VITR, Mirco (Rennbahn 13a, Aachen, 56062, DE)
MEIDLINGER, Rouven (Rosstrasse 41a, Aachen, 52064, DE)
JAHN, Dirk (Büchenbacher Anlage 11, Erlangen, 91056, DE)
VITR, Mirco (Rennbahn 13a, Aachen, 56062, DE)
MEIDLINGER, Rouven (Rosstrasse 41a, Aachen, 52064, DE)
Patentansprüche
1. Verfahren zur Kompensation einer positionsabhängigen Nachgiebigkeit einer Werkzeugmaschine (1) mit folgenden Verfah- rensschritten:
- Ableiten der Nachgiebigkeit (2) der Werkzeugmaschine (1) an einer Position eines Werkzeugs der Werkzeugmaschine (1) aus in einem Speicher abgelegten Maschinendaten (3) ,
- Bestimmen einer während eines Bearbeitungsprozesses auf das Werkzeug wirkenden Bearbeitungskraft (4) an besagter
Position,
- Modifikation mindestens eines auf den Bearbeitungsprozess einflussnehmenden Bearbeitungsparameters (5) für die besagte Position in Abhängigkeit der abgeleiteten Nachgie- bigkeit (2) und der Bearbeitungskraft (4) derart, dass einer durch die Nachgiebigkeit (2) der Werkzeugmaschine (1) und die Bearbeitungskraft (4) verursachten Verlagerung (6) des Werkzeugs gegenüber einer Sollposition entgegengewirkt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , wobei die Werkzeugmaschine (1) zur spanenden Bearbeitung vorgesehen ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Bearbeitungsparameter (5) ein von einem Steuerungs- programm (7) , insbesondere einem NC Programm, vorgegebener Sollwert für die Werkzeugposition ist.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 , wobei der Bearbeitungsparameter (5) ein Vorschubwert oder eine Schnitttiefe oder eine Spindeldrehzahl ist.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Maschinendaten (3) durch Simulation des Steifig- keitsverhaltens der Werkzeugmaschine (1) gewonnen werden.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Maschinendaten (3) messtechnisch ermittelt werden.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Maschinendaten (3) diskrete Nachgiebigkeitswerte an diskreten Punkten im Arbeitsraum der Werkzeugmaschine (1) umfassen.
8. Verfahren nach Anspruch 7 , wobei die Nachgiebigkeit (2) der Werkzeugmaschine (1) an besagter Position durch Interpolation der Nachgiebigkeitswerte abgeleitet wird.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Bearbeitungskraft (4) mittels eines Kraftsensors gemessen wird.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei Bearbeitungskraft (4) durch eine Messung von Antriebs- strömen (8) der Werkzeugmaschine (1) und eine Berechnung der Bearbeitungskraft (4) aus den gemessenen Antriebsströmen (8) bestimmt wird.
11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Bearbeitungskraft (4) mittels einer Prozesssimulation des Bearbeitungsprozesses bestimmt wird.
12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Modifikation des Bearbeitungsparameters (5) vor der Bearbeitung eines Werkstücks durchgeführt wird.
13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Modifikation des Bearbeitungsparameters (5) während der Bearbeitung eines Werkstücks durchgeführt wird.
14. Vorrichtung zur Kompensation einer positionsabhängigen Nachgiebigkeit einer Werkzeugmaschine (1) mit: einem Speicher für Maschinendaten (3) , - Ableitungsmitteln zum Ableiten der Nachgiebigkeit (2) der Werkzeugmaschine (1) an einer Position eines Werkzeugs der Werkzeugmaschine (1) aus den Maschinendaten (3) ,
- Bestimmungsmitteln zur Bestimmung einer während eines Be- arbeitungsprozesses auf das Werkzeug wirkenden Bearbeitungskraft (4) an besagter Position,
- Modifikationsmitteln zur Modifikation mindestens eines auf den Bearbeitungsprozess einflussnehmenden Bearbeitungsparameters (5) für die besagte Position in Abhängigkeit der abgeleiteten Nachgiebigkeit (2) und der Bearbeitungskraft (4) derart, dass einer durch die Nachgiebigkeit (2) der Werkzeugmaschine (1) und die Bearbeitungskraft (4) verursachten Verlagerung (6) des Werkzeugs gegenüber einer Sollposition entgegengewirkt wird.
15. Vorrichtung nach Anspruch 14, wobei die Werkzeugmaschine (1) zur spanenden Bearbeitung vorgesehen ist.
16. Vorrichtung nach Anspruch 14 oder 15, wobei der Bearbeitungsparameter (5) ein von einem Steuerungs- programm (7) , insbesondere einem NC Programm, vorgegebener Sollwert für die Werkzeugposition ist.
17. Vorrichtung nach Anspruch 14 oder 15, wobei der Bearbeitungsparameter (5) ein Vorschubwert oder eine Schnitttiefe oder eine Spindeldrehzahl ist.
18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 17, wobei die Maschinendaten (3) durch Simulation des Steifigkeitsverhaltens der Werkzeugmaschine (1) ermittelbar sind.
19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 18, wobei die Maschinendaten (3) messtechnisch ermittelbar sind.
20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 19, wobei die Maschinendaten (3) diskrete Nachgiebigkeitswerte an diskreten Punkten im Arbeitsraum der Werkzeugmaschine (1) umfassen.
21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 20, 5 wobei die Ableitungsmittel derart gestaltet sind, dass die Nachgiebigkeit (2) der Werkzeugmaschine (1) an besagter Position durch Interpolation der Nachgiebigkeitswerte ableitbar ist.
LO 22. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 21, wobei die Bestimmungsmittel einen Kraftsensor zum Messen der Bearbeitungskraft (4) umfassen.
23. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 22, L5 wobei die Bestimmungsmittel einen Stromsensor zur Messung von Antriebsströmen (8) der Werkzeugmaschine (1) und eine Berechnungseinheit zur Berechnung der Bearbeitungskraft (4) aus den gemessenen Antriebsströmen (8) umfassen.
20 24. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 23, wobei die Bestimmungsmittel zur Bestimmung der Bearbeitungskraft (4) mittels einer Prozesssimulation des Bearbeitungsprozesses vorgesehen sind.
15 25. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 24, wobei die Modifikationsmittel zur Modifikation des Bearbeitungsparameters (5) vor der Bearbeitung eines Werkstücks vorgesehen sind.
30 26. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 24, wobei die Modifikationsmittel zur Modifikation des Bearbeitungsparameters (5) während der Bearbeitung eines Werkstücks vorgesehen sind.
35 27. Werkzeugmaschine (1) mit einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 26.
28. Computerprogramm zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 13. |
Positionsabhängige Nachgiebigkeitskompensation bei einer Werkzeugmaschine
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Kompensation einer positionsabhängigen Nachgiebigkeit einer Werkzeugmaschine, eine Werkzeugmaschine umfassend eine derartige Vorrichtung und ein Computerprogramm zur Ausführung ei- nes Verfahrens der genannten Art.
Bei der Bearbeitung von Werkstücken mittels einer Werkzeugmaschine, insbesondere bei der spanenden Bearbeitung, muss häufig ein Kompromiss zwischen möglichst geringer Bearbeitungs- zeit und möglichst hoher Fertigungsgenauigkeit eingegangen werden. Grundsätzlich wird der Pertigungsprozess so ausgelegt, dass eine minimal erforderliche Fertigungsgenauigkeit an jeder Stelle des zu bearbeitenden Werkstücks und zu jedem Bearbeitungszeitpunkt eingehalten wird. Um eine möglichst wirtschaftliche Fertigung zu gewährleisten, sind unter diesen Randbedingungen maximal mögliche Vorschübe und Schnittwerte der Werkzeugmaschine anzustreben.
Diese maximal möglichen Werte hängen erheblich von der ver- wendeten Werkzeugmaschine ab. Beispielsweise haben abhängig von der Steifigkeit der Werkzeugmaschine Parameter wie Vorschübe, Schnitttiefen, eingesetzte Werkzeuge etc. und die daraus resultierenden Prozesskräfte wesentlichen Einfluss auf die erzielte Konturtreue.
Die Steifigkeit der Maschine ist in der Regel von der aktuellen Positionierung der Achsen der Werkzeugmaschine oder anders ausgedrückt von der aktuellen Position des Werkzeugs innerhalb des Arbeitsraums der Maschine abhängig. Somit vari- iert die Steifigkeit bzw. ihr reziproker Wert, die Nachgiebigkeit, während eines Bearbeitungsvorgangs, bei dem sich der so genannte Tool Center Point (TCP) innerhalb des Arbeits- raums bewegt. Aufgrund dessen können deutlich sichtbare Kon-
turabweichungen bei der Bearbeitung eines Werkstücks entstehen, wenn mit konstanten Werten für Vorschub, Schnitttiefe und Spindeldrehzahl gearbeitet wird. Eine vorgegebene Konturtreue kann dennoch erreicht werden, indem die genannten Bear- beitungsparameter unter Berücksichtigung der größten Nachgiebigkeit der Werkzeugmaschine dimensioniert werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine möglichst geringe Bearbeitungszeit oder eine möglichst große Konturtreue bei der Bearbeitung eines Werkstücks mit einer Werkzeugmaschine zu ermöglichen.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Kompensation einer positionsabhängigen Nachgiebigkeit einer Werkzeugmaschine ge- löst mit folgenden Verfahrensschritten:
- Ableiten der Nachgiebigkeit der Werkzeugmaschine an einer Position eines Werkzeugs der Werkzeugmaschine aus in einem Speicher abgelegten Maschinendaten,
- Bestimmen einer während eines Bearbeitungsprozesses auf das Werkzeug wirkenden Bearbeitungskraft an besagter Position,
- Modifikation mindestens eines auf den Bearbeitungspro- zess Einfluss nehmenden Bearbeitungsparameters für die besagte Position in Abhängigkeit der abgeleiteten Nach- giebigkeit und der Bearbeitungskraft derart, dass einer durch die Nachgiebigkeit der Werkzeugmaschine und die Bearbeitungskraft verursachten Verlagerung des Werkzeugs gegenüber einer Sollposition entgegengewirkt wird.
Die Aufgabe wird ferner durch ein Computerprogramm zur Durchführung des besagten Verfahrens gelöst .
Die Aufgabe wird darüber hinaus durch eine Vorrichtung zur Kompensation einer positionsabhängigen Nachgiebigkeit einer Werkzeugmaschine gelöst mit:
- einem Speicher für Maschinendaten,
- Ableitungsmitteln zum Ableiten der Nachgiebigkeit der Werkzeugmaschine an einer Position eines Werkzeugs der Werkzeugmaschine aus den Maschinendaten,
- Bestimmungsmitteln zur Bestimmung einer während eines Bearbeitungsprozesses auf das Werkzeug wirkenden Bearbeitungskraft an besagter Position,
- Modifikationsmitteln zur Modifikation mindestens eines auf den Bearbeitungsprozess Einfluss nehmenden Bearbeitungsparameters für die besagte Position in Abhängigkeit der abgeleiteten Nachgiebigkeit und der Bearbeitungs- kraft derart, dass einer durch die Nachgiebigkeit der Werkzeugmaschine und die Bearbeitungskraft verursachten Verlagerung des Werkzeugs gegenüber einer Sollposition entgegengewirkt wird .
Weiterhin wird die Aufgabe durch eine Werkzeugmaschine mit einer Vorrichtung der genannten Art gelöst .
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass sich die Bearbeitungszeit einer Werkzeugmaschine unter Einhaltung einer vorbestimmten Konturtreue deutlich reduzieren lässt, wenn den Bearbeitungsprozess bestimmende Bearbeitungsparameter abhängig von der Nachgiebigkeit der Werkzeugmaschine bei einer bestimmten Position des Werkzeugs während des Bearbeitungs- prozesses variiert werden. Durch die Berücksichtigung der positionsabhängigen Nachgiebigkeit der Werkzeugmaschine während des Bearbeitungsprozesses kann die Verlagerung des Tool Center Points des Werkzeugs und damit die Abweichung von einer vorgegebenen Kontur im Vergleich zu heutigen Werkzeugmaschi- nen, bei denen die Positionsabhängigkeit der Nachgiebigkeit der Werkzeugmaschine nicht berücksichtigt wird, deutlich reduziert werden.
Um eine zielgerichtete Modifikation mindestens eines dieser Bearbeitungsparameter durchführen zu können, wird zunächst für eine bestimmte Position des Werkzeugs die Nachgiebigkeit der Werkzeugmaschine auf Basis der Maschinendaten abgeleitet. Bei den Maschinendaten kann es sich beispielsweise um ein
dreidimensionales Maschinenmodell handeln, aus dem die Steifigkeit oder Nachgiebigkeit der Werkzeugmaschine in Abhängigkeit der Position entweder direkt hervorgeht oder sich daraus ableiten lässt. Ist die Nachgiebigkeit an der besagten Posi- tion bekannt, so wird weiterhin die an dieser Position auf das Werkzeug wirkende Bearbeitungskraft bestimmt. Die Bestimmung der Bearbeitungskraft kann im Vorhinein per Simulation und/oder Berechnung durchgeführt werden, oder alternativ messtechnisch ermittelt werden.
Sind Kraft und Nachgiebigkeit in besagter Position bekannt, so lässt sich eine fiktive Verlagerung des Werkzeugs gegenüber einer Sollposition des Werkzeugs bestimmen, der durch geeignete Modifikation mindestens eines der Einfluss nehmen- den Bearbeitungsparameter entgegengewirkt werden kann. Die fiktive Verlagerung würde sich ohne jedwede Modifikation der Bearbeitungsparameter ergeben.
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist die Werk- zeugmaschine zur spanenden Bearbeitung vorgesehen. Bei der spanenden Bearbeitung müssen Minimalanforderungen an die Konturtreue eingehalten werden, was durch große Nachgiebigkeits- schwankungen im Arbeitsbereich der Werkzeugmaschine erheblich erschwert wird und zu Lasten der Arbeitszeit geht, wenn die Positionsabhängigkeit der Nachgiebigkeit der Werkzeugmaschine keinen Einfluss auf die Bearbeitungsparameter findet . Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird der oder werden die Bearbeitungsparameter nachgiebigkeitsabhängig während des Bearbeitungsprozesses modifiziert, was eine erhebliche Reduzie- rung der Bearbeitungszeit zur Folge hat.
Für den zu modifizierenden positions- und somit nachgiebig- keitsabhängigen Bearbeitungsparameter kommen verschiedene Werte in Frage. In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist der Bearbeitungsparameter ein von einem Steuerungsprogramm, insbesondere einem NC-Programm, vorgegebener Sollwert für die Werkzeugposition. Durch Veränderung des Sollwerts für die Werkzeugposition kann einer Verlagerung
aufgrund einer sich ändernden Nachgiebigkeit der Werkzeugmaschine effektiv entgegengewirkt werden.
Alternativ hierzu ist eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass der Bearbeitungsparameter ein Vorschubwert oder eine Schnitttiefe oder eine Spindeldrehzahl ist .
Selbstverständlich ist auch eine Modifikation mehrerer unter- schiedlicher Bearbeitungsparameter positionsabhängig und nachgiebigkeitsabhängig während des Bearbeitungsprozesses vorteilhaft und von der Erfindung umfasst .
Auch für die Gewinnung der Maschinendaten, die als Grundlage für die Ableitung der einzelnen Nachgiebigkeitswerte im Arbeitsraum der Maschine dienen, existieren mehrere Möglichkeiten. Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Maschinendaten durch Simulation des Steifigkeitsverhaltens der Werkzeugmaschine gewonnen werden. In der Regel existieren für Werkzeugmaschinen dreidimensionale Maschinenmodelle, die schon bei der Konstruktion der Werkzeugmaschine erstellt werden und aus denen derartige Steifigkeitswerte ermittelt werden können. Typischerweise werden hierfür Finite Elemente Simulationen durchgeführt.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Maschinendaten messtechnisch ermittelt werden. Zur Erhöhung der Genauigkeit ist auch denkbar, dass sowohl eine messtechnische als auch eine simulati- onstechnische Ermittlung der Maschinendaten durchgeführt wird.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung umfassen die Maschinendaten diskrete Nachgiebigkeitswerte an dis- kreten Punkten in dem Arbeitsraum der Werkzeugmaschine.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung einer solchen Ausführungsform wird die Nachgiebigkeit der Werkzeugmaschine an be-
sagter Position durch Interpolation der Nachgiebigkeitswerte abgeleitet. Durch beispielsweise lineare Extrapolation können auch Nachgiebigkeitswerte für Positionen innerhalb des Arbeitsraums der Werkzeugmaschine ermittelt werden, die nicht von den im Speicher abgelegten Maschinendaten umfasst sind.
Auch für die Bestimmung der Bearbeitungskraft existieren verschiedene Möglichkeiten. Beispielsweise ist eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung dadurch gegeben, dass die Bear- beitungskraft mittels eines Kraftsensors gemessen wird.
Alternativ hierzu oder zusätzlich ist eine Ausgestaltungsform der Erfindung vorteilhaft, bei der die Bearbeitungskraft durch eine Messung von Antriebsströmen der Werkzeugmaschine und eine Berechnung der Bearbeitungskraft aus den gemessenen Antriebsströmen bestimmt wird.
Weiterhin kann in weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung die Bearbeitungskraft mittels einer Prozesssimula- tion des Bearbeitungsprozesses bestimmt werden.
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung kann die Modifikation des Bearbeitungsparameters vor der Bearbeitung eines Werkstücks durchgeführt werden. Hierbei müssen die positions- abhängigen Werte für die Nachgiebigkeit der Werkzeugmaschine und die Verarbeitungskraft im Vorhinein ermittelt werden, um beispielsweise ein zur Steuerung des Bearbeitungsprozesses vorgesehenes NC-Programm im Vorhinein entsprechend zu modifizieren. Beispielsweise können so den Konturverlauf bestimmen- de Sollwerte vor dem Bearbeitungsprozess unter Berücksichtigung der positionsabhängigen Nachgiebigkeit angepasst werden.
Alternativ hierzu oder auch zusätzlich ist eine Ausführungsform der Erfindung vorteilhaft, bei der die Modifikation des Bearbeitungsparameters während der Bearbeitung eines Werkstücks durchgeführt wird. Zweckmäßigerweise werden auch hierbei zunächst die Nachgiebigkeitswerte im Arbeitsraum der Maschine vorab durch Simulation oder Messung bestimmt. Die Be-
arbeitungskraft, die auf das Werkzeug während der Bearbeitung des Werkstücks wirkt, wird jedoch online bestimmt, so dass während des Bearbeitungsprozesses eine hieraus folgende Verlagerung des Tool Center Points berechnet werden kann, der ebenfalls online durch eine entsprechende Modifikation des Bearbeitungsparameters entgegengewirkt wird.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher beschrieben und er- läutert. Es zeigen:
FIG 1 eine schematische Darstellung eines Verfahrens zur Kompensation einer positionsabhängigen Nachgiebigkeit einer Werkzeugmaschine und
FIG 2 ein Verfahren zur Kompensation einer positionsabhängigen Nachgiebigkeit einer Werkzeugmaschine mit einer Berechnung einer Bearbeitungskraft aus gemessenen Antriebsströmen.
Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Verfahrens zur Kompensation einer positionsabhängigen Nachgiebigkeit 2 einer Werkzeugmaschine 1. Die Kompensation der Nachgiebigkeit 2 in Abhängigkeit des Werkzeugs im Arbeitsraum der Werkzeug- maschine 1 geschieht durch online-Anpassung von Bearbeitungs- parametern 5, die einen Einfluss auf die während des Bearbeitungsprozesses abzufahrende Kontur haben. Für jeden Punkt P, den das Werkzeug während des Bearbeitungsprozesses abfährt, wird anhand von in einem Speicher abgelegten Maschinendaten 3 eine Nachgiebigkeitsmatrix 2 ermittelt. Die Ermittlung der
Nachgiebigkeitsmatrix 2 kann online während des Bearbeitungsprozesses geschehen oder auch vor dem Bearbeitungsprozess, so dass die Werte bereits bei der Bearbeitung des Werkstücks zur Verfügung stehen .
Weiterhin wird für jede von dem Werkzeug anzunehmende Position P eine Bearbeitungskraft 4 in Form eines Bearbeitungsvektors F bestimmt. Aus der Nachgiebigkeitsmatrix G und dem Be-
arbeitungsvektor F für den aktuellen Punkt P kann schließlich eine Verlagerung d des Werkstücks bzw. dessen Tool Center Points durch Multiplikation besagter Größen bestimmt werden. Ziel der Kompensation ist es, diese Verlagerung 6 möglichst gering zu halten. über eine geeignete Modifikationsfunktion 10 wird hierzu ermittelt, wie ein oder mehrere Bearbeitungsparameter 5 zu modifizieren sind, um die Verlagerung 6 so gering wie möglich zu halten oder aber zu gewährleisten, dass die Verlagerung 6 einen zuvor vorgegebenen Maximalwert nicht überschreitet. Bei den Bearbeitungsparametern 5 handelt es sich beispielsweise um einen im NC-Programm 7 vorgegebenen Sollwert für die Werkzeugposition, die aktuelle Schnitttiefe, einen aktuellen Wert für den Vorschub oder die Spindeldrehzahl der Werkzeugmaschine 1.
Die Besonderheit des dargestellten Verfahrens liegt darin, dass die Bearbeitungsparameter 5 online in Abhängigkeit der Nachgiebigkeit der Werkzeugmaschine 1 und der auf das Werkzeug wirkenden Kraft 4 nachgeführt werden. Hierdurch kann bei einer vorgegebenen Konturtreue eine minimale Bearbeitungszeit erzielt werden bzw. bei konstanter Zeit die Konturtreue verbessert werden.
Figur 2 zeigt ein Verfahren zur Kompensation einer positions- abhängigen Nachgiebigkeit 2 einer Werkzeugmaschine 1 mit einer Berechnung einer Bearbeitungskraft 4 aus gemessenen Antriebsströmen 8. Ein Szenario für die Nutzung einer derartigen integrierten positionsabhängigen Nachgiebigkeitskompensation sieht wie folgt aus:
Aus Maschinendaten 3, die in Form eines im Vorhinein einmalig bestimmten Steifigkeitsmodells des Arbeitsraums der Werkzeugmaschine 1 bestehen, kann für jede Position P die Nachgiebigkeit 2 in Form einer Nachgiebigkeitsmatrix online während des Bearbeitungsprozesses ermittelt werden. Das Modell zur Bestimmung der positionsabhängigen Nachgiebigkeit 3 wird hingegen unabhängig von der späteren Bearbeitung speziell für die betroffene Werkzeugmaschine und deren Konfiguration nur ein-
malig beispielsweise mittels Simulation oder Vermessung des gesamten Arbeitsraums bestimmt.
Zur Bearbeitung eines Werkstücks lädt der Werker ein ge- wünschtes Steuerungsprogramm in Form eines NC-Programms . Weiterhin aktiviert der Werker in der Steuerung der Werkzeugmaschine 1 einen Befehl, der die positionsabhängige Nachgiebigkeitskompensation aktiviert. Alternativ erfolgt der Aufruf der positionsabhängigen Nachgiebigkeitskompensation automa- tisch beim Start des NC-Programms.
Die Steuerung arbeitet nun das NC-Programm unter Berücksichtigung der Maschinennachgiebigkeit ab. Dies läuft für verschiedene vom Werkzeug angefahrene Punkte P wie folgt:
Für die angefahrene Position P wird zunächst unter Zuhilfenahme des Modells zur Bestimmung der positionsabhängigen Nachgiebigkeit 3 die Nachgiebigkeitsmatrix 2 bestimmt. Weiterhin werden in diesem Arbeitspunkt P die Antriebsströme 8 bestehend aus drei Achsströmen und einem Spindelstrom mittels einer Strommessung ermittelt. Aus einem Prozesskraftmodell 9 können aus den gemessenen Antriebsströmen 8 die auf das Werkzeug 1 in der aktuellen Position P wirkenden Kräfte 4 ermittelt werden. Es ergeben sich drei Kraftkomponenten F x , F y , F z für die drei Raumdimensionen. Aus dem daraus folgenden Kraft- vektor F und der bestimmten Nachgiebigkeitsmatrix 2 lässt sich nun eine Verlagerung des Werkzeugs bezüglich aller drei Raumdimensionen bestimmen.
Nachfolgend wird überprüft, ob die Verlagerung 6 betragsmäßig oder bezüglich einer der drei Raumdimensionen einen vorgegebenen Maximalwert überschreitet. Ist dies der Fall, so wird eine Modifikationsfunktion 10 aktiviert, die mindestens einen Bearbeitungsparameter 5 derart modifiziert, dass einer sol- chen Verlagerung 6 des Werkzeugs bzw. des Tool Center Points entgegengewirkt werden kann. Die Modifikation kann beispielsweise durch eine änderung des zur Steuerung benötigten NC- Programms vorgenommen werden. Alternativ können die Antriebs-
Sollwerte auch direkt modifiziert werden. Zu modifizierende Bearbeitungsparameter 5 sind beispielsweise der Vorschub der Werkzeugmaschine 1, die Schnitttiefe, die Spindeldrehzahl oder im NC-Programm initial vorgegebene Sollwerte für die vom Werkzeug abzufahrende Kontur.
Alternativ zu der dargestellten Berechnung der Bearbeitungs- kraft 4 aus den Antriebsströmen 8 ist auch eine direkte mess- technische Ermittlung der Bearbeitungskraft 4 denkbar und von der Erfindung umfasst . Auf diese Art und Weise kann die Ge- samtberechnungszeit für die Durchführung der Nachgiebigkeits- kompensation etwas reduziert und ggf. die Genauigkeit der Kraftwerte verbessert werden.