WO1998013736A1 - Verfahren zur bearbeitung eines werkstückes, insbesondere einer komponente einer turbine - Google Patents

Verfahren zur bearbeitung eines werkstückes, insbesondere einer komponente einer turbine Download PDF

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WO1998013736A1
WO1998013736A1 PCT/DE1997/002021 DE9702021W WO9813736A1 WO 1998013736 A1 WO1998013736 A1 WO 1998013736A1 DE 9702021 W DE9702021 W DE 9702021W WO 9813736 A1 WO9813736 A1 WO 9813736A1
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tool
workpiece
program
machining
memory
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PCT/DE1997/002021
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Horst Dippel
Hans-Dieter BÖNKE
Klaus Elsenbach
Wolfhard Knappe
Rolf-Hermann Willkowski
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Siemens Aktiengesellschaft
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    • G05B19/02—Programme-control systems electric
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    • G05B19/401—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by control arrangements for measuring, e.g. calibration and initialisation, measuring workpiece for machining purposes
    • G—PHYSICS
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    • G05B2219/35—Nc in input of data, input till input file format
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    • G05B2219/50315—Selfcorrecting by measurement during machining

Definitions

  • the invention relates to a method for machining a workpiece, in particular a component of a turbine, by means of a tool which is moved by an NC-controlled machine tool, wherein several similar and / or identical, also contour-similar and / or identical surfaces are to be introduced into the workpiece are.
  • their manufacturers have developed their own programmable controls that are adapted to the special needs of a user of a machine tool.
  • One of these controls is known under the name "SINUMERIK” from SIEMENS AG.
  • SIEMENS AG The state of the art described below can be found in a programming manual for the "SINUMERIK 850/880" controller, December 1987 edition.
  • a machine tool equipped with a "SINUMERIK” has a machine zero. This is a constructionally defined zero point of the coordinate system of the machine tool, the machine coordinate system. Another zero point is the workpiece zero that can be freely selected in the workpiece coordinate system. This takes into account the dimensions of the
  • the distance between this machine zero point and the workpiece zero point is defined as zero offset and can be set via the control.
  • a machining program specifies, among other things, the movement of a tool along the various axes of movement of the machine tool. The movement along the movement axes can always be traced back to a coordinate system, for example the machine or the workpiece coordinate system, of the machine tool.
  • the traversing movement in relation to a certain point in a coordinate system is possible through an absolute or so-called incremental programming. While the absolute dimension refers to a specific zero point, an increment indicates the path to be traveled relative to the current position.
  • the sign of the increment determines the direction of travel.
  • the sequence of several increments results in the chain dimension according to which the tool is moved.
  • the "SINUMERIK” control also makes it possible to split a machining program into main and subroutines. Deviating from each other, these can have an absolute dimension or a chain dimension. So-called parameter programming also allows a program to assign a numerical value to a memory location referenced by an address.
  • parameter represents a variable
  • the object of the invention is to provide a method with which a tool can be easily controlled in order to also be able to introduce repeating geometries at different positions on the workpiece.
  • the method should be simple to carry out and should be easily adaptable to different workpieces and / or geometries.
  • Such a method allows the greatest possible flexibility in order to also avoid similar surfaces and / or contours to bring additional effort into a workpiece or into different workpieces.
  • the path to be traversed now no longer has to be entered in coordinates of a first coordinate system, the origin of which is determined by the machine or workpiece zero point. It is now sufficient, for example from one
  • An advantage of the method according to the invention is that such a fixed point between the position of the tool in relation to the workpiece is retained with each travel path. This means that there is always an assignment between the current position of the tool and the surface to be machined. Saving the position ensures that this position of the tool can be accessed at any time.
  • the tool advantageously travels to the coordinates last saved. A new coordinate comparison between workpiece and tool is then not necessary. Rather, the control of the machine tool, starting from the last stored position, can continue to move the tool according to the program after the fault or interruption has been eliminated.
  • predeterminable parameter is to be understood in particular as a placeholder, a variable, of the programmable controller, to which a value can be assigned.
  • instructions that trigger a behavior of the control or the machine tool are also to be understood under this term.
  • placeholders which only trigger a precise behavior of the control or associated parts such as motors, valves or the like in conjunction with the value assignments, forms an advantageous invention.
  • step d) an NC machining program for the surface to be machined is started, which, according to an embodiment of the invention, contains parameters that can be specified with corresponding value assignments. It is advantageous to enter and / or select predeterminable parameters with corresponding value assignment, on the basis of which the processing is carried out. This means that processing can be automated to a great extent. In particular, in the case of machining programs that are already available and / or transferable, it is possible to make a suitable selection of predefinable parameters and / or value assignments in them, with which the best possible machining of the surface takes place. Especially when there are changes in the material or when processing castings with different material oversizes, the operator of the machine tool has the opportunity to react flexibly during the overall processing.
  • the current coordinates of the position of the tool are recorded after step d), the processing of the surface to be introduced. In this way it can be determined whether these correspond to the corresponding specified dimensions.
  • a further embodiment of the invention therefore provides that the position of the tool is not only checked, but also corrected if necessary. This avoids reproductive errors in the successive machining of surfaces to be introduced into a workpiece.
  • the tool can therefore also be moved to a starting point, which is also the starting point for the subsequent machining of the workpiece.
  • step a) which corresponds to the starting point of the surface to be machined
  • Verification and, if necessary, correction is advantageously ensured in that at least step d), the machining of the surface, is carried out only after a signal has been triggered to confirm a correct position of the tool.
  • this can also be done beforehand, for example before the position of the tool is saved in the first coordinates. It is also possible not to adjust the workpiece directly on the workpiece itself, but at another point. However, this should be related to a fixed point on the workpiece.
  • Parameters and / or a value assignment to a predefinable parameter is checked. If a specification for this input is now exceeded, then one embodiment of the invention provides that this input is not accepted. It is also advantageous if the operator is informed that a specification has been exceeded. The entry can then be corrected so that the processing can be carried out without errors.
  • the specifications can be step speeds for the tool, dimensions or the like, for example.
  • the specifiable parameters are permanently entered into a non-volatile memory from which they can be called up.
  • a corresponding value assignment can be made for each parameter, depending on the be made. This makes the process very flexible to use.
  • a large number of predeterminable parameters can remain permanently in the memory; adaptation to workpieces to be machined with similar and / or the same surfaces or contours takes place via the selection of the relative parameters and via the value assignments.
  • a variety of basic programs, predefinable parameters and / or value assignments can also be summarized in the form of a library, for example. This is then recorded on a computer-readable storage medium and / or data carrier and thus made usable for different NC machines.
  • FIG. 10 a division of the surface of the blade groove to be machined according to FIGS. 1 to 9 into predefinable parameters
  • FIG. 11 a control of an NC machine in a simplified manner
  • Figure 12 is a simplified block diagram of an NC machine
  • FIG. 13 shows the geometric relationships on which the invention is based.
  • Figure 1 shows a section of a turbine housing 1, in which a finished blade groove 2 is already.
  • the contour 3 of the blade groove 2 is created in several steps.
  • An advantageous method according to the invention makes it possible to introduce a plurality of identical or similar grooves 2, in particular also in a separable turbine housing 1, in which case a division plane of the turbine housing 1 ses 1 runs a groove 2.
  • This groove 2 is pre-machined by pre-piercing, then a mortising groove is introduced, which is followed by the widening and finishing of the groove.
  • the groove is then combed out in order to finally allow the web width of the groove to be prepared and finished. Then the edge breaks are made and the groove contour is finished.
  • FIG. 1 shows the pre-piercing of the neck width H and the pre-piercing of the inlet width E with the base G by a line thicker than the other drawing lines as the surface B to be machined in the solid material.
  • the tool 4 for processing the surface B to be produced is located on the so-called zero position 0.
  • the zero position O is located at the intersection of the ones marked and drawn in with x and z
  • This zero position O is a defined position of the starting point, to which the tool 4 is moved for the subsequent machining of the groove 2.
  • Tool 4 is moved to zero position 0 in relation to the machine or workpiece coordinate system of an NC-controlled machine tool.
  • the position of the tool 4 which is predetermined by the respective positions of the movement axes of the machine tool, can be measured / read out in relation to the respective coordinate system without presetting on the machine tool.
  • a permanently installed optical or other measuring system is installed.
  • the zero position 0 is implicitly assigned to a relative coordinate system with the origin at point 0.
  • the zero point of the tool coordinate system is shifted to point 0.
  • the area to be brought in determined by the NC program can be introduced by changing the zero point at any position of the workpiece without changing the NC program, whereby the zero point shift is achieved explicitly and once implicitly by using the corresponding memory locations in the tool geometry memory.
  • the coordinates of the tool 4 are checked before the storage of the absolute coordinates.
  • the next step in the method is carried out by the control of the machine tool only after a correction and triggering of a free signal.
  • the illustrated contour 3 of the blade groove 2 is assigned a corresponding program number, via which an assigned machining program can be called up from a memory of the control.
  • This program is advantageously located in a different memory or memory area than the area for the absolute value acquisition
  • Coordinates of the tool For example, a working memory of the controller can be kept free for work steps to be carried out, while another memory of the controller serves as a parking memory for values or data to be stored.
  • the tool 4 is advantageously finally move back to a zero position O so that a check of the position or a next processing step can take place.
  • FIG. 2 shows, as the surface B to be machined, the contour 3 of the blade groove 2 in the turbine housing 1, a mortise groove which is turned out. Because of this surface B now to be machined, a tool change may be necessary. If the machine tool has a tool change option, for example in the form of a turret, the corresponding tool comparison may already have taken place at the beginning of the machining process of the contour 3.
  • Another method according to the invention provides for the tool adjustment to be carried out separately for each tool change and for the tool which is then new to be moved to a zero position 0 again.
  • FIG. 3 and FIG. 4 show the finished turning of the neck width H, the inlet width E, the surface B to be machined accordingly being pre-turned in FIG. 3 and finished turning in FIG. 4.
  • the same tool 4 is used as in the figure
  • Relative predeterminable parameters and value assignments which are assigned to the workpiece 4, are taken over by the control of the machine tool by accessing the corresponding memory address that characterizes the tool.
  • FIG. 5 and FIG. 6 show the so-called chambering out of the blade groove 2.
  • the contour 3 is finished by the tool 4, it being no longer necessary to rework the groove base 5.
  • the gate 6 for the web width of the contour 3 to be produced later is produced either with the same tool 4 or with a different one.
  • the parameters that can be specified for the control are stored and can be called up.
  • the processing which takes place in FIG. 5 is also carried out in FIG. 6, but is now reversed. According to the invention, the same parameters are used with the same value assignment, only the reverse side need be taken into account.
  • a zero position 0 is again approached, in which the position of the tool 4 is determined, checked, corrected if necessary, and its absolute coordinates are stored. Then the relative zero point is assigned to this position of the zero position 0, whereby the workpiece zero point is brought into line with the zero position of the blade groove 2 again for the next machining step.
  • FIG. 7 and FIG. 8 show the surface B to be machined, in which the gate 6 from FIGS. 5 and 6 is pre-machined and finished to the web width 7 of the blade groove 2.
  • the value assignments to the same specifiable parameters do not change.
  • the parts of the turbine housing 1 have so far been separated after chambering out the blade groove 2, as shown in FIGS. 5 and 6. This was necessary in order to be able to control the subsequent processing steps precisely. It is no longer absolutely necessary to separate the parts by using the processing method according to the invention.
  • the machining time can now be surprisingly reduced by about 50% due to the now possible machining of the housing in the assembled housing in connection with the method according to the invention by using zero positions in the control of the tool or tools and thus the distinction between absolute and relative coordinates when using new tools.
  • One reason for this is that it is easier to change tools.
  • the adjustment ensures for each tool that the surface B to be machined is processed with the specified values or relative parameters. If deviations are found, they can then be corrected at the respective zero position 0.
  • FIG. 9 shows the edge breaks 8 as the surfaces B to be machined; the tool 4 again moves to a zero position 0 in order to then machine the surface B.
  • FIG. 10 shows an advantageous embodiment of the assignment of predefinable parameters to a blade groove contour 2.
  • Each surface B to be machined is given a predefinable relative parameter R20 to R30, radii to be introduced also being recorded.
  • R20 to R30 radii to be introduced also being recorded.
  • These parameters are permanently entered in a memory and / or subroutine.
  • a combination of various parameters R20 to R30 can of course be expanded or reduced to create other contours. This is advantageously carried out in compiled subroutines which are called up via a main program for controlling the machine tool.
  • the memory allocation of a machine tool can be advantageously used, because while the predefinable parameters are permanently stored, only their corresponding value assignments for a workpiece need to be assigned, for example, via the main program. A working memory then does not have to have the complete program, but only requires the respective assignments with the corresponding parameter numbers.
  • Figure 11 shows a controller 9 in a schematic and simplified representation.
  • a central memory unit IQ is connected to two memories 11 and 12, the circuit being expandable by corresponding switch modules. This option is indicated by the dash 13.
  • the central storage unit 10 can receive one or more control programs.
  • a control program is advantageously designed such that it has one or more program modules.
  • An advantageous embodiment of the invention provides that the one product Grammodule is designed in absolute dimensions, while the other has dimensions by means of relative, predefinable parameters.
  • a first program module is designed to be workpiece-specific, while the second program module is designed to be workpiece-independent.
  • the second program module can be designed in this way with relative, specifiable parameters.
  • the value assignment to the relative parameters takes place; corresponding to the workpiece to be machined via the first program module.
  • the control system has the stores 11 and 12 separated from one another. These can also be separate memory areas of a single memory, as long as only at least one of the memories or memory areas is suitable for the non-volatile data storage of relative, predefinable parameters. While such a main program for machining a workpiece is entered in the first memory 11, it can be connected to corresponding subroutines from the second memory 12 via suitable data transmission paths.
  • the controller 9 is then able to move correspondingly controlled devices of the device, such as the motor 14 shown.
  • the motor 14 in turn moves the tool 4 to the desired zero position, for example.
  • the invention not only creates a high surface quality and great dimensional accuracy, but the manufacturing times, for example of housings, are reduced considerably.
  • the insertion of blade grooves on different coordinates in a turbine housing can
  • Throughput time can be reduced by more than 20% by means of a processing method according to the invention.
  • the possibility of creating new machining programs for new workpieces is eliminated Selection of the specifiable parameters from a program library. Programming times previously required are saved.
  • the invention is not limited to the machining of turbine housings. Rather, it also lends itself to machining blade roots and other parts of a turbine.
  • FIG. 12 showing an extremely simplified block diagram of an NC machine with only two movement axes AI and A2, and the following description limited to these two movement axes is.
  • the NC machine can have more than two axes of motion.
  • the dimensions of the tool T used are normally stored in the memory locations MEMB, MEMB 'of the tool geometry memory. Since the movements of the NC machine are initially initially aligned with the movements of the center of a tool holder position TCP (tool center point), a coordinate transformation is necessary for the use of a tool T, because the machining of a workpiece 4 is of course the movement of the Tool tip T 'relevant.
  • the location vector fc from the center of the tool holder position TCP to the tool tip T ' determines the coordinate transformation required to take the tool geometry into account.
  • the center of the tool holder position TCP, to which the positioning commands refer is in the point
  • the tool geometry memory TDM is provided.
  • the coordinates of a positioning command are always speaking contents MEMB, MEMB 'of the tool geometry memory TDM.
  • the point 0 on the workpiece 4 is the starting point of the surface to be introduced into the workpiece 4.
  • the tool tip T ' is positioned precisely at this point O by a corresponding movement of the tool T.
  • the position of the tool T, so the position of the tool holding position TCP is read in absolute terms, relating to the machine or workpiece coordinate system F M coordinates and, optionally, temporarily stored in the storage locations MEMA, MEMA '.
  • the coordinates read out are stored in the tool geometry memory TDM in the memory locations MEMB, MEMB '. If a positioning command is now issued for moving to a point P, the coordinates of the position information are again loaded with the corresponding contents MEMB, MEMB 'of the tool geometry memory TDM.
  • the location vector P is defined component by component by the parameters of the positioning command and the location vector O component by component by the content MEMB, MEMB 'of the tool geometry memory TDM. This implicitly results in a local coordinate system with the origin at the starting point of the surface to be introduced, in which case the origin of the through the
  • Location vector 0 point is set.
  • the positioning commands in the subroutine for introducing the surface relate to this local coordinate system and are therefore particularly easy to take from a workshop drawing, for example.
  • the tool T is moved to the starting point, for example O ', of the new surface.
  • the absolute position values are again recorded there and transferred to the tool geometry memory TDM. Since with that If the zero point of the local coordinate system has been moved to the start point 0 'of the new surface, no changes to the NC machining program are required.
  • the memory locations MEMB, MEMB 'of the tool geometry memory TDM can be read out on the machine, even without having to dispose of the respective source or to have to intervene in it.
  • the first alternative solution consists in a method for machining a workpiece, in particular a component of a turbine, by means of a tool which is moved by an NC-controlled machine tool, with several similar and / or the same in the workpiece by an NC program fixed areas are to be introduced, the current tool position being able to be read out and saved.
  • the method is characterized by the following method steps: a) approaching the position of the surface to be introduced, b) reading and storing the tool position and c) applying the position values of the NC program to the coordinates of the position commands read out, either for all positioning commands before the NC is executed -Program or during the execution of the NC program for one positioning error at the latest immediately before its execution.
  • the second alternative solution consists in a method for machining a workpiece, in particular a component of a turbine, by means of a tool that is operated by an NC Controlled machine tool is moved, with several similar and / or identical surfaces defined by an NC program being introduced into the workpiece, the respective current tool position being readable and storable, and the tool being positioned in a tool coordinate system in which each Tool position can be defined as the zero point of the tool coordinate system.
  • the process is characterized by the following process steps: a) Approaching the position of the surface to be introduced, b) Defining the tool position as the zero point of the tool coordinate system and c) Executing the NC program.
  • Both alternative solutions enable the clamping of a local coordinate system, the origin of which coincides with the respective starting point of the surface to be introduced or a point at least in the vicinity of this surface.
  • the local coordinate system is spanned by means of the vector additions to be carried out explicitly in each case.
  • the zero point shift which is conventionally provided for taking the workpiece dimensions into account, is used to clamp the local coordinate system.

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Abstract

Die Erfindung schafft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bearbeitung eines Werkstückes (1), insbesondere einer Komponente einer Turbine, mittels eines Werkzeuges (4), das durch eine NC-gesteuerte Werkzeugmaschine verfahren wird, wobei in das Werkstück (1) mehrere ähnliche und/oder gleiche, auch konturmäßig ähnliche und/oder gleiche Flächen (B) einzubringen sind, mit den folgenden Schritten: a) Abgleich des Werkzeuges (4) am Werkstück (1), b) Erfassung und/oder Eingabe einer Position des Werkzeuges (4) in ersten Koordinaten, die in bezug von Werkzeug (4) zu Werkstück (1) stehen, c) Anfahren des Werkzeuges (4) in einen Punkt (O), der zumindest in der Nähe einer der zu bearbeitenden Flächen (B) liegt, im Koordinatensystem der ersten Koordinaten, d) Erfassung und Speicherung der Position des Werkzeuges im Punkt (O) in zweiten Koordinaten, die in bezug von Werkzeug (4) zu Werkzeugmaschine stehen, e) Bearbeiten der einzubringenden Fläche (B) des Werkstückes (1) entsprechend der vorgebbaren Parameter unter Berücksichtigung des Koordinatensystemes der zweiten Koordinaten. Die Erfindung wird vorzugsweise bei der Fertigung von allen Bearbeitungsflächen einer Turbomaschine und/oder ihrer zugehörigen Teile angewendet.

Description

Beschreibung
Verfahren zur Bearbeitung eines Werkstückes, insbesondere einer Komponente einer Turbine
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bearbeitung eines Werkstückes, insbesondere einer Komponente einer Turbine, mittels eines Werkzeuges, das durch eine NC-gesteuerte Werkzeugmaschine verfahren wird, wobei in das Werkstück mehrere ähnliche und/oder gleiche, auch konturmäßig ähnliche und/oder gleiche Flächen einzubringen sind.
Ein Werkstück, in das die zu bearbeitenden Flächen mehrmals, jedoch jeweils an unterschiedlichen Stellen einzubringen sind, ist auf verschiedene Arten und Weisen herstellbar. Zur Erleichterung der notwendigen Steuerung von Werkzeugmaschinen haben deren Hersteller eigene programmierbare Steuerungen entwickelt, die an die speziellen Bedürfnisse eines Anwenders einer Werkzeugmaschine angepaßt sind. Eine dieser Steuerungen ist unter dem Namen "SINUMERIK" der SIEMENS AG bekannt. Der im folgenden beschriebene Stand der Technik ist in einer Programmieranleitung zur Steuerung "SINUMERIK 850/880", Ausgabe Dezember 1987, nachlesbar.
Eine mit einer "SINUMERIK" ausgerüstete Werkzeugmaschine verfügt über einen Maschinennullpunkt. Dieser ist ein konstruk- tionsmäßig festgelegter Nullpunkt des Koordinatensystems der Werkzeugmaschine, des Maschinenkoordinatensystems. Ein weiterer Nullpunkt ist der im Werkstückkoordinatensystem frei wählbare Werkstücknullpunkt. Dieser berücksichtigt die Dimensions des
Werkstücks und ist einprogrammierbar.
Der Abstand zwischen diesem Maschinennullpunkt und dem Werkstücknullpunkt ist als Nullpunktverschiebung definiert und über die Steuerung einstellbar. Ein Bearbeitungsprogramm gibt u.a. die Bewegung eines Werkzeuges entlang der verschiedenen Bewegungsachsen der Werkzeugmaschine vor. Die Bewegung entlang der Bewegungsachsen läßt sich immer auf ein Koordinatensystem, z.B. das Maschinen- oder das Werkstückkoordinatensystem, der Werkzeugmaschine zurückführen. Die Verfahrbewegung in Bezug zu einem bestimmten Punkt in einem Koordinatensystem ist durch eine absolute oder sogenannte in- krementale Programmierung möglich. Während das Absolutmaß sich auf einen bestimmten Nullpunkt bezieht, gibt ein Inkrement den zu verfahrenden Weg releativ zur aktuellen Position an. Das
Vorzeichen des Inkrementes bestimmt dabei die Verfahrrichtung. Die Aneinanderreihung mehrerer Inkremente ergibt die Ketten- bemaßung, nach der das Werkzeug verfahren wird.
Die Steuerung "SINUMERIK" ermöglicht es weiterhin, ein Bearbei- tungsprogramm in Haupt- und Unterprogramme aufzuspalten. Diese können untereinander abweichend eine Absolutbemaßung oder Ket- tenbemaßung aufweisen. Die sogenannte Parameter-Programmierung erlaubt außerdem, in einem Programm einer durch eine Adresse referenzierten Speicherstelle einen Zahlenwert zuzuordnen. Der
Parameter steht dabei in dem Programm stellvertretend für eine Variable.
Bei der Fertigung von Turbinen sowie den dazugehörigen Kompo- nenten, wie dem Gehäuse oder den Schaufeln, wird bisher ein
Werkzeug über die Steuerung so verfahren, daß ein Abgleich des Weges immer in Bezug zu den Absolutkoordinaten stattfindet. Diese beziehen sich auf einen Punkt, an dem das Werkzeug in Bezug zu dem festeingespannten Werkstück eingerichtet worden is : dem Werkstücknullpunkt. Eine derartige Bearbeitung erfordert eine umfangreiche Programmierung entsprechender NC-gesteuerter Werkzeugmaschinen. Für jede Fläche oder Kontur des Werkstücks ist ein eigenes Programm nötig. Abweichungen der Bearbeitung, sei es beispielsweise das Einbringen einer zu einer bereits eingebrachten Fläche ähnlichen Fläche an einer anderen Position des Werkstücks oder die Verwendung anderer Werkzeuge oder anderer Schnittgeschwindigkeiten, erfordern einen erheblichen Aufwand zur Änderung des Programmes zur Steuerung der Werkzeugmaschine.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zu schaffen, mit dem ein Werkzeug einfach gesteuert werden kann, um auch sich wiederholende Geometrien an unterschiedlichen Positionen des Werkstückes einbringen zu können. Das Verfahren soll einfach auszuführen und auf verschiedene Werkstücke und/oder Geometrien leicht anpaßbar sein.
Die Aufgabe wird sowohl mit einem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruches 1 als auch mit einem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 7 bzw. 8 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Ein Verfahren zur Bearbeitung eines Werkstückes, insbesondere einer Komponente einer Turbine, mittels eines Werkzeuges, das durch eine NC-gesteuerte Werkzeugmaschine verfahren wird, wobei in das Werkstück mehrere ähnliche und/oder gleiche, durch ein NC-Programm festgelegte Flächen einzubringen sind, wobei die jeweils aktuelle Werkzeugposition auslesbar und abspeicherbar ist, und wobei zur automatischen Berücksichtigung der Werk- zeuggeometrie ein Werkzeuggeometriespeicher vorgesehen ist, zeichnet sich durch die folgenden Verfahrensschritte aus: a) Verfahren des Werkzeugs in eine Position zumindest in der Nähe einer der einzubringenden Flächen, b) Auslesen und Abspeichern der Position des Werkzeugs, c) Übertragen der ausgelesenen Positionswerte in den Werkzeuggeometriespeicher und d) Abarbeiten des NC-Programms .
Ein derartiges Verfahren erlaubt eine größtmögliche Flexibili- t t, um auch einander ähnelnde Flächen und/oder Konturen ohne weiteren Aufwand in ein Werkstück oder in verschiedene Werkstücke einzubringen.
Besitzt die Werkzeugmaschine einen Werkzeuggeometriespeicher vergleichbar dem der "SINUMERIK", so wird die Position des
T
Werkzeuges im Punkt (0 = [ol,o2...on] ) im Schritt b) dort gespeichert .
Während üblicherweise beim Einspannen eines Werkzeuges in eine NC-Maschine in diesem Speicher die Dimensionen des Werkzeuges zu deren Berücksichtigung durch die Steuerung hinterlegt und anschließend das Werkzeug in Absolutmaßen verfahren wird, erhält die Werkzeugsteuerung der Werkzeugmaschine nun eine neue quasi Nullpunktdefinition für den Punkt, die Nullage, an dem die Bearbeitung der Fläche beginnen soll.
Der nun bei der Bearbeitung zu verfahrende Weg muß nicht mehr in Koordinaten eines ersten Koordinatensystems, dessen Ursprung durch den Maschinen- oder Werkstücknullpunkt festgelegt ist, eingegeben werden. Es genügt nun, aus beispielsweise einer
Werkstattzeichnung des zu bearbeitenden Werkstückes den relativ zu verfahrenden Weg von dieser Nullage aus einzugeben. Die ersten Koordinaten, die vorteilhafterweise an einer für die Bearbeitungsachsen externen Positionieranzeige dargestellt werden, gehen dabei nicht verloren. Dadurch erleichtert sich die Umsetzung von Bemaßungen einer Werkstattzeichnung in einzugebende Verfahrmaße für den Bediener und/oder Programmierer der NC- Maschine erheblich. Auch wird die Auswahl der zu nutzenden vorgebbaren Parameter und/oder WertZuweisungen erleichert, da die Umrechnung eines Abmaßes aus der Werkstattzeichnung in ein Verfahrmaß der NC-Maschine in Bezug zu einem Werkstücknullpunkt entfällt. Eine entsprechende Positionieranzeige kann auch an einer NC-Maschine nachgerüstet werden. Die Erfassung der Koordinaten der Position des Werkzeuges erfolgt beispielsweise über geeignete Wegaufnehmer der Steuerungsmittel sowie Speicherungsmittel der Werkzeugmaschine.
Ein Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es, daß so ein Fixpunkt zwischen der Position des Werkzeuges in Bezug zum Werkstück bei jedem Verfahrweg erhalten bleibt. Eine Zuordnung zwischen momentaner Position des Werkzeuges und der zu bearbeitenden Fläche ist dadurch immer gegeben. Eine Speicherung der Position stellt sicher, daß auf diese Position des Werkzeugs jederzeit zurückgegriffen werden kann. Bei einer Störung des Bearbeitungsablaufes, beispielsweise bei einem Stromausfall oder einem Werkzeugbruch, verfährt das Werkzeug vorteilhaft in die zuletzt gespeicherten Koordinaten. Ein neuer Koordinaten- abgleich zwischen Werkstück und Werkzeug ist dann nicht nötig. Vielmehr kann die Steuerung der Werkzeugmaschine, von der letzten gespeicherten Position ausgehend, das Werkzeug nach Beseitigung der Störung oder Unterbrechung programmgemäß weiterverfahren.
Die Zuordnung eines relativen Nullpunktes zur Position des Werkzeuges im Punkt 0 in Verbindung mit vorgebbaren Parametern ermöglicht es, den Verfahrweg des Werkzeuges zur Bearbeitung einer einzubringenden Fläche an verschiedenen Positionen am Werkstück zu wiederholen, ohne daß der frühere hohe Aufwand zur Steuerung nötig ist . Im Sinne der Erfindung ist unter dem Begriff "vorgebbarer Parameter" insbesondere ein Platzhalter, eine Variable, der programmierbaren Steuerung zu verstehen, dem ein Wert zuweisbar ist. Es sind aber auch Anweisungen, die ein Verhalten der Steuerung bzw. der Werkzeugmaschine auslösen, unter diesem Begriff zu verstehen. Die Nutzung von Platzhaltern, die erst in Verbindung mit den WertZuweisungen ein präzises Verhalten der Steuerung bzw. damit verbundener Teile, wie Motoren, Ventile o.a. auslösen, bildet ein vorteilhaftes erfin- dungsgemäßes Verfahren, unterschiedliche oder ähnliche Geometrien in flexibler Weise in ein Werkstück einzubringen.
Im Schritt d) erfolgt der Start eines NC-Bearbeitungsprogrammes für die zu bearbeitende Fläche, welches gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung vorgebbare Parameter mit entsprechenden WertZuweisungen enthält. Vorteilhaft ist es, eine Eingabe und/ oder Auswahl vorgebbarer Parameter mit entsprechender Wert- zuweisung vorzunehmen, anhand derer die Bearbeitung durchge- führt wird. Dadurch kann die Bearbeitung sehr stark automatisiert werden. Insbesondere ist es bei schon in einem Speicher vorhandenen und/oder übertragbaren Bearbeitungsprogrammen möglich, in ihnen eine jeweils geeignete Auswahl an vorgebbaren Parametern und/oder WertZuweisungen zu treffen, mit denen die bestmöglichste Bearbeitung der Fläche erfolgt. Gerade bei Änderungen im Material oder bei Bearbeitung von Gußstücken mit jeweils unterschiedlichen Materialübermaßen hat der Bediener der Werkzeugmaschine so die Möglichkeit, flexibel während der Gesamtbearbeitung reagieren zu können.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung erfolgt nach dem Schritt d) , der Bearbeitung der einzubringenden Fläche, eine Erfassung der momentanen Koordinaten der Position des Werkzeuges. So kann festgestellt werden, ob diese mit entsprechen- den vorgegebenen Maßen übereinstimmen. Eine weitere Ausgestaltung der Erfindundg sieht daher vor, daß die Position des Werkzeuges nicht nur überprüft, sondern gegebenenfalls auch korrigiert wird. Dieses vermeidet sich fortpflanzende Fehler bei der nacheinander erfolgenden Bearbeitung von einzubringenden Flä- chen in ein Werkstück. Das Werkzeug ist daher insbesondere im Schritt a) dann auch auf einen Startpunkt verfahrbar, der gleichzeitig Ausgangspunkt für die nachfolgende Bearbeitung des Werkstückes ist. Durch einen Abgleich der Position des Werkzeuges wird auch bei vielfältigen zu bearbeitenden Flächen gewährleistet, daß Abweichungen zwischen der Ist- und Sollposition bemerkt werden. Insbesondere wenn das Werkzeug im Schritt a) auf einen Punkt ge- fahren wird, der mit dem Startpunkt der zu bearbeitenden Fläche übereinstimmt, wird bei einer Oberprüfung und gegebenenfalls notwendigen Korrektur ein Abweichen verhindert. Eine Sicherstellung der Überprüfung und gegebenenfalls Korrektur erfolgt vorteilhafterweise, indem zumindest der Schritt d) , das Bear- beiten der Fläche, erst nach Auslösung eines Signales zur Bestätigung einer korrekten Position des Werkzeuges erfolgt. Dieses kann aber auch schon vorher, beispielsweise vor der Speicherung der Position des Werkzeuges in ersten Koordinaten erfolgen. Auch ist es möglich, den Abgleich des Werkstückes nicht direkt am Werkstück selbst vorzunehmen, sondern an einem anderen Punkt. Jedoch sollte dieser einen Bezug zu einem festen Punkt am Werkstück haben.
Um eine fehlerhafte Bearbeitung eines Werkstückes zu vermeiden, ist weiterhin vorgesehen, daß eine Eingabe eines vorgebbaren
Parameters und/oder eine Wertzuweisung an einen vorgebbaren Parameter überprüft wird. Wird nun ein Überschreiten einer Vorgabe für diese Eingabe festgestellt, sieht dann eine Ausgestaltung der Erfindung vor, daß diese Eingabe nicht angenommen wird. Vorteilhaft ist auch, wenn das Überschreiten einer Vorgabe dem Bediener angezeigt wird. Dann ist eine Korrektur der Eingabe möglich, so daß die Bearbeitung ohne Fehler vonstatten geht. Die Vorgaben können beispielsweise Schrittgeschwindigkeiten für das Werkzeug, Abmaße oder ähnliches sein.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung werden die vorgebbaren Parameter, entsprechend denen die einzubringende Fläche bearbeitet wird, in einen nichtflüchtigen Speicher fest eingegeben, aus dem sie abrufbar sind. Zu jedem Parameter kann eine entsprechende Wertzuweisung je nach zu bearbeitendem Werk- stück vorgenommen werden. Dadurch wird das Verfahren sehr flexibel handhabbar. Eine Vielzahl an vorgebbaren Parametern kann fest im Speicher verbleiben, eine Anpassung an zu bearbeitende Werkstücke mit ähnlichen und/oder gleichen Flächen bzw. Kontu- ren erfolgt über die Auswahl der relativen Parameter sowie über die WertZuweisungen. Eine Vielzahl an Grundprogrammen, vorgebbaren Parametern und/oder WertZuweisungen ist beispielsweise auch in der Art einer Bibliothek zusammenfaßbar. Diese wird dann auf einem computerlesbaren Speichermedium und/oder Daten- träger festgehalten und somit für jeweils unterschiedliche NC- Maschinen nutzbar gemacht.
Weitere Vorteile und Eigenschaften eines bevorzugten Ausführungsbeispieles der Erfindung werden anhand der folgenden Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1 bis 9 die Ausarbeitung einer Schaufelnut in einem Turbinengehäuse, Figur 10 eine Aufteilung der zu bearbeitenden Fläche der Schaufelnut entsprechend den Figuren 1 bis 9 in vorgebbare Parameter, Figur 11 eine Steuerung einer NC-Machine in vereinfachter
Darstellung, Figur 12 ein vereinfachtes Blockschaltbild einer NC- Maschine und
Figur 13 eine Darstellung der der Erfindung zugrundlie- genden geometrischen Zusammenhänge.
Figur 1 zeigt einen Ausschnitt aus einem Turbinengehäuse 1, in dem sich schon eine fertigbearbeitete Schaufelnut 2 befindet. Die Kontur 3 der Schaufelnut 2 wird in mehreren Arbeitsschritten erstellt. Ein vorteilhaftes Verfahren entsprechend der Erfindung erlaubt es, mehrere gleiche oder gleichartige Nuten 2 insbesondere auch in einem teilbaren Turbinengehäuse 1 einzu- bringen, wobei dann durch eine Teilungsebene des Turbinengehäu- ses 1 eine Nut 2 verläuft. Diese Nut 2 wird durch Vorstechen vorbearbeitet, anschließend wird eine Stemmnut eingebracht, woran sich das Erweitern und Fertigbearbeiten der Nut anschließt. Die Nut wird danach ausgekammert , um schließlich ein Vor- und Fertigbearbeiten der Stegbreite der Nut zu ermöglichen. Dann werden die Kantenbrüche hergestellt und die Nutkontur ist fertig bearbeitet.
In Figur 1 ist das Vorstechen der Halsbreite H sowie das Vor- stechen der Einlassungsbreite E mit dem Grund G durch einen gegenüber den anderen Zeichnungsstrichen dickeren Strich als zu bearbeitende Fläche B im Vollmaterial dargestellt. Das Werkzeug 4 zur Bearbeitung der herzustellenden Fläche B befindet sich auf der sogenannten Nullage 0. Die Nullage O befindet sich im Schnittpunkt der mit x und z bezeichneten und eingezeichneten
Achsen einer Drehmaschine. Bei dieser Nullage O handelt es sich um eine definierte Position des Startpunktes, an die das Werkzeug 4 zur nachfolgenden Bearbeitung der Nut 2 herangefahren wird.
Das Verfahren des Werkzeuges 4 zur Nullage 0 erfolgt in Bezug auf das Maschinen- oder das Werkstückkoordinatensystem einer NC-gesteuerten Werkzeugmaschine. Dazu kann die Position des Werkzeug 4, die durch die jeweiligen Positionen der Bewegungs- achsen der Werkzeugmaschine vorgegeben ist, in Bezug auf das jeweilige Koordinatensystem ohne eine Voreinstellung an der Werkzeugmaschine ausgemessen/ausgelesen werden. An dieser ist hierfür beispielsweise ein festangebautes optisches oder anderes Meßsystem installiert.
Ist die Nullage 0 erreichet, werden spätestens beim Start eines NC-Progra mes für die Bearbeitung der Kontur 3 werden die momentanen Koordinaten der Position des Werkzeuges 4 erfaßt und gespeichert . Mit der Speicherung der Positionsinformation im Werkzeuggeometriespeicher wird implizit der Nullage 0 ein relatives Koordinatensystem mit dem Ursprung im Punkt 0 zugeordnet . Mit einer Nullpunktverschiebung, wird der Nullpunkt des Werkzeugkoordina- tensystem in den Punkt 0 verschoben. In jedem Falle ergibt sich ein Koordinatensystem dessen Ursprung zumindest in der Nähe der einzubringenden Fläche liegt, auf den sich sämtliche Positionierbefehle des NC-Programms beziehen können, so daß die jeweiligen Werte besonders leicht z.B. eine WerkstattZeichnung ent- nommen werden können. Die durch das NC-Programm bestimmte einzubringende Fläche kann durch die NullpunktVerschiebung an jeder Position des Werkstücks ohne Veränderung des NC-Programms eingebracht werden, wobei die NullpunktVerschiebung einmal explizit und einmal implizit durch die Verwendung der entspre- chenden Speicherstellen des Werkzeuggeometriespeichers erreicht wird.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens erfolgt vor der Speicherung der Absolutkoordinaten eine Überprüfung der Ko- ordinaten des Werkzeuges 4. Erst nach einer gegebenenfalls durchgeführten Korrektur und Auslösen eines Freisignals wird ein nächster Verfahrensschritt durch die Steuerung der Werkzeugmaschine ausgeführt .
Der dargestellten Kontur 3 der Schaufelnut 2 ist in dieser erfindungsgemäßen Ausgestaltung eine entsprechende Programrnnummer zugeordnet, über die ein zugeordnetes Bearbeitungsprogramm aus einem Speicher der Steuerung abrufbar ist. Vorteilhafterweise befindet sich dieses Programm in einem anderen Speicher bzw. Speicherbereich als der Bereich der Absolutwerterfassung der
Koordinaten des Werkzeugs. So kann beispielsweise ein Arbeitsspeicher der Steuerung freigehalten werden für auszuführende Arbeitsschritte, während ein anderer Speicher der Steuerung als Parkspeicher für abzulegende Werte oder Daten dient . Nach Ab- schluß des Vorstechens wird das Werkzeug 4 vorteilhafterweise schließlich wieder in eine Nullage O verfahren, so daß eine Überprüfung der Position bzw. ein nächster Bearbeitungsschritt erfolgen kann.
Figur 2 zeigt als zu bearbeitende Fläche B der Kontur 3 der Schaufelnut 2 im Turbinengehäuεe 1 eine Stemmnut, die ausgedreht wird. Aufgrund dieser nun zu bearbeitenden Fläche B ist gegebenenfalls ein Werkzeugwechsel notwendig. Weist die Werkzeugmaschine eine Werkzeugwechsel öglichkeit beispielsweise in Form eines Revolverkopfes auf, so kann der entsprechende Werk- zeugabgleich zu Beginn des Bearbeitungsvorganges der Kontur 3 schon erfolgt sein. Ein anderes erfindungsgemäßes Verfahren sieht vor, den Werkzeugabgleich bei jedem Werkzeugwechsel extra vorzunehmen und das dann neue Werkzeug anschließend wiederum in eine Nullage 0 anzufahren.
Figur 3 und Figur 4 zeigen das Fertigdrehen der Halsbreite H, der Einlassungsbreite E, wobei die entsprechend zu bearbeitende Fläche B in Figur 3 vorgedreht und in Figur 4 fertiggedreht wird. Dazu wird wieder das gleiche Werkzeug 4 wie in der Figur
1 verwendet. Relative vorgebbare Parameter und Wertzuweisungen, die dem Werkstück 4 zugeordnet sind, übernimmt die Steuerung der Werkzeugmaschine durch Zugriff auf die entsprechende, das Werkzeug charakterisierende Speicheradresse.
Figur 5 und Figur 6 zeigen das sogenannte Auskammern der Schaufelnut 2. Die Kontur 3 wird durch das Werkzeug 4 fertigbearbeitet, wobei ein Nachbearbeiten des Nutgrundes 5 nicht_mehr nötig ist. Der Anschnitt 6 für die später herzustellende Stegbreite der Kontur 3 wird entweder mit demselben Werkzeug 4 oder mit einem anderen hergestellt. Dessen für die Steuerung kennzeichnende vorgebbare Parameter sind abrufbar eingespeichert . Die Bearbeitung, die in Figur 5 erfolgt, wird ebenfalls in Figur 6 durchgeführt, jedoch nun seitenverkehrt. Erfindungsgemäß werden die gleichen Parameter mit gleicher WertZuordnung eingesetzt, wobei nur die Seitenverkehrtheit berücksichtigt zu werden braucht . Nach einem entsprechenden Werkzeugwechsel wird anschließend wieder eine Nullage 0 angefahren, bei der die Position des Werkzeuges 4 festgestellt, überprüft, gegebenenfalls korrigiert und dessen Absolutkoordinaten gespeichert werden. Dann erfolgt die Zuordnung des relativen Nullpunktes zu dieser Position der Nullage 0, wodurch der Werkstücknullpunkt mit der Nullage der Schaufelnut 2 wieder in Übereinstimmung gebracht wird für den nächsten Bearbeitungεschrit .
Figur 7 und Figur 8 zeigen die zu bearbeitende Fläche B, bei der der Anschnitt 6 aus Figur 5 bzw. 6 zur Stegbreite 7 der Schaufelnut 2 vor- und fertigbearbeitet wird. Die Wertzuweisungen an die gleichen vorgebbaren Parameter ändern sich dafür nicht. Bei einem mehrteiligen Gehäuse einer Turbine, bei dem eine Schaufelnut 2 in einer Teilungsebene des Gehäuses liegt, wurden bisher nach dem Auskammern der Schaufelnut 2, wie in Figur 5 und 6 dargestellt, die Teile des Turbinengehäuses 1 getrennt. Dieses war nötig, um die nachfolgenden Bearbeitungs- schritte genau kontrollieren zu können. Eine Trennung der Teile ist nun durch Einsatz des erfindungsgemäßen Berabeitungsverfah- rens nicht mehr unbedingt notwendig. Durch die nun mögliche Gehäusebearbeitung bei zusammengesetztem Gehäuse in Verbindung mit dem erfindungsgemäßen Verfahren durch den Einsatz von Nullagen bei der Steuerung des oder der Werkzeuge und damit der Unterscheidung zwischen absoluten und relativen Koordinaten bei Einsatz neuer Werkzeuge kann die Bearbeitungszeit überraschenderweise um etwa 50 % reduziert werden. Ein Grund dafür ist die Erleichterung des Werkzeugwechsels. Durch den Abgleich ist für jedes Werkzeug gewährleistet, daß die Bearbeitung der zu bearbeitenden Fläche B mit den vorgegebenen Werten bzw. relativen - Parametern erfolgt. Werden Abweichungen festgestellt, so sind diese dann an der jeweiligen Nullage 0 korrigierbar. Figur 9 zeigt als die zu bearbeitenden Flächen B die Kantenbrüche 8; das Werkzeug 4 verfährt dazu wiederum auf eine Nullage 0, um dann die Fläche B zu bearbeiten.
Figur 10 zeigt eine vorteilhafte Ausgestaltung der Zuordnung vorgebbarer Parameter zu einer Schaufelnutkontur 2. Jede zu bearbeitende Fläche B erhält einen vorgebbaren relativen Parameter R20 bis R30, wobei einzubringende Radien ebenfalls erfaßt sind. Diese Parameter sind in einem Speicher und/oder Unterpro- gramm fest eingegeben. Bei Zuweisung von jeweiligen Werten wie Schnittiefe, Vorschub, Drehzahl, Schneidradius , Werkzeugbreite und anderen kann jede beliebige Schaufelnut 2 mit einer entsprechenden Kontur 3 erzeugt werden. Eine Kombination verschiedener Parameter R20 bis R30 ist natürlich erweiter- wie auch verkleinerbar zur Erzeugung anderer Konturen. Dieses erfolgt vorteilhaft in zusammengestellten Unterprogrammen, die über ein Hauptprogramm zur Steuerung der Werkzeugmaschine abgerufen werden. Auf diese Weise läßt sich die Speicherbelegung einer Werkzeugmaschine vorteilhaft ausnutzen, denn während die vorgebba- ren Parameter fest gespeichert sind, brauchen nur ihre entsprechenden WertZuweisungen für ein Werkstück beispielsweise über das Hauptprogramm zugeordnet werden. Ein Arbeitsspeicher muß dann nicht über das komplette Programm verfügen, sondern benötigt nur die jeweiligen Zuweisungen mit Angabe der entsprechen- den Parameternummern.
Figur 11 zeigt eine Steuerung 9 in schematischer und vereinfachter Darstellung. Eine zentrale Speichereinheit IQ ist mit zwei Speichern 11 und 12 verbunden, wobei die Schaltung um ent- sprechende Schalterbausteine erweiterbar ist. Diese Option ist durch die Strichelung 13 angedeutet. Die zentrale Speichereinheit 10 kann ein oder mehrere Steuerungsprogramme aufnehmen. Ein Steuerungsprogramm ist vorteilhafterweise so ausgestaltet, daß es ein oder mehrere Programmodule aufweist. Eine vorteil- hafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß das eine Pro- grammodul in Absolutbemaßung ausgestaltet ist, während das andere eine Bemaßung mittels relativer, vorgebbarer Parameter aufweist . Insbesondere ist so ein erstes Programmodul werkstückindividuell ausgestaltet, während das zweite Programmodul werkstückunabhängig ausgestaltet ist. Das zweite Programmodul ist in dieser Weise mit relativen, vorgebbaren Parametern gestaltbar. Die WertZuweisung zu den relativen Parametern erfolgt; entsprechend dem jeweils zu bearbeitenden Werkstück über das erste Programmodul. Zur flexiblen Gestaltung der Bearbeitung verschiedener Werkstücke, in die gleiche oder ähnliche Konturen einzubringen sind, weist die Steuerung die Speicher 11 und 12 voneinander getrennt auf . Dabei kann es sich auch um voneinander getrennte Speicherbereiche eines einzigen Speichers handeln, solange nur zumindest einer der Speicher bzw. Speicher- bereiche zur nichtflüchtigen Datenspeicherung von relativen, vorgebbaren Parametern geeignet is . Während so ein Hauptprogramm für die Bearbeitung eines Werkstückes in dem ersten Speicher 11 eingegeben ist, kann dieses über geeignete Datenübertragungswege mit entsprechenden Unterprogrammen aus dem zweiten Speicher 12 verbunden werden. Die Steuerung 9 ist dann in der Lage, entsprechend zu steuernde Einrichtungen der Vorrichtung wie den dargestellten Motor 14 zu verfahren. Der Motor 14 wiederum verfährt beispielsweise das Werkzeug 4 in die gewünschte Nullage.
Die Erfindung schafft nicht nur eine hohe Oberflächenqualität sowie große Maßgenauigkeit, sondern die Fertigungszeiten, beispielsweise von Gehäusen, verringern sich erheblich. _ Bei dem dargestellten Beispiel der Einbringung von Schaufelnuten auf verschiedenen Koordinaten in ein Turbinengehäuse kann die
Durchlaufzeit um über 20 % mittels eines erfindungsgemäßen Bearbeitungsverfahrens reduziert werden. Auch ergibt sich eine deutlich bessere Handhabung von Bearbeitungsprogrammen für den Bediener der NC-Maschine. Eine Erstellung immer neuer Bearbei- tungsprogramme für neue Werkstücke entfällt durch die mögliche Auswahl der vorgebbaren Parametern aus einer Progragrammbiblio- thek. Bisher notwendig gewesene Programmierzeiten sind eingespart . Die Erfindung ist aber nicht auf die Bearbeitung von Turbinengehäusen beschränk . Vielmehr bietet sie sich auch zur Bearbeitung von Schaufelfüßen und anderen Teilen einer Turbine an.
Zusammenfassend läßt sich die vorliegende Erfindung mit Bezug auf die Figuren 12 und 13 wie folgt beschreiben, wobei die Fi- gur 12 ein extrem vereinfachtes Blockschaltbild einer NC- Maschine mit lediglich zwei Bewegungsachsen AI und A2 zeigt, und die nachfolgende Beschreibung auf diese zwei Bewegungsachsen beschränkt ist. Tatsächlich kann die NC-Maschine durchaus mehr als zwei Bewegungsachsen haben.
In den Speicherstellen MEMB, MEMB' des Werkzeuggeometriespeichers sind normalerweise die Dimensionen des eingesetzten Werkzeugs T gespeichert. Da die Bewegungen der NC-Maschine grundsätzlich zunächst auf die Bewegungen des Zentrums einer Werk- zeugaufnahmeposition TCP (tool center point) ausgerichtet sind, ist für die Verwendung eines Werkzeugs T eine Koordinatentransformation erforderlich, denn bei der Bearbeitung eines Werkstücks 4 ist selbstverständlich die Bewegung der Werkzeugspitze T' relevant.
Der Ortsvektor fc vo Zentrum der Werkzeugaufnahmeposition TCP zur Werkzeugspitze T' bestimmt die zur Berücksichtigung der Werkzeuggeometrie erforderliche Koordinatentransformation. Um mit der Werkzeugεpitze T' einen Punkt P auf dem Werkstück 4 anzufahren, ist das Zentrum der Werkzeugaufnahmeposition TCP, auf das sich die Positionierbefehle beziehen, in den Punkt
P + fc zu bewegen. Um diese Vektoraddition nicht bei jeder Positionierung im Programm explizit durchführen zu müssen, ist der Werkzeuggeometriespeicher TDM vorgesehen. Die Koordi- naten eines Positionierbefehls werden jeweils mit den ent- sprechenden Inhalten MEMB, MEMB' des Werkzeuggeometriespeichers TDM beaufschlagt.
Der Punkt 0 am Werkstück 4 sei der Startpunkt der in das Werkstück 4 einzubringenden Fläche. In einem ersten Schritt des vorliegenden Verfahrens wird die Werkzeugspitze T' durch entsprechendes Verfahren des Werkzeugs T genau auf diesen Punkt O positioniert. Die Position des Werkzeugs T, also die Position der Werkzeugaufnahmeposition TCP, wird in absoluten,, sich auf das Maschinen- oder Werkstückkoordinatensystem FM beziehenden Koordinaten ausgelesen und gegebenenfalls in den Speicherstellen MEMA, MEMA' zwischengespeichert. Die ausgelesenen Koordinaten werden im Werkzeuggeometriespeicher TDM in den Speicherstellen MEMB, MEMB' gespeichert. Wird jetzt ein Positionierbefehl zum Anfahren eines Punktes P ausgegeben, so werden wieder die Koordinaten der Positionsinformation mit den entsprechenden Inhalten MEMB, MEMB' des Werkzeuggeometriespeichers TDM beaufschlagt. In diesem Fall ergibt sich eine Addition des Ortsvektors P zum Ortsvektor 0. Dabei ist der Ortsvektor P komponentenweise durch die Parameter des Positionierbefehls und der Ortsvektor O komponentenweise durch den Inhalt MEMB, MEMB' des Werkzeuggeometriespeichers TDM festgelegt. Es ergibt sich also implizit ein lokales Koordinatensystem mit dem Ursprung im Startpunkt der einzubringen- den Fläche, wobei in diesem Falle der Ursprung der durch den
Ortsvektor 0 festgelegte Punkt ist.
Die Positionierbefehle in dem Unterprogramm zum Einbringen der Fläche beziehen sich auf dieses lokale Koordinatensystem und sind damit z.B. auch besonders leicht einer Werkstattzeichnung zu entnehmen. Zum Einbringen der gleichen Fläche an einer anderen Position des Werkstücks wird das Werkzeug T an den Startpunkt, z.B. O' , der neuen Fläche verfahren. Dort werden erneut die absoluten Positionswerte aufgenommen und in den Werkzeuggeometriespeicher TDM übertragen. Da damit der Nullpunkt des lokalen Koordinatensystems an den Startpunkt 0' der neuen Fläche verlagert wurde, sind keinerlei Änderungen an dem NC-Bearbeitungsprogramm erforderlich.
Die Speicherstellen MEMB, MEMB' des Werkzeuggeometriespeichers TDM sind an der Maschine, auch ohne dazu über den jeweiligen Source verfügen zu müssen bzw. in diesen eingreifen zu müssen, ausleεbar. Inhalte des Geometriespeichers TDM, die erheblich von den geometrischen Dimensionen des jeweiligen Werkzeugs T abweichen, deuten auf die Verwendung des vorliegenden Verfahrens hin.
Alternativlösungen werden gleichfalls von der vorliegenden Erfindung umfaßt:
Die erste Alternativlösung besteht in einem Verfahren zur Bearbeitung eines Werkstückes, insbesondere einer Komponente einer Turbine, mittels eines Werkzeuges, das durch eine NC- gesteuerte Werkzeugmaschine verfahren wird, wobei in das Werk- stück mehrere ähnliche und/oder gleiche, durch ein NC-Programm festgelegte Flächen einzubringen sind, wobei die jeweils aktuelle Werkzeugposition auslesbar und abspeicherbar ist. Das Verfahren zeichnet sich die folgenden Verfahrensschritte aus: a) Anfahren der Position der einzubringenden Fläche, b) Auslesen und Abspeichern der Werkzeugposition und c) Beaufschlagen der Koordinaten der Positionierbefehle des NC-Programms mit den ausgelesenen Poεitionεwerten entweder für sämtliche Positionierbefehle vor der Ausführung des NC-Programms oder während der Ausführung des NC-Programms für jeweils einen Positionierbfehl spätestens unmittelbar vor dessen Ausführung.
Die zweite Alternativlösung besteht in einem Verfahren zur Bearbeitung eines Werkstückes, insbesondere einer Komponente einer Turbine, mittels eines Werkzeuges, das durch eine NC- gesteuerte Werkzeugmaschine verfahren wird, wobei in das Werkstück mehrere ähnliche und/oder gleiche, durch ein NC-Programm festgelegte Flächen einzubringen sind, wobei die jeweils aktuelle Werkzeugposition auslesbar und abspeicherbar ist, und wobei die Positionierung des Werkzeugs in einem Werkzeugkoordinatensystem erfolgt, in dem jede Werkzeugposition als Nullpunkt des Werkzeugkoordinatensystems definierbar ist. Das Verfahren zeichnet sich die folgenden Verfahrensschritte aus: a) Anfahren der Position der einzubringenden Fläche, b) Definieren der Werkzeugposition als Nullpunkt des Werkzeugkoordinatensystems und c) Abarbeiten des NC-Programms.
Beide Alternativlöεungen ermöglichen das Aufspannen eines lo- kalen Koordinatensystems, dessen Ursprung mit dem jeweiligen Startpunkt der einzubringenden Fläche oder einem Punkt zumindest in der Nähe dieser Fläche zusammenfällt. Im Falle der ersten Alternativlösung wird das lokale Koordinatensystem mittels der jeweils explizit durchzuführenden Vektoradditio- nen aufgespannt. Im Falle der zweiten Alternativlösung wird z.B. die Nullpunktverschiebung, die herkömmlich zur Berücksichtigung der Werkstückdimenεionen vorgesehen ist, zum Aufspannen des lokalen Koordinatensystems verwendet .
Beide genannten Alternativlösungen lassen sich analog zu den in den Unteransprüchen und der Beschreibung zitierten Weiterbildungen der im Anspruch 1 angegebenen Lösung fortbilden.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Bearbeitung eines Werkstückes (1), insbesondere einer Komponente einer Turbine, in das/in die mittels eines durch eine NC-gesteuerte Werkzeugmaschine verfahrbaren Werkzeugs (4) mehrere ähnliche und/oder gleiche Flächen einzubringen sind,
- wobei die Fläche durch ein NC-Programm festgelegt ist,
- wobei die jeweils aktuelle Werkzeugposition auslesbar und abspeicherbar ist und
- wobei zur automatischen Berücksichtigung der Werkzeuggeometrie ein Werkzeuggeometriespeicher vorgesehen ist, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h die Verfahrensschritte: a) Verfahren des Werkzeugs (4) in eine Position (O =
T
[ol,o2...on] ) zumindest m der Nähe einer der einzubringenden Flächen, b) Auslesen und Abspeichern der Position (O=[ol,o2... on] T) des Werkzeugs (4) , c) Übertragen der ausgelesenen Positionswerte (ol,o2..on) in den Werkzeuggeometriespeicher und d) Abarbeiten des NC-Programms.
2. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e - k e n n z e i c h n e t , daß das NC-Programm vorgebbare Parameter mit entsprechenden WertZuweisungen enthält und daß vor dem Schritt d) eine Eingabe und/oder Auswahl vorggebbarer Parameter mit entsprechender Wertzuweisung erfolgt, anhand derer die Bearbeitung durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die vorgebbaren Parameter in einen nichtflüchtigen Speicher eingegeben werden, aus dem sie abrufbar sind.
4. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß nach Bearbeitung der einzubringenden Fläche (B) eine Erfassung der momentanen Koordinaten der Position des Werkzeugs (4) erfolgt.
5. Verfahren nach Anspruch 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Position des Werkzeugs (4) überprüft und gegebenenfalls korrigiert wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß zumindest der Schritt d) erst nach Auslösung eines Signals zur Bestätigung einer korrekten Position des Werkzeugs (4) ausgeführt wird.
7. Verfahren zur Bearbeitung eines Werkstückes (1), insbesondere einer Komponente einer Turbine, in das/die mittels eines durch eine NC-gesteuerte Werkzeugmaschine verfahrbaren Werkzeugs (4) mehrere ähnliche und/oder gleiche Flächen/Konturen einzubringen sind,
- wobei die Fläche/Kontur durch ein NC-Programm festgelegt ist und
- wobei die jeweils aktuelle Werkzeugposition auslesbar und abspeicherbar ist, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h die Verfahrensschritte: a) Anfahren der Position der einzubringenden Fläche, b) Auslesen und Abspeichern der Werkzeugposition und c) Beaufschlagen der Koordinaten der Positionierbefehle des NC-Programms mit den ausgelesenen Positionswerten entweder für sämtliche Positionierbefehle vor der Ausführung des NC-Programms oder während der Ausführung des NC-Programms für jeweilε einen Positionierbfehl spätestens unmittelbar vor dessen Ausführung.
8. Verfahren zur Bearbeitung eines Werkstückes (1), insbesondere einer Komponente einer Turbine, in das /die mittels eines durch eine NC-gesteuerte Werkzeugmaschine verfahrbaren Werkzeugs (4) mehrere ähnliche und/oder gleiche Flächen/Konturen einzubringen sind,
- wobei die Fläche/Kontur durch ein NC-Programm festgelegt ist,
- wobei die jeweils aktuelle Werkzeugposition auslesbar und abspeicherbar ist und - wobei die Positionierung des Werkzeugε in einem Werkzeugkoordinatensystem erfolgt, in dem jede Werkzeugposition als Nullpunkt des Werkzeugkoordinatensystems definierbar ist, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h die Verfah- rensschritte: a) Anfahren der Position der einzubringenden Fläche, b) Definieren der Werkzeugposition als Nullpunkt des Werkzeugkoordinatensystems und c) Abarbeiten des NC-Programms.
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