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Title:
PROCESS AND DEVICE FOR MACHINING WORKPIECES TO SHAPE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/1990/011859
Kind Code:
A1
Abstract:
Described is a process for machining workpieces to shape, in which, in order to produce, to a high degree of precision and surface finish, a workpiece surface with any curvature, the tool (3) and workpiece (1) are moved relative to each other in such a way that the machining zone (30) on the tool acts substantially at a point (31) on the workpiece surface (10) in all machining positions, and the tangents running substantially at right angles to the machining direction through the tool machining zone and the workpiece surface to be produced coincide at the instantaneous machining positions. Particularly good results are obtained if the tool (3) and the workpiece (1) are displaced relative to each other by translatory and rotary movements meeting the requirements of the tangent condition, the same point along the machining zone (30) being chosen as the point of action (31) in all machining positions.

Inventors:
DORSCH JOACHIM (DE)
Application Number:
PCT/EP1990/000395
Publication Date:
October 18, 1990
Filing Date:
March 12, 1990
Export Citation:
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Assignee:
BENZINGER CARL PRAEZISMASCHBAU (DE)
International Classes:
B23B1/00; B23B5/36; B23C3/16; B24B13/06; G05B19/18; (IPC1-7): B23B5/36; B23C3/16; B24B13/06
Foreign References:
EP0281754A21988-09-14
CH612369A51979-07-31
DE867636C1953-02-19
DE2527643C21981-10-15
DE2614779A11977-10-20
GB2063117A1981-06-03
GB2058619A1981-04-15
US4572998A1986-02-25
US4558977A1985-12-17
US3969615A1976-07-13
Attorney, Agent or Firm:
Wolf, Eckhard (Eugensplatz 5 Postfach 13 10 01, Stuttgart 1, DE)
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Claims:
Patentansprüche
1. Verfahren zur formgebeπden Bearbeitung von Werk¬ stücken, bei welchem das zu bearbeitende Werkstück und ein auf das Werkstück einwirkendes Werkzeug unter Abtrag von Werkstückmaterial in einer aus einer Abtragbewegung und einer Zustellbewegung re¬ sultierenden Wirkbewegung zur Erzeugung einer ge¬ krümmten Werkstückoberfläche relativ zueinander bewegt werden, wobei das Werkzeug eine gegen die zu bearbeitende Werkstückoberfläche einwirkende, beispielsweise als Schneide eines Drehmeißels aus¬ gebildete, langgestreckte oder flächig ausgedehnte und gegebenenfalls in ihrer Längserstreckuπg oder Flächenausdehnung gekrümmte Wirkzone aufweist, da¬ durch gekennzeichnet, daß das Werkzeug und das Werk¬ stück so relativ zueinander geführt werden, daß die Wirkzoπe des Werkzeugs in allen Bearbeitungs¬ positionen im wesentlichen punktweise oder mit ei¬ nem im Vergleich zu ihrer Längserstreckuπg oder Flächenausdehπung kurzen Streckenabschnitt auf die Werkstückoberfläche einwirkt und daß die im wesent¬ lichen quer zur Abtragbewegungsrichtung verlaufen¬ den Tangenten durch die Wirkzone des Werkzeugs und die zu erzeugende Werkstückoberfläche in den momen¬ tanen Bearbeituπgspositionen zusammenfallen (Tan¬ gentenbedinguπg). Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Falle einer konvexen Krümmung der zu erzeu¬ genden Werkstückoberfläche die Wirkzone des Werk¬ zeugs in ihrer Längserstreckung mit gegenüber dem größten Krümmungsradius der Werkstückoberfläche größerem Krümmungsradius konkav gekrümmt ist. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Falle einer konkaven Krümmung der zu erzeu¬ genden Werkstückoberfläche die Wirkzone des Werk¬ zeugs in ihrer Längserstreckung mit gegenüber dem kleinsten Krümmungsradius der Werkstückoberfläche kleinerem Krümmungsradius konvex gekrümmt ist.
2. Verfahren nach Anspruch.
3. oder 3, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß das Werkzeug und das Werkstück durch translatorische Zustellbewegungeπ relativ zueinan¬ der geführt werden und daß zu jeder Bearbeitungs positio ein zugehöriger Wirkpunkt entlang der Wirkzone nach Maßgabe der Tangentenbedingung ge¬ wählt wird. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da¬ durch gekennzeichnet, daß das Werkzeug und das Werkstück durch translatorische und rotatorische Zustellbewegungeπ nach Maßgabe der Tangenteπbe dingung relativ zueinander geführt werden, wobei in allen Bearbeitungspositionen immer der gleiche Punkt entlang der Wirkzone als Wirkpunkt ausge¬ wählt wird.
4. 6 Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß bei verschiedenen Bearbeitungsvorgängen ab¬ wechselnd verschiedene Punkte entlang der Wirkzone des Werkzeugs als Wirkpunkte ausgewählt werden.
5. 7 Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da¬ durch gekennzeichnet, daß das Werkzeug und das Werkstück durch translatorische und rotatorische Zustellbewegungen nach Maßgabe der Tangeπtenbedin gung relativ zueinander geführt werden, wobei zu verschiedenen Bearbeitungspositioπen zumindest teilweise unterschiedliche Punkte entlang der Wirkzone als Wirkpunkte ausgewählt werden.
6. 8 Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, da¬ durch gekennzeichnet, daß das Werkstück oder das Werkzeug einer drehenden Abtragbewegung um eine Werkstück oder Werkzeugachse ausgesetzt wird.
7. 9 Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, da¬ durch gekennzeichnet, daß das Werkstück oder das Werkzeug einer translatorischen Abtragbewegung ausgesetzt wird.
8. 10 Vorrichtung zur formgebenden Bearbeitung von Werk¬ stücken mit einem an einem Werkstückhalter (14) angeordneten Werkstück und einem an einem Werk¬ zeughalter (46) angeordneten Werkzeug (3) , die un¬ ter Abtrag von Werkstückmaterial in einer aus ei¬ ner Abtragbewegung und einer Zustellbewegung re sultiereπden Wirkbewegung zur Erzeugung einer ge¬ krümmten Werkstückoberfläche (10) relativ zuein¬ ander bewegbar sind, wobei das Werkzeug (3) eine gegen die zu bearbeitende Werkstückoberfläche (10) einwirkende, beispielsweise als Schneide eines Drehmeißels ausgebildete, langgestreckte oder flä¬ chig ausgedehnte und gegebenenfalls mit ihrer Längs¬ erstreckung oder Flächenausdehπung gekrümmte Wirk¬ zone (30) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Wirkzone (30) des Werkzeugs (3) in allen Be¬ arbeitungspositionen (31) im wesentlichen punkt¬ weise oder mit einem im Vergleich zu ihrer Längs¬ erstreckung oder Flächenausdehnung kurzen Strecken¬ abschnitt auf die Werkstückoberfläche (10) einwirkt und daß die im wesentlichen quer zur Abtragbewe guπgsrichtung verlaufenden Tangenten durch die Wirkzone (30) des Werkzeugs und die Werkstückober¬ fläche (10) in den momentanen Bearbeitungspositio¬ nen (31) zusammenfallen (Taπgeπtenbedinguπg) .
9. 11 Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeich¬ net, daß im Falle einer konvexen Krümmung der zu erzeugenden Werkstückoberfläche (10) die Wirkzone (30) des Werkzeugs (3) in ihrer Längserstreckung mit gegenüber dem größten Krümmungsradius der Werkstückoberfläche größerem Krümmungsradius kon¬ kav gekrümmt ist.
10. 12 Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeich¬ net, daß im Falle einer konkaven Krümmung der zu erzeugenden Werkstückoberfläche (10) die Wirkzone (30) des Werkzeugs (3) in ihrer Längserstreckung mit gegenüber dem kleinsten Krümmungsradius der Werkstückoberfläche (10) kleinerem Krümmungsradius konvex gekrümmt ist.
11. 13 Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkzeug (3) und das Werkstück (1) durch translatorische Zustellbe¬ wegungen relativ zueinander bewegbar sind und daß zu jeder Bearbeitungspositioπ (31) ein zugehöriger Wirkpunkt entlang der Wirkzone (30) nach Maßgabe der Tangentenbedingung auswählbar ist.
12. 14 Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkzeug (3) und das Werkstück (1) durch translatorische und rota torische Zustellbewegungeπ nach Maßgabe der Tan¬ gentenbedingung relativ zueinander bewegbar sind, wobei in allen Bearbeitungspositioπen (31) immer der gleiche Punkt entlang der Wirkzone (30) des Werkzeugs (3) als Wirkpunkt auswählbar ist.
13. 15 Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeich¬ net, daß bei verschiedenen Bearbeitungsvorgängen abwechselnd verschiedene Punkte entlang der Wirk¬ zone (30) als Wirkpunkte auswählbar sind.
14. 16 Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkzeug (3) und das Werkstück (1) durch translatorische und rota torische Zustellbewegungen unter Auswahl zumindest teilweise unterschiedlicher Wirkpunkte entlang der Wirkzone (30) in den verschiedenen Bearbeitungspo¬ sitionen (31) nach Maßgabe der Tangentenbedingung relativ zueinander bewegbar sind.
15. 17 Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 16, bei welcher der Werkzeughalter (46) oder der Werk¬ stückhalter (14) auf einem die Zustellbewegung ausführenden Kreuzschlitten (4) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet,, daß auf dem Kreuzschlitten (4) ein den Werkzeughalter (46) bzw. den Werk¬ stückhalter tragender, um eine zu den Verschiebe¬ achsen des Kreuzschlittens (4) im wesentlichen senkrechte Achse verschwenkbarer Schwenkkopf (44) angeordnet ist.
16. 18 Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 17, bei welcher der Werkzeughalter (46) auf einem die Zustellbewegung ausführenden Kreuzschlitten (4) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Kreuzschlitten (4) ein den Werkzeughalter (46) tragender, um eine zur Krümmungsachse der Wirkzone (30) des Werkzeugs (3) im wesentlichen parallele Achse verschwenkbarer Schwenkkopf (44) angeordnet ist.
17. 19 Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 18, bei welcher der Werkstückhalter (14) oder der Werkzeughalter an einem vorzugsweise drehenden Spindelkopf (15) angeordnet ist, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß der Spindelstock (15) auf einem Schwenkkopf angeordnet ist.
18. 20 Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 18, bei welchem der Werkstückhalter oder der Werkzeug¬ halter an einer drehenden Spindel angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Spindelstock (15) oder der Spindel ein den Werkstückhalter (14) oder den Werkzeughalter tragender Schwenkkopf angeordnet ist.
19. 21 Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 20 mit einer die Zustellbewegungeπ steuernden CNCSteue¬ rung, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwenkkopf über die CNCSteuerung nach Maßgabe der Tangenten¬ bedinguπg ansteuerbar ist.
Description:
Verfahren und Vorrichtung zur formgebenden Bearbeitung von Werkstücken

Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrich¬ tung zur formgebenden Bearbeitung von Werkstücken, wo¬ bei das zu bearbeitende Werkstück und ein auf das Werk¬ stück einwirkendes Werkzeug unter mechanischem, thermi¬ schem oder erosivem Abtrag von Werkstückmaterial in einer aus einer Abtragbewegung und einer Zustellbewe- guπg resultierenden Wirkbeweguπg zur Erzeugung einer gekrümmten Werkstückoberfläche relativ zueinander be¬ wegt werden und wobei das Werkzeug eine gegen die zu bearbeitende Werkstückoberfläche einwirkende, langge¬ streckte oder flächig ausgedehnte und gegebenenfalls in ihrer Längserstreckung oder Flächenausdehnung gekrümmte Wirkzone aufweist. Als materialabtragende Bearbeitungs¬ methoden kommen beispielsweise Drehen, Schleifen oder Fräsen in Betracht, wobei je nach der ausgewählten Be¬ arbeitungsmethode die Wirkzone des Werkzeugs als Schneid¬ kante eines Schneidkeils, insbesondere als Hauptschnei¬ de eines Drehmeißels oder als Schleif alotte eines Schleifwerkzeuges ausgebildet ist.

Beim CNC-gestützten. Kopierverfahren ist es bereits be¬ kannt, daß ein Werkzeug mit langgestreckter oder konvex gekrümmter Schneide durch eine Bewegung in zwei Achsen so über die Oberfläche eines sich gegebenenfalls drehen¬ den Werkstückes geführt wird, daß eine gewünschte Kontur abgefahren wird. Der Schnittpunkt des Werkzeugs wandert bei der Schneidbewegung über das Werkzeug, so

daß die Genauigkeit der zu bearbeitenden Werkstückober¬ fläche im wesentlichen von der Genauigkeit der Schnei¬ dengeometrie abhängt. Diese läßt jedoch nicht zuletzt wegen der an der Schneide allmählich auftretenden Ver- schleißerscheiπungen zu wünschen übrig. Hinzu kommt, daß mit dem konvexen Werkzeug sowohl konvexe als auch konkave Werkstückoberflächen bearbeitet werden, was vor allem bei konvexen Werkstücken zu Ungenauigkeiten in der Oberflächeπbearbeitung als Folge einer schlecht an¬ gepaßten Oberflächenkrümmung zwischen Werkstück und Werkzeug führt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs angegebenen Art zu entwickeln, womit beliebige Krümmungen und Krümmungsva¬ riationen in der Werkstückoberfläche mit hoher Formge¬ nauigkeit und Oberflächengüte erzeugt werden können.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird gemäß der Erfindung vor¬ geschlagen, daß das Werkzeug und das Werkstück so rela¬ tiv zueinander geführt werden, daß die Wirkzone des Werkzeugs in allen Bearbeitungspositionen im wesentli¬ chen punktweise oder in einem im Vergleich zu ihrer Längserstreckung oder Flächenausdehnung kurzen Strek- kenabschπitt auf die Werkstückoberfläche einwirkt und daß die im wesentlichen quer zur Abtragbewegung verlau¬ fenden Tangenten durch die Wirkzone des Werkzeugs und die zu erzeugende Werkstückoberfläche in den momentanen Bearbeituπgspositionen zusammenfallen. Mit dem erfin¬ dungsgemäßen Verfahren wird also eine Art Schälvorgaπg

ausgeführt, bei welchem die Wirkzone des Werkzeugs die Kontur der zu bearbeitenden Werkstückoberfläche punkt¬ weise unter der Bedingung zusammenfallender Tangenten von Wirkzone und Werkstückoberfläche in den momentanen Bearbeitungspositionen abfährt.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird die Krümmung der Wirkzone des Werkzeugs der Krüm¬ mung der herzustellenden Werkstückoberfläche insofern angenähert, als für konvexe Werkstückoberflächen eine konkave Wirkzonenkrümmung und für konkave Werkstück¬ oberflächen eine konvexe Wirkzonenkrümmung ausgewählt wird. Diese Auswahl wird zweckmäßig so getroffen, daß im Falle der konvexen Werkstückkrümmung die Wirkzone des Werkzeugs mit gegenüber dem größten Krümmungsradius der Werkstückoberfläche größerem Krümmungsradius konkav gekrümmt ist, während im Falle einer konkav gekrümmten Werkstückoberfläche die Wirkzoπe in ihrer Längsrichtung mit gegenüber dem kleinsten Krümmungsradius der Werk¬ stückoberfläche kleinerem Krümmungsradius konvex ge¬ krümmt ist.

Besonders einfach läßt sich das erfindungsgemäße Ver¬ fahren realisieren, wenn die raumfest ausgerichtete Wirkzoπe des Werkzeugs in ihrem Verlauf alle in der zu bearbeitenden Werkstückoberfläche vorkommenden Neigun¬ gen enthält, so daß die Tangeπtenbedinguπg in allen Be¬ arbeitungspositionen durch rein translatorische Zu¬ stellbewegungen zwischen Werkzeug und Werkstück erfüllt werden kann. In diesem Falle werden das Werkzeug und

das Werkstück durch rein translatorische Zustellbewe¬ gungen relativ zueinander so geführt, daß zu jeder Be¬ arbeitungsposition ein zugehöriger Wirkpunkt entlang der Wirkzone nach Maßgabe der Tangentenbedingung ausge¬ wählt wird. Diese Verfahrensweise ist vor allem für die Oberflächenbearbeitung kleiner Werkstücke, wie z.B. Kon¬ taktlinsen, geeignet. Die Bearbeitungsgeπauigkeit und erzielbare Oberflächengüte hängt dabei maßgeblich von der geometrischen Formgenauigkeit des Werkzeugs im Be¬ reich der Wirkzone ab.

Besonders hohe Anforderungen an Oberflächengüte und Formgenauigkeit können gemäß einer weiteren vorteilhaf¬ ten Ausgestaltung der Erfindung dadurch erfüllt werden, daß das Werkzeug und das Werkstück durch translatori¬ sche und rotatorische Zustellbewegungen nach Maßgabe der Tangeπteπbediπgung relativ zueinander geführt wer¬ den, wobei in allen Bearbeitungspositionen immer der gleiche Punkt entlang der Wirkzone als Wirkpuπkt ausge¬ wählt wird. Mit dieser Maßnahme wird der Einfluß der geometrischen Genauigkeit der Werkzeug-Wirkzone auf die erzielbare Formgenauigkeit und Oberflächengüte elimi¬ niert. Um höhere Standzeiten des Werkzeugs zu erzielen, können bei verschiedenen Bearbeitungsvorgängeπ abwech¬ selnd verschiedene Punkte entlang der Wirkzone des Werkzeugs als Wirkpunkt ausgewählt werden, so daß der bei der Bearbeitung auftretende Verschleiß am Werkzeug über die gesamte Wirkzone verteilt wird.

Für Sonderaufgaben kann es auch von Vorteil sein, wenn

das Werkzeug und das Werkstück durch translatorische und rotatorische Zustellbewegungen nach Maßgabe der Tangentenbedingung relativ zueinander geführt werden, wobei zu verschiedenen Bearbeitungspositionen zumindest teilweise unterschiedliche Punkte entlang der Wirkzone als Wirkpunkte ausgewählt werden.

Um hohe Arbeitsgeschwindigkeiten zu erzielen, werden das Werkstück oder das Werkzeug vorteilhafterweise einer schπelldrehenden Abtragbewegung um eine Werk¬ stück- oder Werkzeugachse ausgesetzt. Grundsätzlich sind gemäß der Erfindung jedoch auch translatorische Abtragbewegungen möglich.

Eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei welcher das Werkzeug an einem Werkzeug¬ halter eingespannt und das Werkstück an einem Werk¬ stückhalter angeordnet ist, wobei einer der Halter auf einem die Zustellbewegung ausführenden Kreuzschlitten angeordnet ist, wird gemäß der Erfindung vorgeschlagen, daß auf dem Kreuzschlitten ein den Werkzeughalter bzw. den Werkstückhalter tragender, um eine zu den Verschie¬ beachsen des Kreuzschlittens im wesentlichen senkrechte Achse verschwenkbarer Schwenkkopf angeordnet ist. Zweckmäßig wird das Werkzeug so eingespannt, daß der Schwenkkopf um eine zur Krümmungsachse der Wirkzone des Werkzeugs im wesentlichen parallele Achse verschwenkt wird.

Weiter kann gemäß der Erfindung der Werkstückhalter

oder der Werkzeughalter an einer sich vorzugsweise drehenden Spindel angeordnet werden, wobei entweder der Spindelstock als solcher auf einem Schwenkkopf angeord¬ net ist oder auf der Spindel ein den Werkstückhalter oder den Werkzeughalter tragender Schwenkkopf ange¬ ordnet ist. Besonders hohe Genauigkeitsanforderungen können dadurch erfüllt werden, daß die Zustellbewegun¬ gen durch eine CNC-Steuerung gesteuert werden, wobei auch der Schwenkkopf über die CNC-Steuerung nach Maßga¬ be der Tangeπtenbedingung ansteuerbar ist.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einiger in der Zeichnung in schematischer Weise dargestellter Ausfüh¬ rungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen

Fig. la bis c das Schalbearbeitungsprinzip angewandt auf drei Bearbeitungsbeispiele unter Verwendung von Werkzeugen für die rein translatorische Zu¬ stellbewegung;

Fig. 2 das Sch lbearbeitungsprinzip für die drei Bear¬ beitungsbeispiele nach Fig. 1 unter Verwendung von Werkzeugen für die kombinierte translatori¬ sche und rotatorische Zustellbeweguπg;

Fig. 3a bis c das Sch lbearbeitungsprinzip entsprechend Fig. 2 im Falle dreier Beispiele mit konkaver WerkStückoberfläche;

Fig. 4 ein Schema einer für die Schälbearbeitung abge¬ wandelten CNC-gesteuerten Drehmaschine.

Fig. 5 bis 8 vier verschiedene Bearbeitungsbeispiele in schematischer Darstellung, die mit der Dreh¬ maschine nach Fig. 4 ausführbar sind.

Die Prinzipdarstelluπgen nach den Fig. 1 bis 3 zeigen ein an einem Teil 10 seiner Oberfläche zu bearbeitendes Werkstück 1, das um eine Achse 12 eine drehende Abtrag¬ bewegung ausführt, sowie ein Werkzeug 3, das mit einer 1 langgestreckten, beispielsweise als Schneide ausgebil¬ deten Wirkzone 30 in einem Wirkpunkt 31 unter Ausfüh¬ rung einer Zustellbewegung auf die zu bearbeitende Werkstückoberfläche 10 punktweise einwirkt. Im Falle der Fig. la, 2a und 3a wird die Mantelfläche, im Falle der Fig. lb, 2b und 3b die Stirnfläche und im Falle der Fig. 1c, 2c und 3c eine stirnseitige Schrägfläche einer Schälbearbeitung unterzogen. Für die Bearbeitung konve¬ xer Werkstückoberflächen 10 wird ein Werkzeug 3 mit konkaver Wirkzone 30 ausgewählt, deren Krümmungsradius betragsmäßig größer als der größte Krümmungsradius der Werkstückoberfläche 10 in der betreffenden Schnittebeπe ist (Fig. 1 und 2). Umgekehrt wird im Falle der Bear¬ beitung konkaver Werkstückoberflächen ein Werkzeug mit konvexer Wirkzone 30 gewählt, deren Krümmungsradius kleiner als der kleinste Krümmungsradius der Werkstück¬ oberfläche 10 in der betreffenden Schnittebene ist (Fig. 3). Die oben beschriebene Tangenteπbedingung ist in den Figuren dadurch angedeutet, daß die Krümmungs-

ittelpunkte 14,32 der zu bearbeitenden Werkstückober¬ fläche 10 und der Wirkzone 30 des Werkstücks 3 auf einer gemeinsamen Geraden 20 angeordnet sind, die die Werkstückoberfläche 10 und die Wirkzone 30 im momenta¬ nen Bearbeitungspunkt 31 schneidet.

Im Falle der in den Fig. la,b und c gezeigten Ausfüh¬ rungsbeispiele findet zwischen dem Werkstück 1 und dem Werkzeug 3 eine ausschließlich translatorische Zustell¬ bewegung statt. Um die Tangentenbedingung einhalten zu können, müssen dementsprechend in der Wirkzoπe 30 des Werkzeugs 3 sämtliche Steigungen der zu bearbeitenden Werkstückoberfläche enthalten sein, weshalb eine im Vergleich zur zu bearbeitenden Werkstückoberfläche re¬ lativ große Werkzeugabmessung erforderlich ist. Da der Wirkpunkt im Zuge der Schälbearbeitung entlang der Wirkzone 30 wandert, sind der Genauigkeit der Oberflä¬ chenbearbeitung durch die geometrische Genauigkeit der Wirkzone auf dem verwendeten Werkzeug Grenzen gesetzt.

Bei den in den Fig. 2 und 3 gezeigten Ausführuπgsbei- spielen kommt der translatorischen Zustellbewegung in zwei Ebenen ein weiterer Rotationsfreiheitsgrad um eine beliebige Achse 33 bzw. 33' des Werkzeugs 3 oder z.B. 13 bzw. 13' des Werkstücks 1 hinzu. Dadurch kann die Tangentenbedinguπg im momentanen Bearbeitungspunkt auch dadurch erfüllt werden, daß immer der gleiche Wirkpunkt 31 entlang der Wirkzone 30 zur Anlage kommt, so daß der Einfluß der geometrischen Genauigkeit der Wirkzone 30 auf die Formgenauigkeit und Oberflächengüte der zu be-

arbeitenden Oberfläche 10 eliminiert wird. Weiter las¬ sen sich mit dieser Maßnahme die Werkzeugabmessungen wesentlich reduzieren, wie aus den Fig. 2 und 3 im Ver¬ gleich zur Fig. 1 zu ersehen ist.

In Fig. 4 ist gezeigt, wie eine Drehmaschine für die Durchführung der oben im Rahmen der Fig. 2 und 3 be¬ schriebenen Schälbearbeitung umgerüstet werden kann. Die Drehmaschine enthält einen das Werkstück 1 in einem Werkstückhalter 14 aufnehmenden Spindelstock 15, dessen Spindel um die Achse 12 eine drehende Abtragbewegung ausführt. Das Werkzeug 3 ist auf einem aus einem Quer¬ schlitten 40 und einem Längsschlitteπ 42 bestehenden Kreuzschlitten 4 angeordnet, der seinerseits mit einem als Rundtisch ausgebildetem Schwenkkopf 44 zur Aufnahme des das Werkzeug 3 aufnehmenden Werkzeughalters 46 be¬ stückt ist. Der translatorische Antrieb des Querschlit¬ tens 40 und des Längsschlittens 42 sowie der rotatori- sche Antrieb des Schwenkkopfes 44 erfolgt über je einen geregelten Antrieb 41,43,45, die ihrerseits über eine gemeinsame CNC-Steuerung 5 unter Ausführung einer ge¬ koppelten translatorischen und rotatorischen Zustell- beweguπg ansteuerbar sind.

Bei dem Bearbeitungsbeispiel nach Fig. 5 wird an dem um die Spindelachse 12 rotierenden Werkstück 1 ein sich zwischen den Radiuswinkelπ a s und a_ gegenüber der Spin¬ delachse 12 erstreckender Kugelabschnitt 10 mit Radius R κ erzeugt. Das als Drehmeißel mit langgestreckter, vorzugsweise leicht konkav gekrümmter Schneide 30 aus-

gebildete Werkzeug 3 ist starr auf dem Rundtisch 44 eingespannt, und ist zusammen mit diesem in Richtung der X- und Z-Achsen mittels eines nicht dargestellten Kreuzschlittens in der ZX-Ebene (Zeichenebene) transla¬ torisch und um die zur ZX-Ebene senkrechte Rundachse 50 des Rundtisches 44 rotatorisch zustellbar. Der Abstand A zwischen dem Schneidenwirkpunkt 31 und der Ruπdachse 50 kann mittels Mikroskop und Meßsystem der Maschine ermittelt werden. Als Werkstücknullpunkt 52 wird zweck¬ mäßig das Zentrum des Kugelabschnitts 10 angenommen. Die Start- und Eπd-Koordinateπwerte der Rundachse a ς , a- , X„, Z s , X E und Z_ sind deshalb auf den Werkstück- nullpuπkt 52 bezogen. Unter der Voraussetzung, daß die Tangente durch den Wirkpunkt 31 der Schneide 30 in der ZX-Ebene senkrecht auf dem Radiusvektor des Rundtisches steht, ergeben sich für den Startwinkel a ς und den End¬ winkel βr des Rundtisches folgende Beziehungen:

H D 2 a c = are sin— _— (2a)

wobei R κ , D. und D„ die aus Fig. 5 als bekannt voraus¬ gesetzten Radius- und Durchmesserwerte des Kugelab¬ schnitts 10 bezogen auf die Spindelachse 12 sind.

Unter Berücksichtigung der Tangentenbediπgung im Wirk¬ punkt 31 ergeben sich weiter für die Start- und End-

koordinaten der Mittelpunktsbahn des Rundtisches Λ 4Jf folgende Beziehungen:

Zg = R ß cos a g (1c)

X E = Rg sin a E (2b)

wobei R„ = A+ κ den Bahnradius der Mittelpunktsbahn be¬ deutet.

Für die Bearbeitung des Kugelabschnitts 10 gemäß Fig. 5 müssen in einem Programmsatz des CNC-Programms folgende Informationen stehen:

- eine Anweisung zur Kreisbogeniπterpolation im Gegen¬ uhrzeigersinn (Befehl G03)

- die Endkoordinaten X r und Z-E

- je nach Steuerungsmöglichkeit entweder der Radius R R oder die Interpolationsparameter I und K, die bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel den Startkoordinaten X ς und Z ς entsprechen

- der Eπdwinkel a- der Rundachse.

Der Bewegungsablauf stellt sich als eine Überlagerung von zwei translatorischen Bewegungen entlang der Achsen X und Z in Kreisiπterpolation und als rotatorische Be¬ wegung um die Rundachse 50 (Winkel a) in Linearinterpo¬ lation dar.

Das Bearbeitungsbeispiel nach Fig. 6 ist gegenüber dem in Fig. 5 gezeigten Bearbeitungsbeispiel insofern ab¬ gewandelt, als die Schneide 30 des Werkzeugs 3 mit ihrer Tangente im Bereich des Wirkpunkts 31 nicht senkrecht sondern um einen Anstellwinkel ß schräg zum Radiusvek¬ tor des Rundtisches 44 ausgerichtet ist. Für die Start- und Endkoordinaten des Rundtisch-Mittelpunkts ergeben sich hierbei unter Berücksichtigung der Tangentenbedin¬ gung im Wirkpunkt 31 des Werkzeugs 3 und unter Verwen¬ dung der in Fig. 6 angegebenen Parameter folgende Bezie¬ hungen:

D l V a s = μ s - ß = arcsiπ—« arctan—r- (3a)

= . D. + C c = H D. + R W sin a, (3b)

Z Q = B Q + Fς = R ',K. cos μ r- + R WI cos a (3c)

a_ = μ P - ß = aresin — * 5 D 2 are + tan -V— (4a)

'K

X E = H D + C E = H D + R,. sin a- (4b)

2- - _- + F £ = R j - cos μ E + R w cos a- (4c)

wobei R. W. = cos ß

Der Abstand V des Wirkpunkts 31 vom Radiusvektor des Rundtisches wird mittels Mikroskop und Meßsystem der Maschine ermittelt.

Zwischen dem Startpunkt X g , Z s und dem Endpunkt X E , 2- durchfahreπ die X- und Z-Achsen eine Kreisinterpola¬ tion, der eine Linearinterpolation der Rundachse a zwi¬ schen a g und a- überlagert ist.

In der oben beschriebenen Weise können auch rotatioπs- sym etrische Werkstücke mit mehreren aneinandergereih¬ ten Konturabschπitten erzeugt werden. Die Konturab¬ schnitte können dabei sowohl kugelförmig als auch zy¬ lindrisch, kegelig oder eben ausgebildet werden und können entweder tangential oder nicht-tangential anein¬ ander angrenzen.

Bei dem in Fig. 7 gezeigten Bearbeitungsbeispiel weist das Werkstück 1 drei kugelförmige Konturabschnitte 10', 10'' und 10''' auf, die tangential ineinander überge¬ hen. Dementsprechend ist der Bewegungsablauf des mit dem Werkzeug 3 bestückten Rundtisches in drei Bearbei¬ tungsabschnitte A unterteilt, die aufgrund der unter¬ schiedlichen Kugelmittelpunkte 52', 52' ' und 52 1 ' 1 und der verschiedenen Kugelradien R,,, R p und R 3 durch drei verschiedene CNC-Sätze im Sinne der Ausführungsbeispie¬ le nach Fig. 5 oder 6 gebildet werden. Der Rundtischmit¬ telpunkt durchläuft dabei die strichpunktiert darge¬ stellte Bahnkurve 54 in konstantem Abstand von der Kon¬ tur des Werkstücks 3.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 8 weist das zu bearbeitende Werkstück 1 vier rotationssymmetrische

Konturabschnitte 10', 10' ' und 10' '' und 10 auf, von denen der Abschnitt 10' kegelig, die Abschnitte 10'' und 10''' kugelförmig und der Abschnitt 10 eben aus¬ gebildet sind. Der Übergang zwischen den Konturabschnit¬ ten ist πicht-tangential, so daß der Bewegungsablauf des Rundtisches 44 beim Bearbeitungsvorgang in vier Be- arbeitungsabschπitte A und drei Korrekturabschnitte B unterteilt ist, die in der CNC-Programmierung durch von¬ einander getrennte Sätze wiedergegeben werden. Im kegel¬ förmigen und im ebenen Bearbeitungsabschnitt 10' bzw. 10 wird der Rundtisch rein translatorisch bewegt, wäh¬ rend in den Korrekturabschnitteπ B eine rein rotatori- sche Bewegung um die Ruπdachse erfolgt (zur Einstellung der neuen Tangentenbedingung) . Zur Erzeugung der kugel¬ förmigen Oberflächenbereiche 10*' und 10' ' ' ist ein ge¬ koppelter traπslatorischer und rotatorischer Bewegungs¬ ablauf in allen drei Achsen im Sinne der Ausführungs¬ beispiele nach Fig. 5 und 6 notwendig. Die in Fig. 8 strich-punktiert dargestellte Bahnkurve 54 des Rund¬ tischmittelpunkts weist einen konstanten Abstand von der zu bearbeitenden Werkstückoberfläche auf.