DE19528835A1

DE19528835A1 - Prodn. of required contour of workpiece for mfg. injection moulding dies - with measurement and comparison of the actual and required contours, and removal of a masking coating from places where subsequent contour deepening or heightening is required

Info

Publication number: DE19528835A1
Application number: DE1995128835
Authority: DE
Inventors: Eckhard Dr Meiners
Original assignee: Wetzel GmbH
Current assignee: Wetzel GmbH
Priority date: 1995-08-05
Filing date: 1995-08-05
Publication date: 1997-02-06

Abstract

Prodn. of a required contour of a workpiece (3), is claimed. The actual contour of at least of a part of the workpiece is measured and compared with the required contour. The workpiece is provided with an etchant resisting coating (7). This coating is removed in places (8) where the required contour is deeper than the actual contour, and workpiece material is removed by etching from these places.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Sollkontur eines eine Istkontur aufweisenden Werkstücks, insbesondere einer Spritzgußform.The invention relates to a method for producing a Target contour of a workpiece having an actual contour, especially an injection mold.

Man kennt bereits ein Verfahren zur Herstellung einer Sollkontur, bei dem die Kontur des Werkstücks zunächst durch Vorfräsen beispielsweise mit einem Mehrschneidfräser grob an die gewünschte Sollkontur angenähert wird. Dabei erfolgt das Vorfräsen so, daß die Istkontur des Werkstücks nach dem Vorfräsvorgang etwas größer ist als die gewünschte Sollkontur, damit aus der Istkontur anschließend durch Schlichtfräsen in die Sollkontur hergestellt werden kann. Obwohl durch dieses schrittweise Bearbeiten des Werkstücks eine für eine spanende Bearbeitung vergleichsweise hohe Oberflächengüte erreicht werden kann, so können Fräsriefen dennoch nicht vollständig vermieden werden. Auch bereitet die Herstellung komplizierter und insbesondere feinstrukturierter Sollkonturen, die Stellen aufweisen, die mit dem Fräser nicht oder nur schlecht erreichbar sind, noch Schwierigkeiten. Ein weiterer Nachteil des vorbekannten Verfahrens besteht darin, daß das Schlichtfräsen, das in der Regel in mehreren Arbeitsgängen durchgeführt wird, vergleichsweise zeitaufwendig ist. Sollkonturen mit großer Oberfläche, wie sie beispielsweise bei Spritzgußwerkzeugen zum Fertigen größerer Kunststoffteile auftreten können, sind daher nur mit entsprechendem Zeit- und Kostenaufwand herstellbar.A method for producing a target contour is already known, where the contour of the workpiece is first pre-milled For example, roughly to the desired one with a multi-cutter Target contour is approximated. The pre-milling is done so that the actual contour of the workpiece is slightly larger after the pre-milling process is as the desired target contour, thus from the actual contour then produced in the target contour by finish milling can be. Although through this gradual editing of the Workpiece a comparatively high for machining Surface quality can be achieved, so milling grooves can nevertheless cannot be completely avoided. Also prepares the manufacture complicated and in particular finely structured target contours, the places that are not or only poorly with the milling cutter difficulties are still attainable. Another disadvantage of previously known method is that finishing milling, which is usually carried out in several work steps, is comparatively time-consuming. Target contours with large Surface such as that used for injection molding tools Manufacture of larger plastic parts can occur can only be produced with the appropriate time and cost.

Man kennt auch bereits ein Verfahren der eingangs genannten Art, bei dem die Sollkontur durch fumpenerosives Senken aus der Istkontur hergestellt wird. Bei diesem Verfahren ist das Werkstück zusammen mit einer die Sollkontur aufweisenden Werkzeugelektrode in einem Dilektrikum angeordnet. Zwischen der Werkzeugelektrode und dem Werkstück werden durch elektrische Impulse Funkenüber schläge erzeugt, die von dem Werkstück durch Schmelzen, Verdampfen und/oder elektrische Kräfte jeweils kleine Werkstoffmengen abtragen. Während des Abtragungsvorgangs wird die Werkzeugelektrode durch die Schwerkraft und/oder eine geeignete Vorschubvorrichtung in das Werkstück abgesenkt. Das vorbekannte Verfahren ist vergleichsweise aufwendig und eignet sich vorwiegend zur Herstellung kleiner Werkstücke. Die Herstellung von Werkstücken mit großen, dreidimensional gekrümmten Oberflächen ist mit diesem Verfahren dagegen nicht oder nur sehr schlecht möglich.A method of the type mentioned at the outset is also known, in which the target contour by pump erosive lowering from the Actual contour is produced. With this method, the workpiece is together with a tool electrode having the target contour arranged in a dielectric. Between the tool electrode and the workpiece are sparked by electrical impulses strikes generated by the workpiece by melting, evaporation and / or electrical forces each have small amounts of material remove. During the removal process, the tool electrode by gravity and / or a suitable feed device lowered into the workpiece. The known method is comparatively complex and is mainly suitable for Manufacture of small workpieces. The production of workpieces with large, three-dimensional curved surfaces is with this However, proceedings are not possible or only very poorly.

Man kennt auch bereits ein Verfahren, bei dem die Sollkontur des Werkstücks durch Abtragen von Werkstückmaterial mittels Laser strahlung aus der Istkontur hergestellt wird. Da für die Lasermaterialbearbeitung eine vergleichsweise hohe Strahlleistung, beispielsweise 1 kW erforderlich ist, sind das Verfahren und die für dessen Durchführung benötigten Maschinen relativ teuer. Außerdem sind nur vergleichsweise geringe Arbeitsgeschwindigkeiten erzielbar, so daß die Herstellung großer Sollkonturen mit einem entsprechend hohen Zeitaufwand verbunden ist. Außerdem sind die Oberflächenqualität und die Maßgenauigkeit einer mit diesem Verfahren hergestellten Sollkontur nur vergleichsweise gering.A method is also already known in which the target contour of the Workpiece by removing workpiece material using a laser radiation is produced from the actual contour. As for the Laser material processing a comparatively high beam power, for example, 1 kW is required, the method and the machines required for its implementation are relatively expensive. In addition, the working speeds are comparatively low achievable, so that the production of large target contours with a is associated with a correspondingly high expenditure of time. Besides, they are Surface quality and the dimensional accuracy of one with this Process contour produced only comparatively low.

Es besteht deshalb die Aufgabe, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, mit dem Werkstück-Sollkonturen mit großer Oberfläche bei gleichzeitig hoher Maßgenauigkeit besser herstellbar sind.There is therefore the task of a process of the beginning to create the type mentioned, with the workpiece target contours large surface with better dimensional accuracy are producible.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht darin, daß die Istkontor zumindest eines Teilbereichs des Werkstücks vermessen wird, daß die Istkontur mit der Sollkontur verglichen wird, daß auf das Werkstück eine ätzbeständige Beschichtung aufgetragen wird, daß die Beschichtung an den Bearbeitungsstellen, an denen die Sollkontur des Werkstücks gegenüber der Istkontur vertieft ist, entfernt wird und daß anschließend an diesen Stellen Werk stückmaterial durch Ätzen abgetragen wird.The solution to this problem is that the actual office at least a portion of the workpiece is measured that the actual contour is compared with the target contour that on the Workpiece is applied an etch-resistant coating that the coating at the processing points where the Target contour of the workpiece is deepened compared to the actual contour, is removed and that subsequently works in these places piece material is removed by etching.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird also auf die Werkstück oberfläche eine ätzfeste Beschichtung aufgebracht, die anschließend an den Stellen, an denen die Istkontur größer als die Sollkontur ist beziehungsweise an denen die Istkontur in die Sollkontur hineinragt, wieder entfernt wird. Die Oberfläche des Werkstücks ist dann an den Stellen, an denen für die Herstellung der Sollkontur noch Werkstückmaterial abgetragen werden muß, frei zugänglich, während die übrigen Bereiche der Werkstückoberfläche durch eine ätzfeste Maske abgedeckt sind. Bei dem so maskierten Werkstück kann die Sollkontur durch Ätzen des Werkstücks auf einfache Weise hergestellt werden. Da durch das Ätzen die gesamte Oberfläche des Werkstücks gleichzeitig bearbeitet werden kann, eignet sich das erfindungsgemäße Verfahren besonders zur kostengünstigen Herstellung großer, dreidimensionaler Werkstück geometrien. Als Beschichtungsmaterial kommen vorzugsweise säurefeste Lacke zum Einsatz. Dabei sind als Schichtdicke je nach Lacksystem und Ätzmedium schon wenige Mikrometer ausreichend. Da das Beschichtungsmaterial im Vergleich zu dem Werkstoffmaterial wesentlich leichter und schneller entfernt werden kann, ermöglicht das erfindungsgemäße Verfahren insbesondere an schwer zugänglichen Werkstückstellen, wie beispielsweise im Inneren von Spritzgußfor men, eine deutliche Reduzierung des Herstellungsaufwandes für die Sollkontur. Durch den Vergleich von Ist- und Sollkontur kann das Werkstück außerdem mit hoher Maß- und Oberflächengenauigkeit hergestellt werden.In the method according to the invention, therefore, the workpiece an etch-resistant coating, which is then applied at the points where the actual contour is larger than the target contour or at which the actual contour is in the target contour protrudes, is removed again. The surface of the workpiece is then in the places where the production of the Target contour still has to be removed, free accessible while the remaining areas of the workpiece surface are covered by a caustic mask. With the masked like this The workpiece can have the desired contour by etching the workpiece be made in a simple manner. Because by etching the whole Surface of the workpiece can be processed simultaneously, the method according to the invention is particularly suitable for inexpensive manufacture of large, three-dimensional workpiece geometries. Acid-resistant are preferably used as the coating material Varnishes for use. The layer thickness depends on the paint system and etching medium already sufficient a few micrometers. Since that Coating material compared to the material material can be removed much easier and faster the method according to the invention in particular in difficult to access Workpiece locations, such as inside of injection molding men, a significant reduction in manufacturing costs for the Target contour. By comparing the actual and target contour, this can be done Workpiece also with high dimensional and surface accuracy getting produced.

Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß die Istkontor des Werkstückes nach einem vorausgehenden Ätzvorgang erneut vermessen und mit der vorgegebenen Sollkontur verglichen wird, daß auf das Werkstück zumindest an den zuvor bearbeiteten Stellen erneut eine ätzbeständige Beschichtung aufgebracht wird, daß die Beschichtung an den Bearbeitungsstellen, an denen die Sollkontur des Werkstücks gegenüber der Istkontur vertieft ist, entfernt wird und daß anschließend an diesen Stellen Werkstückmaterial durch Ätzen abgetragen wird. Das erfindungsgemäße Verfahren kann also auch mehrstufig angewendet werden, wobei das Werkstück vor jedem Ätzvorgang erneut vermessen und maskiert wird. Dadurch können auch komplizierte dreidimensionale Werkstückgeometrien, wie sie beispielsweise in einem Spritzgußwerkzeug zum Fertigen von Kunststoffarmaturenbrettern mit lederstrukturierter Oberfläche benötigt werden, mit hoher Oberflächengenauigkeit hergestellt werden. Das Verfahren eignet sich insbesondere auch zur Herstellung komplizierter Freiformoberflächen an künstlichen Hüftgelenken aus Edelstahl oder Titan.In a particularly advantageous embodiment of the invention it is provided that the actual contour of the workpiece after a measure the previous etching process again and with the specified one Target contour is compared that at least on the workpiece the previously processed places again an etch-resistant Coating is applied that the coating on the Machining points at which the target contour of the workpiece is deepened compared to the actual contour, is removed and that then workpiece material at these points by etching is removed. The method according to the invention can also be applied in several stages, with the workpiece in front of each The etching process is measured again and masked. This allows even complicated three-dimensional workpiece geometries such as these for example in an injection mold for the manufacture of Plastic dashboards with a textured leather surface are required, manufactured with high surface accuracy will. The method is also particularly suitable for production complicated free-form surfaces on artificial hip joints Stainless steel or titanium.

Die vorstehend genannte Aufgabe kann bei einem Verfahren der eingangs genannten Art auch dadurch gelöst werden, daß die Istkontur zumindest eines Teilbereichs eines Werkstücks vermessen wird, daß die Istkontur mit der Sollkontur verglichen wird, daß auf das Werkstück eine elektrisch nichtleitende Beschichtung aufgetragen wird, daß die Beschichtung an den Bearbeitungsstellen, an denen die Istkontur des Werkstücks gegenüber der Sollkontur vertieft ist, entfernt wird und daß anschließend an diesen Stellen Material aufgalvanisiert wird. Bei diesem Verfahren wird also eine elektrisch isolierende Beschichtung auf das Werkstück aufgebracht, die anschließend an den Stellen, an denen die Istkontur kleiner ist als die Sollkontur beziehungsweise an denen die Sollkontur nach außen über die Istkontur vorsteht, wieder entfernt wird. Die Werkstückoberfläche wird also so maskiert, daß nur die Bereiche der Werkstückoberfläche freigelegt sind, an denen für die Herstellung der Sollkontur noch Werkstückmaterial aufgetragen werden muß. Durch den anschließenden Galvanisierungs prozeß kann die Sollkontur daher auf einfache Weise hergestellt werden. Da während des Galvanisierens die gesamte Oberfläche des Werkstücks gleichzeitig der Sollkontur angepaßt oder angenähert werden kann, eignet sich das erfindungsgemäße Verfahren besonders für die Herstellung von dreidimensionalen Geometrien mit großen Oberflächen. Ebenso wie bei dem Verfahren nach Anspruch 1 ermöglicht dabei die Messung der Istkontur und deren Vergleich mit der Sollkontur eine hohe Maß- und Oberflächengenauigkeit.The above object can be achieved in a method of mentioned type can also be solved in that the Measure the actual contour of at least a portion of a workpiece is that the actual contour is compared with the target contour that an electrically non-conductive coating on the workpiece applied that the coating at the processing points, on which the actual contour of the workpiece compared to the target contour is deepened, is removed and that subsequently at these points Material is electroplated. So with this procedure an electrically insulating coating on the workpiece then applied at the points where the Actual contour is smaller than the target contour or at which the target contour protrudes outward beyond the actual contour Will get removed. The workpiece surface is thus masked that only the areas of the workpiece surface are exposed, on which still workpiece material for the production of the target contour must be applied. Through the subsequent galvanization process, the target contour can therefore be produced in a simple manner will. Since the entire surface of the Workpiece adjusted or approximated to the target contour at the same time the method according to the invention is particularly suitable for the production of three-dimensional geometries with large Surfaces. As with the method of claim 1 enables the actual contour to be measured and compared with the target contour a high dimensional and surface accuracy.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens ist vorgesehen, daß die Istkontur des Werkstücks nach vorausgehender Galvanisierung erneut vermessen und mit der vorgegebenen Sollkontur verglichen wird, daß auf das Werkstück zumindest an den zuvor bearbeitenden Stellen erneut eine elektrisch nichtleitende Beschichtung aufgebracht wird, daß die Beschichtung an den Bearbeitungsstellen, an denen die Istkontur des Werkstücks gegenüber der Sollkontur vertieft ist, entfernt wird und daß anschließend an diesen Stellen Material aufgalvanisiert wird. Das Verfahren kann also ebenso wie das Verfahren nach Anspruch 1 mehrstufig angewendet wird, so daß insbesondere komplizierte, dreidimensionale Geometrien noch exakter hergestellt werden können.In a preferred embodiment of the method provided that the actual contour of the workpiece after previous Measure the galvanization again and with the specified target contour it is compared that on the workpiece at least to the previously processing points again an electrically non-conductive Coating is applied that the coating on the Machining points at which the actual contour of the workpiece is deepened relative to the target contour, is removed and that material is then electroplated at these points. The The method can thus also be the method according to claim 1 is applied in several stages, so that in particular complicated, three-dimensional geometries can be produced even more precisely.

Eine Weiterbildung der Erfindung, für die selbständiger Schutz begehrt wird, sieht vor, daß die Beschichtung mittels Laser strahlung vorzugsweise im Direktschreibverfahren entfernt wird. Mit dem Laserstrahl kann die Beschichtung berührungslos mit hoher Bearbeitungsgeschwindigkeit maskiert werden. Durch eine Modulation des Laserstrahls können dabei auch bei Vorschubgeschwindigkeiten von bis zu mehreren hundert Metern pro Minute noch Auflösungen im Mikrometerbereich erzielt werden. Da die Dicke einer ins besondere als Lackschicht ausgebildeten Beschichtung nur wenige µm betragen kann und deren Verdampfungsenergie im Vergleich zu dem Werkstückmaterial, beispielsweise einem Metall, sehr gering ist, werden für das Abtragen der Beschichtung im Vergleich zum direkten Abtragen des Werkstückmaterials mittels Laser nur Bruchteile der Zeit und der Laserleistung benötigt. Im Vergleich zu Verfahren, bei denen das Werkstückmaterial direkt mit dem Laser abgetragen wird, kann dadurch mit einem wesentlich kleineren und kostengünstigeren Laser, beispielsweise einem Laser bis 100 Watt Strahlleistung, gearbeitet werden. Da das Abtragen des Werk stückmaterials mittels des Ätzmittels und/oder das Aufgalvanisieren des Werkstückmaterials an allen freigelegten Stellen gleichzeitig erfolgt, wird die gewünschte Oberflächengeometrie schnell erreicht.A further development of the invention, for independent protection coveted, provides that the coating by means of laser radiation is preferably removed by direct writing. With the laser beam, the coating can be made contactless with high Processing speed can be masked. By modulation of the laser beam can also be used at feed speeds resolutions of up to several hundred meters per minute can be achieved in the micrometer range. Since the thickness of one ins special coating designed as a lacquer layer only a few µm can be and their evaporation energy compared to the workpiece material, for example a metal, is very low is for removing the coating compared to the direct removal of the workpiece material using a laser only Fractions of time and laser power required. Compared to processes in which the workpiece material is directly laser can be removed with a much smaller and less expensive laser, for example a laser up to 100 watts Beam power to be worked. Because the removal of the work piece material by means of the etchant and / or electroplating of the workpiece material at all exposed positions at the same time the desired surface geometry is quickly achieved.

Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung wird als Beschichtung ein fotoempfindlicher Lack verwendet, wobei dieser Lack an den Bearbeitungsstellen mit Laserstrahlung belichtet und anschließend an diesen Stellen mit einem Entwickler entfernt wird. Die Maskierung der Beschichtung kann dann mit einer noch geringeren Laserleistung erfolgen, so daß ein entsprechend kleiner und kostengünstiger Laser verwendet werden kann. Durch eine Modulation der Laserstrahlung können auch bei dieser Ausführungsform der Erfindung bei sehr hohen Vorschubgeschwindigkeiten noch Auflösungen im Mikrometer-Bereich erzielt werden. Die gewünschte Sollkontur kann dadurch besonders bei großen Werkstücken kostengünstig und mit hoher Maßgenauigkeit hergestellt werden.In another embodiment of the invention is as Coating uses a photosensitive varnish, this one Paint exposed at the processing points with laser radiation and then removed at these locations with a developer. The masking of the coating can then be done with an even smaller one Laser power take place, so that a correspondingly small and inexpensive laser can be used. By modulation the laser radiation can also in this embodiment Invention at very high feed speeds still resolutions can be achieved in the micrometer range. The desired target contour can therefore be inexpensive and especially for large workpieces be manufactured with high dimensional accuracy.

Eine bevorzugte Ausführungsform des Verfahrens sieht vor, daß die Beschichtung erst nach dem Vermessen der Istkontur aufgetragen wird. Das Meßergebnis wird dann nicht durch die Beschichtung beeinflußt, was eine besonders exakte Messung der Istkontur ermöglicht.A preferred embodiment of the method provides that the coating is only applied after measuring the actual contour becomes. The measurement result is then not due to the coating influences what a particularly exact measurement of the actual contour enables.

Bei einer anderen Ausführungsform des Verfahrens ist vorgesehen, daß die Beschichtung bereits vor dem Vermessen der Istkontur aufgetragen wird und daß die Dicke der Beschichtung gegebenenfalls bei dem Vergleich von Ist- und Sollkontur durch Subtrahieren von der Istkontur oder durch Addieren zur Sollkontur berücksichtigt wird. Die Istkontur kann dann auch während des Entfernens der Beschichtung von den Bearbeitungsstellen vermessen werden, so daß die Messung der Istkontur, deren Vergleich mit der Sollkontur und das Abtragen der Beschichtung praktisch in einem Arbeitsgang durchgeführt werden können. Die Bearbeitungszeit kann dadurch zusätzlich reduziert werden. Damit die Beschichtung besser bei dem Vergleich von Ist- und Sollkontur berücksichtigt werden kann, ist es vorteilhaft, wenn die Beschichtung mit definierter und möglichst konstanter Schichtdicke auf das Werkstück aufgebracht wird.In another embodiment of the method, that the coating already before measuring the actual contour is applied and that the thickness of the coating, if necessary when comparing the actual and target contour by subtracting from the actual contour or by adding it to the target contour becomes. The actual contour can then also during the removal of the Coating can be measured from the processing points so that the measurement of the actual contour, its comparison with the target contour and removing the coating practically in one operation can be carried out. The processing time can thereby can also be reduced. So that the coating better the comparison of the actual and target contour can be taken into account, it is advantageous if the coating with defined and layer thickness applied to the workpiece as constant as possible becomes.

Bei einer besonders kostengünstigen Verfahrensvariante wird das Werkstück mit einem berührenden Sensor vermessen. Als Sensor kann dann ein preiswerter taktiler Sensor, beispielsweise ein Taststift, zum Einsatz kommen.In a particularly inexpensive process variant, this is Measure the workpiece with a touching sensor. Can as a sensor then an inexpensive tactile sensor, for example a stylus, are used.

Besonders vorteilhaft ist, wenn die Istkontur des Werkstücks optisch vermessen wird. Die Messung erfolgt dann berührungslos, wodurch einerseits mechanische Beschädigungen der Beschichtung vermieden und andererseits aber auch besonders hohe Abtast geschwindigkeiten ermöglicht werden.It is particularly advantageous if the actual contour of the workpiece is measured optically. The measurement is then carried out without contact, causing mechanical damage to the coating avoided and on the other hand also particularly high scans speeds are made possible.

Eine besonders exakte Bestimmung der Istkontur kann dadurch erreicht werden, daß das Werkstück mit Laserstrahlung vermessen wird. Dabei können beispielsweise Interferenzmeßverfahren zur Anwendung kommen, die Auflösungen im Nanometer-Bereich ermöglichen. Außerdem kann die Meß-Laserstrahlung durch schmalbandige optische Filter besonders gut gegen optische Störeinflüsse, wie beispiels weise Streu- oder Fremdlicht, abgeschirmt werden.This enables a particularly exact determination of the actual contour achieved that the workpiece is measured with laser radiation becomes. For example, interference measurement methods for Applications that enable resolutions in the nanometer range. In addition, the measuring laser radiation through narrow-band optical Filters particularly good against optical interference, such as wise scattered or extraneous light, are shielded.

Bei einer zweckmäßigen Ausführungsform des Verfahrens ist vorgesehen, daß das Werkstück zum Auftragen der Beschichtung in ein Beschichtungsbad eingetaucht wird. Die Beschichtung kann dadurch besonders gut auch an schwer zugänglichen Stellen, beispielsweise in Eckbereichen des Werkstücks, gelangen. In an expedient embodiment of the method provided that the workpiece for applying the coating in a coating bath is immersed. The coating can therefore particularly well in places that are difficult to access, for example, in corner areas of the workpiece.

Eine andere Ausführungsform- des Verfahrens sieht vor, daß die Beschichtung durch Sprühen auf das Werkstück aufgetragen wird. Das Beschichtungsmaterial kann dadurch besonders gleichmäßig und mit definierter Schichtdicke aufgetragen werden, wobei insbesondere auch die Realisierung dünner Schichten möglich ist.Another embodiment of the method provides that the Coating is applied to the workpiece by spraying. The coating material can be particularly uniform and are applied with a defined layer thickness, in particular the realization of thin layers is also possible.

Die Istkontur des Werkstücks kann auch während des Entfernens der Beschichtung von den Bearbeitungsstellen vermessen werden. Dazu kann beispielsweise ein koaxial zum Bearbeitungs-Laserstrahl messender, von der Bearbeitungsstelle beabstandeter optischer Sensor eingesetzt werden, der eine Meßwertermittlung direkt an der Bearbeitungsstelle ermöglicht. Die so ermittelte Istkontur kann dann mit einem Steuerrechner unmittelbar mit der Sollkontur verglichen und beispielsweise zur Positionierung des Werkstücks relativ zu einem Bearbeitungs-Laserstrahl verwendet werden.The actual contour of the workpiece can also be removed during removal of the coating can be measured by the processing points. This can be done, for example, with a coaxial to the machining laser beam measuring optical distance from the processing point Sensor can be used, the measurement value determination directly the processing point enables. The actual contour determined in this way can then directly with a control computer with the target contour compared and for example for positioning the workpiece relative to a machining laser beam.

Selbstverständlich kann für eine On-line-Messung der Istkontur während des Entfernens der Beschichtung auch ein vor laufender Sensor verwendet werden. Die Vergleichswerte zwischen Ist- und Soll-Position müssen dann unter Berücksichtigung des Sensorvorlaufs zeitverzögert zur Steuerung des Bearbeitungswerkzeugs (z. B. des Laserstrahls) verwendet werden.Of course, for an online measurement of the actual contour during the removal of the coating also a before Sensor can be used. The comparison values between actual and The target position must then take into account the sensor advance delayed for controlling the machining tool (e.g. the Laser beam) can be used.

Nachfolgend sind Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert.Below are exemplary embodiments of the invention based on the Drawing explained in more detail.

Es zeigen zum Teil stärker schematisiert:Some show more schematically:

Fig. 1 einen Teilquerschnitt durch das die Istkontur aufweisende unbeschichtete Werkstück, wobei auch der optische Sensor zur Messung der Istkontur erkennbar ist, Fig. 1 is a partial cross-section through which the actual contour having uncoated workpiece, and the optical sensor for measuring the actual contour is visible,

Fig. 2 einen Teilquerschnitt durch das Werkstück nach dem Auftragen einer ätzfesten Beschichtung auf die Soll kontur, Fig. 2 is a partial cross-sectional contour of the workpiece after application of an etch resistant coating on the target,

Fig. 3 einen Teilquerschnitt durch das in Fig. 2 gezeigte Werkstück während des Maskierens der Beschichtung mittels Laserstrahlung, Fig. 3 is a partial cross section through the assembly shown in Fig. 2 workpiece during the masking of the coating by means of laser radiation

Fig. 4 das in Fig. 3 gezeigte Werkstück nach dem Wegätzen von Werkstückmaterial an den durch die Beschichtung nicht abgedeckten Werkstückbereichen, Fig. 4, the workpiece shown in Fig. 3 after the etching away of the workpiece material at the non-covered by the coating workpiece areas,

Fig. 5 einen Teilquerschnitt durch das die Sollkontur auf weisende, fertig bearbeitete Werkstück nach dem vollständigen Entfernen der ätzfesten Beschichtung, Fig. 5 is a partial cross-section through which the desired contour on-setting, finished workpiece after complete removal of the etch-resistant coating,

Fig. 6 eine schematische Darstellung einer Lasermaterial bearbeitungsstation zum Entfernen der Beschichtung, wobei die Fokussier-Optik für die Laserstrahlung zur Verdeutli chung deren Strahlengangs und dem der koaxial dazu angeordneten optischen Strahlung des Istkontur-Sensors im Schnitt dargestellt ist, und Fig. 6 is a schematic representation of a laser material processing station for removing the coating, the focusing optics for the laser radiation to illustrate the beam path and that of the coaxial optical radiation of the actual contour sensor is shown in section, and

Fig. 7 eine Darstellung ähnlich Fig. 6, wobei jedoch im Unterschied zu Fig. 6 die Fokussierlinse für die Laserstrahlung außerhalb des Strahlengangs des optischen Sensors angeordnet ist. FIG. 7 shows a representation similar to FIG. 6, but, in contrast to FIG. 6, the focusing lens for the laser radiation is arranged outside the beam path of the optical sensor.

Bei einem Verfahren zur Herstellung einer Sollkontur 1 eines eine Istkontur 2 aufweisenden Werkstücks wird die Istkontur 2 zumindest eines Teilbereichs des Werkstücks 3 vermessen. Nach oder während des Messens wird die Istkontur 2 mit der Sollkontur 1 verglichen. Die Sollkontur 1 ist dazu in numerischer Form im Speicher 4 eines Meß- und Steuerrechners 5 abgelegt, der eine Vergleichseinheit 6 zur Bildung der Differenz aus Istkontur 2 und Sollkontur 1 aufweist.In a method for producing a target contour 1 of a workpiece having an actual contour 2 , the actual contour 2 of at least a partial area of the workpiece 3 is measured. After or during the measurement, the actual contour 2 is compared with the target contour 1 . For this purpose, the target contour 1 is stored in numerical form in the memory 4 of a measuring and control computer 5 , which has a comparison unit 6 for forming the difference between the actual contour 2 and the target contour 1 .

Nach dem Messen der Istkontur wird in dem die Istkontur aufweisenden Teilbereich des Werkstücks 3 eine ätzresistente Beschichtung 7 auf das Werkstück 3 aufgetragen (Fig. 2). Als Beschichtungsmaterial können Lacke, Photopolymere, ätzfeste Metalle oder andere ätzfeste Materialien zum Einsatz kommen. Anschließend wird die Beschichtung 7 an den Bearbeitungsstellen 8, an denen der Vergleich von Sollkontur 1 und Istkontur 2 ergeben hat, daß die Sollkontur 1 gegenüber der Istkontur 2 vertieft ist, mittels Laserstrahlung 9 im Direktschreibverfahren entfernt.After measuring the actual contour, an etch-resistant coating 7 is applied to the workpiece 3 in the partial area of the workpiece 3 which has the actual contour ( FIG. 2). Varnishes, photopolymers, caustic metals or other caustic materials can be used as coating material. Subsequently, the coating 7 at the processing points 8 , at which the comparison of the target contour 1 and the actual contour 2 has shown that the target contour 1 is deepened relative to the actual contour 2, is removed by means of laser radiation 9 using the direct writing method.

Die Laserstrahlung 9 wird dazu von dem Resonator eines Lasers 10 mit einem geeigneten Strahlführungssystem zu einer Fokussierop tik 11 geleitet, welche die Laserstrahlung 9 auf die Bearbeitungs stellen 8 fokussiert (Fig. 6 und 7). Die Energiedichte im Fokus ist dabei so bemessen, daß beim Auftreffen des Laserstrahls 9 auf die Bearbeitungsstelle 8 zwar die Beschichtung 7 durch thermische Erwärmung entfernt wird, das darunter befindliche Werkstück 3 aber durch den Laserstrahl 9 nicht beschädigt wird. Der Laser 10 weist dazu typischerweise eine Strahlleistung von bis zu 100 Watt auf.The laser radiation 9 is guided by the resonator of a laser 10 with a suitable beam guidance system to a focusing optics 11 , which places the laser radiation 9 on the processing 8 ( FIGS. 6 and 7). The energy density in the focus is such that when the laser beam 9 strikes the processing point 8 , the coating 7 is removed by thermal heating, but the workpiece 3 underneath is not damaged by the laser beam 9 . For this purpose, the laser 10 typically has a beam power of up to 100 watts.

Die Fokussieroptik 11 ist mit einer von dem Meß- und Steuerrechner 5 gesteuerten Positioniervorrichtung mehrachsig relativ zu dem Werkstück 3 verfahrbar. Zum Maskieren der Beschichtung 7 wird der Fokus der Fokussieroptik 11, gesteuert von dem Meß- und Steuerrechner 5, zeilenförmig entlang der Istkontur bewegt, wobei die einzelnen Zeilen zum Abscannen der Istkontur 2 dicht zueinander benachbart angeordnet werden. Dabei wird die Laserstrahlung 9 so moduliert, daß diese jeweils nur an den Bearbeitungsstellen 8 auf die Beschichtung 7 in nennenswertem Umfang auftrifft. Die Laserstrahlung 9 wird also zwischen den Bearbeitungsstellen 8 dunkel getastet. Dabei wird die Modulation der Laserstrahlung 9 von dem Meß- und Steuerrechner 5 zu der räumlichen Anordnung der Bearbeitungsstellen 8 synchronisiert.The focusing optics 11 can be moved in multiple axes relative to the workpiece 3 with a positioning device controlled by the measuring and control computer 5 . To mask the coating 7 , the focus of the focusing optics 11 , controlled by the measuring and control computer 5 , is moved in a line-like manner along the actual contour, the individual lines for scanning the actual contour 2 being arranged closely adjacent to one another. The laser radiation 9 is modulated so that it only strikes the coating 7 to a significant extent at the processing points 8 . The laser radiation 9 is thus blanked between the processing points 8 . The modulation of the laser radiation 9 is synchronized by the measuring and control computer 5 to the spatial arrangement of the processing points 8 .

Nach dem Entfernen der Beschichtung 7 von den Bearbeitungsstellen 8 wird das Werkstück 3 für eine definiert Zeitdauer in ein Ätzmittel eingetaucht. Dabei wird an den Bearbeitungsstellen 8 Werkstückmaterial durch Ätzen entfernt, während die übrigen durch die ätzresistente Beschichtung 7 abgedeckten Bereiche durch das Ätzmittel nicht verändert werden (Fig. 4). Durch das Ätzmittel wird also genau an den Stellen Werkstückmaterial abgetragen, an denen die Istkontur 2 in die Sollkontur 1 hineinragt. Durch den Ätzprozeß wird somit die Istkontur 2 an die Sollkontur 1 angenähert, bis diese nahezu vollständig mit dieser übereinstimmt. Das Werkstück 3 wird dann aus dem Ätzbad entnommen, von Ätzmittelrückständen gereinigt und anschließend wird die noch auf der Werkstückoberfläche verbliebene Beschichtung 7 entfernt (Fig. 5). Dies kann entweder mittels Lasermaterialbearbeitung geschehen oder mit einem anderen, je nach Geometrie des Werkstücks 3 auszuwährenden Verfahren.After the coating 7 has been removed from the processing points 8 , the workpiece 3 is immersed in an etchant for a defined period of time. Workpiece material is removed by etching at the processing points 8 , while the remaining areas covered by the etch-resistant coating 7 are not changed by the etchant ( FIG. 4). Workpiece material is thus removed by the etchant precisely at those points at which the actual contour 2 projects into the target contour 1 . The actual contour 2 is thus approximated to the target contour 1 by the etching process until it almost completely corresponds to the latter. The workpiece 3 is then removed from the etching bath, cleaned of etchant residues and then the coating 7 still remaining on the workpiece surface is removed ( FIG. 5). This can be done either by means of laser material processing or with another method that has to be carried out depending on the geometry of the workpiece 3 .

Das erfindungsgemäße Verfahren kann auch mit Mehrstufenätzung durchgeführt werden, wobei je nach Aufgabe die Werkstückoberfläche eventuell neu zu vermessen und gegebenenfalls auch zu beschichten und zu maskieren ist. Erwähnt werden soll noch, daß das erfindungsgemäße Verfahren auch dazu verwendet werden kann, Fräsriefen, die zu Abweichungen der Ist- von der Sollgeometrie führen können, zu entfernen.The method according to the invention can also be carried out with multi-stage etching be carried out, depending on the task, the workpiece surface possibly re-measured and, if necessary, also coated and to be masked. It should also be mentioned that the The inventive method can also be used Milling grooves that lead to deviations of the actual from the target geometry can result in removal.

Das Messen der Istkontur 2 kann auch während des Abtragens der Beschichtung von den Bearbeitungsstellen 8 erfolgen. Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 6 und 7 weist die Fokussieroptik 11 dazu einen optischen Sensor 12 auf, der zum Messen des Abstandes zwischen Fokussieroptik 11 und Bearbeitungsstelle 8 während der Bearbeitung einen optischen Meßstrahl 13 in Richtung auf die Bearbeitungsstelle aussendet, dessen Längsachse koaxial zur Mittelachse der auf das Werkstück 3 einfallenden Laserstrahlung 9 angeordnet ist.The actual contour 2 can also be measured while the coating is being removed from the processing points 8 . In the exemplary embodiment according to FIGS. 6 and 7, the focusing optics 11 have an optical sensor 12 which, in order to measure the distance between the focusing optics 11 and the processing point 8, emits an optical measuring beam 13 in the direction of the processing point during processing, the longitudinal axis of which is coaxial with the central axis the laser radiation 9 incident on the workpiece 3 is arranged.

Das Einkoppeln des Meßstrahls 13 in die Laserstrahlung 9 erfolgt mittels eines Umlenkspiegels 14, der die von dem Laser 10 ankommende Laserstrahlung 9 um 90° auf das Werkstück 3 umlenkt. Der optische Sensor 12 ist dabei hinter dem Umlenkspiegel 14, also im Bereich dessen der Reflektorseite abgewandten Spie gelrückseite 15 angeordnet und der optische Meßstrahl 13 ist durch einen Durchbruch 16 in dem Umlenkspiegel 14 hindurchgeführt. Der Umlenkspiegel 14 kann auch aus einem für den optischen Meßstrahl 13 durchlässigen Material bestehen. In diesem Fall kann der Durchbruch 16 entfallen.The measuring beam 13 is coupled into the laser radiation 9 by means of a deflection mirror 14 , which deflects the laser radiation 9 arriving from the laser 10 onto the workpiece 3 by 90 °. The optical sensor 12 is arranged behind the deflecting mirror 14, so in the range whose Spie facing away from the reflector side gelrückseite 15 and the optical probe beam 13 passes through an opening 16 in the deflection mirror fourteenth The deflection mirror 14 can also consist of a material which is permeable to the optical measuring beam 13 . In this case, the opening 16 can be omitted.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 6 sind sowohl der Meßstrahl 13 als auch die Laserstrahlung 9 durch eine gemeinsame Fokussier linse 17 geführt, die zwischen dem Umlenkspiegel 14 und der Bearbeitungsstelle 8 angeordnet ist. Für den Meßstrahl 13 kann aber auch eine separate Fokussiereinrichtung 18 vorgesehen sein. In diesem Fall ist die Fokussierlinse 17 für die Laserstrahlung 9 zwischen dem Umlenkspiegel 14 und dem Laser 10 angeordnet.In the embodiment according to FIG. 6, both the measuring beam 13 and the laser radiation through a common focusing lens 9 17 are guided, which is arranged between the mirror 14 and the machining point 8. However, a separate focusing device 18 can also be provided for the measuring beam 13 . In this case, the focusing lens 17 for the laser radiation 9 is arranged between the deflecting mirror 14 and the laser 10 .

Claims

1. Method for producing a target contour of a workpiece having an actual contour, in particular an injection mold, characterized in that the actual contour of at least a partial area of the workpiece is measured, that the actual contour is compared with the target contour, that an etch-resistant coating is applied to the workpiece, that the coating is removed at the machining points where the target contour of the workpiece is deepened compared to the actual contour, and that workpiece material is subsequently removed by etching at these points.

2. The method according to claim 1, characterized in that the Actual contour of the workpiece after a previous etching process measured again and with the specified target contour it is compared that on the workpiece at least to the previously treated areas again with an etch-resistant coating is applied that the coating on the machining put against which the target contour of the workpiece the actual contour is deepened, removed and that subsequently workpiece material is removed by etching at these points becomes.

3. The method according to the preamble of claim 1, characterized characterized in that the actual contour of at least a portion of the workpiece is measured that the actual contour with the Target contour is compared that a on the workpiece electrically non-conductive coating is applied that the coating at the processing points where the The actual contour of the workpiece is deepened compared to the target contour is removed and that subsequently at these points Material is electroplated.

4. The method according to claim 3, characterized in that the Actual contour of the workpiece after a previous electroplating Measurement process again and with the specified Target contour is compared that at least on the workpiece at the previously processed places again an electrical non-conductive coating is applied that the Coating at the processing points where the The actual contour of the workpiece is deepened compared to the target contour is removed and that subsequently material at these points is electroplated.

5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized characterized in that the coating by means of laser radiation is preferably removed by direct writing.

6. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized characterized in that a photosensitive coating Varnish is used to work on this varnish exposed to laser radiation and then on these spots are removed with a developer.

7. The method according to any one of claims 1 to 6, characterized characterized in that the coating only after the Measuring the actual contour is applied.

8. The method according to any one of claims 1 to 7, characterized characterized in that the coating before the measurement the actual contour is applied and that the thickness of the Coating if necessary when comparing actual and Target contour by subtracting from the actual contour or by Adding to the target contour is taken into account.

9. The method according to any one of claims 1 to 8, characterized characterized in that the actual contour of the workpiece with a touching sensor is measured.

10. The method according to any one of claims 1 to 9, characterized characterized in that the actual contour of the workpiece with an ultrasonic sensor is measured.

11. The method according to any one of claims 1 to 10, characterized characterized in that the actual contour of the workpiece is optical is measured.

12. The method according to any one of claims 1 to 11, characterized characterized in that the actual contour of the workpiece with Laser radiation is measured.

13. The method according to any one of claims 1 to 12, characterized characterized in that the workpiece for applying the Coating is immersed in a coating bath.

14. The method according to any one of claims 1 to 13, characterized characterized in that the coating by spraying on the Workpiece is applied.

15. The method according to any one of claims 1 to 14, characterized characterized in that the actual contour during the removal of the Coating is measured by the processing points.