenden Andrückkraft sowie der Zustellgeschwindigkeit bei einer gegenüber Fig. 3 geänderten Verfahrensführung.
Die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung dient zur Finishbearbeitung von Werkstücken und eignet sich insbesondere auch zur Bearbeitung von kleinstückigen Serienteilen aus Metall oder Keramik. Zum grundsätzlichen Aufbau der Vorrichtung gehören eine z. B. als Hochleistungsmotorspindel ausgebildete Werkzeugspindel 1, eine NC-gesteuerte Zustelleinrichtung 2 sowie eine zwischen der Werkzeugspindel 1 und der Zustelleinrichtung 2 wirksame, im Wesentlichen deformationsfrei arbeitende Kraftmesseinrichtung 3 zur Messung der bei einer Werkstückbearbeitung auf die Werkzeugspindel 1 wirkenden Andrückkraft F. Die Werkzeugspindel 1 ist mit Blattfedern 4 an der Zustelleinrichtung 2 gelagert, wobei die Blattfedern 4 quer zur Vorschubrichtung ausgerichtet sind. Als Kraftmesseinrichtung 3 wird ein Piezoelement verwendet, das zwischen einem an der Werkzeugspindel 1 befestigten Anschlusselement und einem an der Zustelleinrichtung 2 angeordneten Lagerbock eingespannt ist. Die Zustelleinrichtung 2 weist einen Schlitten 5 mit einer nach dem Stand der Technik ausgebildeten Präzisionsschlittenführung sowie als Antriebsaggregat eine von einem Motor 6 angetriebene Rollspindel 7 auf. Andere Ausführungen der Zustelleinrichtung sind nicht ausgeschlossen. Es können auch mehrachsige Zustelleinrichtungen eingesetzt werden.
Die werkstückseitige Andrückkraft F auf die Werkzeugspindel 1 wird gemessen. Die Kraftmesswerte werden einer NC-Steuerung 8 zugeführt, welche die Zustellgeschwindigkeit V des Bearbeitungswerkzeuges zum Werkstück festlegt. Die Finishbearbeitung erfolgt in einem kraftgesteuerten Betriebsmodus, in welchem die Zustellgeschwindigkeit V in Abhängigkeit von der auf das Bearbeitungswerkzeug bzw. die Werkzeugspindel 1 wirkenden Andrückkraft F gesteuert wird. Mit einer durch die NC-Steuerung 8 vorgegebenen Taktregelfrequenz, z. B. in Zeitintervallen von zwei bis vier Millisekunden, werden den Messwerten der Kraftmesseinrichtung 3 Zustellgeschwindigkeitswerte zugeordnet. Die Zuordnung erfolgt nach einer der in Fig. 2 schematisch dargestellten Dämpfungsfunktionen. Die Dämpfungsfunktion wird für den konkreten Anwendungsfall ausgewählt und ist so festgelegt, dass sich die Zustellgeschwindigkeit bei einem Abfall des Kraftmesswertes F vergrößert und bei einem Anstieg des Kraftmesswertes reduziert, bis der Kraftmesswert F innerhalb zulässiger Toleranzen einem vorgegebenen Kraftsollwert F0 entspricht. Die Taktregelfrequenz, mit der die Zuordnung der Zustellgeschwindigkeitswerte V zu den Kraftmesswerten F erfolgt, ist abhängig von der NC-Steuerung 8 und beträgt in der Praxis einige Millisekunden. Im kraftgesteuerten Betriebsmodus werden der gewünschte Kraftsollwert F0 und die diesem zugeordnete Zustellgeschwindigkeit V0 sehr rasch erreicht und während des Finishbearbeitungsprozesses präzise eingehalten. Dies wird anhand der Fig. 3 bis 5 deutlich, in denen die zeitlichen Verläufe der auf das Bearbeitungswerkzeug bzw. die Werkzeugspindel wirkenden Andrückkraft F sowie der Zustellgeschwindigkeit V der Werkzeugspindel 1 zum Werkstück jeweils für einen Finishbearbeitungsprozess aufgetragen sind.
Zur Finishbearbeitung eines neuen Werkstückes wird die Werkzeugspindel 1 mit einer in den Fig. 3 bis 5 aus Maßstabsgründen nicht dargestellten, vorgewählten Zustellgeschwindigkeit, z. B. mit einer Zustellgeschwindigkeit von 300 µm/sec, im Eilgang zugestellt, bis durch ein Messsignal der Kraftmesseinrichtung 3 ein Werkstückanschnitt durch das Bearbeitungswerkzeug erkannt wird. Die Erkennung des Werkstückanschnitts ist in den Fig. 3 und 4 als Triggersignal 9 dargestellt. Mit der Anschnitterkennung durch das Triggersignal 9 wird die Zustellbewegung der Werkzeugspindel 1 von der NC-Steuerung 8 gestoppt. Mit einer minimalen zeitlichen Verzögerung, die bei Auftreten einer Unstetigkeit durch Rechenzyklen der NC-Steuerung 8 bedingt ist und im Ausführungsbeispiel etwa 65 Millisekunden beträgt, setzt die Wirkung des kraftgesteuerten Betriebsmodus ein und wird nach Maßgabe der ausgewählten Dämpfungsfunktion die Zustellgeschwindigkeit den jeweiligen Kraftmesswerten zugeordnet. Den Fig. 3 und 4 entnimmt man, dass nach einer kurzen Bearbeitungszeit die Kraftwerte F dem vorgegebenen Kraftsollwert F0 entsprechen und dieser während des Finishbearbeitungsprozesses konstant beibehalten wird. Im Anschluss an die im kraftgesteuerten Betriebsmodus erfolgte Finishbearbeitung wird die Zustellbewegung gestoppt und die Zustelleinrichtung 2 in dieser Position gehalten, bis sich die auf das Bearbeitungswerkzeug wirkende Andrückkraft weitgehend abgebaut hat. Anschließend wird die Werkzeugspindel 1 mit der Zustelleinrichtung 2 von dem Werkstück fortbewegt, was in Fig. 3 durch negative Geschwindigkeitswerte angedeutet wird. Die Rückstellbewegung kann kraftgesteuert ausgelöst werden, wenn der Kraftmesswert unter einen vorgegebenen Schwellenwert abgefallen ist.
Bei der in Fig. 5 dargestellten Verfahrensführung wird der Kraftsollwert F0 für die Finishbearbeitung im kraftgesteuerten Betriebsmodus nach einer Zeitfunktion stufenförmig variiert. Im Ausführungsbeispiel erfolgt eine Reduzierung des anfänglichen Kraftsollwertes F0 von 30 N auf 15 N und schließlich in einer Endphase des Finisbearbeitungsprozesses auf 8 N. Nach Maßgabe der Dämpfungsfunktion werden die Zustellgeschwindigkeitswerte V von der NC-Steuerung 8 so eingestellt, dass bereits nach kurzer Zeit die geänderten Kraftsollwerte erreicht werden.

Claims (6)

  1. Verfahren zur Finishbearbeitung von Werkstücken unter Verwendung einer Bearbeitungsvorrichtung, die eine Werkzeugspindel (1) für ein Bearbeitungswerkzeug und eine NC-gesteuerte Zustelleinrichtung (2) aufweist,
       wobei die werkstückseitige Andrückkraft (F) des Bearbeitungswerkzeuges gemessen wird und die Kraftmesswerte der NC-Steuerung (8) zugeführt werden, welche die Zustellgeschwindigkeit (v) des Bearbeitungswerkzeuges zum Werkstück festlegt, und
       wobei die Finishbearbeitung in einem kraftgesteuerten Betriebsmodus erfolgt, in welchem die Zustellgeschwindigkeit (v) in Abhängigkeit von der auf das Bearbeitungswerkzeug wirkenden Andrückkraft (F) gesteuert wird,
    dadurch gekennzeichnet, dass
       eine Bearbeitungsvorrichtung verwendet wird, deren Werkzeugspindel (1) auf Blattfedern (4) in Richtung der Zustellbewegung beweglich an der Zustelleinrichtung abgestützt ist und welche eine zwischen der Werkzeugspindel und der Zustelleinrichtung wirksame, im Wesentlichen deformationsfrei arbeitende Kraftmesseinrichtung (3) aufweist, und
       dass im kraftgesteuerten Betriebsmodus mit einer durch die NC-Steuerung (8) vorgegebenen Taktregelfrequenz den Messwerten der Kraftmesseinrichtung (3) Zustellgeschwindigkeitswerte zugeordnet werden,
    wobei die Zuordnung zwischen den Kraft- und Geschwindigkeitswerten nach einer Dämpfungsfunktion so festgelegt ist, dass sich die Zustellgeschwindigkeit bei einem Abfall des Kraftmesswertes (F) vergrößert und bei einem Anstieg des Kraftmesswertes reduziert, bis der Kraftmesswert innerhalb zulässiger Toleranzen einem vorgegebenen Kraftsollwert (F0) entspricht.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkzeugspindel zur Finishbearbeitung eines neuen Werkstückes im Eilgang zugestellt wird, bis durch ein Messsignal der Kraftmesseinrichtung ein Werkstückanschnitt durch das Bearbeitungswerkzeug erkannt wird, und dass mit der Anschnitterkennung die Zustellbewegung der Werkzeugspindel von der NC-Steuerung gestoppt wird und der weitere Betrieb im kraftgesteuerten Betriebsmodus erfolgt.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Zustelleinrichtung ein von einer Rollspindel (7) angetriebener Schlitten (5) eingesetzt wird.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass als Kraftmesseinrichtung ein Piezoelement verwendet wird, das zwischen einem an der Werkzeugspindel befestigten Anschlusselement und einem an der Zustelleinrichtung angeordneten Lagerbock eingespannt ist und auf die Werkzeugspindel wirkende Andrückkräfte im Wesentlichen ohne Verformung auf die Zustelleinrichtung überträgt.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass mit der Zustelleinrichtung eine mehrachsige Zustellbewegung ausgeführt wird und dass die den Achsen zugeordneten Zustellantriebe von der NC-Steuerung so angesteuert werden, dass die superponierte Zustellung in Kraftwirkungsrichtung im kraftgesteuerten Betriebsmodus erfolgt.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Kraftsollwert (F0) für die Finishbearbeitung im kraftgesteuerten Betriebsmodus nach einer Zeitfunktion in Stufen oder stetig variiert wird.
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