Im Einzelnen bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren ge- mäß den Merkmalen des Oberbegriffs des Hauptanspruchs.

Bei der Bearbeitung von Werkstücken mittels Fräsen oder Schleifen tritt am Werkzeug bedingt durch den Bearbeitungspro- zess Verschleiß auf. Dieser Verschleiß führt zu einer Verände- rung der Schneidgeometrie des Werkzeuges und in der Folge zu Maßabweichungen an den herzustellenden Werkstücken. Der Ver- schleiß am Werkzeug ist bei vielen Bearbeitungen, z. B. Fräsen oder Schleifen, ein kontinuierlicher Prozess, der sich aber nicht vorherbestimmen lässt.

Um zu hohe Abweichungen am Werkstück zu vermeiden, ist es be- kannt, den Bearbeitungsprozess zu unterbrechen und das Werk- zeug und/oder das Werkstück mit einer geeigneten Messeinrich- tung in der Maschine automatisch zu vermessen.

Nachfolgend erfolgt dann eine Korrektur der Zustellung des Werkzeugs, um die Werkstückoberfläche in der gewünschten Weise maßgerecht zu bearbeiten.

Wenn eine bestimmte Verschleißtoleranz-Grenze überschritten ist, kann ein so genanntes Schwesterwerkzeug eingewechselt werden, um die weitere Bearbeitung durchzuführen. Ein derarti- ges Schwesterwerkzeug gleicht dem ursprünglichen Werkzeug.

Bei bestimmten Maschinen, z. B. Flachschleifmaschinen, ist auch eine kontinuierliche Kontrolle des Werkzeuges bzw. der Schleifscheibe während der Bearbeitung bekannt. Diese kontinu- ierliche Kontrolle wird dazu verwendet, während der Bearbei- tung den Verschleiß kontinuierlich in der Steuerung durch eine entsprechende Zustellung in der Maschine zu korrigieren. Bei vielen Maschinen ist dieses Verfahren jedoch nicht möglich, da eine Vermessung der Geometrie des Werkzeuges während des Bear- beitungsprozesses technisch nicht durchführbar ist. Der Pro- zess muss bei diesen Maschinen unterbrochen werden um das Werkzeug zu vermessen.

Dieses Verfahren hat jedoch den Nachteil, dass der Verschleiß nur in Intervallen mit Verzögerung vermessen wird. Bei Maschi- nen mit kurzen Bearbeitungszeiten für eine Fläche, z. B. Dreh- maschinen, spielt das keine große Rolle, da die Vermessung des Werkzeuges immer nach der Bearbeitung einer zusammenhängenden Fläche erfolgen kann.

Bei Maschinen, die längere Bearbeitungszeiten für eine Fläche benötigen, z. B. Fräsmaschinen für den Werkzeug-und Formenbau, führt eine Unterbrechung der Bearbeitung einer Fläche, eine Vermessung des Werkzeuges und eine anschließende Korrektur der Zustellung des Werkzeuges um den gemessenen Verschleiß jedoch zu einem Absatz in der zu bearbeitenden Fläche, der später mit hohem manuellen Nacharbeitsaufwand beseitigt werden muss, bei- spielsweise durch Polieren.

Bei vielen Anwendungen, besonders im Werkzeug-und Formenbau, werden die herzustellenden Oberflächen mit einer bestimmten Maßtoleranz versehen, innerhalb derer diese sich befinden müs- sen. Zusätzlich müssen die Oberflächen Polierqualität haben.

Daher wird versucht, bereits auf der Bearbeitungsmaschine eine Oberfläche herzustellen, die innerhalb der Toleranzen liegt und eine möglichst hohe Oberflächenqualität erreicht, insbe- sondere keine störenden Absätze hat.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, welches bei einfacher Aus- gestaltung und betriebssicherer Durchführbarkeit eine Ver- schleißkorrektur unter Vermeidung der Nachteile des Standes der Technik ermöglicht.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die Merkmalskombination des Hauptanspruchs-gelöst, die Unteransprüche zeigen weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung.

Erfindungsgemäß ist somit vorgesehen, dass das Werkzeug nach der Verschleißmessung zumindest in seine vor der Unterbrechung befindliche Zustellposition zurückgefahren und der Bearbei- tungsvorgang fortgesetzt wird, und dass nachfolgend innerhalb eines Zeitraums kontinuierlich eine Zustellung des Werkzeugs zum Ausgleich des gemessenen Verschleißes erfolgt.

Die Erfindung ermöglicht es somit, den Bearbeitungsprozess während der Bearbeitung einer Fläche beliebig oft zwecks Werk- zeugvermessung zu unterbrechen und den gemessenen Verschleiß in der Steuerung so zu korrigieren, dass es nicht zu uner- wünschten Absätzen auf der Oberfläche kommt. Damit können er- heblich engere Toleranzen und bessere Oberflächen bei der Be- arbeitung hergestellt werden.

Dazu wird eine Art schleichende Korrektur in der Steuerung an- gewandt. Der Bearbeitungsprozess wird unterbrochen und an- schließend der Verschleiß des Bearbeitungswerkzeuges in einer geeigneten hochgenauen Einrichtung gemessen. Die Messeinrich- tung kann beispielsweise eine Laserlichtschranke sein oder ei- ne Messvorrichtung (Messdiamant), die den bei Kontakt mit dem rotierenden Werkzeug entstehenden Schall registriert und dar- über das Werkzeugmaß erfasst.

Nach der Vermessung wird erfindungsgemäß der Bearbeitungspro- zess zunächst fortgesetzt, ohne dass die Zustellung des Werk- zeugs (der Werkzeugachsen) um den gemessenen Verschleiß korri- giert wird. So wird ein Absatz auf der herzustellenden Ober- fläche vermieden. Stattdessen wird eine vom Maschinenbediener frei wählbare"schleichende"Korrektur gewählt. Die erforder- liche Korrektur der Zustellung der Maschinenachsen erfolgt so- mit kontinuierlich während der Bearbeitung.

Nach Beendigung der Verschleißmessung und erneuter Zustellung des Werkzeugs kann dieses auch um einen vorgegebenen Betrag zurückgefahren werden, so dass ein sanfter Einlauf des Werk- zeugs in die Werkstückoberfläche erfolgt. Das gleiche Verfah- ren kann auch bei einem Werkzeugwechsel angewandt werden.

Die Geschwindigkeit der Korrektur kann über den Bearbeitungs- weg oder eine Bearbeitungszeit definiert werden. Zusätzlich kann die Geschwindigkeit bezogen auf den gesamten gemessenen Verschleiß oder bezogen auf eine Maßeinheit, beispielsweise 0,001 mm definiert werden, also z. B. 0,001 mm/min..

Dabei ist es auch möglich, dass die Geschwindigkeit der Kor- rektur so langsam gewählt wird, dass diese noch nicht voll- ständig ausgeführt ist, wenn bereits die nächste Unterbrechung des Bearbeitungsprozesses zwecks nächster Verschleißmessung erfolgt. In diesem Fall besteht die Möglichkeit eine Fehler- oder Warnmeldung für den Bediener zu erzeugen oder auch das Ergebnis der neuen Verschleißmessung und die noch nicht voll- ständig ausgeführte Korrektur des Verschleißes aus der vorhe- rigen Messung zu addieren und die schleichende Korrektur mit dem aufsummierten Korrekturwert weiterlaufen zu lassen.

Bei einigen Anwendungen erfolgt die Bearbeitung des Werkstük- kes immer nur mit einem Punkt der Werkzeugschneide. Je nach Neigung der zu bearbeitenden Fläche wandert dieser Punkt auf der Schneide an verschiedene Orte, beispielsweise bei der Be- arbeitung von Freiformflächen in Formen mit kugelförmigen Fräswerkzeugen. In der Folge ist der Verschleiß an der Schnei- de nicht gleichmäßig, sondern davon abhängig, wie lange der jeweilige Punkt an der Schneide im Eingriff ist. Daher ist es in diesen Fällen erforderlich, die gesamte Schneide zu vermes- sen, beispielsweise abschnittsweise. Es wird nicht nur ein Verschleißwert für das Werkzeug erfasst, sondern der Ver- schleiß entlang der Schneide. Bei mehrschneidigen Werkzeugen entsteht durch die Rotation des Werkzeuges ein Hüllkörper. Bei der Werkzeugvermessung wird dann der Hüllkörper vermessen, der durch die höchsten Punkte sämtlicher Schneiden entsteht.

Die Verschleißkorrektur, d. h. Zustellung der Maschinenachsen, muss in diesem Fall den jeweils bei der Bearbeitung aktuellen Eingriffspunkt der Schneide (n) berücksichtigen. Die erfin- dungsgemäße, schleichende Korrektur kann dann auch nur für diesen Eingriffspunkt der Schneide (n) aktiv sein, da sonst bei ständig wechselnden Eingriffspunkten auf der Schneide wiederum Absätze entstehen würden. Es ist also erfindungsgemäß eine in kleine Abschnitte unterteilte Betrachtung der Schneide vorge- sehen, beispielsweise über ein Raster von Stützpunkten. Die Zustellung erfolgt normal zur Werkstückoberfläche. Es muss al- so die Richtung der Werkstückoberfläche bekannt sein. Diese kann üblicher Weise über im Bearbeitungsprogramm ausgegebene Flächennormalenvektoren beschrieben werden.

Wenn die Eingriffspunkte der Schneide vom Bearbeitungsprogramm her nicht bekannt sind, beispielsweise bei Fräsprogrammen über Normalenvektoren, besteht erfindungsgemäß auch die Möglichkeit den Bearbeitungsfortschritt während der Bearbeitung in der Steuerung online mitzuberechnen, also quasi steuerungsintern zu simulieren, so wie das von Simulationsprogrammen her be- kannt ist. Dazu muss natürlich die Werkzeuggeometrie bekannt sein, z. B. durch Vermessen. Auf Grund des laufend berechneten Materialabtrages kann online mitberechnet werden, welchen Ma- terialabtrag die Schneide gerade ausführt und wo sich der Ein- griffspunkt auf der Schneide befindet. Dieser kann für die Verschleißkorrektur verwendet werden.

Die Online-Berechnung des Materialabtrages kann erfindungsge- mäß auch dazu verwendet werden, die Intervalle der Unterbre- chung des Bearbeitungsprozesses zwecks Werkzeugvermessung zu steuern. Wenn die Steuerung berechnet, dass sehr viel Material zerspant wird, dann erfolgt die Vermessung entsprechend häufi- ger.

Ein etwas gröberes Verfahren stellt ein gemitteltes Verfahren dar. Hierbei wird auch der Verschleiß entlang der gesamten Schneide gemessen und dann aber ein Durchschnittswert berech- net. Die"schleichende"Korrektur wird dann bezogen auf diesen Durchschnittswert ausgeführt. Dabei kann auch festgelegt wer- den, dass die Korrektur nur in einer Achse, beispielsweise der Hauptspindelachse erfolgen soll. In diesem Fall kann es sogar ausreichen, wenn an einem Punkt, z. B. der Werkzeugspitze, der Verschleiß gemessen wird. Dieses Vorgehen ist erforderlich, wenn die Eingriffspunkte auf Grund der Flächenneigung in der Steuerung nicht bekannt sind und auch nicht berechnet werden.

Das Intervall der Verschleißmessungen und der dazu erforderli- chen Unterbrechungen des Bearbeitungsprozesses kann über den Bearbeitungsweg oder die Bearbeitungszeit definiert werden.

Auch ist es denkbar, das Ergebnis der jeweiligen letzten Ver- schleißmessung als Maßstab für die Länge des Intervalls bis zur nächsten Messung zu Grunde zu legen. So entsteht ein sich selbst regelnder Prozess, bei hohem Verschleiß erfolgen die Messungen öfter, bei geringem Verschleiß entsprechend selte- ner.

Die"schleichende"Korrektur kann erfindungsgemäß linear er- folgen. Es sind aber auch beliebige andere mathematische Funk- tionen verwendbar.

Während der gesamten Bearbeitung kann erfindungsgemäß der ge- samte Verschleiß des Bearbeitungswerkzeuges mitberechnet wer- den. Wird eine vom Bediener vorgegebene Gesamtverschleißtole- ranz am Werkzeug überschritten, dann wird die Bearbeitung mit dem Werkzeug nicht fortgesetzt, da dieses zu verschlissen ist und nicht mehr richtig schneidet. In diesem Fall kann automa- tisch ein Schwesterwerkzeug eingewechselt werden.

Auch kann eine zu große Erhöhung des Verschleißes von einer Messung zur nächsten dazu führen, dass das Werkzeug als zu verschlissen eingestuft wird und die Bearbeitung entweder ganz unterbrochen oder mit einem geeigneten Schwesterwerkzeug fort- gesetzt wird.

Bei einigen Bearbeitungen drängt sich das Werkzeug während der Bearbeitung etwas ab, d. h. das Werkzeug wird von der Werk- stückoberfläche durch die Schnittkräfte weggedrückt, so dass ein nicht erwünschtes Aufmaß entsteht, z. B. bei lang ausge- spannten Fräswerkzeugen, die eine seitliche Bearbeitung durch- führen. Die Abdrängung kann verschleißabhängig variieren, d. h. bei neuem scharfem Werkzeug ist die Abdrängung geringer, als bei einem leicht verschlissenen Werkzeug. Diese Abdrängung führt natürlich auch zu Maßabweichungen am Werkstück. Über entsprechend in der Steuerung hinterlegte Erfahrungswerte kann erfindungsgemäß diese verschleißabhängige Abdrängung zusätz- lich bei der"schleichenden"Verschleißkorrektur berücksich- tigt werden. In diesem Fall findet eine leichte Überkompensa- tion des Verschleißes statt, um die bei zunehmendem Verschleiß erhöhte Abdrängung mit zu kompensieren.

Es ist bekannt, in Maschinen mit Schwesterwerkzeugen zu arbei- ten, um bei Überschreiten einer bestimmten Verschleißgrenze automatisch ein Schwesterwerkzeug einzuwechseln. Der Ver- schleiß wird dazu beispielsweise in Intervallen wie oben be- schrieben gemessen. Wird eine vom Bediener vorgegebene oder in der Steuerung hinterlegte Verschleißtoleranz am Werkzeug über- schritten, dann wechselt die Maschine automatisch ein von der Geometrie her gleiches Schwesterwerkzeug ein und setzt die Be- arbeitung damit fort. Um enge Toleranzen einzuhalten, ist be- kannt, dass die Steuerung im Bearbeitungsprogramm an die Stel- le zurückspringt, an der die letzte Verschleißmessung erfolg- te, und die Bearbeitung ab dieser Stelle fortsetzt. So wird der Bereich des Werkstückes, innerhalb dessen Bearbeitung die Überschreitung der Verschleißtoleranz erfolgte, noch einmal mit dem neuwertigen Werkzeug bearbeitet, um das Überschreiten der Verschleißtoleranz auszugleichen. Bei diesem Verfahren können jedoch auch Absätze auf der Oberfläche des Werkstückes entstehen. Das ist dadurch bedingt, dass das neuwertige Schwe- sterzeug schärfer als das vorherige Werkzeug ist. Wenn die Be- arbeitung an der Stelle der letzten Messung beginnt, dann sind die Schnittkräfte bei dem neuen scharfen Werkzeug geringer und es wird daher weniger von der Werkstückoberfläche weggedrückt und nimmt in der Folge mehr Material ab. Dadurch entsteht an dieser Stelle ein Absatz in der Werkstückoberfläche.

Diese unerwünschten Absätze auf der Werkstückoberfläche bei Einsatz von Schwesterwerkzeugen können auch durch eine "schleichende"Zustellung gemäß der Erfindung vermieden wer- den. Das neue Schwesterwerkzeug beginnt die Bearbeitung wie oben beschrieben an der Programmstelle der vorherigen Werk- zeugmessung. Jedoch wird die Bearbeitung mit einer geringen Werkzeugkorrektur begonnen, so dass das neue Schwesterwerkzeug zunächst kein Material abnimmt, da der Bereich bereits von dem Vorgängerwerkzeug bearbeitet wurde. Es bleibt also geringfügig über der Werkstückoberfläche. Während des Programmlaufs wird nun wiederum langsam zugestellt, d. h. die Werkzeugkorrektur langsam reduziert, so dass das Werkzeug sich langsam der vom vorherigen Werkzeug hergestellten Materialoberfläche nähert und schließlich ganz langsam in das Material eintaucht und be- ginnt etwas Material abzunehmen. So entsteht ein fast tangen- tialer Übergang und die unerwünschten Absätze werden vermie- den. Es ist nicht notwendig bei diesem Verfahren genau an der Stelle der letzten Messung die Bearbeitung mit dem Schwester- werkzeug fortzusetzen. Um ausreichend Bearbeitungsweg für das langsame Zustellen zur Verfügung zu haben, kann in dem Bear- beitungsprogramm auch noch weiter zurückgesprungen werden.

Bei vielen Anwendungen kommen Bearbeitungswerkzeuge unter- schiedlicher Größe zum Einsatz. Dies ist beispielsweise bei Fräsaufgaben erforderlich, wenn kleine Innenradien bearbeitet werden müssen, die neben relativ großen Flächen liegen. In diesen Fällen wird die große Fläche üblicher Weise mit einem Werkzeug mit großem Durchmesser bearbeitet, damit die Bearbei- tungszeiten nicht so lang sind und der Zeilenabstand zwischen den Werkzeugbahnen nicht so eng sein muss, um eine gute Ober- fläche herzustellen. Für die Bearbeitung der kleinen Innenra- dien wird dann ein Werkzeug mit kleinem Radius verwendet.

Durch den Werkzeugwechsel entstehen meistens auch unerwünschte Absätze auf der Werkstückoberfläche. Diese sind bedingt durch Toleranzen in der Werkzeugvermessung, durch unterschiedliche Schnittkräfte und andere Effekte. Sie lassen sich nicht voll- ständig vermeiden. Eine Möglichkeit, Absätze auf der Werk- stückoberfläche sicher zu vermeiden, ist ein"schleichender" Einlauf der kleineren Nachfolgewerkzeuge. Ähnlich wie bei den Schwesterwerkzeugen beschrieben, beginnt das Werkzeug zur Be- arbeitung der kleinen Innenradien in einem Bereich, in dem zu- vor bereits die Werkstückoberfläche von einem größeren Werk- zeug hergestellt wurde und bleibt zunächst geringfügig über der Werkstückoberfläche. Das Bearbeitungsprogramm kann dann so gestaltet sein, dass das Bearbeitungswerkzeug sich langsam (beispielsweise in Zeilen) auf den kleinen Radius zubewegt, und dabei erfolgt wiederum eine"schleichende"Zustellung, so dass das kleine Werkzeug ganz langsam in die Oberfläche des Werkstückes eintaucht und einen fast tangentialen Übergang herstellt.

Das gleiche Verfahren wird erfindungsgemäß auch am Ende der Bearbeitung mit dem kleineren Werkzeug angewandt, wenn dieses wiederum an eine Fläche angrenzt, die zuvor mit einem größeren Werkzeug bearbeitet wurde. Anstatt die Bearbeitung abrupt zu beenden, wird das Bearbeitungsprogramm in den Bereich der Werkstückoberfläche, die zuvor von dem größeren Werkzeug bear- beitet wurde, hineinläufen und die Maschine während der Bear- beitung die Werkzeugkorrektur ganz langsam erhöhen, so dass ein fast tangentialer Auslauf der mit dem kleinen Werkzeug be- arbeiteten Werkstückoberfläche in die mit dem größeren Werk- zeug bearbeitete Werkstückoberfläche entsteht.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispie- len in Verbindung mit der Zeichnung beschrieben. Dabei zeigt : Fig. 1 eine schematische Darstellung der Bearbeitungssitua- tion eines Werkstücks mittels eines Werkzeugs im ab- gehobenen Zustand des Werkzeugs, Fig. 2 eine Darstellung einer Fehlerkorrektur nach dem Stand der Technik, Fig. 3 eine Darstellung einer Fehlerkorrektur gemäß der vorliegenden Erfindung, Fig. 4 eine schematische Darstellung der Bewegung eines Werkzeugs relativ zu einem Werkstück, Fig. 5 eine schematische Darstellung der Zustellrichtungen eines Werkzeugs relativ zu einer Werkstück- Oberfläche, und Fig. 6 eine Darstellung einer gewölbten Werkstückoberfläche bei erfindungsgemäßer Bearbeitung.

In Fig. 1 ist sehr schematisch ein Werkstück 1 dargestellt, welches mittels eines rotierenden Werkzeugs 2 (Fräser, Schleifwerkzeug oder Ähnliches) bearbeitet wird. Das Werkzeug 2 weist an seinem stirnseitigen Ende zumindest eine Schneide 3 auf.

Die Fig. 1 zeigt einen bearbeiteten Bereich la, bei welchem ein mit einem Verschleiß versehenes Werkzeug verwendet wurde.

Deshalb ist der Materialabtrag auf dem Bereich la zu gering.

Der Bereich lb zeigt einen bearbeiteten Bereich mit korrektem Materialabtrag. Durch die in Fig. 2 gezeigte Höhendifferenz ergibt sich ein Absatz 5 zwischen den Bereichen la und lb. Die Höhendifferenz des Absatzes 5 erfolgt dadurch, dass beim Stand der Technik die Bearbeitung der Fläche la unterbrochen und das Werkzeug vermessen wird. Dabei wird festgestellt, dass dieses um die Höhendifferenz (siehe Fig. 2) zu wenig in Richtung auf das Werkstück 1 zugestellt ist. Die Zustellung wird daraufhin erhöht. Dies gibt zwar korrekte Maße für die Fläche lb, es er- gibt sich jedoch bei der weiteren Bearbeitung (siehe horizon- talen Pfeil in Fig. 2) der beschriebene Absatz, der nachfol- gend nachbearbeitet werden muss.

Fig. 1 zeigt den Bearbeitungsvorgang nach dem Stand der Tech- nik nach Beendigung der Bearbeitung und Abheben des Werkzeugs 2. Die Fig. 2 zeigt den Bearbeitungsvorgang gemäß Fig. 1 wäh- rend der noch folgenden Bearbeitung. Mit dem Bezugszeichen lc ist eine noch unbearbeitete Fläche dargestellt, in Richtung der das Werkzeug 2 bewegt wird. Aus Fig. 2 ist ersichtlich, dass sich die Zustellung um den Betrag der Höhendifferenz h nach erfolgter Verschleißmessung verändert hat. Hierdurch wird die Kante des Absatzes 5 ausgebildet.

Die Fig. 3 zeigt die erfindungsgemäße Situation. Dort erfolgt eine"schleichende"Korrektur über die Weglänge L, bis das Werkzeug 2 zum Ausgleich der Höhendifferenz h zugestellt ist.

Hierdurch wird das Auftreten der Kante oder Stufe 5 vermieden.

Die Länge L kann über den Weg, die Bearbeitungszeit oder die Bearbeitungsgeschwindigkeit definiert werden, so wie dies oben beschrieben ist.

Die Fig. 4 zeigt in schematischer Weise die meandernde Bewe- gungsrichtung eines Werkzeugs 2 relativ zu einer Werkstück- oberfläche 4 eines Werkstücks 1.

Die Fig. 5 zeigt ein Werkstück 1 mit einer konvexen Werkstück- oberfläche 4. Es ist ersichtlich, dass die Zustellrichtung des nicht dargestellten Werkzeugs 2 normal, d. h. senkrecht zur Werkstückoberfläche 4 erfolgt. Die Fig. 5 zeigt die Normalen- Vektoren in beispielhafter Darstellung.

Die Fig. 6 zeigt eine Situation eines Werkstücks 1 mit einer konkaven Biegung oder Kante. Die dargestellte Arbeitsabfolge zeigt die Bearbeitung durch ein nicht gezeigtes Werkzeug 2, welches einen kleineren Kopfradius aufweist und deshalb zur Bearbeitung der konkaven Kante geeignet ist. Es ergibt sich, dass durch einen"schleichenden"Einlauf der Zustellung beim Einsatz des eingewechselten Werkzeugs 2 und durch einen ent- sprechenden"schleichenden"Auslauf vor dem Auswechseln des Werkzeugs Absätze oder Kanten vermieden werden können.