Die Erfindung betrifft ein Werkstückprüfverfahren gemäß dem Oberbegriff des An spruchs 1, sowie ein Werkstückprüfsystem gemäß dem Oberbegriff des An spruchs 15.

In der Vergangenheit wurden ultraschallbasierte Verfahren in der Fertigung haupt sächlich zur Überwachung von Zerspanungs- oder allgemein Bearbeitungsvorgän gen, sowie Maschinen- und Werkzeugparametern eingesetzt. So beschreibt bei spielsweise die internationale Patentanmeldung WO 2018/122119 Al eine Zu standsüberwachung einer Werkzeugmaschine anhand von Körperschallmessun gen. Die US-Patentanmeldung US 4,118,139 A betrifft eine Zustands- und Bruch überwachung eines Werkzeugs anhand von Ultraschallmessungen und die euro päische Patentanmeldung EP 3 281 741 A beschreibt eine Werkzeugmaschine, bei der ein Ultraschallerzeuger im Werkzeughalter gleichzeitig als Sensor dient und eine Änderung der Resonanzfrequenz des Werkzeugs als Antwort des Werk zeugs auf die Anregung mit dem Ultraschall erfasst. Ferner wird in der deutschen Patentschrift DE 36 27 796 CI ein Körperschallmessaufbau zur Erkennung von Werkzeugbruch an Bohr- oder Fräsmaschinen offenbart. Dabei ist der Körperschallsensor dadurch direkt mit dem Werkzeug gekoppelt ist, dass am Sensor eine Kühlmittelleitung vorbeigeführt ist, von deren Ende aus ein Freistrahl der Kühlflüssigkeit auf das Werkzeug gerichtet ist.

Unter anderem zum Beobachten eines Werkstücks bei der zerspanenden Bearbei tung offenbart die europäische Patentschrift EP 2 587 230 Bl, während des Bear beitens entstehende Ultraschallschwingungen zu erfassen und das erfasste Schwingungsspektrum einer mehrdimensionalen Datenauswertung zuzuführen, die Grundlage für eine Beurteilung der Qualität der Bearbeitung des Werkstücks ist. Hierbei werden die drei Dimensionen durch eine Frequenz-, eine Zeit- und eine Amplitudenachse aufgespannt und die hierin visualisierte Landschaft mit bekann- ten Musterlandschaften verglichen, um die Qualität des Werkstücks nach der Be arbeitung zu beurteilen.

In der zerstörungsfreien Werkstückprüfung auf innere Defekte im Werkstück, die nicht zwangsläufig durch die Bearbeitung des Werkstücks hervorgerufen sein müssen, kommen heute neben Röntgen- und Thermografieverfahren zunehmend Ultraschalltomographieverfahren und -Systeme zum Einsatz. So wird in der deutschen Patentanmeldung DE 10 2005 040 180 Al die Verwendung von Ultraschalltomographie zur Visualisierung von Werkstücken und deren möglichen Fehler erwähnt, wobei als Eingangsdaten Messwerte dienen, die mit einem Ultraschallsensor in Freistrahlbauweise gewonnen werden, der an der Bearbeitungsmaschine angebracht ist und mit dem das jeweilige Werkstück abgefahren wird.

Weiterhin beschreibt die in der Reihe „Berichte aus der Produktionstechnik“, Band 6/2008 im Shaker Verlag erschienene Dissertation„Ultraschalltomographie zur Inline-Werkstückprüfung auf Fräsmaschinen“, wie mit einem als gängiges HSK-Werkzeug ausgestalteten Ultraschallsensor in Freistrahlbauweise ein auf einer Fräsmaschine aufgespanntes Werkstück nach der Fräsbearbeitung mit Ultraschallimpulsen beaufschlagt wird und aus den Echoantworten ein Ultraschalltomogramm des Werkstücks erstellt wird, welches innere Defekte des Werkstücks erkennen lässt.

Weitere zur Werkstückprüfung eingesetzte Ultraschalltomographiesysteme umfas sen Ultraschallsender-/-empfänger-Arrays, die auf dem Werkstück angeordnet werden, wobei das Werkstück nacheinander ausgehend von unterschiedlichen Sendern durchschallt wird, wobei die an den anderen Empfängern aufgezeichne ten Ultraschallantworten zur Erzeugung eines Ultraschalltomogramms verwendet werden.

Dies soll nachfolgend anhand der Figuren 1 bis 7 näher erläutert werden. Die Figur 1A zeigt, wie ein Ultraschallsender S als Wellenfront dargestellte Ul traschallwellen U aussendet, wobei ein Ultraschallempfänger E ein aus den Ultra schallwellen U hervorgehendes, aber durch Medien und Umstände im Laufweg zwischen Sender und Empfänger beeinflussbares Ultraschallsignal UAO empfängt.

Ein solcher Umstand, der das empfangene Ultraschallsignal beeinflusst, kann beispielsweise ein innerer Defekt in einem Werkstück sein, der sich im Laufweg des Ultraschallsignals befindet. Diese Situation zeigt die Figur 2A. Im Laufweg zwischen Sender S und Empfänger E befindet sich hier ein Defekt D, an dem die Ultraschallwellen U gestreut werden, so dass das am Empfänger E ankommende Ultraschallsignal UA1 eine gegenüber dem Ultraschallsignal UAO geringere Amplitude und möglicherweise auch andere veränderte Eigenschaften, wie Modenkonversion oder Frequenzverschiebung, sowie zusätzliche Signalanteile aufweist.

Die Figuren 1B und 2B zeigen den unterschiedlichen zeitlichen Amplitudenverlauf der Signale UAO - hervorgerufen ohne Defekt im Laufweg (Fig. 1A) - und UA1 - hervorgerufen mit Defekt im Laufweg (Fig. 2A).

Wird nun von genügend unterschiedlichen Laufwegen durch ein Werkstück ein Ultraschallsignal UA 0 bis UA n aufgezeichnet, so lässt sich mittels eines geeigneten Rückprojektionsalgorithmus ein Tomogramm, also ein Bild des Inneren des Werkstücks, erstellen, wie anhand der Figuren 3 und 4 erläutert werden soll.

Figur 3 betrifft allgemein die bei der Tomographie, sei es Ultraschall-, Magnetreso nanz- oder Kernspintomographie nötige Datenakquise. Hierzu wird ein Objekt mehrseitig durchleuchtet, durchstrahlt, oder eben durchschallt, wobei die dabei erzielten Bilder Projektionen des Körpers in Durchschallungsrichtung darstellen.

Figur 4 betrifft dagegen die Erzeugung des Ultraschalltomogramms aus den auf gezeichneten Projektionen, die jeweils in mehrere Punkte oder Voxel unterteilt sind, wobei eine Projektion schichtweise mit dazu senkrechten Projektionen vergli- chen wird, so dass sich Informationen, die in einer Projektion einem Punkt, Pixel oder Voxel zugeordnet sind, mit Informationen, die in den anderen Projektionen ei ner Reihe von Punkten, Pixeln oder Voxeln zugeordnet sind, vergleichen lassen, so dass sich letztlich die dreidimensionale Lage desjenigen Punkts ermitteln lässt, dem die Informationen zugeordnet sind. Dies geschieht mittels eines sogenannten Rückprojektionsalgorithmus beziehungsweise mittels gefilterter Rückprojektion, mathematisch gesehen beispielsweise anhand der inversen Radon- Transformation, wobei auch andere Rückprojektionsalgorithmen eingesetzt werden.

Die Figuren 5 und 6 zeigen nun die Anordnung eines aus vier Sender- Empfängern S1 bis S4 bestehenden Ultraschallsensor-Arrays auf einem Werk stück mit einem inneren Defekt D. Dabei wird das Werkstück in der in Figur 5 ge zeigten Situation von dem Sender S4 mit den Ultraschallwellen U4 durchschallt, wobei die Ultraschallsignale 1, 2, 3 an den entsprechenden Empfängern Sl, S2, S3 aufgezeichnet werden und das Ultraschallsignal 2 aufgrund des Defekts D erwartbar eine andere Charakteristik (z.B. niedrigere Amplitude) aufweisen wird als die anderen beiden Ultraschallsignale 1, 3. In Figur 6 strahlt dagegen der Sender S3 Ultraschallwellen U3 ab, mit denen das Werkstück durchschallt wird, wobei die Ultraschallsignale 1, 2 und 4 an den zugeordneten Empfängern Sl, S2 und S4 erfasst werden und wobei hier das Ultraschallsignal 1 erwartbar eine andere Charakteristik (z.B. niedrigere Amplitude) aufweisen wird als die anderen beiden Ultraschallsignale 2, 4. Wie in Figur 7 symbolisch dargestellt, wird mittels eines geeigneten Rückprojektionsalgorithmus, der die als Projektionen dienenden, aufgezeichneten Ultraschallantworten überlagert, ein ultraschalltomographisches Modell des Werkstücks erstellt, welches eine modellhafte Darstellung MD des Defekts enthält.

Während die vorhandenen Ultraschalltomographieverfahren technisch komplex, aber im Grunde funktionsfähig sind, liegt der hier vorliegenden Erfindung die Auf gabe zugrunde, ein Werkstückprüfverfahren und ein Werkstückprüfsystem zu schaffen, mit dem auf schnelle und kostengünstige Weise zumindest erste An- haltspunkte für die Qualität eines Werkstücks erhalten werden können.

Diese Aufgabe wird hinsichtlich des Werkstückprüfverfahrens mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst, hinsichtlich des Werkstückprüfsystems mit den Merkma len des Anspruchs 15.

Erfindungsgemäß wird ein Werkstückprüfverfahren vorgeschlagen, das insbeson dere zur Prüfung von Werkstücken auf innere Defekte vorteilhaft ist und ganz be sonders im Zusammenhang mit Werkstücken aus faserverstärkten Kunststoffen, bei denen es neben der Schallschwächung durch Streuung an den Fasern, insbe sondere Carbonfasern, auch durch die viskoelastischen Eigenschaften der Matrix zu Schallschwächungen und Richtungsabhängigkeiten der Schallge schwindigkeiten kommt. Dazu wird ein Werkstück mit Ultraschallwellen beauf schlagt, wobei dann anschließend Ultraschallsignale als Antworten des Werkstücks auf die Beaufschlagung des Werkstücks mit den Ultraschallwellen erfasst werden und aus den Ultraschallsignalen Ultraschalltomogrammdaten des Werkstücks erzeugt werden. Erfindungsgemäß werden nun als die dem Ultra schalltomographie-Werkstückprüfverfahren zugrundeliegenden Ultraschallwellen solche Ultraschallwellen verwendet, die dadurch hervorgerufen werden, dass das Werkstück zerspanend bearbeitet wird, wobei das Werkstück mit den durch die zerspanende Bearbeitung hervorgerufenen Ultraschallwellen zwangsbeaufschlagt wird.

Als zerspanende Bearbeitung eignet sich dabei insbesondere ein Zerspanungs verfahren, bei dem das Werkstück mit einem Werkzeug entlang eines vorgegebe nen Bearbeitungswegs bearbeitet wird, der gegenüber der Werkstückausdehnung selbst eine gewisse Erstreckung aufweist, also etwa das Abfräsen einer bestimm ten Kontur entlang einer Werkstückinnen- oder -außenkante, wobei theoretisch auch eine Drehbearbeitung oder aber unterschiedliche Fräsbearbeitungen, also beispielsweise Schlichten oder Schruppen zum Ausgangspunkt des vorgeschlage nen Ultraschalltomographie-Werkstückprüfverfahren gemacht werden können. Besonders erfolgreich in Versuchsreihen hat sich das Verfahren beim Entlangfräsen an Werkstücken oder Werkstückabschnitten mit geringen Wandstärken, insbesondere an flach ausgebildeten Werkstücken oder Werkstückabschnitten, möglichst konstanter Dicke herausgestellt, also etwa bei plattenförmigen Werkstücken aus carbonfaserverstärktem Kunststoff, und insbesondere dann, wenn der bei dem Verfahren zugrundeliegenden Fräsbearbeitungsschritt abgefahrene Bearbeitungsweg einer das Werkstück vollständig oder zumindest größtenteils einschließenden Außenkontur folgt.

Der Erfindung liegt dabei die Erkenntnis zugrunde, dass eine Änderung der Wel lenausbreitung zu erwarten ist, wenn sich in der Laufstrecke der Ultraschallwellen ein innerer Defekt befindet. Mit der Änderung der Ausbreitung der bei der zerspanenden Bearbeitung des Werkstücks erzeugten Ultraschallwellen verändert sich aber auch ein an einem Sensor erfassbares Ultraschallsignal, welches als Antwort des Werkstücks auf die Beaufschlagung mit den Ultraschallwellen aufgefasst werden kann. Denn es kommt an den Grenzflächen des Defekts zu einer Streuung und Teilreflexion der Ultraschallwellen und damit unter anderem zu einer Amplitudenabschwächung.

Im Rahmen der Erfindung wäre es dabei theoretisch denkbar, Ultraschallsignale als Antworten des Werkstücks auf die während der zerspanenden Bearbeitung des Werkstücks kontinuierlich erzeugten Ultraschallwellen im Impuls-Echo- Verfahren mittels eines am Werkzeug oder am Spannfutter des Werkzeugs angebrachten Sensors zu erfassen.

Wesentlich rauschärmere und hinsichtlich Amplitudenhöhe bessere Ergebnisse werden jedoch erzielt, wenn die Ultraschallsignale direkt am Werkstück abgegriffen werden. Dazu eignen sich zwar prinzipiell unterschiedliche Ultra schallsensor-Bauformen, wie zum Beispiel Freistrahlsensoren, Ultraschallsen soren in Manschetten-Bauweise oder optisch angekoppelte Systeme. Einen besonders einfachen Aufbau und damit im Hinblick auf den Inline-Einsatz des Werkstückprüfverfahrens während der zerspanenden Bearbeitung besonders geeigneten Aufbau erhält man jedoch, wenn als Ultraschallsensor ein Sensor der Bauform Kontaktsensor verwendet wird, der vor der Erfassung der Ultraschallsignale an dem Werkstück angebracht wird. Hierzu wäre es denkbar, das zu prüfende Werkstück in einem vorgelagerten Verfahrensschritt mit einer Referenzmarkierung oder sogar einer entsprechenden Aufnahme für die Platzierung des Sensors zu versehen.

Es hat sich herausgestellt, dass es insbesondere dann, wenn eine gesamte Außenkontur eines Werkstücks während der Fräsbearbeitung abgefahren wird, ausreicht, einen einzigen Sensor an dem Werkstück anzubringen, wobei bei Abfahren kürzerer Bearbeitungswege durch Hinzunahme weiterer Sensoren an geeigneten Positionen eine zur Erzeugung eines Ultraschalltomogramms ausrei chende Anzahl von Ultraschallantworten generiert werden kann. Das Anbringen eines Sensor-Arrays auf dem Werkstück ist damit im Rahmen der Erfindung zwar nicht ausgeschlossen, kann aber vorteilhaft im Sinne des Aufbaus mit nur einem Sensor und insbesondere des Einsatzes während der Fräsbearbeitung des Werkstücks vermieden werden.

Hierbei ist zu berücksichtigen, dass es sich bei dem Schritt des zerspanenden Be arbeitens, insbesondere Fräsbearbeitens, vorteilhaft gleichzeitig um einen Bearbeitungsschritt bei der Fertigung des Werkstücks handeln soll, also nicht um einen reinen Schritt einer Referenzbearbeitung in einem separaten Werkstückprüfverfahren, sondern um einen fertigungsintegrierten Schritt, der gleichzeitig die Basis für die Durchführung des Werkstückprüfverfahrens während der eigentlichen Fertigung des Werkstücks legt. Es wäre jedoch denkbar, in der für die Werkstückfertigung hergerichteten Aufspannung des Werkstücks beispielsweise auf einer Fräsbearbeitungsmaschine vorab einen Referenzbearbeitungsabschnitt als Ausgangspunkt für das erfindungsgemäße Werkstückprüfverfahren durchzuführen, bevor die eigentliche, endgültige Fräsbearbeitung auf die Endabmaße des Werkstücks erfolgt.

Weiterhin vorteilhaft im Sinne einer gut auswertbaren Qualität der im Werkstück generierten Ultraschallsignale ist es dabei, eine Durchschallung des Werkstücks, also vom Fräser bis zum am Werkstück angebrachten Sensor vorzu nehmen und weiterhin vorteilhaft auch den sich während der zerspanenden Bearbeitung laufend ändernden Laufweg der Ultraschallsignale von einer sich ändernden Mo mentanposition des Fräsers bis zur gleichbleibenden Position des Sensors für die Aufbereitung der Ultraschallsignale miteinzubeziehen.

Vorteilhaft lassen sich neben dem Bearbeitungsweg auch der Werkzeugvorschub, die Werkzeugdrehzahl und/oder Werkzeuggeometrie und -material parameter vorgeben oder beispielsweise aus der Maschinensteuerung ermitteln beziehungsweise auslesen, ebenso wie Werkstückparameter (Dicke, Material etc.) und für die Aufbereitung der Ultraschallsignale beziehungsweise die Generierung der Ultraschalltomogrammdaten miteinbeziehen. Es wäre sogar denkbar, am Werkstück Abschnitte mit einer Referenzgeometrie für die der Werkstückprüfung zugrundeliegende Fräsbearbeitung vorzusehen.

Die von dem beziehungsweise den Sensoren erfassten Ultraschallsignale lassen sich dabei speichern und in einem nachgeordneten Schritt zu Ultraschalltomo grammdaten aufbereiten. Vorteilhaft im Sinne der schnellen Auswertbarkeit ist es jedoch, wenn mit der Erzeugung der Ultraschalltomogrammdaten bereits während der zerspanenden Bearbeitung oder Fräsbearbeitung zumindest begonnen wird oder die Erzeugung der Ultraschalltomogrammdaten sogar in Echtzeit oder mit geringem zeitlichen Verzug erfolgt.

Ein Ultraschalltomogramm ist dabei ein per Ultraschall erzeugtes Bild des Inneren des Werkstücks, welches aus in einer Anzahl Dateien oder Datenströmen enthal tenen und entsprechend bekannter Bildgebungsgesetzmäßigkeiten aufgebauten Daten beziehungsweise Datensätzen an einer Anzeigevorrichtung, beispielsweise an einem Display eines Leitstands einer Zerspanungsmaschine, angezeigt werden kann.

Im Sinne des erfindungsgemäßen Verfahrens können nun lediglich derartige dem Ultraschalltomogramm zugrundeliegende Daten, die Ultraschalltomogrammdaten, erzeugt werden und dann einer maschinellen beziehungsweise (teil-) automatisierten Auswertung auf innere Defekte des Werkstücks zugeführt werden. Natürlich wäre es aber auch denkbar, in einem der Prüfung der Ultraschalltomogrammdaten vorgeordneten Bildgebungsschritt die erzeugten Ultraschalltomogrammdaten zu einem Ultraschalltomogramm zu visualisieren, das dann ebenfalls maschinell oder aber von einem menschlichen Werkstückprüfer bewertet werden kann. Dabei kann das Ultraschalltomogramm auf ein in heutigen computergestützten Fertigungsanlagen vorhandenes Modell des Werkstücks, beispielsweise in Form von CAD- beziehungsweise CAM-Daten abgebildet werden.

In der Praxis hat sich dabei gezeigt, dass mit dem erfindungsgemäßen Verfahren nicht nur eine genügend hohe Zahl von Ultraschallsignalen zur Erstellung eines Ultraschalltomogramms beziehungsweise dem Tomogramm zugrundeliegender Ultraschalltomogrammdaten bereitgestellt werden können, sondern dass es im Gegenteil im Hinblick auf die gewünschte Inline-Datenverarbeitung während des Bearbeitungs- beziehungsweise Fräsprozesses sogar wünschenswert und im Hinblick auf bereitzustellende Rechenkapazitäten auch notwendig werden kann, die Datenflut einzuschränken und/oder die zu verarbeitenden Ultraschallsignale beziehungsweise Ultraschallantworten vor dieser Datenverarbeitung zu verbessern, um die Erstellung des Ultraschalltomogramms beziehungsweise der Ultraschalltomogrammdaten zu erleichtern und damit zu beschleunigen.

Zu diesem Zweck kann vor dem Verarbeiten der Ultraschallsignale zu den Ultraschalltomogrammdaten eine Filterung der Ultraschallsignale erfolgen, beispielsweise mit geeigneten Bandpassfiltern, um lediglich Frequenzbänder der Verarbeitung zuzuführen, in denen geeignete Signalinformationen zu erwarten sind und somit nicht nur ein Hintergrundrauschen auszufiltern, sondern auch eine gewisse Datenreduktion auf das Wesentliche durchzuführen.

Bei Bearbeitungen unterschiedlicher Referenzwerkstücke hat sich dabei gezeigt io

dass das durch die zerspanende Bearbeitung beziehungsweise die Fräsbearbeitung erzeugte Frequenzspektrum je nach Werkstück möglicherweise auch unterschiedliche Vorzugsfrequenzen, möglicherweise Resonanzfrequenzen, aufweisen kann, an denen im zeitlichen Verlauf der fortschreitenden Fräsbearbeitung ständig oder nahezu ständig eine Ultraschallwelle mit für die Auswertung des auf der Ultraschallwelle dieser Frequenz beruhenden Ul traschallsignals hinreichender Signalstärke erzeugt wird.

Vorteilhaft wird das Frequenzspektrum, innerhalb dem die Ultraschallsignale er fasst werden, beziehungsweise das Frequenzspektrum der Ultraschallsignale, aus dem die Ultraschalltomogrammdaten erzeugt werden, auf entsprechende Vorzugsfrequenzen, möglicherweise mit engen Frequenzbändern darum herum, beschränkt, um so mittels Datenreduktion zu einer hohen Auswertegeschwindigkeit bei relativ überschaubarem Rechenaufwand zu gelangen.

Welche Frequenzen oder Frequenzbänder für das an einem bestimmten Werk stück durchgeführte, erfindungsgemäße Verfahren besonders geeignet sind, lässt sich beispielsweise anhand von vorher durchgeführten Fräsbearbeitungen an bau gleichen Werkstücken unter gleichen Bearbeitungsparametern und unter Erfas sung der dabei auftretenden Frequenzspektren ermitteln oder aus bereits abgeleg ten Erfahrungswerten auslesen, wobei es auch denkbar wäre, für bestimmte Werkzeuge, Maschinen und Werkstücke Erfahrungswerte beziehungsweise digita le Fingerabdrücke in Datenbanken abzulegen und aus diesen dann entsprechen de Erwartungswerte für die für die Ultraschalltomographie geeigneten Vorzugsfre quenzen zu berechnen oder zumindest abzuschätzen.

Vorteilhaft erfolgt das Bestimmen der für die Aussagekraft der sensorerfassten Ultraschallsignale geeigneten Anzahl von Frequenzen oder Frequenzbänder jedoch während der Fräsbearbeitung, die die Ultraschallwellen hervorruft, aus denen die Ultraschallsignale und daraus die Ultraschalltomogrammdaten erzeugt werden, also inline während des Fräsbearbeitungsschritts. Dabei kann während der Fräsbearbeitung die Signalstärke der Ultraschallsignale an verschiedenen, über das Ultraschallspektrum verteilten Frequenzen und/oder Frequenzbänder erfasst werden, wobei dann die Bestimmung der geeigneten Frequenzen oder Frequenzbänder mit einer Auswahl einer oder mehrerer Frequenzen und/oder Frequenzbänder mit gegenüber einer Durchschnittssignalstärke erhöhter Signalstärke einhergehen kann.

Diese Auswahl kann mittels selbstlernender Kl-Algorithmen im Verlauf der Fräsbearbeitung ständig an die mit dem aktuellen Ultraschallsignal erzielbaren Ergebnisse beziehungsweise erwartbaren Ergebnisse und unter Einbezug bestimmter Tendenzen der Veränderung des Ultraschallspektrums im Bearbeitungsverlauf angepasst werden, wobei es beispielsweise auch denkbar wäre, lediglich eine Phase am Beginn der Fräsbearbeitung für die Ultraschall- Werkstückprüfung auszublenden oder andere Bearbeitungsphasen, in denen etwa Zustellbewegungen ohne Werkzeugkontakt mit dem Werkstück durchgeführt werden oder an Stellen mit abrupten Dickenänderungen oder Hinterschneidung am Werkstück oder dergleichen.

Man kann beispielsweise die Amplitudenhöhe einer Ultraschallwelle einer

Vorzugsfrequenz, die im Werkzeuginneren auf ihrem Laufweg vom Fräser zum Sensor auf kein Hindernis, also einen inneren Defekt oder eine Bohrung oder dergleichen trifft, bei bekannter Laufweglänge relativ genau vorherbestimmen. Der Laufweg kann dann in gleich lange Abschnitte unterteilt werden, denen im einfachsten Fall jeweils ein gleich großer Anteil der Amplitude der

Ultraschallantwort bei der gewählten Frequenz zugeordnet wird. Befindet sich dagegen im Laufweg ein Defekt, so fällt die Amplitude geringer aus, so dass jedem Laufwegsabschnitt ein geringerer Anteil der Amplitude zugeordnet wird.

Für die Rückprojektion beziehungsweise die Erzeugung der Ultraschalltomo grammdaten müssen dann im einfachsten Fall lediglich die Laufwege jeweils in gleich große Laufwegabschnitte unterteilt werden, ebenfalls die den Laufwegen zugeordneten Ultraschallsignale, also beispielsweise die Amplitudenhöhe des erfassten Ultraschallsignals im Bereich einer Vorzugsfrequenz. Mit einem geeigneten Rückprojektionsalgorithmus können dann die den einzelnen Ab schnitten der unterschiedlichen Laufwege der unterschiedlichen, erfassten Ultra schallsignale zugeordneten Amplitudenanteile durch Summation überlagert werden, um so ein Abbild des Inneren des Werkstücks, nämlich das Ultraschallto mogramm des Werkstücks beziehungsweise die dem Ultraschalltomogramm zu grundeliegenden Ultraschalltomogrammdaten zu erzeugen.

Es wäre natürlich auch denkbar, andere, sich aufgrund von inneren Defekten potenziell ändernde Signalcharakteristiken alternativ oder zusätzlich zur Amplitudenhöhe auszuwerten, wie beispielsweise modale Zusammensetzung oder Frequenzverschiebungen.

Ebenfalls denkbar wäre es, die Laufwege in Abhängigkeit z.B. von den akustischen Eigenschaften des Werkstücks im entsprechenden Laufwegsabschnitt nicht in gleich große Laufwegabschnitte zu unterteilen, sondern in längere und kürzere Laufwegabschnitte .

Jedenfalls ist es für das erfindungsgemäße Werkstückprüfverfahren grundlegend, dass während des zerspanenden Bearbeitens des Werkstücks laufend erfasst wird, ob die zerspanende Bearbeitung Ultraschallwellen in das Werkstück induziert beziehungsweise ob, und welches Ultraschallsignal am Sensor ankommt und/oder dass dort laufend Ultraschallsignale erfasst werden. Dafür müssen die Ultraschallsignale zunächst in Bezug zur momentanen Lage des Bearbei tungswerkzeugs oder der Momentanbearbeitungsposition, an der die momentane Bearbeitung am Werkstück erfolgt, gesetzt werden. Das erfasste Ultraschallsignal kann dann einem bestimmten Signallaufweg zwischen Werkzeug und Sensor zugeordnet werden. Dies könnte mittels eines iterativen Suchalgorithmus erfolgen, der aus der Verbindungslogik einer Punktwolke den kürzesten Abstand zwischen zwei gewählten Punkten ermittelt.

Die Werkzeugposition kann dabei aus der Maschinensteuerung beziehungsweise den in der Maschine hinterlegten NC-Verfahrwegen im Maschinenkoordinatensys tem ausgelesen und in ein Werkstückkoordinatensystem transformiert werden, wobei der mögliche Versatz zwischen einer im Maschinenkoordinatensystem hin terlegten Nullpunkt-Koordinate des Werkzeugs zu einem Angriffspunkt am Werk stück, also einer Momentanbearbeitungsposition mithilfe der bekannten Werk zeuggeometrie, die ebenfalls aus maschinenseitig hinterlegten Datensätzen aus gelesen werden kann, ermittelbar ist.

Vorteilhaft wird also während des zerspanenden Bearbeitens des Werkstücks lau fend die Momentanbearbeitungsposition, an der das Werkzeug an dem Werkstück zu einem Ist-Zeitpunkt angreift, erfasst, ermittelt und/oder vorgehalten. Weiterhin vorteilhaft kann auch der Momentanlaufweg zwischen der sich im zeitlichen Ver lauf der zerspanenden Bearbeitung ändernden Momentanbearbeitungsposition und der festen Sensorposition laufend erfasst, ermittelt und/oder vorgehalten wer den. Ebenso kann eine Laufzeit der Ultraschallsignale von der Momentanbearbeitungsposition zur Sensorposition laufend erfasst, ermittelt und/oder vorgehalten werden.

Hierbei ist zu berücksichtigen, dass der Signallaufweg nicht unbedingt einer geo metrisch kürzesten Linie im Werkstück entsprechen muss. Vielmehr kommt es auf den Verlauf der akustischen Verbindungslinie zwischen Momentanbearbeitungsposition und Sensorposition im Werkstück an. Die akustische Verbindungslinie im Werkstück kann besonders bei einer komplexen Geometrie des Werkstücks deutlich von der geometrisch kürzesten Verbindungslinie abweichen, lässt sich aber zum Beispiel über Suchalgorithmen aus den diskretisierten CAD/CAM-Daten des Werkstücks bestimmen.

Vorteilhaft wird daher zu jeder Momentanbearbeitungsposition, für die ein Ultra schallsignal erfasst wird, eine akustische Verbindungslinie im Werkstück von der Momentanbearbeitungsposition zum Sensor bestimmt und der Momentanbearbei tungsposition und/oder dem Ultraschallsignal zugeordnet. Die akustische Verbin dungslinie entspricht dabei dem Signallaufweg zwischen Momentanbearbeitungs- Position und Sensor. Die aus Momentanbearbeitungsposition und/oder Momentan laufweg gebildeten Positionswerte und möglicherweise auch die aus der entspre chenden Laufzeit gebildeten Laufzeitwerte können dann jedem oder zumindest je dem aussagekräftigen und/oder für die Erzeugung der Ultraschalltomogrammdaten herangezogenen Ultraschallsignal zugeordnet werden, um so den für die Erzeugung der Ultraschalltomogrammdaten nötigen Rückprojektionsalgorithmus durchführen zu können. Für die Rückprojektion kann dann eine einfache Aufsummation der einem von mehreren Laufwegen getroffenen Punkt zugeordneten Intensitätswerte der jeweiligen Ultraschallsignale erfolgen. Denkbar wäre auch eine pfadabhängige Kompensation der Verläufe der jeweiligen akustischen Verbindungswege, also der Laufwege der Ultraschallsignale in den Rückprojektionsalgorithmus einfließen zu lassen. Das heißt beispielsweise, dass an Stellen, an denen die Laufwege sich dicht über lagern, die Intensitätswerte mit einem niedrigeren Faktor multipliziert werden als an Stellen, an denen die Laufwege vergleichsweise weit auseinander liegen.

Das erfindungsgemäße Werkstückprüfsystem weist dabei eine allgemein als Re cheneinheit bezeichnete Entität auf, mit der die rechnergestützt umsetzbaren Ver fahrensschritte des Werkstückprüfverfahrens umgesetzt werden können. Die Re cheneinheit kann dabei als eigenständiger Rechner oder Rechnerverbund ausge bildet sein, auf dem entsprechende Softwareroutinen laufen, um von angekoppel ten Ultraschallsensoren beziehungsweise einem angekoppelten Ultraschallsensor eingehende Ultraschallsignale als Eingangsgrößen zu erfassen, wobei die Ultraschallsignale durch bei der zerspanenden Bearbeitung insbesondere Fräsbearbeitung des Werkstücks am Werkstück hervorgerufene Ultraschallwellen entstehen, und um daraus die Ultraschalltomogrammdaten des Werkstücks zu erzeugen. Die Recheneinheit kann dabei aber auch eine maschinenintegrierte Maschinensteuerungseinheit sein oder als Modul zur Ergänzung der Maschinensteuerung entsprechende Werkstückprüfroutinen im Steuerungsrechner der Werkzeugmaschine oder zumindest was rechenintensive Schritte betrifft, auf einem externen Großrechner abgelegt sein. Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung besteht in der Abschaffung oder Reduktion von nachgeordneten Prüfprozessen für bearbeitete Bauteile. Abhängig vom gewählten Fertigungsprozess sind dies erhebliche Kostenanteile, welche mit dem erfindungsgemäßen Werkstückprüfverfahren beziehungsweise -System äußerst kostengünstig und ohne zeitlichen Mehraufwand umgesetzt werden können. Gleichzeitig kann davon ausgegangen werden, dass der gewählte Ansatz ge genüber klassischen Verfahren der Ultraschalltomographie dahingegen überlegen ist, dass eine höhere Auflösung erzielt werden kann.

Denn durch die Anregung mit dem Bearbeitungswerkzeug während der zerspa nenden Bearbeitung des Werkstücks in Kenntnis der Position des Bearbeitungs werkzeugs lassen sich an einer hohen Anzahl von Momentanbearbeitungspositio nen Ultraschallsignale erfassen. Bei einer Applikation von N Sensoren auf dem Werkstück und M Momentanbearbeitungspositionen, denen eine Ultraschallant wort zugeordnet ist, lassen sich so M ^N Ultraschallsignale in M ^N Durchschal lungsrichtungen erfassen und für die Erzeugung von Ultraschalltomogrammdaten nutzen. Im klassischen Fall der Ultraschalltomographie mittels statischer Durch- schallung in einem Sensor-Array sind dagegen bei einer Anzahl von N Transducern lediglich (N-1) ^N Richtungen möglich. Da M sehr viel größer N sein kann, die Momentanbearbeitungspositionen, deren Ultraschallsignale erfasst werden können, die Anzahl der Transducer also bei Weitem übersteigen kann, lässt sich durch das erfindungsgemäße Werkstückprüfverfahren beziehungsweise -System grundsätzlich eine deutlich schärfere Approximation innerer Defekte erreichen.

Die Laufwege beziehungsweise Durchschallungsrichtungen streben dabei jeweils entlang der akustischen Verbindungslinien dem Sensor zu und bilden somit ein Gitter mit zentralem Fixpunkt, auf dem der Rückprojektionsalgorithmus aufsetzen kann. Es hat sich gezeigt, dass damit Fehler im cm ² -Bereich detektiert werden können, was im Bereich der Luftfahrt gängige detektionsrelevante Fehlergrößen sind. Es wird aber davon ausgegangen, dass prinzipiell auch kleinere Fehlergrößen bis im mm ² -Bereich erfassbar sind. Am Beispiel einer umlaufenden Kantenbearbeitung mit einer Vorschubgeschwin digkeit von 0,1 m pro Sekunde einer Aluminiumplatte mit Abmessungen von 1 m x 1 m und einer Schallgeschwindigkeit von 3000 Meter pro Sekunde ergibt sich ein rechnerisches Potential mit nur einem Sensor in der Mitte der Platte (N=l) von M=240964 erfassbaren Momentanbearbeitungspositionen bei einer Nutzung von 166 ps Signallaufzeit für den kürzesten Laufweg (0,5 m). Daraus ergeben sich 240964 ¹ Durchschallungsrichtungen. Im klassischen Ansatz gemäß Figur 5 und 6 müssten dazu mindestens sieben Transducer beziehungsweise Sender- Empfänger eingesetzt werden, um eine vergleichbare Auflösung zu erzielen.

Durch die Nutzung des Bearbeitungsprozesses selbst als Signalgeber für die Ul traschalltomographie gelingt zudem erstmals eine tatsächlich inline, also während einer zerspanenden Bearbeitung auf der Maschine zum zerspanenden Bearbeiten am daran eingespannten Werkstück erfolgende Ultraschalltomographie des Werk stücks.

Anhand der beiliegenden Figuren soll ein Werkstückprüfverfahren gemäß einer Ausführungsform der Erfindung und dessen Unterschiede zu einem bekannten Ul traschalltomographie-Werkstückprüfverfahren näher erläutert werden. Es zeigen:

Figuren 1A und 2A Prinzipschaubilder, die die Erzeugung von

unterschiedlichen Ultraschallsignalen bei gleicher Ultraschallanregung in Abhängigkeit von Abwesenheit oder Vorhandensein eines inneren Defekts in einem durchschallten Werkstück darstellen;

Figuren 1B und 2B die bei Abwesenheit oder Vorhandensein des inneren

Defekts mit gleicher Ulltraschallanregung erzeugten Ultraschallsignale; Figuren 3 und 4 Prinzipschaubilder zur Erläuterung der Datenakquise und Rückprojektion bei der Tomographie;

Figuren 5-7 erläutern das Vorgehen bei einem bekannten

Ultraschalltomographie-Werkstückprüfverfahren;

Figuren 8A und 9A zeigen dagegen in Prinzipdarstellung einen

Ablauf einer Fräsbearbeitung während eines

Werkstückprüfverfahrens gemäß einer

Ausführungsform der Erfindung, wobei an

unterschiedlichen Momentanbearbeitungspositionen Ultraschallsignale erfasst werden;

Figuren 8B und 9B zeigen die zu den Momentanbearbeitungspositionen gemäß Fig. 8A und Fig. 9A erfassten

Ultraschallsignale;

Figur 10A zeigt eine Veranschaulichung der Rückprojektion, also der Erzeugung der Ultraschalltomogrammdaten im Werkstückprüfverfahren gemäß der in den Fig. 8A bis 9B gezeigten Ausführungsform der Erfindung;

Figur 10B zeigt eine Veranschaulichung der Rückprojektion bei einer alternativen Ausführungsform der Erfindung unter Verwendung von zwei Ultraschallsensoren;

Figur 11 zeigt ein CAD-Modell eines mittels des in den

Figuren 8A bis 10A prinzipiell erläuterten

Werkstückprüfverfahrens überprüften Werkstücks mit eingezeichneten akustischen Verbindungslinien; und

Figur 12 zeigt ein Beispiel eines bei der Ausführung des Werkstückprüfverfahrens gemäß Fig. 8A bis 10A

erfassten Ultraschallsignals als Zeit-Frequenz- Darstellung.

Nachdem bereits einleitend auf die ein bekanntes Ultraschalltomographie-Werk stückprüfverfahren betreffenden Figuren 1-7 eingegangen worden ist, wird nun Bezug genommen auf die Figuren 8 bis 12, die Werkstückprüfverfahren gemäß Ausführungsformen der Erfindung betreffen.

Die Figuren 8A und 9A zeigen ein Werkstück 5 während einer Fräsbearbeitung mit einem Fräser 7 zu zwei unterschiedlichen Zeitpunkten tl (Figur 8A) und t2 (Figur 9A). Man erkennt, dass sich der Fräser 7 aus einer Momentanbearbeitungsposition PI zum in Figur 8A gezeigten Zeitpunkt tl bis zu einer Momentanbearbeitungsposition P2 zu dem in Figur 9A gezeigten Zeitpunkt t2 ein Stück weit nach rechts entlang der Werkstückunterkante bewegt hat, im Zuge der laufenden Fräsbearbeitung.

Zum Zeitpunkt tl erzeugt die Fräsbearbeitung dabei als Wellenfront einge zeichnete Ultraschallwellen 9, zum Zeitpunkt t2 ebenfalls als Wellenfront ein gezeichnete Ultraschallwellen 19, die zwar nicht unbedingt identisch sein müssen, aber sich aufgrund der unveränderten Vorschubgeschwindigkeit, Drehzahl und Eindringtiefe des Fräsers 7 nicht wesentlich ändern dürften. Was sich jedoch im Laufe der Fräsbearbeitung ändern kann, ist ein von einem am Werkstück 5 angebrachten Ultraschallsensor 8 jeweils erfasstes Ultraschallsignal. Das zum Zeitpunkt tl erfasste Ultraschallsignal ist dabei mit Bezugszeichen 10 angezeigt, das zum Zeitpunkt t2 erfasste Ultraschallsignal mit Bezugszeichen 20. Weiterhin erkennt man einen im Werkstück enthaltenen inneren Defekt 6, der im Vorbeilauf des Fräswerkzeugs 7 an der unteren Werkstückkante entlang in den Signallauf weg gelangt und damit die am Ultraschallsensor 8 laufend erfassten Ultraschallsignale beeinflusst.

Die Figuren 8B und 9B zeigen den unterschiedlichen zeitlichen Amplitudenverlauf der Signale 10 - hervorgerufen bei der in Fig. 8A gezeigten Momentanbearbeitungsposition - und 20 - hervorgerufen bei der in Fig. 8A gezeigten Momentanbearbeitungsposition. Man erkennt Abweichungen nach ca. zwei Drittel der Aufzeichnungszeit, also an einer der Lage des Defekts 6 entsprechenden Position.

Figur 10A veranschaulicht, wie mit einem Rückprojektionsalgorithmus eine Rekon struktion von Inhomogenitäten vorgenommen wird. Entlang der zu verschiedenen Zeitpunkten zwischen tl und t2 eingenommenen Signallaufwege erfolgt nun die Rückprojektion der zugeordneten Ultraschallantworten übereinander mit einem geeigneten Rückprojektionsalgorithmus, der zur Erstellung eines Ultraschalltomogramms 13 des Werkstücks 5 inklusive einer bildlichen Darstellung 12 des inneren Defekts 6 führt. Für den Rückprojektionsalgorithmus muss dabei die unterschiedliche Winkelstellung der Signallaufwege beziehungsweise Durchschallungsrichtungen berücksichtigt werden, die in Abwandlung einer Durchschallung von lediglich vier Seiten, wie in Fig. 3 gezeigt nun unter einem wesentlich engeren Winkelraster zu einem sensorzentrischen Gitter anstatt zu einem Gitter gleichgroßer Voxel wie bei statischen Tomographieverfahren führt. Zudem folgen die Signallaufwege in der Realität meist nicht einem in Figur 10A lediglich beispielhaft und zu Erläuterungszwecken eingezeichneten, geradlinigen Verlauf 11.

Figur 10B veranschaulicht den Rückprojektionsalgorithmus bei einer alternativen Ausführungsform der Erfindung, bei der zwei Sensoren zur Erfassung von Ultraschallsignalen an unterschiedlichen Positionen auf dem Werkstück angeordnet sind. Die Signale sind hier sich überlagernden Signallaufwegen zwischen der Momentanbearbeitungsposition und dem ersten Ultraschallsensor einerseits und zwischen der Momentanbearbeitungsposition und dem zweitem Ultraschallsensor andererseits zugeordnet. Es stehen daher die doppelte Anzahl Signale an sich überlagernden Laufwegen zur Durchführung des Rückprojektionsalgorithmus zur Verfügung. Dadurch kann ein noch genaueres Bild des inneren Defekts erstellt werden als bei der Ausführungsform der Erfindung, bei der lediglich ein Sensor zur Erfassung der Ultraschallsignale vorhanden ist.

Hierzu sei auf Figur 11 verwiesen, die ein CAD-Modell eines Referenzwerkstücks zeigt, an dem das Werkstückprüfverfahren gemäß der erläuterten Ausführungs form der Erfindung durchgeführt werden kann. Im CAD-Modell 14 sind dabei akus tische Verbindungslinien 11 zwischen einer Sensorposition und drei Momentanbe arbeitungspositionen zu drei Zeitpunkten eingezeichnet, die somit den Signallaufwegen an den drei Zeitpunkten während einer Fräsbearbeitung entlang einer Kante im Bild unten am Referenzwerkstück entsprechen. Man erkennt, dass für die Rückprojektion auch der Verlauf der akustischen Verbindungslinien einen entscheidenden Einfluss haben kann und daher in den Rückprojektionsalgorithmus mit einbezogen werden sollte. Das in Figur 10 lediglich prinzipiell dargestellte Ultraschalltomogramm lässt sich auf das CAD- Modell 14 legen, so dass die Lage des Defekts 6 beziehungsweise seiner bildlichen Darstellung 12 gut erkennbar ist.

Figur 12 zeigt schließlich eine Zeit-Frequenz-Darstellung 16 der bei der Durchfüh rung des Werkstückprüfverfahrens erfassten Ultraschallsignale. Man erkennt deutlich ein Vorzugsfrequenzband 17 im Bereich knapp unterhalb 500 kHz, in dem während des gesamten dargestellten zeitlichen Verlaufs der Fräsbearbeitung ein starkes Signal erfasst wird, so dass sich die Erfassung der Ultraschallantworten beziehungsweise deren Weiterverarbeitung auf diesen Bereich beschränken kann.

Modifikationen und Abwandlungen des gezeigten und erläuterten Werkstückprüf verfahrens sind möglich, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.

Das erfindungsgemäße Werkstückprüfverfahren eignet sich insbesondere zur Prüfung von Werkstücken auf innere Defekte. Das erfindungsgemäße Werkstückprüfverfahren eignet sich beispielsweise zur Prüfung von Werkstücken aus faserverstärktem Kunststoff. Dabei ist es vorteilhaft, wenn das Werkstück fräsbearbeitet wird und das Werkstück mit den davon hervorgerufenen Ultraschallwellen beaufschlagt wird.

Weiterhin vorteilhaft ist es dabei, wenn die Ultraschallsignale des Werkstücks mit einem einzigen oder zwei vorzugsweise piezoelektrischen Sensoren erfasst werden. Dabei ist der Sensor vorzugsweise ein Kontaktsensor und wird vor der Erfassung der Ultraschallsignale des Werkstücks an dem Werkstück angebracht.

Weiterhin vorteilhaft erfolgt dabei das zerspanende Bearbeiten des Werkstücks mit einem Werkzeug entlang eines vorgegebenen Bearbeitungswegs, nämlich entlang einer um das Werkstück herum verlaufenden Außenkontur und insbesondere mit einem vorgegebenem Werkzeugvorschub.

Weiterhin vorteilhaft wird jedem erfassten Ultraschallsignal zugeordnet: eine Anzahl zugehöriger Momentanbearbeitungspositionen und/oder eine Anzahl dem zugehörigen momentanen Laufweg zwischen der Momentanbearbeitungsposition und der Sensorposition entsprechender Positionswerte und/oder eine Anzahl der zugehörigen Entstehungszeit der Ultraschallwellen an der zugehörigen Momentanbearbeitungsposition entsprechender Zeitwerte und/oder eine Anzahl der zugehörigen Laufzeit der Ultraschallwellen von der zugehörigen Momentanbearbeitungsposition zur Sensorposition entsprechende Laufzeitwerte.

Weiterhin vorteilhaft wird dabei zum Erzeugen von Ultraschalltomogrammdaten anhand der der jeweiligen Anzahl Positionswerte und/oder der jeweiligen Anzahl Laufzeitwerte zugeordneten Ultraschallsignale ein Rückprojektionsalgorithmus mit inverser Radon-Transformation ausgeführt.

Weiterhin vorteilhaft werden dabei die Ultraschallwellen und/oder die Ultraschallsignale vor dem Ausführen des Rückprojektionsalgorithmus und vor dem Zuordnen der Positionswerte und/oder der Laufzeitwerte zu den Ultraschallsignalen auf eine Anzahl bestimmter Frequenzen oder Frequenzbänder gefiltert und nur die Ultraschallsignale, die der Anzahl bestimmter Frequenzen entsprechen oder in der Anzahl bestimmter Frequenzbändern liegen und/oder nur der Teil der Ultraschallsignale, der der Anzahl bestimmter Frequenzen entspricht oder in der Anzahl bestimmter Frequenzbänder liegt, erfasst und/oder zum Erzeugen der Ultraschalltomogrammdaten herangezogen.

Weiterhin vorteilhaft wird dabei die für eine Aussagekraft der Ultraschallsignale geeignete Anzahl Frequenzen oder Frequenzbänder durch Erfassung einer Signalstärke der Ultraschallsignale während der Fräsbearbeitung an verschiedenen, über ein Ultraschallspektrum verteilten Frequenzen und/oder Frequenzbänder und durch Auswahl einer oder mehrerer Frequenzen und/oder Frequenzbänder mit gegenüber einer Durchschnittssignalstärke erhöhter Signalstärke bestimmt.

Weiterhin vorteilhaft werden dabei die erzeugten Ultraschalltomogrammdaten in einem anschließenden Bildgebungsschritt zu einem Ultraschalltomogramm auf ein als CAD/CAM- Daten vorhandenes oder erstelltes Modell des Werkstücks oder eines Werkstückabschnitts visualisiert.

Das erfindungsgemäße Werkstückprüfsystem eignet sich insbesondere zur Prüfung von Werkstücken auf innere Defekte. Das erfindungsgemäße Werkstückprüfsystem eingnet sich beispielsweise zur Prüfung von Werkstücken aus faserverstärktem Kunststoff. Die Recheneinheit ist dabei insbesondere in eine Maschine zur zerspanenden Bearbeitung integriert, vorzugsweise in eine Fräsbearbeitungsmaschine. Als Anzahl der zum Erfassen und Ausgeben von Ausgangsgrößen verwendeten Ultraschallsensoren eignet sich vorzugsweise ein einziger oder zwei Ultraschallsensoren. Der oder die Ultraschallsensoren sind insbesondere piezoelektrischer Sensoren und vorzugsweise Kontaktsensoren geeignet zum Anbringen an dem Werkstück. Die Recheneinheit ist insbesondere zur Übernahme von Ultraschallsignalen als die Eingangsgrößen eingerichtet, welche durch das Beaufschlagen des Werkstücks mit Ultraschallwellen mittels Fräsbearbeitung des Werkstücks hervorgerufen werden. Dabei ist die Recheneinheit insbesondere zur Durchführung der Verfahrensschritte nach einem der Ansprüche 7 bis 14 eingerichtet und/oder insbesondere zur Steuerung der Maschine zu einer zerspanenden Bearbeitung, insbesondere zu einer Fräsbearbeitung des Werkstücks zum Hervorrufen der Ultraschallwellen und/oder zur Steuerung der Maschine zur Durchführung der Verfahrensschritte nach einem der Ansprüche 2, 5 oder 6.