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DE102010027116A1 - Machine tool for fine turn-milling finishing of e.g. main bearing of crankshaft of internal combustion engine, has tool control displacing tool by actuator device according to process, wear-conditional shape and/or dimensional deviations - Google Patents

Machine tool for fine turn-milling finishing of e.g. main bearing of crankshaft of internal combustion engine, has tool control displacing tool by actuator device according to process, wear-conditional shape and/or dimensional deviations Download PDF

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DE102010027116A1
DE102010027116A1 DE201010027116 DE102010027116A DE102010027116A1 DE 102010027116 A1 DE102010027116 A1 DE 102010027116A1 DE 201010027116 DE201010027116 DE 201010027116 DE 102010027116 A DE102010027116 A DE 102010027116A DE 102010027116 A1 DE102010027116 A1 DE 102010027116A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
tool
actuator device
actuator
finishing
wear
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
DE201010027116
Other languages
German (de)
Inventor
Hans-Jürgen Roscher
Klaus Wolf
Gerhard Schmidt
Carsten Hochmuth
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Original Assignee
Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
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Priority to DE201010027116 priority Critical patent/DE102010027116A1/en
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Abstract

The machine tool has a tool (2) e.g. milling head, displaced by an actuator device (1). A tool control displaces the tool by the actuator device according to a process deviation, wear-conditional shape deviation and/or dimensional deviation during finishing a component. The tool is provided with a geometrically definite blade (2a). The actuator device is arranged within the tool for displacement of the blade or outside the tool for displacement of the tool. The actuator device includes a solid body joint (3) for guiding the tool or the blade of the tool. An independent claim is also included for a method for finishing a component.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Werkzeugmaschine und ein Verfahren zum Fertigbearbeiten eines Bauteils. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine Werkzeugmaschine zum Feindrehfräsen sowie ein Feindrehfräs-Verfahren.The present invention relates to a machine tool and a method for finishing a component. In particular, the present invention relates to a machine tool for precision lathe milling and a Feindrehfräs method.

Die Fertigbearbeitung von Haupt- und Hublagern von Kurbelwellen für Verbrennungsmotoren erfolgt üblicherweise durch Nassschleifen und Finishen.The finishing of crankshaft main and jack bearings for internal combustion engines is usually done by wet grinding and finishing.

Andere Verfahren, wie beispielsweise das orthogonale Drehfräsen, scheiden für die Fertigbearbeitung der Haupt- und Hublager aufgrund der geforderten Maßtoleranzen, sowie von Form- und Lageabweichung in der Serienfertigung bisher aus.Other methods, such as, for example, orthogonal rotary milling, have hitherto been ruled out for the finishing of the main and lifting bearings due to the required dimensional tolerances as well as deviations in shape and position in series production.

Insbesondere wird für die Geradheit vorwiegend eine ballige, d. h. konvexe Lagerkontur gefordert. Aufgrund der während des Schneiddurchgangs variierenden Eingriffslänge und der dadurch veränderlichen Passivkraft kommt es beim orthogonalen Drehfräsen zu einem elastischen Ausweichen von Werkzeug und Werkstück in Richtung der Werkzeuglängsachse. Der Verlauf der Passivkraft bildet sich dabei als Geradheitsabweichung an der Lageroberfläche ab. In gewissen Grenzen kann dieser Geradheitsabweichung durch eine statische und dynamische Versteifung des Systems begegnet werden. Eine vollständige Verhinderung der elastischen Verformungen von Werkzeug und Werkstück ist jedoch nicht möglich.In particular, for the straightness predominantly a spherical, d. H. convex bearing contour required. Due to the varying engagement length during the cutting pass and the resulting passive force, orthogonal rotary milling results in an elastic deflection of tool and workpiece in the direction of the tool longitudinal axis. The course of the passive force is formed as a straightness deviation on the bearing surface. Within certain limits, this straightness deviation can be counteracted by a static and dynamic stiffening of the system. However, a complete prevention of elastic deformation of the tool and the workpiece is not possible.

Rundheitsabweichungen werden ebenfalls durch Änderungen der Passivkraft beim An- und Ausschnitt und beim Durchfahren von Ölbohrungen der Kurbelwelle, sowie an den Hublagern durch Torsionsverformungen der Kurbelwelle hervorgerufen. Im Gegensatz zu den Geradheitsabweichungen können die Rundheitsabweichungen aber durch eine winkelabhängige Korrektur der Werkzeugposition minimiert werden. Mit zunehmendem Schneidkantenverschleiß steigt die Passivkraft an, was eine zunehmende Abdrängung des Werkzeugs zur Folge hat. Darüber hinaus ist der Verschleiß über die Schneidkantenlänge entsprechend der Beanspruchung und der Eingriffsdauer unterschiedlich.Roundness deviations are also caused by changes in the passive force in the neck and neck and when driving through the oil holes of the crankshaft, as well as on the crank bearings by torsional deformations of the crankshaft. In contrast to the straightness deviations, the roundness deviations can be minimized by an angle-dependent correction of the tool position. As the cutting edge wear increases, the passive force increases, resulting in an increased displacement of the tool. In addition, the wear over the cutting edge length is different according to the stress and the engagement time.

Im Bereich der maximalen Werkzeugbelastung kommt es zu einem stärkeren Schneidkantenversatz, so dass die Ausprägung einer vom Sollwert abweichenden Lagerkontur weiter verstärkt wird. Mit zunehmendem Verschleiß der Schneidkanten bzw. der Schneideinsätze werden die zulässigen Toleranzen schnell überschritten.In the area of the maximum tool load, a stronger cutting edge offset occurs, so that the characteristic of a bearing contour deviating from the nominal value is further enhanced. With increasing wear of the cutting edges or of the cutting inserts, the permissible tolerances are quickly exceeded.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Werkzeugmaschine und ein Verfahren zum Fertigbearbeiten eines Bauteils anzugeben, die ein maßhaltiges Fertigbearbeiten des Bauteils auch in der Serienfertigung ermöglichen.It is therefore an object of the present invention to provide a machine tool and a method for finishing a component, which allow dimensionally accurate finishing of the component in series production.

Erfindungsgemäß gelöst wird diese Aufgabe durch eine Werkzeugmaschine zum Fertigbearbeiten eines Bauteils mit zumindest einem Werkzeug, das durch zumindest eine Aktoreinrichtung verstellbar ist, und zumindest einer Werkzeugsteuerung, die ausgebildet ist, das Werkzeug durch die Aktoreinrichtung gemäß einer Prozess- und/oder verschleißbedingten Form- und/oder Maßabweichung beim Fertigbearbeiten des Bauteils zu verstellen.According to the invention, this object is achieved by a machine tool for finishing a component with at least one tool, which is adjustable by at least one actuator device, and at least one tool control, which is designed, the tool by the actuator device according to a process and / or wear-related shape and / or dimensional deviation when finishing the component to adjust.

Um Prozess- und/oder verschleißbedingte Form- und/oder Maßabweichungen beim Fertigbearbeiten des Bauteils zu kompensieren, ist die Aktoreinrichtung in der Lage, Stellwege im Bereich von hundertstel Millimetern, beispielsweise maximal 0,05 mm, zu realisieren. Entsprechend der Bearbeitungsgeschwindigkeit der Werkzeugmaschine muss diese Kompensierung ggf. in sehr kurzen Zeitintervallen erfolgen. Somit kann auf die Fertigbearbeitung des Bauteils durch Nassschleifen oder Finishen verzichtet werden, wodurch sich die Bearbeitungszeit des Bauteils verringert und zusätzliche Kosten, beispielsweise für eine separate Nassschleifmaschine, vermieden werden.In order to compensate for process and / or wear-related shape and / or dimensional deviations during finishing of the component, the actuator device is able to realize travel ranges in the range of hundredths of a millimeter, for example, a maximum of 0.05 mm. Depending on the processing speed of the machine tool, this compensation may have to be carried out in very short time intervals. Thus, the finishing of the component by wet grinding or finishing can be dispensed with, whereby the processing time of the component is reduced and additional costs, for example for a separate wet grinding machine, are avoided.

Vorzugsweise weist das Werkzeug zumindest eine geometrisch bestimmte Schneide auf. Die Aktoreinrichtung ist vorzugsweise innerhalb des Werkzeugs zur Verstellung der Schneide oder außerhalb des Werkzeugs zur Verstellung des Werkzeugs angeordnet. Insbesondere wenn die Aktoreinrichtung innerhalb des Werkzeugs angeordnet ist, um die Schneide direkt zu verstellen, werden die durch die Aktoreinrichtung zu bewegenden Massen minimiert. Hierdurch lassen sich hochfrequente Verstellungen besonders gut durchführen.Preferably, the tool has at least one geometrically determined cutting edge. The actuator device is preferably arranged within the tool for adjusting the cutting edge or outside the tool for adjusting the tool. In particular, when the actuator device is arranged within the tool to adjust the cutting edge directly, the masses to be moved by the actuator device are minimized. This makes it possible to perform high-frequency adjustments particularly well.

Vorzugsweise weist die Aktoreinrichtung zumindest ein Festkörpergelenk zur Führung des gesamten Werkzeugs oder der Schneide des Werkzeugs auf. Durch die Verwendung eines Festkörpergelenks lässt sich eine hohe radiale Steifigkeit und Torsionssteifigkeit erzielen.Preferably, the actuator device has at least one solid-state joint for guiding the entire tool or the cutting edge of the tool. By using a solid-state joint, a high radial stiffness and torsional rigidity can be achieved.

Gemäß einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel weist die Aktoreinrichtung zumindest einen piezoelektrischen Aktor und/oder zumindest einen magnetostriktiven Aktor zur Verstellung des gesamten Werkzeugs oder der Schneide des Werkzeugs auf. Hierdurch sind besonders schnelle Verstellungen möglich.According to a further preferred embodiment, the actuator device has at least one piezoelectric actuator and / or at least one magnetostrictive actuator for adjusting the entire tool or the cutting edge of the tool. As a result, particularly fast adjustments are possible.

Weiterhin vorzugsweise ist der piezoelektrische oder magnetostriktive Aktor ringförmig ausgebildet. Die ringförmige Ausbildung ermöglicht eine besonders gute Raumnutzung im Bereich der Aktoreinrichtung, da innerhalb des Aktors beispielsweise eine Kühl- und/oder Schmiermittelversorgung angeordnet werden kann.Further preferably, the piezoelectric or magnetostrictive actuator is annular. The annular design allows a particularly good use of space in the field of Actuator, as within the actuator, for example, a cooling and / or lubricant supply can be arranged.

Vorzugsweise sind mehr piezoelektrische oder magnetostriktive Aktoren aufeinander gestapelt. Auch hierdurch wird die Raumausnutzung im Bereich der Aktoreinrichtung verbessert.Preferably, more piezoelectric or magnetostrictive actuators are stacked on top of each other. This also improves the space utilization in the area of the actuator device.

Gemäß einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel ist eine Positionsmesseinrichtung zur Bestimmung einer Position des gesamten Werkzeugs oder der Schneide des Werkzeugs vorgesehen. Die Positionsmesseinrichtung bildet mit der Werkzeugsteuerung vorzugsweise einen Regelkreis.According to a particularly preferred embodiment, a position measuring device is provided for determining a position of the entire tool or the cutting edge of the tool. The position measuring device preferably forms a control loop with the tool control.

Die vorgenannte Aufgabe wird ferner erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zum Fertigbearbeiten eines Bauteils mit zumindest einem Werkzeug, das durch zumindest eine Aktoreinrichtung gemäß einer Prozess- und/oder verschleißbedingten Form und/oder Maßabweichung beim Fertigbearbeiten des Bauteils verstellt wird.The above object is further achieved according to the invention by a method for finishing a component with at least one tool, which is adjusted by at least one actuator device according to a process and / or wear-related shape and / or dimensional deviation during finishing of the component.

Vorzugsweise wird eine Stellgröße zumindest eines Aktors der Aktoreinrichtung aus einer Superposition mehrer Einzelgrößen geeigneter Amplitude und/oder Frequenz und/oder Phasenlage bestimmt.Preferably, a manipulated variable of at least one actuator of the actuator device is determined from a superposition of a plurality of individual variables of suitable amplitude and / or frequency and / or phase position.

Alternativ oder zusätzlich ist es von Vorteil, wenn eine oder die Stellgröße zumindest eines oder des Aktors der Aktoreinrichtung aktorseitig erzeugt und bereitgestellt wird.Alternatively or additionally, it is advantageous if one or the manipulated variable of at least one or the actuator of the actuator device is generated and provided on the actuator side.

Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen in Verbindung mit 1 näher erläutert.The present invention will be described below in terms of preferred embodiments in conjunction with 1 explained in more detail.

1 zeigt eine schematische Darstellung einer Baugruppe einer Werkzeugmaschine mit einer Aktoreinrichtung, einem Werkzeug und einem Werkzeugträger. 1 shows a schematic representation of an assembly of a machine tool with an actuator device, a tool and a tool carrier.

Ein besonders bevorzugtes Ausführungsbeispiel betrifft eine Werkzeugmaschine zur Feindrehfräsbearbeitung. Großes Einsparpotential für Energie und Kosten besteht in der Verfahrenssubstitution des Schleifens durch Bearbeitungsverfahren mit geometrisch bestimmter Schneide, um ein Bauteil fertig zu bearbeiten, vorzugsweise im Zuge einer trockenen Bearbeitung. Beispielhaft sei die Nutzung des orthogonalen Feindrehfräsens zur trockenen Fertigbearbeitung von Kurbelwellen von Verbrennungsmotoren genannt. Jedoch ist die Einrichtung auch in anderen Werkzeugmaschinen, insbesondere in ein- oder mehrachsige Fräsmaschinen oder Drehmaschinen anwendbar.A particularly preferred embodiment relates to a machine tool for Feindrehfräsbearbeitung. Great savings potential for energy and costs consists in the process substitution of grinding by machining with geometrically defined cutting edge to finish a component, preferably in the course of a dry machining. By way of example, the use of orthogonal precision lathe milling for dry finishing of crankshafts of internal combustion engines is mentioned. However, the device is also applicable in other machine tools, especially in single or multi-axis milling machines or lathes.

Die Werkzeugmaschine kann ein einzelnes Werkzeug 2 aufweisen, wie dies in 1 dargestellt ist, kann aber auch mehrere Werkzeuge 2 aufweisen, die gegeneinander austauschbar sind, oder mit denen das Bauteil gleichzeitig bearbeitet werden kann. Vorzugsweise weist zumindest eines dieser Werkzeuge 2 eine geometrisch bestimmte Schneide 2a auf. Das Werkzeug 2 kann eine einzelne geometrisch bestimmte Schneide 2a aufweisen, kann jedoch auch eine Mehrzahl geometrisch bestimmter Schneiden 2a aufweisen. Vorzugsweise handelt es sich um ein dreischneidiges Werkzeug.The machine tool can be a single tool 2 exhibit, as in 1 but can also be several tools 2 have, which are interchangeable, or with which the component can be processed simultaneously. Preferably, at least one of these tools has 2 a geometrically determined cutting edge 2a on. The tool 2 can be a single geometrically determined cutting edge 2a However, can also have a plurality of geometrically determined cutting 2a exhibit. Preferably, it is a three-edged tool.

Bei dem in 1 dargestellten Werkzeug 2 handelt es sich vorzugsweise um ein angetriebenes Werkzeug, beispielsweise einen Fräskopf. Jedoch findet die technische Lehre auch bei fest eingespannten Werkzeugen, beispielsweise Drehmeißeln, Anwendung.At the in 1 illustrated tool 2 it is preferably a powered tool, such as a milling head. However, the technical teaching is also in fixed clamped tools, such as turning tools, application.

Die Werkzeugmaschine weist ferner zumindest eine Aktoreinrichtung 1 auf, durch die das Werkzeug 2 direkt oder indirekt verstellbar ist.The machine tool also has at least one actuator device 1 on, through which the tool 2 is adjustable directly or indirectly.

In 1 ist die Aktoreinrichtung 1 außerhalb des eigentlichen Werkzeugs 2 angeordnet. Insbesondere ist die Aktoreinrichtung 1 so ausgebildet und angeordnet, das gesamte Werkzeug 2 direkt zu verstellen. Hierzu ist die Aktoreinrichtung 1 zwischen einem Werkzeugträger 5 und dem eigentlichen Werkzeug 2 angeordnet. Somit ist die Aktoreinrichtung 1 vorzugsweise zur axialen Nachführung des Werkzeugs 2 ausgebildet.In 1 is the actuator device 1 outside the actual tool 2 arranged. In particular, the actuator device 1 so formed and arranged the whole tool 2 directly to adjust. For this purpose, the actuator device 1 between a tool carrier 5 and the actual tool 2 arranged. Thus, the actuator device 1 preferably for axial tracking of the tool 2 educated.

Alternativ oder zusätzlich kann die Aktoreinrichtung 1 aber auch innerhalb des Werkzeugs 2 zur Verstellung der Schneide 2a oder der Schneiden 2a angeordnet sein. Hierzu kann die Aktoreinrichtung 1 so ausgebildet und angeordnet sein, eine oder mehrere Schneiden 2a des Werkzeugs 2 direkt zu verstellen. Somit ist die Aktoreinrichtung 1 vorzugsweise zur axialen Nachführung der Schneide 2a bzw. der Scheiden 2a des ein- oder mehrschneidigen Werkzeugs 2 ausgebildet.Alternatively or additionally, the actuator device 1 but also within the tool 2 for adjusting the cutting edge 2a or the cutting 2a be arranged. For this purpose, the actuator device 1 be so designed and arranged, one or more cutting 2a of the tool 2 directly to adjust. Thus, the actuator device 1 preferably for axial tracking of the cutting edge 2a or the vagina 2a of the single or multi-bladed tool 2 educated.

Insbesondere bei den Lagern von Kurbelwellen für Verbrennungsmotoren weist die Geradheit der erzeugten Lager mit fortschreitendem Schneidendurchgang einen Verlauf auf, der im Neuzustand der Schneiden 2a mit einer Kosinuswelle und bei fortgeschrittenem Schneidenverschleiß mit einer doppelten Kosinuswelle in grober Nahrung beschrieben werden kann.In particular, in the bearings of crankshafts for internal combustion engines, the straightness of the bearings produced with progressive cutting passage on a course that in the new state of cutting 2a with a cosine wave and with advanced cutting wear with a double cosine wave in coarse food can be described.

Je nach Außenprägung der Geradheit muss die einzelne Schneide 2a oder das gesamte ein- oder mehrschneidige Werkzeug 2 durch die Aktoreinrichtung 1 eine axiale Bewegung über eine oder zwei Sinuswellen während des Schneidendurchgangs ausführen. Die erforderliche Frequenz richtet sich nach der zu kompensierenden Konturabweichung, nach der Werkzeugdrehzahl, sowie nach der Anzahl der Schneiden 2a und deren Überdeckungsgrad.Depending on the external embossing of the straightness, the individual cutting edge must be 2a or the entire single or multi-bladed tool 2 through the actuator device 1 perform an axial movement over one or two sine waves during the cutting pass. The required frequency depends on the contour deviation to be compensated, according to the tool speed, as well as the number of cutting edges 2a and their degree of coverage.

Zur Kompensation des Schneidenverschleißes oder prozessbedingter Maßabweichungen weist die Werkzeugmaschine daher vorzugsweise eine Werkzeugsteuerung auf, die ausgebildet ist, das Werkzeug 2 durch die Aktoreinrichtung 1 gemäß einer Prozess- und/oder verschleißbedingten Form- und/oder Maßabweichung beim Fertigbearbeiten des Bauteils zu verstellen.To compensate for the cutting wear or process-related deviations, therefore, the machine tool preferably has a tool control, which is designed, the tool 2 through the actuator device 1 Adjust according to a process and / or wear-related shape and / or dimensional deviation during finishing of the component.

Insgesamt wird eine hohe Eigenfrequenz der axial beweglichen Anordnung aus Schneide 2a, Werkzeug 2, Aktoreinrichtung 1, bzw. Aktor 4 und ggf. Gelenken und Führungselementen angestrebt. Die Optimierung zielt dabei auf die Minimierung der Gesamtmasse der axial beweglichen Anordnung ab, um hohe Verstellgeschwindigkeiten zu ermöglichen und die Kompensation von Prozess- und/oder verschleißbedingten Form- und/oder Maßabweichungen beim Fertigbearbeiten des Bauteils möglichst schnell und in kurzen Intervallen durchzuführen.Overall, a high natural frequency of the axially movable arrangement of cutting edge 2a , Tool 2 , Actuator device 1 , or actor 4 and possibly sought joints and guide elements. The optimization aims at minimizing the total mass of the axially movable arrangement in order to allow high adjustment speeds and to carry out the compensation of process and / or wear-related shape and / or dimensional deviations during finishing of the component as quickly as possible and at short intervals.

Vorzugsweise weist die Werkzeugmaschine eine Positionsmesseinrichtung zur Bestimmung einer Position des Werkzeugs 2 oder der Schneide 2a des Werkzeugs 2 auf. Die Übertragung von Messsignalen der Positionsmesseinrichtung erfolgt vorzugsweise berührungslos, insbesondere mittels einer induktiven Übertragungsstrecke 6.Preferably, the machine tool has a position measuring device for determining a position of the tool 2 or the cutting edge 2a of the tool 2 on. The transmission of measurement signals of the position measuring device is preferably carried out without contact, in particular by means of an inductive transmission path 6 ,

Die Positionsmesseinrichtung ist mit der Werkzeugsteuerung zu einem Regelkreis verbunden. Vorzugsweise erfolgt eine Synchronisation der Winkelstellung des Werkzeugs 2, oder der Winkelstellung jeder einzelnen Schneiden 2a des Werkzeugs 2 mit der dazugehörigen axialen Zustellbewegung des Werkzeugs 2 bzw. der einzelnen Schneiden 2a des Werkzeugs 2.The position measuring device is connected to the tool control to a control loop. Preferably, a synchronization of the angular position of the tool 2 , or the angular position of each individual cutting 2a of the tool 2 with the associated axial feed movement of the tool 2 or the individual cutting 2a of the tool 2 ,

Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird eine Stellgröße (Spannung, Strom) zumindest eines Aktors 4 der Aktoreinrichtung 1 aus einer Superposition mehrerer Einzelgrößen geeigneter Amplitude und/oder Frequenz und/oder Phasenlage bestimmt. Ähnlich wie die Übertragung der Messsignale der Positionsmesseinrichtung werden auch die Einzelgrößen vorzugsweise kontaktlos, insbesondere mittels der induktiven Übertragungsstrecke 6, übertragen. Die Bestimmung der Einzelgrößen erfolgt vorzugsweise auf Seiten des Aktors 4.According to a preferred embodiment, a manipulated variable (voltage, current) of at least one actuator 4 the actuator device 1 determined from a superposition of several individual variables of suitable amplitude and / or frequency and / or phase position. Similar to the transmission of the measurement signals of the position-measuring device, the individual variables are preferably contactless, in particular by means of the inductive transmission path 6 , transfer. The determination of the individual sizes is preferably carried out on the part of the actuator 4 ,

Gemäß einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel werden eine Stellgröße (Spannung, Strom) eines Aktors 4 der Aktoreinrichtung 1 und Hilfsgrößen durch vorzugsweise kontaktlose, insbesondere induktive, Energieübertragung auf Seiten des Aktors 4 und Bereitstellung der Stellgröße durch eine aktorseitig angeordnete Leistungselektronik erzeugt. Die beiden vorgenannten Ausführungsbeispiele sind vorzugsweise auch miteinander kombinierbar.According to a further preferred embodiment, a manipulated variable (voltage, current) of an actuator 4 the actuator device 1 and auxiliary quantities by preferably contactless, in particular inductive, energy transfer on the part of the actuator 4 and providing the manipulated variable generated by a power electronics arranged on the actuator side. The two aforementioned embodiments are preferably also combined with each other.

Neben einem oder mehreren Aktoren 4 weist die Aktoreinrichtung 1 vorzugsweise zumindest ein Festkörpergelenk 3 zur Führung des Werkzeugs 2 oder der Schneide 2a des Werkzeugs 2 auf. Das Festkörpergelenk 3 besitzt eine hohe radiale Steifigkeit und Torsionssteifigkeit. Jedoch sind auch andere Gelenke mit hoher radialer Steifigkeit und Torsionssteifigkeit zur Führung des Werkzeugs 2 möglich.In addition to one or more actuators 4 indicates the actuator device 1 preferably at least one solid-body joint 3 for guiding the tool 2 or the cutting edge 2a of the tool 2 on. The solid body joint 3 has a high radial stiffness and torsional rigidity. However, other joints with high radial stiffness and torsional stiffness are also used to guide the tool 2 possible.

Vorzugsweise handelt es sich bei dem Aktor 4 um einen piezoelektrischen Aktor, der in der Aktoreinrichtung 1 vorgesehen ist. Jedoch ist es auch möglich, dass die Aktoreinrichtung 1 einen magnetostriktiven Aktor aufweist. Auch mehrere piezoelektrische oder magnetostriktive Aktoren pro Aktoreinrichtung 1 sind möglich. Ebenso ist es möglich, piezoelektrische und magnetostriktive Aktoren in einer Aktoreinrichtung 1 zu kombinieren.Preferably, the actuator is 4 to a piezoelectric actuator in the actuator device 1 is provided. However, it is also possible that the actuator device 1 having a magnetostrictive actuator. Also, several piezoelectric or magnetostrictive actuators per actuator device 1 are possible. It is likewise possible to use piezoelectric and magnetostrictive actuators in an actuator device 1 to combine.

Die Aktoreinrichtung 1 bzw. die Aktoren 4 der Aktoreinrichtung 1 weisen Stellwege im Bereich von hundertstel Millimetern auf. Vorzugsweise ist der axiale Kompensationsweg der Aktoreinrichtung 1 auf maximal 0,05 mm begrenzt. Der Hub der einzelnen Aktoren 4 kann direkt auf die Schneiden 2a des Werkzeugs 2 bzw. auf das gesamte Werkzeug 2 selbst übertragen werden. Jedoch ist auch eine Übertragung durch ein im Wesentlichen spielfreies Hebelsystem mit Über- oder Untersetzung des Aktorhubs möglich.The actuator device 1 or the actuators 4 the actuator device 1 have travel ranges in the range of hundredths of a millimeter. Preferably, the axial compensation path of the actuator device 1 limited to a maximum of 0.05 mm. The stroke of the individual actuators 4 Can directly on the cutting 2a of the tool 2 or on the entire tool 2 be transmitted by yourself. However, a transmission through a substantially backlash-free lever system with over or under reduction of Aktorhubs is possible.

Um den zur Verfügung stehenden Bauraum möglichst effektiv zu nutzen und gleichzeitig eine zuverlässige Verstellung der Schneiden 2a des Werkzeugs 2 bzw. des gesamten Werkzeugs 2 zu ermöglichen, sind die piezoelektrischen oder magnetostriktiven Aktoren 4 ringförmig ausgebildet. Zur Vergrößerung des Aktorhubs ist es von Vorteil, wenn mehrere piezoelektrische Aktoren oder mehrere magnetostriktive Aktoren in axialer Richtung des Werkzeugs 2 aufeinander gestapelt sind.To use the available space as effectively as possible and at the same time a reliable adjustment of the cutting 2a of the tool 2 or the entire tool 2 to enable are the piezoelectric or magnetostrictive actuators 4 ring-shaped. To increase the Aktorhubs it is advantageous if multiple piezoelectric actuators or multiple magnetostrictive actuators in the axial direction of the tool 2 stacked on top of each other.

Die Kühlung und Schwingungsdämpfung der einzelnen Aktoren 4 der Aktoreinrichtung 1 erfolgt vorzugsweise durch Öl oder gelartige Substanzen. Hiezu ist in 1 im Inneren des Werkzeugs 2, der Aktoreinrichtung 1 und des Werkzeugträgers 5 eine Kühl- und/oder Schmiermittelversorgung vorgesehen.The cooling and vibration damping of the individual actuators 4 the actuator device 1 is preferably carried out by oil or gel-like substances. This is in 1 inside the tool 2 , the actuator device 1 and the tool carrier 5 provided a cooling and / or lubricant supply.

Die Temperaturkompensation der axialen Schneidenposition des Werkzeugs kann ebenfalls durch die Aktoreinrichtung 1 erfolgen, erfolgt vorzugsweise aber durch konstruktive Maßnahmen und passende Werkstoffauswahl der einzelnen Bauteile (Werkzeug 2, Werkzeugträger 5, etc.).The temperature compensation of the axial cutting position of the tool can also by the actuator device 1 take place, but preferably takes place by constructive measures and appropriate choice of materials of the individual components (tool 2 , Tool carrier 5 , Etc.).

Die vorangegangenen Ausführungsbeispiele betreffen eine Werkzeugmaschine zum Fertigbearbeiten eines Bauteils mit zumindest einem Werkzeug 2, das durch zumindest einer Aktoreinrichtung 1 verstellbar ist, und zumindest einer Werkzeugsteuerung, die ausgebildet ist, das Werkzeug 2 durch die Aktoreinrichtung 1 gemäß einer prozess- und/oder verschleißbedingten Form- und/oder Maßabweichung beim Fertigbearbeiten des Bauteils zu verstellen.The preceding embodiments relate to a machine tool for finishing a component with at least one tool 2 by at least one actuator device 1 is adjustable, and at least one tool control, which is formed, the tool 2 through the actuator device 1 Adjust according to a process- and / or wear-related shape and / or dimensional deviation during finishing of the component.

Ebenfalls betreffen die vorangegangenen Ausführungsbeispiele ein Verfahren zum Fertigbearbeiten eines Bauteils mit zumindest einem Werkzeug 2, das durch zumindest eine Aktoreinrichtung 1 gemäß einer Prozess- und/oder verschleißbedingten Form- und/oder Maßabweichung beim Fertigbearbeiten des Bauteils verstellt wird. Insbesondere wird dieses Verfahren von der zuvor genannten Werkzeugmaschine in deren Betrieb durchgeführt.Likewise, the preceding embodiments relate to a method for finishing a component with at least one tool 2 by at least one actuator device 1 is adjusted according to a process and / or wear-related shape and / or dimensional deviation during finishing of the component. In particular, this method is performed by the aforementioned machine tool in its operation.

Claims (10)

Werkzeugmaschine zum Fertigbearbeiten eines Bauteils mit zumindest einem Werkzeug (2), das durch zumindest eine Aktoreinrichtung (1) verstellbar ist, und zumindest einer Werkzeugsteuerung, die ausgebildet ist, das Werkzeug (2) durch die Aktoreinrichtung (1) gemäß einer Prozess- und/oder verschleißbedingten Form- und/oder Maßabweichung beim Fertigbearbeiten des Bauteils zu verstellen.Machine tool for finishing a component with at least one tool ( 2 ), which by at least one actuator device ( 1 ) is adjustable, and at least one tool control, which is designed, the tool ( 2 ) by the actuator device ( 1 ) to adjust in accordance with a process and / or wear-related shape and / or dimensional deviation during finishing of the component. Werkzeugmaschine nach Anspruch 1, wobei das Werkzeug (2) zumindest eine geometrisch bestimmte Schneide (2a) aufweist, und die Aktoreinrichtung (1) innerhalb des Werkzeugs (2) zur Verstellung der Schneide (2a) oder außerhalb des Werkzeugs (2) zur Verstellung des Werkzeugs (2) angeordnet ist.Machine tool according to claim 1, wherein the tool ( 2 ) at least one geometrically determined cutting edge ( 2a ), and the actuator device ( 1 ) within the tool ( 2 ) for adjusting the cutting edge ( 2a ) or outside the tool ( 2 ) for adjusting the tool ( 2 ) is arranged. Werkzeugmaschine nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Aktoreinrichtung (1) zumindest ein Festkörpergelenk (3) zur Führung des Werkzeugs (2) oder der Schneide (2a) des Werkzeugs (2) aufweist.Machine tool according to claim 1 or 2, wherein the actuator device ( 1 ) at least one solid-state joint ( 3 ) for guiding the tool ( 2 ) or the cutting edge ( 2a ) of the tool ( 2 ) having. Werkzeugmaschine nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Aktoreinrichtung (1) zumindest einen piezoelektrischen Aktor (4) und/oder zumindest einen magnetostriktiven Aktor zur Verstellung des Werkzeugs (2) oder der Schneide (2a) des Werkzeugs (2) aufweist.Machine tool according to at least one of claims 1 to 3, wherein the actuator device ( 1 ) at least one piezoelectric actuator ( 4 ) and / or at least one magnetostrictive actuator for adjusting the tool ( 2 ) or the cutting edge ( 2a ) of the tool ( 2 ) having. Werkzeugmaschine nach Anspruch 4, wobei der piezoelektrische oder magnetostriktive Aktor (4) ringförmig ausgebildet ist.Machine tool according to claim 4, wherein the piezoelectric or magnetostrictive actuator ( 4 ) is annular. Werkzeugmaschine nach Anspruch 4 oder 5, wobei mehrere piezoelektrische oder magnetostriktive Aktoren (4) aufeinander gestapelt sind.Machine tool according to claim 4 or 5, wherein a plurality of piezoelectric or magnetostrictive actuators ( 4 ) are stacked on top of each other. Werkzeugmaschine nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei eine Positionsmesseinrichtung zur Bestimmung einer Position des Werkzeugs (2) oder der Schneide (2a) des Werkzeugs (2) vorgesehen ist, und die Positionsmesseinrichtung mit der Werkzeugsteuerung einen Regelkreis bildet.Machine tool according to at least one of claims 1 to 6, wherein a position measuring device for determining a position of the tool ( 2 ) or the cutting edge ( 2a ) of the tool ( 2 ) is provided, and forms the position measuring device with the tool control a control loop. Verfahren zum Fertigbearbeiten eines Bauteils mit zumindest einem Werkzeug (2), das durch zumindest eine Aktoreinrichtung (1) gemäß einer Prozess- und/oder verschleißbedingten Form- und/oder Maßabweichung beim Fertigbearbeiten des Bauteils verstellt wird.Method for finishing a component with at least one tool ( 2 ), which by at least one actuator device ( 1 ) is adjusted according to a process and / or wear-related shape and / or dimensional deviation during finishing of the component. Verfahren nach Anspruch 8, wobei eine Stellgröße zumindest eines Aktors (4) der Aktoreinrichtung (1) aus einer Superposition mehrerer Einzelgrößen geeigneter Amplitude und/oder Frequenz und/oder Phasenlage bestimmt wird.Method according to claim 8, wherein a manipulated variable of at least one actuator ( 4 ) of the actuator device ( 1 ) is determined from a superposition of a plurality of individual quantities of suitable amplitude and / or frequency and / or phase position. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, wobei eine oder die Stellgröße zumindest eines oder des Aktors (4) der Aktoreinrichtung (1) aktorseitig erzeugt und bereitgestellt wird.A method according to claim 8 or 9, wherein one or the manipulated variable of at least one or the actuator ( 4 ) of the actuator device ( 1 ) is generated and provided on the actuator side.
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