DE102007038269B4

DE102007038269B4 - Thermally compensated workpiece machining

Info

Publication number: DE102007038269B4
Application number: DE102007038269A
Authority: DE
Inventors: Martina Frank
Original assignee: Gebrueder Heller Maschinenfabrik GmbH
Current assignee: Gebrueder Heller Maschinenfabrik GmbH
Priority date: 2007-08-14
Filing date: 2007-08-14
Publication date: 2013-11-21
Anticipated expiration: 2027-08-15
Also published as: DE102007038269A1

Abstract

Es wurde eine Vorrichtung und ein Verfahren vorgeschlagen, das sich insbesondere zur Trockenbearbeitung und zur Erzielung höchster Bearbeitungspräzision eignet. Zur Vermeidung temperaturbedingter Dimensionsabweichungen des bearbeiteten Werkstücks wird dessen Temperatur bestimmt und gezielt eine Temperaturdifferenz zwischen dem bearbeitenden Werkzeug (3) und dem Werkstück (2) eingestellt. Die Temperaturdifferenz ist dabei so bemessen, dass unterschiedliche thermische Ausdehnungskoeffizienten der unterschiedlichen Materialien des Werkzeugs und des Werkstücks und die sich aus diesen unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten ergebenden Dimensionsänderungen angleichen. Diese Art der thermischen Kompensation von Temperaturfehlern durch gezielte thermische Differenzen zwischen Werkstücktemperatur und Werkzeugtemperatur ist im Vergleich zur Temperierung ganzer Arbeitsräume äußerst energieeffizient und führt zu höchster Bearbeitungspräzision.It has been proposed an apparatus and a method that is particularly suitable for dry machining and to achieve maximum machining precision. In order to avoid temperature-related dimensional deviations of the machined workpiece, its temperature is determined and a temperature difference between the machining tool (3) and the workpiece (2) is set in a targeted manner. The temperature difference is dimensioned such that different coefficients of thermal expansion of the different materials of the tool and of the workpiece and the dimensional changes resulting from these different coefficients of thermal expansion match. This type of thermal compensation of temperature errors by targeted thermal differences between the workpiece temperature and mold temperature is extremely energy efficient compared to the tempering of entire work spaces and leads to the highest machining precision.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bearbeiten von Werkstücken und eine entsprechende Werkzeugmaschine.The invention relates to a method for machining workpieces and a corresponding machine tool.

Bei der Bearbeitung von Werkstücken durch spangebende Bearbeitungsprozesse, insbesondere bei der so genannten Nassbearbeitung, wird häufig Kühlschmierstoff eingesetzt, der reibungsmindernd und kühlend wirken soll und auch zum Temperaturausgleich zwischen Werkstück und Werkzeug führt. Der Kühlschmierstoff ist meist temperiert. Er wird in großen Mengen in den Arbeitsraum einer Bearbeitungsmaschine eingebracht. Die thermische Konstanz ermöglicht eine hohe Bearbeitungspräzision.When machining workpieces by cutting machining processes, especially in the so-called wet machining, often cooling lubricant is used, which is supposed to reduce friction and cooling and also leads to temperature compensation between the workpiece and tool. The cooling lubricant is usually tempered. It is introduced in large quantities into the working space of a processing machine. The thermal consistency enables a high machining precision.

Es wird in letzter Zeit zunehmend versucht, den Einsatz von Kühlschmierstoffen zu reduzieren und zur Trockenbearbeitung überzugehen. Anders als bei der Nassbearbeitung ist hierbei kein temperierter Kühlflüssigkeitsstrom vorhanden, der das Werkstück auf eine gewünschte Temperatur bringen und dort halten könnte. Vielmehr wirken verschiedene Faktoren zusammen, die eine Temperaturänderung des Werkstücks bewirken. Z. B. wird durch den Zerspanungsprozess Wärme in das Werkstück eingeleitet. Auch können sich heiße Späne auf dem Werkstück ablagern. Im Sommer kann schon durch die erhöhte Umgebungstemperatur eine hohe Werkstücktemperatur auftreten. Die durch diese Erwärmungen bewirkten Längenänderungen ergeben maßliche Fehler am bearbeiteten Werkstück.Recently, attempts have been made to reduce the use of cooling lubricants and to move to dry machining. Unlike wet processing, no tempered coolant flow is present, which could bring the workpiece to a desired temperature and hold it there. Rather, various factors cooperate, which cause a temperature change of the workpiece. For example, heat is introduced into the workpiece by the cutting process. Also, hot chips can deposit on the workpiece. In summer, a high workpiece temperature can occur due to the increased ambient temperature. The changes in length caused by these heats result in dimensional errors on the machined workpiece.

Die an dem Werkstück zu erzielenden Maße beziehen sich auf eine Normtemperatur von 21°C. Auf diese Temperatur werden auch Messräume temperiert, in denen Werkstücke zur Überprüfung ihrer Maßtoleranz nachgemessen werden, auch die Nennmaße der Werkzeuge beziehen sich auf die Temperatur von 21°C. Werkzeuge bestehen aus Stahlwerkstoffen während die Werkstücke häufig aus anderen Materialien, wie Aluminium oder Magnesium, bestehen. Die unterschiedlichen Temperaturausdehnungskoeffizienten der verschiedenen Werkstoffe führen bei Temperaturänderungen zu nicht tolerierbaren Maßabweichungen. Insbesondere bei der Herstellung von Präzisionsdurchmessern, mit starren Werkzeugen (z. B. Bohrstangen) z. B. an Bohrungen wirken sich die so eintretenden Maßabweichungen negativ auf die Prozesssicherheit aus. Bei Durchmessern von Werkstücken in Getriebegehäusen oder an Ventilschiebergehäusen liegt häufig ein Toleranzgrad von IT 6 zugrunde. Beispielsweise beträgt dann bei einem Nennmaß von 25 mm die Grundtoleranz 13 μm. Legt man beispielsweise einen CP-Wert von 1,67 zugrunde (entspricht Standardabweiching σ von 10) müssen rund 68% der Werkstücke innerhalb eines Bereichs von 2,6 μm liegen.The dimensions to be achieved on the workpiece refer to a standard temperature of 21 ° C. At this temperature, also measuring rooms are tempered, in which workpieces are measured to check their dimensional tolerance, and the nominal dimensions of the tools refer to the temperature of 21 ° C. Tools are made of steel materials while the workpieces often consist of other materials, such as aluminum or magnesium. The different coefficients of thermal expansion of the different materials lead to unacceptable deviations in temperature changes. In particular, in the manufacture of precision diameters, with rigid tools (eg boring bars) z. B. bores, the resulting deviations have a negative impact on the process safety. The diameters of workpieces in gearbox housings or on valve spool housings are often based on a degree of tolerance of IT 6. For example, with a nominal size of 25 mm, the basic tolerance is 13 μm. If, for example, a CP value of 1.67 is used (equivalent to the standard deviation σ of 10), around 68% of the workpieces must lie within a range of 2.6 μm.

Normalerweise erfordert dies aufwändigste Kompensationsmaßnahmen an den Werkzeugen selbst und/oder eine Klimatisierung des gesamten Arbeitsraums. Solche Maßnahmen sind jedoch häufig zu aufwändig oder nicht verfügbar.Usually, this requires the most complex compensation measures on the tools themselves and / or an air conditioning of the entire work space. However, such measures are often too time-consuming or unavailable.

DE 38 28 305 A1 beschreibt ein Verfahren zur thermischen Beeinflussung von Werkzeugmaschinen. Das Verfahren beruht im Wesentlichen darauf, beeinflussbare Wärmequellen und/oder Wärmesenken vorzusehen, um Bereiche einer Werkzeugmaschine gezielt zu erwärmen oder zu kühlen. Dadurch sollen wärmebedingte Ungenauigkeiten aufgrund von Wärmedeformation weitgehen vermieden werden. DE 38 28 305 A1 describes a method for the thermal influence of machine tools. Essentially, the method is based on providing influenceable heat sources and / or heat sinks in order to specifically heat or cool regions of a machine tool. As a result, heat-related inaccuracies due to thermal deformation should be avoided.

Aus dem Stand der Technik, beispielsweise der DE 60 110 713 T2 , ist es bekannt, eine Werkzeugmaschine hinsichtlich ihrer Temperatur zu kontrollieren und die Temperatur der Werkzeugmaschine und somit der Werkstücke und Werkzeuge zu regulieren. Dazu wird in der Werkzeugmaschine eine Thermostatkammer abgegrenzt, in der die Lufttemperatur auf eine gewünschte Temperatur eingestellt wird, um die Temperaturen von unterschiedlichen Abschnitten der Werkzeugmaschine auszugleichen. Dazu dienen Lufteinblasevorrichtungen und ein Klimagerät zur Regelung der Temperatur und/oder des Durchsatzes der Luft, die der Lufteinblasevorrichtung zugeführt wird. Weiter können Mittel vorgesehen sein, um in dem luftbeaufschlagten Raum eine ungleichmäßige Luftverteilung zu erzeugen, um insbesondere hitzeerzeugende Abschnitte stärker zu kühlen.From the prior art, for example the DE 60 110 713 T2 , It is known to control a machine tool in terms of their temperature and to regulate the temperature of the machine tool and thus the workpieces and tools. For this purpose, a thermostat chamber is delimited in the machine tool, in which the air temperature is adjusted to a desired temperature to compensate for the temperatures of different sections of the machine tool. This is done by air injection devices and an air conditioning unit for regulating the temperature and / or the flow rate of the air supplied to the air injection device. Furthermore, means may be provided for generating a non-uniform air distribution in the air-exposed space, in particular to more strongly cool heat-generating sections.

Die Regulierung der Temperatur kann nicht auf beliebige Werte erfolgen. Vielmehr muss, wenn mit diesem Verfahren gearbeitet werden soll und wenn das Werkzeug und das Werkstück unterschiedliche Ausdehnungskoeffizienten haben, diejenige Temperatur eingestellt werden, auf die sich die Maße beziehen. Dies sind z. B. 21°C.The regulation of the temperature can not be made to any values. Rather, if you want to work with this method and if the tool and the workpiece have different coefficients of expansion, that temperature must be set to which the dimensions refer. These are z. B. 21 ° C.

Bei zerspanungsintensiven Bearbeitungsvorgängen und/oder bei erhöhten Umgebungstemperaturen stellt dies eine anspruchsvolle und im Einzelfall möglicherweise kaum zu bewältigende Aufgabe dar. Jedenfalls aber ist zumindest bei hohen Umgebungstemperaturen mit einem hohen Energieaufwand zur Durchführung der erforderlichen Kühlung zu rechnen.In machining-intensive machining operations and / or at elevated ambient temperatures, this represents a demanding and in some cases possibly difficult to handle task. However, at least at high ambient temperatures with a high energy consumption to perform the required cooling is to be expected.

Davon ausgehend ist es Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zu schaffen, womit sich mit geringem Aufwand eine hohe Bearbeitungsgenauigkeit erzielen lässt.On this basis, it is an object of the invention to provide a method and a device, which can be achieved with little effort, a high machining accuracy.

Diese Aufgabe wird mit dem Verfahren nach Anspruch 1 wie auch mit der Maschine nach Anspruch 14 gelöst:
Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wird eine Temperierung des Werkstücks und/oder des Werkzeugs vorgenommen, die die thermischen Ausdehnungskoeffizienten von Werkstück und/oder Werkzeug berücksichtigt. Dadurch ist es nicht länger erforderlich, Werkstück und Werkzeug auf eine bestimmte Temperatur einzustellen. Vielmehr kann, ausgehend von einer gegebenen Werkstücktemperatur die dazu passende (andere) Temperatur des Werkzeugs so eingestellt werden, dass die gewünschten Sollmaße erreicht werden, die beispielsweise bei Bezugstemperatur (z. B. 21°C) nachzumessen sind.This object is achieved by the method according to claim 1 as well as with the machine according to claim 14:
According to the inventive method, a temperature control of the workpiece and / or the tool is made, which takes into account the thermal expansion coefficients of the workpiece and / or tool. This eliminates the need to set the workpiece and tool to a specific temperature. Rather, starting from a given workpiece temperature, the matching (other) temperature of the tool can be adjusted to achieve the desired dimensions that are to be measured, for example, at reference temperature (eg 21 ° C).

Es ist alternativ ebenso möglich, ausgehend von einer bestimmten Werkzeugtemperatur die Werkstücktemperatur so einzustellen, dass sich die gewünschten Sollmaße ergeben.Alternatively, it is also possible, starting from a specific tool temperature, to set the workpiece temperature such that the desired nominal dimensions result.

Es lassen sich auch beide Verfahren kombinieren, wobei dann die Temperatur des Werkstücks und die Temperatur des Werkzeugs jeweils modifiziert und auf gewünschte Werte eingestellt werden (die sich unterscheiden können), wobei sie so gewählt sind, dass sich bei Bezugstemperatur (z. B. 21°C) das gewünschte Maß in der gewünschten Präzision ergibt. Soll beispielsweise in einem Werkstück aus Aluminium eine Bohrung ausgebildet werden, deren Sollmaß bei 21°C vorgegeben ist, und hat dieses Werkstück beispielsweise die Temperatur von 31°C, wird das aus Stahl bestehende Bohrwerkzeug auf 42°C bis 43°C temperiert. Durch diese Erwärmung erhält es einen wirksamen Durchmesser zur Erzeugung der Bohrung in dem weniger warmen Aluminiumwerkstück, die, wenn das Aluminiumwerkstück nach Ausbildung der Bohrung auf die Bezugs- oder Normtemperatur von 21°C abgekühlt wird, mit hoher Präzision das gewünschte Maß hat. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird somit bewusst eine Temperaturdifferenz zwischen dem Werkstück und dem Werkzeug eingestellt, wobei diese Temperaturdifferenz den unterschiedlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten des Werkstücks und des Werkzeugs Rechnung trägt.It is also possible to combine both methods, in which case the temperature of the workpiece and the temperature of the tool are each modified and set to desired values (which may differ), wherein they are selected such that at the reference temperature (eg 21 ° C) gives the desired degree in the desired precision. If, for example, a bore is to be formed in a workpiece made of aluminum, whose nominal dimension is specified at 21 ° C., and if this workpiece has the temperature of 31 ° C., the steel drilling tool is tempered to 42 ° C. to 43 ° C. This heating gives it an effective diameter to create the bore in the less-hot aluminum workpiece which, when the aluminum workpiece is cooled to the reference or standard temperature of 21 ° C after the bore is formed, has the desired dimension with high precision. In the method according to the invention, therefore, a temperature difference between the workpiece and the tool is deliberately set, this temperature difference taking into account the different coefficients of thermal expansion of the workpiece and of the tool.

Im einfachsten Fall wird dabei davon ausgegangen, dass sich die Temperatur des Werkstücks und des Werkzeugs bei während der Durchführung der spanenden Bearbeitung nicht wesentlich verändern. Die stimmt bei kleinen Zerspanungsvolumina und ausreichender Wärmekapazität von Werkstück und Werkzeug sowie kurzer Bearbeitungszeit in guter Näherung. Es ist des Weiteren möglich, die Temperaturveränderung von Werkstück und/oder Werkzeug während der Bearbeitung zu berücksichtigen.In the simplest case, it is assumed that the temperature of the workpiece and of the tool do not change significantly during the execution of the machining. This is in good agreement with small cutting volumes and sufficient heat capacity of workpiece and tool as well as short machining time. It is also possible to take into account the temperature change of the workpiece and / or tool during machining.

Ist das Werkzeug auf eine sehr hohe Temperatur vorgewärmt und ist die Zerspanungsleistung gering mag sich die Werkzeugtemperatur bei der Bearbeitung vermindern wohingegen sich die Werkstücktemperatur dabei eventuell erhöht. Entsprechend kann das Werkzeug zur Kompensation auf eine noch höhere Temperatur vorgewärmt werden.If the tool is preheated to a very high temperature and the machining power is low, the tool temperature during machining may decrease, while the workpiece temperature may increase. Accordingly, the tool can be preheated for compensation to an even higher temperature.

Ist hingegen zu erwarten, dass sich die Temperatur des Werkzeugs bei der Bearbeitung z. B. auf Grund der Zerspanungswärme noch erhöht, kann das Werkzeug vor seinem Einsatz auf eine etwas geringere Vorwärmtemperatur erwärmt werden. Bei der Bearbeitung steigt seine Temperatur dann auf den gewünschten höheren Wert.On the other hand, it can be expected that the temperature of the tool during machining z. B. due to the Zerspanungswärme still increased, the tool can be heated to a slightly lower preheating temperature before its use. During processing, its temperature then rises to the desired higher value.

Vorzugsweise wird die gewünschte Temperaturdifferenz zwischen dem Werkstück und dem Werkzeug durch Erwärmung des Werkzeugs erreicht. Die Erwärmung kann auf jede geeignete Weise, wie beispielsweise Beaufschlagung mit Warmluft, Platzierung in einer vorgewärmten Kammer, induktive Erwärmung, elektrische Widerstandserwärmung Infrarotlichtbestrahlung und dergleichen erfolgen. Es ist ergänzend oder alternativ möglich, die Temperatur des Werkstücks gezielt zu ändern, beispielsweise zu senken (oder auch zu erhöhen, z. B. im Winter). Die Temperaturabsenkung des Werkstücks kann vor Durchführung der Bearbeitung durch Kühlung erfolgen, beispielsweise durch Beaufschlagung mit gekühlter Luft oder einem anderen Kühlfluid (im Bedarfsfalle auch eine Kühlflüssigkeit). Die Kühlung des Werkstücks kann mit einer Erwärmung des Werkzeugs kombiniert werden, so dass die an dem Werkstück vorzunehmende Temperaturänderung auf ein geringes Maß reduziert werden kann. Die Kühlung des Werkstücks ist insbesondere dann zweckmäßig, wenn die ohne Werkstückkühlung erforderliche Werkzeugtemperatur ein tolerierbares Maximalmaß von z. B. 50°C überschreiten würde. Alternativ können Werkzeuge eingesetzt werden, deren Sollmaß von Hause aus auf eine erhöhte Normtemperatur eingestellt ist.Preferably, the desired temperature difference between the workpiece and the tool is achieved by heating the tool. The heating may be accomplished in any suitable manner, such as exposure to hot air, placement in a preheated chamber, inductive heating, electrical resistance heating, infrared light irradiation, and the like. It is additionally or alternatively possible to specifically change the temperature of the workpiece, for example to lower it (or to increase it, for example in winter). The temperature reduction of the workpiece can be done by cooling before performing the processing, for example by applying cooled air or another cooling fluid (in case of need, a cooling liquid). The cooling of the workpiece can be combined with a heating of the tool, so that the temperature change to be made on the workpiece can be reduced to a small degree. The cooling of the workpiece is particularly useful if the required without workpiece cooling tool temperature a tolerable maximum dimension of z. B. 50 ° C would exceed. Alternatively, tools can be used whose nominal size is set by itself to an increased standard temperature.

Weitere Einzelheiten vorteilhafter Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand von Ansprüchen, der Zeichnung oder der Beschreibung. Die Beschreibung beschränkt sich auf wesentliche Aspekte der Erfindung und sonstiger Gegebenheiten. Die Zeichnung zeigt weitere Details und ergänzt die Beschreibung. Es zeigen:Further details of advantageous embodiments of the invention are the subject of claims, the drawings or the description. The description is limited to essential aspects of the invention and other circumstances. The drawing shows further details and completes the description. Show it:

1 eine Werkzeugmaschine mit Werkzeugmagazin und Temperierungsvorrichtung in aufs Äußerste schematisierter Darstellung 1 a machine tool with tool magazine and Temperierungsvorrichtung in extremely schematized representation

2a Werkstück und Werkzeug bei der Herstellung einer Bohrung bei Normtemperatur, mit Sollmaß, als schematische Darstellung 2a Workpiece and tool in the production of a hole at standard temperature, with nominal size, as a schematic representation

2b Werkstück und Werkzeug bei der Herstellung einer Bohrung bei einer von der Normtemperatur abweichenden Temperatur, mit Fehlmaß, als schematische Darstellung und 2 B Workpiece and tool in the production of a bore at a temperature deviating from the standard temperature, with incorrect dimension, as a schematic representation and

2c Werkstück und Werkzeug bei der Herstellung einer Bohrung bei unterschiedlichen, angepassten Temperaturen, mit Sollmaß, als schematische Darstellung. 2c Workpiece and tool in the production of a hole at different, adapted temperatures, with nominal dimension, as a schematic representation.

In der Figur der Zeichnung ist eine Werkzeugmaschine 1 in aufs Äußerste schematisierter symbolischer Darstellung veranschaulicht. Die Werkzeugmaschine 1 dient der spanenden Bearbeitung eines Werkstücks 2 mittels eines vorzugsweise drehend angetriebenen Werkzeugs 3, das zumindest eine definierte Schneidkante 4 aufweist. Das Werkzeug 3 ist an einer Arbeitsspindel 5 der Werkzeugmaschine 1 gehalten, die um eine Drehachse 6 drehend antreibbar ist. Die Arbeitsspindel 6 kann im Raum ortsfest oder auch entlang einer oder mehrerer linearer oder sonstiger Achsen positionierbar sein. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist durch einen Pfeil 7 eine Vorschubbewegung der Arbeitsspindel in Längsrichtung zu der Drehachse 6 symbolisiert. Bedarfsweise kann die Arbeitsspindel 5 auch quer zu der Drehachse 6 beweglich oder schwenkbar gelagert sein. Die dazu erforderlichen Mittel sind nicht veranschaulicht.In the figure of the drawing is a machine tool 1 illustrated in extremely schematized symbolic representation. The machine tool 1 is used for machining a workpiece 2 by means of a preferably rotationally driven tool 3 , the at least one defined cutting edge 4 having. The tool 3 is on a work spindle 5 the machine tool 1 held around a rotation axis 6 is rotationally drivable. The work spindle 6 can be stationary in space or can be positioned along one or more linear or other axes. In the present embodiment is indicated by an arrow 7 a feed movement of the work spindle in the longitudinal direction to the axis of rotation 6 symbolizes. If necessary, the work spindle 5 also across the axis of rotation 6 be stored movable or pivotable. The necessary funds are not illustrated.

Das Werkstück 2 ist auf einem Werkstückaufspannplatz 8 gelagert. Dieser kann an einem Werkstückaufnahmetisch, an einer Werkstückpalette oder einem sonstigen Mittel zum Halten des Werkstücks 2 ausgebildet sein. Der Werkstückaufspannplatz 8 kann ruhend oder beweglich angeordnet, bzw. ausgebildet sein.The workpiece 2 is on a workpiece clamping area 8th stored. This may be on a workpiece receiving table, on a workpiece pallet or other means for holding the workpiece 2 be educated. The workpiece clamping station 8th can be arranged stationary or movable, or be formed.

Die Bearbeitung des Werkstücks 2 erfolgt im vorliegenden Ausführungsbeispiel durch Bewegung des Werkzeugs 3 relativ zu dem im Wesentlichen ruhenden Werkstück 2. Die Erfindung kann aber gleichermaßen bei Bearbeitungsvorgängen mit ruhendem Werkzeug und bewegtem Werkstück, wie z. B. Dreh-Bearbeitungsvorgängen angewandt werden.The machining of the workpiece 2 takes place in the present embodiment by movement of the tool 3 relative to the substantially stationary workpiece 2 , However, the invention can equally at machining operations with stationary tool and moving workpiece such. B. Turning operations are applied.

Die Werkzeugmaschine weist einen in 1 strichpunktiert umgrenzten und somit lediglich symbolisch angedeuteten Arbeitsraum 9 auf, der bedarfsweise gegen die Umgebung abgeschlossen sein kann. Vorzugsweise ist die Werkzeugmaschine 1 zur Trockenbearbeitung eingerichtet, d. h. das Werkzeug 3 arbeitet trocken oder mit einer Minimalschmierung. Jedenfalls ist keine Flüssigkeit zum fortwährenden Kühlen des Werkstücks 2 oder des Werkzeugs 3 vorgesehen.The machine tool has an in 1 dash-dotted bounded and thus only symbolically indicated workspace 9 on, if necessary, can be completed against the environment. Preferably, the machine tool 1 set up for dry machining, ie the tool 3 works dry or with minimal lubrication. In any case, there is no liquid for the constant cooling of the workpiece 2 or the tool 3 intended.

Der Werkzeugmaschine 1 ist ein Werkzeugvorratsraum 10 zugeordnet, der ein oder mehrere weitere Werkzeuge 11, 12, 13, 14 bereithalten kann. In dem Werkzeugvorratsraum 10 kann dazu ein Werkzeugmagazin 15 vorgesehen sein, das die Werkzeuge 11 bis 14 enthält. Anstelle des Werkzeugvorratsraums 10 kann auch ein Werkzeugbereitstellungsraum stehen. Es kann eine Greifereinrichtung 16 oder ein sonstiges manuelles oder automatisiertes Mittel vorgesehen sein, um bedarfsweise das Werkzeug 3 in das Werkzeugmagazin 15 und eines der Werkzeuge 11 bis 14 in die Arbeitsspindel 5 zu überführen und umgekehrt.The machine tool 1 is a tool storage room 10 associated with one or more other tools 11 . 12 . 13 . 14 can keep ready. In the tool storage room 10 can do this with a tool magazine 15 be provided that the tools 11 to 14 contains. Instead of the tool storage room 10 can also stand a tool supply room. It can be a gripper device 16 or any other manual or automated means may be provided for, if necessary, the tool 3 in the tool magazine 15 and one of the tools 11 to 14 in the work spindle 5 to convict and vice versa.

Zu der Werkzeugmaschine 1 gehört außerdem eine Temperierungseinrichtung 17, die dazu eingerichtet ist, den Werkzeugen 11 bis 14 und dem Werkzeug 3 eine gewünschte Temperatur T_wg zu erteilen. Die Temperierungseinrichtung 17 kann ein Warmluftgebläse oder ein sonstiges geeignetes technisches Mittel zur Erwärmung der Werkzeuge 11 bis 14 sein. Beispielsweise kann die Temperierungseinrichtung 17 eine Induktionserwärmungseinrichtung sein. Bedarfsweise kann die Temperierungseinrichtung 17 auch eine Kühleinrichtung umfassen, die beispielsweise einen gekühlten Luftstrom zur Beaufschlagung der Werkzeuge 11 bis 14 erzeugt.To the machine tool 1 also includes a tempering device 17 which is set to the tools 11 to 14 and the tool 3 to give a desired temperature T _wg . The tempering device 17 may be a hot air blower or other suitable technical means for heating the tools 11 to 14 be. For example, the tempering device 17 be an induction heating device. If necessary, the temperature control 17 Also include a cooling device, for example, a cooled air flow for applying the tools 11 to 14 generated.

Die Temperierungseinrichtung 17 ist vorzugsweise von einer Steuereinrichtung 18 gesteuert, die die Werkzeugtemperatur T_wg vorgibt. Bedarfsweise kann eine nicht weiter veranschaulichte Erfassungseinrichtung vorgesehen sein, die die Temperatur der Werkzeuge 11 bis 14 und/oder des Werkzeugs 3 erfasst und diese Werkzeugtemperatur T_wg an die Steuereinrichtung 18 meldet.The tempering device 17 is preferably from a control device 18 controlled, which specifies the tool _temperature T _wg . If necessary, a detection device (not illustrated further) can be provided which determines the temperature of the tools 11 to 14 and / or the tool 3 detected and this tool _temperature T _wg to the controller 18 reports.

Die Steuereinrichtung 18 kann außerdem mit einer Erfassungseinrichtung 19 verbunden sein, die die Temperatur T_wk des Werkstücks 2 misst. Die Erfassungseinrichtung 19 kann jede geeignete Temperaturmessvorrichtung sein, die ein von der Temperatur T_wk des Werkstücks 2 abhängiges elektrisches Signal erzeugt und an die Steuereinrichtung 18 liefert. Die Erfassungseinrichtung 19 kann, wie dargestellt, in dem Arbeitsraum 9 oder auch außerhalb desselben angeordnet sein und somit die Temperatur des Werkstücks 2 während der Bearbeitung oder auch zuvor erfassen.The control device 18 can also with a detection device 19 be connected to the temperature T _{wk of} the workpiece 2 measures. The detection device 19 may be any suitable temperature _{measuring device} , the one of the temperature T _{wk of} the workpiece 2 dependent electrical signal generated and to the controller 18 supplies. The detection device 19 can, as shown, in the work space 9 or be arranged outside of it and thus the temperature of the workpiece 2 during processing or previously capture.

Die Steuereinrichtung 18 weist eine geeignete Schnittstelle 20 auf, über die sie Information über die Ausdehnungskoeffizienten des Materials der Werkzeuge 3 und 11 bis 14 und/oder des Werkstücks 2 erhält. Die Schnittstelle 20 kann eine datenübertragende Verbindung zu einem CAD-System oder auch eine manuelle Eingabevorrichtung sein, über die der Bediener beispielsweise das Material und/oder den Ausdehnungskoeffizienten α_wk und/oder die Wärmekapazität des Werkstücks 2 angibt. Die Steuereinrichtung 18 kann beispielsweise eine Speichereinrichtung aufweisen, in der die thermischen Ausdehnungskoeffizienten α_wk verschiedener Materialien abgelegt sind. Der Nutzer gibt das Material des Werkstücks 2 an und die Steuereinrichtung 18 bestimmt dann den zugehörigen Wärmeausdehnungskoeffizienten. Alternativ oder ergänzend kann auch vorgesehen werden, dass der Bediener den Wärmeausdehnungskoeffizienten manuell eingibt. Ebenso können diese Informationen über die Schnittstelle 20 über eine Datenleitung an die Steuereinrichtung 18 geliefert werden.The control device 18 has a suitable interface 20 on which they have information about the expansion coefficients of the material of the tools 3 and 11 to 14 and / or the workpiece 2 receives. the interface 20 can be a data-transmitting connection to a CAD system or even a manual input device, via which the operator can, for example, the material and / or the coefficient of expansion α _wk and / or the heat capacity of the workpiece 2 indicates. The control device 18 For example, it may comprise a storage device in which the thermal expansion coefficients α _{wk of} various materials are deposited. The user gives the material of the workpiece 2 to and the controller 18 then determines the associated thermal expansion coefficient. Alternatively or additionally, it can also be provided that the operator inputs the thermal expansion coefficient manually. Likewise this information about the interface 20 via a data line to the controller 18 to be delivered.

Die Steuereinrichtung 18 bestimmt nun beispielsweise ausgehend von der gemessenen Temperatur T_wk des Werkstücks 2 und dem Ausdehnungskoeffizienten α_wk des Werkstücks 2 die erforderliche Übertemperatur ΔT_wg des Werkzeugs und somit diejenige Temperatur, auf die das Werkzeug 3 oder 11 bis 14 erwärmt werden muss, damit das Bearbeitungsmaß bei Normtemperatur (z. B. 21°C) mit dem Zeichnungsmaß übereinstimmt. Die Steuereinrichtung 18 bestimmt also ausgehend von der gemessenen Werkstücktemperatur T_wk die erforderliche Werkzeugtemperatur T_wg. Sie nutzt dabei folgende Beziehungen: ΔT_wk·α_wk = ΔT_wg·α_wg ΔT_wk = T_wk – T_norm ΔT_wg = T_wg – T_norm wobei die Normtemperatur von beispielsweise 21°C ist, auf die sich die gewünschten Werkzeugmaße beziehen. Der thermische Ausdehnungskoeffizient α_wk des Werkstücks hängt, wie erwähnt, vom Material des Werkstücks 2 ab und ist von Fall zu Fall einzugeben oder aus einem Speicher abzurufen. Der thermische Ausdehnungskoeffizient α_wg des Werkzeugs ist weitgehend konstant, wenn Werkzeuge aus ein und demselben Stahl verwendet werden. Alternativ kann er ebenfalls aus einem Speicher abgerufen oder manuell eingegeben werden. In dem Speicher können Kenndaten der zur Bearbeitung verwendeten Werkzeuge 3, 11 bis 14 einschließlich ihrer Ausdehnungskoeffizienten α_wg abgespeichert sein.The control device 18 determines, for example, based on the measured temperature T _{wk of} the workpiece 2 and the expansion coefficient α _{wk of} the workpiece 2 the required overtemperature ΔT _{wg of} the tool and thus the temperature to which the tool 3 or 11 to 14 must be heated so that the processing dimension at standard temperature (eg 21 ° C) corresponds to the drawing dimension. The control device 18 So determined from the measured workpiece _temperature T _wk the required tool _temperature T _wg . It uses the following relationships: ΔT _wk · α _wk = ΔT _wg · α _wg ΔT _wk = T _wk - T _norm ΔT _wg = T _wg - T _norm where the standard temperature is, for example, 21 ° C, to which the desired tool dimensions relate. The thermal expansion coefficient α _{wk of} the workpiece, as mentioned, depends on the material of the workpiece 2 and must be entered case by case or retrieved from memory. The thermal expansion coefficient α _{wg of} the tool is largely constant when tools made of one and the same steel are used. Alternatively, it can also be retrieved from a memory or entered manually. Characteristics of the tools used for processing can be stored in the memory 3 . 11 to 14 including their expansion coefficients α _{wg be} stored.

Es ist auch möglich, die zu erwartende Temperaturänderung des Werkstücks 2 und/oder des Werkzeugs 3 zu berücksichtigen, die bei der Bearbeitung auftreten wird. Dazu kann die Steuereinrichtung 18 das Zerspanungsvolumen, die Zerspanungsbedingungen und die Wärmekapazitäten des Werkzeugs 3 und des Werkstücks 2 sowie gegebenenfalls deren Wärmeleitfähigkeiten berücksichtigen. Daraus kann die Steuereinrichtung 18 zunächst die bei der Zerspanung erzeugte Wärmemenge und daraus die auftretende Erwärmung von Werkstück 2 und Werkzeug 3 ermitteln. Diese bearbeitungsbedingten Erwärmungsbeträge können durch eine um einen entsprechenden Betrag verminderte Vorerwärmung des Werkzeugs berücksichtigt werden. Die zerspanungsbedingte Erwärmung kann auch als gemessener oder durch Erfahrung ermittelter Wert (z. B. manuell) in die Steuereinrichtung 18 eingegeben werden.It is also possible the expected temperature change of the workpiece 2 and / or the tool 3 to take into account that will occur during processing. For this purpose, the control device 18 the cutting volume, the cutting conditions and the heat capacities of the tool 3 and the workpiece 2 and optionally consider their thermal conductivities. From this, the control device 18 First, the amount of heat generated during machining and the resulting heating of the workpiece 2 and tool 3 determine. These processing-related heating amounts can be taken into account by a pre-heating of the tool that has been reduced by a corresponding amount. The machining-related heating can also be measured or measured by experience (eg manually) in the control device 18 be entered.

Mit dem gezeigten Verfahren können die Werkzeugtemperaturen T_wg nicht nur an Werkstücktemperaturen T_wk angepasst werden, die über der Normtemperatur T_norm liegen sondern auch an Werkstücktemperaturen T_wk, die unter der Normtemperatur T_norm liegen, wie es beispielsweise bei besonders niedrigen Außentemperaturen der Fall sein kann. In diesem Fall kann die Temperierungseinrichtung 17 auch zur Kühlung der Werkzeuge 11–14 herangezogen werden, wenn sie darauf eingerichtet ist.With the method shown, the tool temperatures T _wg can be adapted not only to workpiece temperatures T _wk , which are above the standard temperature T _norm but also to workpiece temperatures T _wk , which are below the standard temperature T _norm , as may be the case, for example, at particularly low outside temperatures can. In this case, the tempering device 17 also for cooling the tools 11 - 14 be used if it is designed for it.

Bei der vorliegenden Ausführungsform ist davon ausgegangen worden, dass die Werkzeuge 11 bis 14 in dem Werkzeugvorratsraum 10 oder einem sonstigen Bereitstellungsraum erwärmt werden. Dabei wurde weiter davon ausgegangen, dass die Werkzeuge 11 bis 14 genau auf diejenige Temperatur oder etwas unterhalb derjenigen Temperatur temperiert werden, die beim Einsatz an dem Werkstück 2 benötigt wird. Es ist aber auch möglich, die Werkzeuge 11 bis 14 über diese Temperatur zu erwärmen und eine Abkühlung einzuberechnen, die sie z. B. auf ihrem Weg von dem Werkzeugvorratsraum 10 zu der Arbeitsspindel 5 und auch während der Bearbeitung am kalten Werkstück 2 möglicherweise erfahren. So wird das Werkzeug 3 um einen bestimmten Betrag über die errechnete Temperatur hinaus erwärmt und der Abkühlbetrag gewissermaßen einberechnet.In the present embodiment, it has been assumed that the tools 11 to 14 in the tool storage room 10 or any other staging area. It was further assumed that the tools 11 to 14 be tempered to exactly that temperature or slightly below that temperature when used on the workpiece 2 is needed. It is also possible to use the tools 11 to 14 to heat over this temperature and calculate a cooling, they z. B. on their way from the tool storage room 10 to the work spindle 5 and also during processing on the cold workpiece 2 possibly experienced. This is how the tool becomes 3 heated by a certain amount beyond the calculated temperature and the cooling amount calculated to some extent.

Es ist auch möglich, die Werkzeuge 11 bis 14 nur partiell zu erwärmen, was insbesondere bei der induktiven Erwärmung am Bereitstellungsplatz gut möglich ist. Der Vorteil liegt darin, dass der Werkzeugschaft bzw. der Werkzeugaufnahmekonus nicht erwärmt wird und somit nur wenig Wärme in die Arbeitsspindel 5 eingebracht wird. Dies gilt insbesondere, wenn die Wärmeleitfähigkeit des Werkzeugs 3 gering ist.It is also possible to use the tools 11 to 14 To heat only partially, which is well possible especially in the inductive heating at the supply point. The advantage is that the tool shank or the tool receiving cone is not heated and thus only little heat in the work spindle 5 is introduced. This is especially true if the thermal conductivity of the tool 3 is low.

Es ist auch möglich, die Werkzeuge in dem Werkzeugmagazin 15 auf eine Temperatur vorzuwärmen, die etwas geringer ist als die errechnete Werkzeugsolltemperatur. Die restliche Wärmeenergie kann dann beispielsweise durch Induktionserwärmung am Bereitstellungsplatz oder innerhalb der Greifereinrichtung in das Werkzeug 3 eingebracht werden.It is also possible to use the tools in the tool magazine 15 preheat to a temperature slightly lower than the calculated tool set temperature. The remaining heat energy can then, for example, by induction heating at the supply point or within the gripper device in the tool 3 be introduced.

Es kann vorkommen, dass die Werkzeugtemperatur T_wg auf Werte von beispielsweise 50°C begrenzt werden muss, weil sich der Maschinenbediener sonst verletzen kann oder der Wärmeeintrag in die Arbeitsspindel 5 zu hoch wird. Ergibt sich aufgrund hoher Werkstücktemperaturen T_wk ein Temperatursollwert über dieser Temperatur, so kann das sich ergebende Problem behoben werden, indem ein Werkzeuggrundkörper verwendet wird, der auf eine höhere Bezugstemperatur eingestellt ist. Damit wird die erforderliche Temperaturdifferenz ΔT zwischen der Werkzeugtemperatur T_wg und der Werkstücktemperatur T_wk vermindert.It may happen that the tool temperature T _wg must be limited to values of, for example, 50 ° C, because otherwise the machine operator may be injured or the heat input into the work spindle 5 gets too high. If, due to high workpiece temperatures T _wk, a temperature _setpoint above this temperature, the resulting problem can be solved by using a tool body, which is set to a higher reference temperature. This reduces the required temperature difference ΔT between the tool temperature T _wg and the workpiece temperature T _wk .

Zur Reduktion der Werkzeugtemperaturen ist es auch möglich, ergänzend die Werkstücke vor der Bearbeitung etwas abzukühlen. Dies kann beispielsweise durch einen Kühltunnel erfolgen, der im Bereich einer Werkstückbereitstellungseinrichtung angeordnet ist. Steigt die Umgebungstemperatur über 32°C können die Werkstücke beispielsweise auf 25°C gekühlt werden. Damit findet die Bearbeitung noch immer oberhalb der Normtemperatur von 21°C statt. To reduce the tool temperatures, it is also possible to additionally cool the workpieces before processing something. This can be done for example by a cooling tunnel, which is arranged in the region of a workpiece supply device. For example, if the ambient temperature rises above 32 ° C, the workpieces can be cooled to 25 ° C. Thus, the processing still takes place above the standard temperature of 21 ° C.

An die Stelle der Temperaturmessung kann auch die Messung der thermischen Ausdehnung, d. h. der Maßabweichung treten, die das Werkstück 2 und/oder das Werkzeug 3 bezogen auf das Maß bei Normtemperatur aufweist. Z. B. kann dazu eine Längenmessung dienen, die an dem Werkstück 2 und/oder dem Werkzeug 3 vorgenommen wird. Die Längenmessung kann taktil mittels Messtaster oder optisch oder durch andere geeignete Messverfahren vorgenommen werden. Die Vermessung des Werkstücks kann im Bereitstellungsraum oder im Arbeitsraum erfolgen. Die Vermessung des Werkzeugs kann im Magazin, im Werkzeugvorratsraum, im Werkzeugbereitstellungsraum oder im Arbeitsraum der Werkzeugmaschine erfolgen. Diese Vorgehensweise umfasst zwei Möglichkeiten: Die erste Variante geht von dem Grundgedanken aus, das Maß des Werkzeugs mittels einer Längenmessung zu ermitteln und ausgehend von diesem Messwert die Temperatur des Werkstücks unter Berücksichtigung seines thermischen Ausdehnungskoeffizienten so einzustellen, dass bei Normtemperatur das geforderte Werkstück-Sollmaß erreicht wird. In einer zweiten Variante wird an dem Werkstück eine Längenmessung durchgeführt. Dabei kann z. B. eine bezogen auf die Normtemperatur genau gefertigte Werkstückkontur zur Messung herangezogen. Als Werkstückkontur kann der Abstand zweier Flächen voneinander, ein Bohrungsdurchmesser, ein Bohrungsabstand oder dergleichen dienen. Ausgehend von dem ermittelten Messwert wird dann die Temperatur des Werkzeugs unter Berücksichtigung seines thermischen Ausdehnungskoeffizienten so eingestellt, dass durch die Bearbeitung das auf die Normtemperatur bezogene Werkstück-Sollmaß erreicht wird.In place of the temperature measurement can also be the measurement of the thermal expansion, ie the dimensional deviation occur, the workpiece 2 and / or the tool 3 based on the measure at standard temperature. For example, can serve to a length measurement, which on the workpiece 2 and / or the tool 3 is made. The length measurement can be made tactile by means of a probe or optically or by other suitable measuring methods. The measurement of the workpiece can take place in the staging area or in the working space. The measurement of the tool can take place in the magazine, in the tool storage room, in the tool supply room or in the working space of the machine tool. This procedure comprises two options: The first variant is based on the basic idea of determining the measurement of the tool by means of a length measurement and starting from this measured value, adjusting the temperature of the workpiece taking into account its thermal expansion coefficient so that the required workpiece nominal dimension is reached at standard temperature becomes. In a second variant, a length measurement is performed on the workpiece. It can be z. B. a reference to the standard temperature accurately manufactured workpiece contour used for measurement. The workpiece contour may be the distance between two surfaces from one another, a bore diameter, a bore spacing or the like. Based on the measured value determined, the temperature of the tool is then adjusted, taking into account its coefficient of thermal expansion, so that the workpiece-specified dimension related to the standard temperature is achieved by the machining.

Zur zusammenfassenden Verdeutlichung der Erfindung wird auf die 2a–2c verwiesen. 2a zeigt im Schnitt ein einschneidiges Bohrwerkzeug 3, das eine Bohrung 21 an dem Werkstück 2 bearbeitet. Das Werkzeug 3 und das Werkstück 2 haben Normtemperatur. Es wird das geforderte Werkstücksollmaß D_soll erzeugt.For a summary of the invention is on the 2a - 2c directed. 2a shows on average a single-edged drilling tool 3 that a bore 21 on the workpiece 2 processed. The tool 3 and the workpiece 2 have standard temperature. The required workpiece nominal dimension D _{soll is} generated.

2b veranschaulicht die Situation, wenn sowohl die Werkstücktemperatur T_wk als auch die Werkzeugtemperatur T_wg um den gleichen Betrag gegen die Normtemperatur T_Norm erhöht sind. Es ergibt sich bezogen auf Normtemperatur ein Bearbeitungsfehler ΔL_wk. Durch die größere Wärmeausdehnung des Werkstück-Werkstoffs ist der Solldurchmesser D_soll größer als der Schnittdurchmesser D_wg des Werkzeugs 3. Nach Abkühlung auf Normtemperatur weist die Bohrung 21 zwangsläufig einen zu geringen Durchmesser auf. 2 B illustrates the situation when both the workpiece temperature T _wk and the tool temperature T _{wg are} increased by the same amount against the standard temperature T _Norm . It results in relation to standard temperature, a machining error .DELTA.L _wk . Due to the greater thermal expansion of the workpiece material, the nominal diameter D _{soll is} greater than the cutting diameter D _{wg of} the tool 3 , After cooling to standard temperature indicates the hole 21 inevitably too small a diameter.

Die Situation nach 2c zeit die Anwendung einer Temperaturdifferenz zwischen dem Werkstück 2 und dem Werkzeug 3, um bei Bearbeitung außerhalb der Normtemperatur Sollmaße zu erhalten. Die Werkzeugtemperatur T_wg ist entsprechend den thermischen Ausdehnungskoeffizienten α_wg, α_wk gegenüber der Werkstücktemperatur T_wk erhöht worden, so dass der Schnittkreis D_wg des Werkzeugs 3 nun mit dem Solldurchmesser D_soll des Werkstücks 2 übereinstimmt. Nach Abkühlung auf Normtemperatur weist die Bohrung 21 Solldurchmesser auf.The situation after 2c time the application of a temperature difference between the workpiece 2 and the tool 3 to obtain nominal dimensions when machining outside the standard temperature. The tool _temperature T _wg has been increased in accordance with the thermal expansion coefficients α _wg , α _wk relative to the workpiece _temperature T _wk , so that the cutting circle D _{wg of} the tool 3 now with the target diameter D _{soll of} the workpiece 2 matches. After cooling to standard temperature indicates the hole 21 Nominal diameter.

Es wurde eine Vorrichtung und ein Verfahren vorgeschlagen, das sich insbesondere zur Trockenbearbeitung und zur Erzielung höchster Bearbeitungspräzision eignet. Zur Vermeidung temperaturbedingter Dimensionsabweichungen des bearbeiteten Werkstücks 2 wird dessen Temperatur bestimmt und gezielt eine Temperaturdifferenz ΔT = T_wk – T_wg zwischen dem bearbeitenden Werkzeug 3 und dem Werkstück 2 eingestellt. Die Temperaturdifferenz ΔT ist dabei so bemessen, dass unterschiedliche thermische Ausdehnungskoeffizienten α_wg, α_wk der unterschiedlichen Materialien des Werkzeugs 3 und des Werkstücks 2 und die sich aus diesen unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten α_wg, α_wk ergebenden Dimensionsänderungen angleichen. Diese Art der thermischen Kompensation von Temperaturfehlern durch gezielte Herbeiführung thermischer Differenzen zwischen Werkstücktemperatur T_wk und Werkzeugtemperatur T_wg ist im Vergleich zur Temperierung ganzer Arbeitsräume äußerst energieeffizient und führt zu höchster Bearbeitungspräzision.It has been proposed an apparatus and a method that is particularly suitable for dry machining and to achieve maximum machining precision. To avoid temperature-related dimensional deviations of the machined workpiece 2 its temperature is determined and targeted a temperature difference .DELTA.T = T _wk - T _wg between the machining tool 3 and the workpiece 2 set. The temperature difference ΔT is dimensioned such that different thermal expansion coefficients α _wg , α _{wk of} the different materials of the tool 3 and the workpiece 2 and the dimensional changes resulting from these different thermal expansion coefficients α _wg , α _wk equalize. This type of thermal compensation of temperature errors by targeted thermal differences between the workpiece temperature T _wk and tool temperature T _wg is extremely energy efficient compared to the tempering of entire work spaces and leads to the highest precision machining.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Werkzeugmaschinemachine tool
22: Werkstückworkpiece
33: WerkzeugTool
44: Schneidkantecutting edge
55: Arbeitsspindelwork spindle
66: Drehachseaxis of rotation
77: Pfeilarrow
88th: WerkstückaufspannplatzWerkstückaufspannplatz
99: Arbeitsraumworking space
1010: WerkzeugvorratsraumTool pantry
11–1411-14: WerkzeugeTools
1515: Werkzeugmagazintool magazine
1616: GreifereinrichtungGripper device
1717: Temperierungseinrichtungtempering
1818: Steuereinrichtungcontrol device
1919: Erfassungseinrichtungdetector
2020: Schnittstelleinterface
2121: Bohrungdrilling

Claims

Verfahren zum Bearbeiten von Werkstücken (2) mittels einer Werkzeugmaschine (1), die mindestens eine drehend angetriebene Arbeitsspindel (5) aufweist, die zur Aufnahme eines Werkzeugs (3) mit wenigstens einer geometrisch bestimmten Schneide (4) eingerichtet ist, wobei bei dem Verfahren eine Temperierung des Werkstücks (2) und/oder des Werkzeugs (3) vorgenommen wird, die unter Berücksichtigung des thermischen Ausdehnungskoeffizienten (α_wk) des Werkstoffs des Werkstücks (2) und unter Berücksichtigung des thermischen Ausdehnungskoeffizienten (α_wg) des Werkzeugs (3) erfolgt.Method for processing workpieces ( 2 ) by means of a machine tool ( 1 ), the at least one rotationally driven work spindle ( 5 ) for receiving a tool ( 3 ) with at least one geometrically determined cutting edge ( 4 ), wherein in the method a temperature control of the workpiece ( 2 ) and / or the tool ( 3 ) taking into account the thermal expansion coefficient (α _wk ) of the material of the workpiece ( 2 ) and considering the thermal expansion coefficient (α _wg ) of the tool ( 3 ) he follows.

Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur (T_wk) des Werkstücks (2) in Bezug auf die Temperatur (T_wg) des Werkzeugs (3) so eingestellt wird, dass sich bei der mechanischen Bearbeitung die gewünschten Sollmaße ergeben.Method according to claim 1, characterized in that the temperature (T _wk ) of the workpiece ( 2 ) with respect to the temperature (T _wg ) of the tool ( 3 ) is set so that the desired nominal dimensions result during mechanical processing.

Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur (T_wg) des Werkzeugs (3) in Bezug auf die Temperatur (T_wk) des Werkstücks (2) so eingestellt wird, dass sich bei der mechanischen Bearbeitung die gewünschten Sollmaße ergeben.Method according to claim 1, characterized in that the temperature (T _wg ) of the tool ( 3 ) with respect to the temperature (T _wk ) of the workpiece ( 2 ) is set so that the desired nominal dimensions result during mechanical processing.

Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Temperierung des Werkstücks (2) die Temperatur des Werkzeugs (3) ermittelt wird.A method according to claim 1, characterized in that for the temperature control of the workpiece ( 2 ) the temperature of the tool ( 3 ) is determined.

Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Temperierung des Werkstücks (2) die vorhandene Maßabweichung des Werkstücks (2) ermittelt wird.A method according to claim 1, characterized in that for the temperature control of the workpiece ( 2 ) the existing dimensional deviation of the workpiece ( 2 ) is determined.

Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Temperierung des Werkzeugs (3) die Temperatur des Werkstücks (2) ermittelt wird.A method according to claim 1, characterized in that for the temperature control of the tool ( 3 ) the temperature of the workpiece ( 2 ) is determined.

Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Temperierung des Werkzeugs (3) die vorhandene Maßabweichung des Werkzeugs (3 ermittelt wird.A method according to claim 1, characterized in that for the temperature control of the tool ( 3 ) the existing dimensional deviation of the tool ( 3 is determined.

Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperierung des Werkstücks (2) und/oder des Werkzeugs (3) während der Durchführung der Bearbeitung kontrolliert wird.A method according to claim 1, characterized in that the temperature of the workpiece ( 2 ) and / or the tool ( 3 ) is checked during the execution of the processing.

Verfahren nach Anspruch 1, dass die Temperierung des Werkstücks (2) und/oder des Werkzeugs (3) während der Durchführung der Bearbeitung fortgesetzt wird.Method according to claim 1, that the tempering of the workpiece ( 2 ) and / or the tool ( 3 ) while performing the processing.

Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkstück (2) und das Werkzeug (3) unterschiedliche Temperaturen aufweisen, von denen mindestens eine über der Umgebungstemperatur liegt.Method according to claim 1, characterized in that the workpiece ( 2 ) and the tool ( 3 ) have different temperatures, of which at least one is above the ambient temperature.

Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Einstellung der Temperatur (T_wk, T_wg) des Werkstücks (2) und/oder Werkzeugs (3) eine gezielte Erwärmung desselben vorgenommen wird.A method according to claim 1, characterized in that for adjusting the temperature (T _wk , T _wg ) of the workpiece ( 2 ) and / or tooling ( 3 ) a targeted heating of the same is made.

Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Einstellung der Temperatur (T_wk, T_wk) des Werkstücks (2) und/oder Werkzeugs (3) eine definierte Kühlung desselben vorgenommen wird.A method according to claim 1, characterized in that for adjusting the temperature (T _wk , T _wk ) of the workpiece ( 2 ) and / or tooling ( 3 ) a defined cooling of the same is made.

Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Temperaturdifferenz ΔT zwischen dem Werkstück (2) und dem Werkzeug (3) eingestellt wird, wobei gilt ΔT ≠ 0.Method according to claim 1, characterized in that a temperature difference ΔT between the workpiece ( 2 ) and the tool ( 3 ), where ΔT ≠ 0.

Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperaturdifferenz ΔT zwischen der Temperatur (T_wk) des Werkstücks (2) und der Temperatur (T_wg) des Werkzeugs (3) die folgenden Bedingungen erfüllt:

ΔT = T_wk – T_wg

ΔT_wk·α_wk = ΔT_wg·α_wg

ΔT_wk = T_wk – T_norm

ΔT_wg = T_wg – T_norm

wobei T_norm eine Normtemperatur ist, auf die sich die gewünschten Werkstückmaße beziehen, α_wk der thermische Ausdehnungskoeffizient des Materials des Werkstücks und α_wg der thermische Ausdehnungskoeffizient des Materials des Werkzeugs ist.Method according to claim 11, characterized in that the temperature difference ΔT between the temperature (T _wk ) of the workpiece ( 2 ) and the temperature (T _wg ) of the tool ( 3 ) satisfies the following conditions:

ΔT = T _wk - T _wg

ΔT _wk · α _wk = ΔT _wg · α _wg

ΔT _wk = T _wk - T _norm

ΔT _wg = T _wg - T _norm

where T _{norm is} a standard temperature to which the desired workpiece dimensions refer, α _{wk is} the coefficient of thermal expansion of the material of the workpiece and α _{wg is} the thermal expansion coefficient of the material of the tool.

Werkzeugmaschine (1) zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorstehenden Ansprüche, mit einer Arbeitsspindel (5), die zur Aufnahme eines Werkzeugs (3) mit wenigstens einer geometrisch bestimmten Schneide (4) eingerichtet ist, mit einem Werkzeugraum (10), mit einer Temperiereinrichtung (17) und mit einer Steuereinrichtung (18), die darauf eingerichtet ist, die Temperierungseinrichtung (17) anhand der erfassten Werkstücktemperatur (T_wk) so zu steuern, dass eine Werkzeugtemperatur (T_wg) eingestellt wird, die aufgrund der thermischen Ausdehnung des Werkzeugs (3) die vorhandene thermische Ausdehnung des Werkstücks (2) kompensiert.Machine tool ( 1 ) for carrying out the method according to one of the preceding claims, with a work spindle ( 5 ), which are used to hold a tool ( 3 ) with at least one geometrically determined cutting edge ( 4 ), with a tool room ( 10 ), with a tempering device ( 17 ) and with a control device ( 18 ), which is adapted to the temperature control device ( 17 ) on the basis of the detected workpiece temperature (T _wk ) so that a tool temperature (T _wg ) is set, which due to the thermal expansion of the Tool ( 3 ) the existing thermal expansion of the workpiece ( 2 ) compensated.

Werkzeugmaschine nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperiereinrichtung (17) eine Heizeinrichtung ist.Machine tool according to claim 15, characterized in that the tempering device ( 17 ) is a heating device.

Werkzeugmaschine nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperiereinrichtung (17) eine Kühleinrichtung ist.Machine tool according to claim 15, characterized in that the tempering device ( 17 ) is a cooling device.

Werkzeugmaschine nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkzeugmaschine (1) zur Trockenbearbeitung eingerichtet ist.Machine tool according to claim 15, characterized in that the machine tool ( 1 ) is set up for dry processing.

Werkzeugmaschine nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkzeugmaschine (1) eine Messeinrichtung (19) zur Erfassung der Werkstücktemperatur (T_wk) aufweist.Machine tool according to claim 15, characterized in that the machine tool ( 1 ) a measuring device ( 19 ) for detecting the workpiece temperature (T _wk ).

Werkzeugmaschine nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkzeugmaschine (1) eine Messeinrichtung (19) zur Erfassung der Maßabweichung (ΔL_wk) des Werkstücks (3) aufweist.Machine tool according to claim 15, characterized in that the machine tool ( 1 ) a measuring device ( 19 ) for detecting the dimensional deviation (ΔL _wk ) of the workpiece ( 3 ) having.

Werkzeugmaschine nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkzeugmaschine (1) eine Messeinrichtung (19) zur Erfassung der Maßabweichung (ΔL_wg) des Werkzeugs (2) aufweist.Machine tool according to claim 15, characterized in that the machine tool ( 1 ) a measuring device ( 19 ) for detecting the dimensional deviation (ΔL _wg ) of the tool ( 2 ) having.

Werkzeugmaschine nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinrichtung (19) mit der Steuereinrichtung (18) verbunden ist.Machine tool according to claim 19, characterized in that the measuring device ( 19 ) with the control device ( 18 ) connected is.

Werkzeugmaschine nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (18) eine Eingabeschnittstelle (20) zur Eingabe von Daten aufweist, die den thermischen Ausdehnungskoeffizienten (α_wk) des Werkstücks (2) kennzeichnen.Machine tool according to claim 15, characterized in that the control device ( 18 ) an input interface ( 20 ) for inputting data representing the thermal expansion coefficient (α _wk ) of the workpiece ( 2 ).