Die spanende Bearbeitung von Werkstücken wird dadurch durch- geführt, dass eine relative Bewegung zwischen Werkzeug und Werkstück erzeugt wird und das Werkzeug während dieser rela- tiven Bewegung in das Werkstück spanabhebend eingreift. Die am einfachsten zu realisierende relative Bewegung besteht in einer Drehbewegung des Werkstücks bei einem feststehenden Werkzeug. Die Standzeit des Werkzeugs hängt von zahlreichen Parametern ab, insbesondere von dem Verhältnis der Härte des Werkzeugs gegenüber der Härte des zu bearbeitenden Werkstücks.

Eine präzise Fertigung erfordert, dass das Werkzeug an seiner Schneidkante nicht merkbar abgenutzt ist.

Die Standzeit, während der ein Werkzeug mit den gestellten Anforderungen an das Bearbeitungsergebnis verwendbar ist, kann nach Erfahrungswerten gewählt werden. Will man dabei jedoch einen vorzeitigen Werkzeugwechsel vermeiden, entsteht aufgrund der zahlreichen weiteren Einflußparameter das Risiko, dass am Ende der Standzeit mit einem nicht mehr einwandfreien Werkzeug gearbeitet wird, wodurch unter Umständen die Produk- tion von Ausschußteilen verursacht wird.

Insbesondere für eine Ultrapräzisionsfertigung werden mono- kristalline Diamantwerkzeuge zur Bearbeitung von Aluminium, Kupfer, diversen Kunststoffen und stromlos abgeschiedenem Nickel verwendet. Das Diamantwerkzeug wird dabei regelmäßig

auf eine Schneidplatte als Träger aufgeklebt oder aufgelötet.

Es ist bekannt, die Schneidkanten von Schneidwerkzeugen zu überwachen, indem Schnittkraftmessungen oder akustische Mes- sungen durchgeführt werden. Ferner ist es möglich, nach Un- terbrechung des Schneidprozesses die Schneidkante zu analy- sieren. Die erstgenannten Verfahren sind relativ ungenau, während das letztgenannte Verfahren zeitaufwendig und daher nur in Ausnahmefällen praktikabel ist.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Problemstellung zugrunde, die Schneidkante eines Werkzeugs mit hoher Ge- nauigkeit überwachen zu können, ohne hierfür aufwendige Unter- brechungen der Bearbeitung vornehmen zu müssen.

Ausgehend von dieser Problemstellung ist erfindungsgemäß ein Verfahren der eingangs erwähnten Art dadurch gekennzeichnet, dass ein Beobachtungsstrahlengang in das Innere des Werkzeugs eingekoppelt und dort auf die Schneidkante gerichtet wird und dass von der Schneidkante aufgrund des auftreffenden Beobach- tungsstrahlengangs ausgehende, in das Innere des Werkzeugs gerichtete Strahlung außerhalb des Werkzeugs detektiert und ausgewertet wird.

Der vorliegenden Erfindung liegt der Kerngedanke zugrunde, die Überwachung der Schneidkante aus dem Innern des Werkzeugs heraus durchzuführen, also einen Beobachtungsstrahlengang in das Innere des Werkzeugs einzukoppeln und von der Schneidkante ausgehende Strahlung durch das Innere des Werkzeugs hindurch zu detektieren. Auf diese Weise wird die Überwachung der Schneidkante nicht durch das an die Schneidkante herangeführte Werkstück, durch Kühlmittel o. a. beeinträchtigt. Demgemäß ist die Überwachung grundsätzlich auch während des Bearbeitungs- vorgangs möglich. Die Überwachung erfolgt erfindungsgemäß mit optischen Mitteln, wenn das Werkzeug für optische Strahlung durchlässig ist, wie dies bei einem Diamantwerkzeug der Fall ist.

Ein Diamantwerkzeug mit seinem hohen Brechungsindex begünstigt die Ausbildung einer Totalreflexion an der Werkzeugoberfläche, so dass als zurückkehrende Strahlung vorzugsweise von der Schneidkante totalreflektierte Strahlen verwendet werden kön- nen. Die Detektion kann mit einem Interferometer zur relativen Phasenverschiebung zwischen in das Werkzeug hineingeführten und den totalreflektierten Strahlen oder mit einem Mikroskop vorgenommen werden, um die Form der Schneidkante zu über- wachen.

Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht darüber hinaus die Überwachung weiterer Parameter der Schneidkante, beispiels- weise der Arbeitstemperatur der Schneidkante. In diesem Fall wird als Beobachtungsstrahlengang eine Strahlung mit einer lumineszenzanregenden Wellenlänge verwendet und als zurück- kehrende Strahlung Lumineszenzstrahlung detektiert und aus- gewertet. Die Lumineszenzstrahlung ist temperaturabhängig, so dass es auf diese Weise möglich ist, die Schneidkante eines Diamantwerkzeugs auf einer für die Bearbeitung optimalen Tem- peratur zu halten, die größer als 542 °C liegen muß, wenn Silicium-Waver duktil zerspant werden sollen, allerdings 600 °C nicht überschreiten darf, da oberhalb dieser Temperatur irreversible Graffitisierungsprozesse im Diamanten einsetzen (black coating), die die Eignung des Diamanten als Werkzeug zerstören.

Für die Auswertung der Lumineszenzstrahlung ist es besonders zweckmäßig, wenn ein 2-Photonen-Übergang für die Lumineszenz angeregt wird, beispielsweise ein N3-N4-Übergang beim Diaman- ten, da in diesem Fall die Lumineszenzstrahlung definierte andere Wellenlängen aufweist als die Anregungsstrahlung und durch entsprechende Filter Streulichtprobleme vollständig beseitigt werden können.

Ausgehend von der oben erwähnten Problemstellung ist ferner eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Ver- fahrens erfindungsgemäß gekennzeichnet durch eine auf das

Werkzeug aufgebrachte Einkoppeleinrichtung und durch einen über die Einkoppeleinrichtung auf die Schneidkante gerichteten Detektor zur Detektion von von der Schneidkante ausgehenden Strahlen. Als Einkoppeleinrichtung eignet sich in einfachster Weise ein auf das Werkzeug aufgesetztes Prisma.

Die Ausrichtung von Strahlenquelle und Detektor erfolgt zweckmäßigerweise so, dass die Strahlen der optischen Strah- lenquelle mit den zurückkommenden Strahlen koinzidieren, wie dies bei der Verwendung eines Interferometers als Detektor notwendig und bei der Verwendung eines Mikroskops als Detek- tors durch eine entsprechende Einkopplung der Beleuchtungs- strahlen zweckmäßig ist.

Die Erfindung soll im folgenden anhand von in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläu- tert werden. Es zeigen : Figur 1-eine schematische Darstellung einer rotierenden Werkstückhalterung und einer ortsfesten Werk- zeughalterung mit einem auf das Werkzeug aufge- setzten Interferometer Figur 2-eine schematische Darstellung eines vom Inter- ferometer ausgehenden Strahlengangs innerhalb des Werkzeugs zur Überwachung der Schneidkante des Werkzeugs Figur 2a-ein typisches Interferogramm, wie es vom Inter- ferometer aufgenommen wird Figur 3-eine schematische Darstellung des Beobach- tungsstrahlengangs für ein Mikroskop Figur 3a-ein typisches Mikroskopbild für eine einwand- freie Schneidkante.

Figur 1 läßt eine Drehhalterung 1 erkennen, an deren Stirn- seite ein Werkstück 2 gehalten wird, so dass es mit der Dreh- halterung 1 in Rotation versetzt wird.

Auf einem Grundträger 3 und von einer stabilen, aufrechtste- henden Halteplatte 4 wird eine Schneidplatte 5 gehalten, die als im wesentlichen rechteckige Platte ausgebildet ist. An einer vorderen Kante der Schneidplatte 5 ist ein Schneid- werkzeug 6 befestigt, das über die vordere Kante der Schneid- platte 5 etwas vorsteht. Die Halterung 3,4 der Schneidplatte 5 oder die Drehhalterung 1 ist axial verstellbar ausgebildet, so dass das Werkstück 2 relativ zu dem Schneidwerkzeug 6 zu- gestellt werden kann.

Auch das Schneidwerkzeug 6 ist ein Interferometer 7 mit einem Lichtleiteransatz 8 gerichtet. Das Interferometer 7 ist über ein elektrisches Kabel 8 mit einer (nicht dargestellten) Aus- wertungseinrichtung verbunden.

Figur 2 verdeutlicht, dass das Werkzeug 6 in dem dargestellten Ausführungsbeispiel eine rechteckige Kontur aufweist und dass eine vordere obere Kante als Schneidkante 9 ausgebildet ist.

Das Interferometer sendet einen Beobachtungsstrahl 10 aus, der von einer Laserlichtquelle mit einer hinreichenden Kohärenz- länge erzeugt wird. Der Beobachtungsstrahl 10 wird mit Hilfe eines mit der Oberfläche des Werkzeugs 6 beispielsweise durch Klebung verbundenen Einkoppelprismas 11 in das Innere des Werkzeugs 6 eingekoppelt. In dem dargestellten Ausführungsbei- spiel wird der Beobachtungsstrahl 10 dadurch auf den Bereich der Schneidkante 9 gerichtet, dass der Beobachtungsstrahl 10 an einer unteren Oberfläche des Werkzeugs 6 einmal total re- flektiert wird. Eine Totalreflexion erfolgt ferner an den beiden Begrenzungsflächen der Schneidkante 9, woraus ein to- talreflektierter zurücklaufender Strahl 12 resultiert, der aufgrund der ausreichenden Kohärenzlänge mit dem Beobachtungs- strahl 10 interferiert und ein Interferenzmuster bildet, wie es beispielhaft in Figur 2a dargestellt ist.

Figur 3 zeigt eine Beobachtung der Schneidkante 9 des Werk- zeugs 6 mit einem Mikroskop 13, das unter Ausnutzung einer Totalreflexion auf die Schneidkante 9 fokussiert ist. Die erforderliche Beleuchtung der Schneidkante 9 kann durch einen eingekoppelten Beleuchtungsstrahlengang erfolgen, sich aber auch durch die normale Umgebungsbeleuchtung ergeben.

Figur 3a zeigt ein typisches Mikroskopbild für eine intakte Schneidkante 9, wobei ein dunkler Streifen 14 einen im Mikroskopbild hellen Streifen wiedergibt, der bei einer Ab- nutzung der Schneidkante 9 ausgefranste Ränder bekommt und somit an Konturschärfe verliert.

Das Einkoppelprisma 11 dient dazu, eintretende bzw. austre- tende Strahlen durch eine im wesentlichen senkrechte Grenz- fläche lla hindurchtreten zu lassen, um Grenzflächenreflexio- nen zu minimieren. Die Kontaktfläche zwischen dem Einkoppel- prisma 11 und dem Werkzeug 6 kann in üblicher Weise durch einen optischen Kit überbrückt sein, so dass zwischen Einkop- pelprisma 11 und Werkzeug 6 keine Brechungsindexsprünge auf- treten.

Die Kontur des Werkzeugs 6 in Draufsicht ist im allgemeinen so ausgebildet, dass aufgrund einer abgerundeten Vorderkante des Werkzeugs 6 die Schneidkante 9 nur über eine geringe Länge in das Werkstück 2 eindringt. Der Beobachtungsstrahlengang 10 wird punktförmig auf diese Stelle der Schneidkante 9 gerich- tet. Für den Strahlenverlauf innerhalb des Werkzeugs 6 ist die in der Darstellung der Figuren 2 und 3 rechteckige Formgebung in der Seitenansicht relevant. Selbstverständlich ist es mög- lich, von dieser rechteckigen Formgebung abzuweichen und den Strahlengang der Strahlen 10,12 entsprechend anzupassen.