DE19638987A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Bearbeitung eines Werkstücks, insbesondere einer Komponente einer Turbine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bearbeitung eines Werkstückes, insbesondere einer Komponente einer Turbine, mittels eines Werkzeuges, das durch eine NC-ge­ steuerte Werkzeugmaschine verfahren wird, wobei in das Werk­ stück mehrere ähnliche und/oder gleiche, auch konturmäßig ähn­ liche und/oder gleiche Flächen einzubringen sind.

Ein Werkstück, in das die zu bearbeitenden Flächen mehrmals, jedoch jeweils an unterschiedlichen Stellen einzubringen sind, ist auf verschiedene Arten und Weisen herstellbar. Zur Erleich­ terung der notwendigen Steuerung von Werkzeugmaschinen haben deren Hersteller eigene programmierbare Steuerungen entwickelt, die an die speziellen Bedürfnisse eines Anwenders einer Werk­ zeugmaschine angepaßt sind. Eine dieser Steurungen ist unter dem Namen "SINUMERIK" der SIEMENS AG bekannt. Der im folgenden beschriebene Stand der Technik ist in einer Programmieranlei­ tung zur Steuerung "SINUMERIK 850/880", Ausgabe Dezember 1987, nachlesbar.

Eine mit einer "SINUMERIK" ausgerüstete Werkzeugmaschine ver­ fügt über einen Maschinennullpunkt. Dieser ist ein konstruk­ tionsmäßig festgelegter Nullpunkt des Koordinatensystems der Werkzeugmaschine. Ein weiterer Nullpunkt ist der Werkstücknull­ punkt. Dieser ist frei wählbar. Er berücksichtigt die Werk­ stückvermaßung und ist einprogrammierbar. Der Abstand zwischen diesem Maschinennullpunkt und dem Werkstücknullpunkt ist als Nullpunktverschiebung definiert und über die Steuerung ein­ stellbar.

Die Steuerung hat weiterhin einen oder mehrere Speicher mit je­ weiligen Speicherbereichen. Der oder die Speicher sind in soge­ nannte Kanäle aufgeteilt, wobei ein zentraler Programmspeicher vorhanden ist. Zu den Kanälen sind verschiedene Maschinenein­ heiten einer Werkzeugmaschine, wie beispielsweise unterschied­ liche Schlitten, Revolver oder Lader jeweils zuordbar. Für jede Maschineneinheit kann ein Bearbeitungsprogramm über den zentra­ len Programmspeicher eingelesen und im jeweilig zugeordneten Kanal abgespeichert werden.

Ein Bearbeitungsprogramm gibt u. a. die Bewegung eines Werkzeu­ ges in die verschiedenen Bewegungsachsen der Werkzeugmaschine vor. Die Bewegung entlang der Bewegungsachsen läßt sich immer auf ein Koordinatensystem der Werkzeugmaschine zurückführen. Die Verfahrbewegung in Bezug zu einem bestimmten Punkt in einem Koordinatensystem ist durch eine absolute oder sogenannte in­ krementale Programmierung möglich. Während das Absolutmaß sich auf einen bestimmten Nullpunkt bezieht, gibt ein Inkrement den zu verfahrenden Weg an. Das Vorzeichen des Inkrementes bestimmt dabei die Verfahrrichtung. Die Aneinanderreihung mehrerer In­ kremente ergibt die Kettenbemaßung, nach der das Werkzeug ver­ fahren wird.

Die Steuerung "SINUMERIK" ermöglicht es weiterhin, ein Bearbei­ tungsprogramm in Haupt- und Unterprogramme aufzuspalten. Diese können untereinander abweichend eine Absolutbemaßung oder Ket­ tenbemaßung aufweisen. Die sogenannte Parameter-Programmierung erlaubt außerdem, in einem Programm einer Adresse einen Zahlen­ wert zuzuordnen. Der Parameter steht dabei in dem Programm stellvertretend für eine Variable.

Bei der Fertigung von Turbinen sowie den dazugehörigen Kompo­ nenten, wie dem Gehäuse oder den Schaufeln, wird ein Werkzeug über die Steuerung so verfahren, daß ein Abgleich des Weges im­ mer in Bezug zu den Absolutkoordinaten stattfindet. Diese be­ ziehen sich auf einen Punkt, an dem das Werkzeug in Bezug zu dem festeingespannten Werkstück eingerichtet worden ist: dem Werkstücknullpunkt. Eine derartige Bearbeitung erfordert eine umfangreiche Programmierung entsprechender NC-gesteuerter Werk­ zeugmaschinen. Für jedes individuelle Werkstück ist ein eigenes Programm nötig. Abweichungen der Bearbeitung, sei es beispiels­ weise durch Verwendung anderer Werkzeuge oder anderer Schnitt­ geschwindigkeiten, erfordern einen gewissen Aufwand zur Ände­ rung des Programmes zur Steuerung der Werkzeugmaschine.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zu schaffen, mit dem ein Werkzeug einfach gesteuert werden kann, um auch sich wiederholende Geometrien an unterschiedlichen Koordinaten des Werkstückes einbringen zu können. Das Verfahren soll einfach auszuführen und auf verschiedene Werkstücke und/oder Geometrien leicht anpaßbar sein. Weiterhin ist eine Vorrichtung zu schaf­ fen, die eine flexible Bearbeitung unterschiedlicher Werkstücke ermöglicht.

Die Aufgabe wird mit einem Verfahren mit den Merkmalen des An­ spruches 1 und einer Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspru­ ches 18 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildun­ gen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.

Ein Verfahren zur Bearbeitung eines Werkstückes, insbesondere einer Komponente einer Turbine, mittels eines Werkzeuges, das durch eine NC-gesteuerte Werkzeugmaschine verfahren wird, wobei in das Werkstück mehrere ähnliche und/oder gleiche, auch kon­ turmäßig ähnliche und/oder gleiche Flächen einzubringen sind, weist die folgenden Schritte auf:

• a. Abgleich des Werkzeuges am Werkstück,
• b. Erfassung und/oder Eingabe einer Position des Werkzeuges in ersten Koordinaten, die in Bezug von Werkzeug zu Werkstück stehen,
• c. Anfahren des Werkzeuges in einen Punkt (O), der zumindest in der Nähe einer der zu bearbeitenden Flächen liegt, im Koordinatensystem der ersten Koordinaten,
• d. Erfassung und Speicherung der Position des Werkzeuges im Punkt (O) in zweiten Koordinaten, die in Bezug von Werkzeug zu Werkzeugmaschine stehen,
• e. Bearbeiten der einzubringenden Fläche des Werkstückes ent­ sprechend der vorgebbaren Parameter unter Berücksichtigung des Koordinatensystemes der zweiten Koordinaten.

Ein derartiges Verfahren erlaubt eine größtmögliche Flexibili­ tät, um auch einander ähnelnde Flächen und/oder Konturen ohne weiteren Aufwand in ein oder verschiedene Werkstücke einzubrin­ gen.

Die Erfassung der ersten Koordinaten der Position des Werkzeu­ ges sowie der zweiten Koordinaten erfolgt beispielsweise über geeignete Wegaufnehmer der Steuerungsmittel sowie Speicherungs­ mittel der Werkzeugmaschine. Ein Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es, daß so ein Fixpunkt zwischen der Position des Werkzeuges in Bezug zum Werkstück bei jedem Verfahrweg er­ halten bleibt. Eine Zuordnung zwischen momentaner Position des Werkzeuges und der zu bearbeitenden Fläche ist dadurch immer gegeben. Eine Speicherung der Position in den ersten und/oder zweiten Koordinaten stellt sicher, daß auf diese Position des Werkzeugs jederzeit zurückgegriffen werden kann. Bei einer Stö­ rung des Bearbeitungsablaufes, beispielsweise bei einem Strom­ ausfall oder einem Werkzeugbruch, verfährt das Werkzeug vor­ teilhaft in die zuletzt gespeicherten Koordinaten. Ein neuer Koordinatenabgleich zwischen Werkstück und Werkzeug ist dann nicht nötig. Vielmehr kann die Steuerung der Werkzeugmaschine, von der letzten in ersten und/oder zweiten Koordinaten gespei­ cherten Position ausgehend, das Werkzeug nach Beseitigung der Störung oder Unterbrechung programmgemäß weiterverfahren.

Die Zuordnung eines relativen Nullpunktes zur Position des Werkzeuges im Punkt (O) in Verbindung mit vorgebbaren Parame­ tern ermöglicht es, den Verfahrweg des Werkzeuges zur Bearbei­ tung einer einzubringenden Fläche an verschiedenen Positionen am Werkstück zu wiederholen, ohne daß der frühere hohe Aufwand zur Steuerung nötig ist. Im Sinne der Erfindung ist unter dem Begriff "vorgebbarer Parameter" insbesondere ein Platzhalter einer Variable der einprogrammierbaren Steuerung zu verstehen, dem ein Wert zuweisbar ist. Es sind aber auch Anweisungen, die ein Verhalten der Steuerung bzw. der Werkzeugmaschine auslösen, unter diesem Begriff zu verstehen. Die Nutzung von Platzhal­ tern, die erst in Verbindung mit den Wertzuweisungen ein präzi­ ses Verhalten der Steuerung bzw. damit verbundener Teile, wie Motoren, Ventile o.a. auslösen, bildet ein vorteilhaftes erfin­ dungsgemäßes Verfahren, unterschiedliche oder ähnliche Geome­ trien in flexibler Weise in ein Werkstück einzubringen.

In einer Ausgestaltung der Erfindung erfolgt vor dem Schritt d. der Start eines Bearbeitungsprogrammes für die zu bearbeitende Fläche, welches vorgebbare Parameter mit entsprechenden Wertzu­ weisungen enthält. Vorteilhaft ist es, eine Eingabe und/oder Auswahl vorgebbarer Parameter mit entsprechender Wertzuweisung vorzunehmen, anhand derer die Bearbeitung durchgeführt wird. Dadurch kann die Bearbeitung sehr stark automatisiert werden. Insbesondere ist es bei schon in einem Speicher vorhandenen und/oder übertragbaren Bearbeitungsprogrammen möglich, in ihnen eine jeweils geeignete Auswahl an vorgebbaren Parametern und/oder Wertzuweisungen zu treffen, mit denen die bestmöglich­ ste Bearbeitung der Fläche erfolgt. Gerade bei Änderungen im Material oder bei Bearbeitung von Gußstücken mit jeweils unter­ schiedlichen Materialübermaßen hat der Bediener der Werkzeug­ maschine so die Möglichkeit, flexibel während der Gesamtbear­ beitung reagieren zu können.

Besitzt die Werkzeugmaschine einen Werkzeuggeometriespeicher vergleichbar dem der "SINUMERIK", so wird die Position des Werkzeuges im Punkt (O) im Schritt d. dort gespeichert. Während üblicherweise beim Einspannen eines Werkzeuges in eine NC-Ma­ schine in diesem Speicher die Vermaßung des Werkzeuges für die Steuerung hinterlegt und anschließend das Werkzeug in Absolut­ maßen verfahren wird, erhält die Werkzeugsteuerung der Werk­ zeugmaschine nun eine neue quasi Nullpunktdefinition für den Punkt, an dem die Bearbeitung der Fläche beginnen soll. Es wird damit eine Deckung dieses Werkstücknullpunktes mit der soge­ nannten Nullage der zu bearbeitenden Fläche, beispielsweise ei­ ner Nut, erzielt. Der nun bei der Bearbeitung zu verfahrende Weg muß nicht mehr in Koordinaten des ersten Koordinatensystems eingegeben werden. Es genügt nun, aus beispielsweise einer Werkstattzeichnung des zu bearbeitenden Werkstückes den relativ zu verfahrenden Weg von dieser Nullage aus, einzugeben und an­ zuzeigen. Die ersten Koordinaten, die vorteilhafterweise an ei­ ner für die Bearbeitungsachsen externen Positionieranzeige dar­ gestellt werden, gehen dann somit nicht verloren. Dadurch er­ leichtert sich die Umsetzung von Bemaßungen in einer Werkstatt­ zeichnung in einzugebende Verfahrmaße für den Bediener und/oder Programmierer der NC-Maschine erheblich. Auch wird die Auswahl der zu nutzenden vorgebbaren Parameter und/oder Wertzuweisungen erleichtert, da die Umrechnung eines Abmaßes aus der Werkstatt­ zeichnung in ein Verfahrmaß der NC-Maschine in Bezug von zu ei­ nem Werkstücknullpunkt entfällt. Eine entsprechende Positio­ nieranzeige kann auch an einer NC-Maschine nachgerüstet werden.

In einer vorteilhaften Weise der Erfindung erfolgt nach dem Schritt e. der Bearbeitung der einzubringenden Fläche, eine Er­ fassung der momentanen Koordinaten der Position des Werkzeuges erfolgt. So kann festgestellt werden, ob diese mit entsprechen­ den vorgegebenen Maßen übereinstimmen. Eine weiter Ausgestal­ tung der Erfindung sieht daher vor, daß die Position des Werk­ zeuges nicht nur überprüft, sondern gegebenenfalls auch korri­ giert wird. Dieses vermeidet sich fortpflanzende Fehler bei der nacheinander folgenden Bearbeitung von einzubringenden Flächen in ein Werkstück. Das Werkzeug ist daher insbesondere im Schritt c. dann auch auf einen Startpunkt verfahrbar, der gleichzeitig Ausgangspunkt für die nachfolgende Bearbeitung des Werkstückes ist.

Durch einen Abgleich der Position des Werkzeuges wird auch bei vielfältigen zu bearbeitenden Flächen gewährleistet, daß Abwei­ chungen zwischen der Ist- und Sollposition bemerkt werden. Ins­ besondere wenn das Werkzeug im Schritt c. auf einen Punkt ge­ fahren wird, der mit dem Startpunkt der zu bearbeitenden Fläche übereinstimmt, wird bei einer Überprüfung und gegebenenfalls notwendigen Korrektur ein Abweichen verhindert. Eine Sicher­ stellung der Überprüfung und gegebenenfalls Korrektur erfolgt vorteilhafterweise, indem zumindest der Schritt e. des Bearbei­ tens der Fläche erst nach Auslösung eines Signales zur Bestäti­ gung einer korrekten Position des Werkzeuges erfolgt. Dieses kann aber auch schon vorher, beispielsweise vor der Koordina­ tenspeicherung der Position des Werkzeuges in ersten Koordina­ ten erfolgen. Der Ablauf der Schritte ist auch vorteilhafter­ weise auf jeden Einzelfall anpaß- und austauschbar. Auch ist es möglich, den Abgleich des Werkstückes nicht direkt am Werkstück selbst vorzunehmen, sondern an einem anderen Punkt. Jedoch sollte dieser einen Bezug zu einem festen Punkt am Werkstück haben.

Um eine fehlerhafte Bearbeitung eines Werkstückes zu vermeiden, ist weiterhin vorgesehen, daß eine Eingabe eines vorgebbaren Parameters und/oder eine Wertzuweisung an einen vorgebbaren Pa­ rameter überprüft wird. Wird nun ein Überschreiten einer Vor­ gabe für diese Eingabe festgestellt, sieht dann eine Ausgestal­ tung der Erfindung vor, daß diese Eingabe nicht angenommen wird. Vorteilhaft ist auch, wenn das Überschreiten einer Vor­ gabe dem Bediener oder auch der NC-Steuerung selbst angezeigt wird. Dann ist eine Korrektur der Eingabe möglich, so daß die Bearbeitung ohne Fehler vonstatten geht. Die Vorgaben können beispielsweise Schrittgeschwindigkeiten für das Werkzeug, Ab­ maße oder ähnliches sein.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung werden die vor­ gebbaren Parameter, entsprechend denen die einzubringende Flä­ che bearbeitet wird, in einen nicht flüchtigen Speicher fest eingegeben, aus dem sie abrufbar sind. Zu jedem Parameter kann eine entsprechende Wertzuweisung je nach zu bearbeitendem Werk­ stück vorgenommen werden. Dadurch wird das Verfahren sehr fle­ xibel handhabbar. Eine Vielzahl an vorgebbaren Parametern kann fest im Speicher verbleiben, eine Anpassung an zu bearbeitende Werkstücke mit ähnlichen und/oder gleichen Flächen bzw. Kontu­ ren erfolgt über die Auswahl der relativen Parameter sowie über die Wertzuweisungen. Eine Vielzahl an Grundprogrammen, vorgeb­ baren Parametern und/oder Wertzuweisungen ist beispielsweise auch in der Art einer Bibliothek zusammenfaßbar. Diese wird dann auf einem computerlesbaren Speichermedium und/oder Daten­ träger festgehalten und somit für jeweils unterschiedliche NC- Maschinen nutzbar gemacht.

Die Erfindung ermöglicht weiterhin eine günstige Nutzung be­ reits vorhandener Speicher einer Steuerung, wobei über die Auf­ teilung der zu speichernden Daten auf verschiedene Speicher bzw. Speicherbereiche erreicht wird, den Speicherbedarf zu ver­ kleinern. Dazu weist das Verfahren in einer vorteilhaften Aus­ gestaltung die Erfassung der der Position des Werkzeuges in er­ sten Koordinaten in einem ersten Speicher oder Speicherbereich auf, während die Speicherung der Position des Werkzeuges in zweiten Koordinaten in einem zweiten Speicher oder Speicherbe­ reich erfolgt.

Das Zuordnen eines relativen Nullpunktes im Schritt d. zum Punkt (O) erfolgt dann in einer Ausgestaltung im zweiten Spei­ cher oder Speicherbereich zu der Position des Werkzeuges, wo­ durch der zur Verfügung zu stellende Speicherbedarf weiter ver­ kleinerbar ist. Das Zuordnen der Koordinaten zu der Position nach Bearbeitung einer Fläche erfolgt vorteilhafterweise eben­ falls im ersten Speicher oder Speicherbereich. Anstatt wie frü­ her das komplette Bearbeitungsprogramm für das Werkstück aus einem Speicher abrufen zu müssen, ermöglicht eine derartige Verteilung zwischen verschiedenen Speichern bzw. Speicherberei­ chen eine zweckmäßige Auslegung und Nutzung der NC-Steuerung einer Werkzeugmaschine. Je nach Bedarf der Steuerung können na­ türlich auch mehrere Speicher bzw. Speicherbereiche genutzt werden. Als vorteilhaft hat es sich erwiesen, wenn ein vorgeb­ barer Parameter in den zweiten Speicher bzw. Speicherbereich eingegeben wird und die Wertzuweisung an den vorgebbaren Para­ meter über den ersten Speicher oder Speicherbereich erfolgt. Die Eingabe kann manuell über geeignete Eingabemittel wie Ta­ staturen erfolgen oder auch mittels eines angeschlossenen Com­ puters.

Weitere Vorteile und Eigenschaften eines bevorzugten Ausfüh­ rungsbeispieles der Erfindung werden anhand der folgenden Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 bis 9 die Ausarbeitung einer Schaufel­ nut in einem Turbinengehäuse,

Fig. 10 eine Aufteilung der zu bearbeitenden Fläche der Schaufelnut entsprechend den Fig. 1 bis 9 in vorgebbare Parameter und

Fig. 11 eine Steuerung einer NC-Machine in vereinfach­ ter Darstellung.

Fig. 1 zeigt einen Ausschnitt aus einem Turbinengehäuse 1, in dem sich schon eine fertigbearbeitete Schaufelnut 2 befindet. Die Kontur 3 der Schaufelnut 2 wird in mehreren Arbeitsschrit­ ten erstellt. Ein vorteilhaftes Verfahren entsprechend der Er­ findung erlaubt es, mehrere gleiche oder gleich-artige Nuten 2 insbesondere auch in einem teilbaren Turbinengehäuse 1 einzu­ bringen, wobei dann durch eine Teilungsebene des Turbinengehäu­ ses 1 eine Nut 2 durchläuft. Diese Nut 2 wird durch Vorstechen vorbearbeitet, anschließend wird eine Stemmnut eingebracht, woran sich das Erweitern und Fertigbearbeiten der Nut an­ schließt. Die Nut wird danach ausgekammert, um schließlich ein Vor- und Fertigbearbeiten der Stegbreite der Nut zu ermögli­ chen. Dann werden die Kantenbrüche hergestellt und die Nutkon­ tur ist fertig bearbeitet. In Fig. 1 ist das Vorstechen der Halsbreite H sowie das Vorstechen der Einlassungsbreite E mit dem Grund G durch einen gegenüber den anderen Zeichnungsstri­ chen dickeren Strich als zu bearbeitende Fläche B im Vollmate­ rial dargestellt. Das Werkzeug 4 zur Bearbeitung der herzustel­ lenden Fläche B befindet sich auf der sogenannten Nullage O.

Die Nullage O befindet sich im Schnittpunkt der mit x und z be­ zeichneten und eingezeichneten Achsen einer Drehmaschine. Bei dieser Nullage O handelt es sich um eine definierte Position des Startpunktes, an die das Werkzeug 4 entsprechend der nach­ folgend zu bearbeitenden Nut 2 herangefahren wird. Das Anfahren des Werkzeuges 4 zur Nullage O erfolgt in einem Absolutsystem einer NC-gesteuerten Werkzeugmaschine. Dazu kann das Werkzeug 4 ohne eine Voreinstellung an der Werkzeugmaschine ausgemessen werden. An dieser ist hierfür beispielsweise ein festangebautes optisches oder anderes Meßsystem installiert. Die geometrischen Daten des Fadenkreuzes des Meßsystems sind in Bezug auf einen Werkzeugmaschinennullpunkt als geschützte Parameter in einem Speicher hinterlegt. Der Bediener fährt nun das Werkzeug 4 in das Fadenkreuz des optischen Meßsystems. Mittels eines geeigne­ ten Signales über beispielsweise eine Funktionstaste wird ein entsprechendes Unterprogramm zur Werkzeugvermessung aufgerufen. Mittels eines Displays kann dann der Bediener aufgefordert wer­ den, eine Eingabe der entsprechenden Werkzeugkorrekturnummer zu machen. Unter der Werkzeugkorrekturnummer sind diejenigen Kor­ rekturwerte zu finden, die sich aus den Abstandsmaßen des opti­ schen Meßsystems zum Werkzeugmaschinennullpunkt und den aktu­ ellen Ist-Werten des Werkzeuges 4 ergeben. Diese können über geeignete Nummerisierung dem Werkzeug 4 zugeordnet und in einem entsprechenden Werkzeugkorrekturspeicher abgelegt werden. Beim Start eines NC-Programmes für die Bearbeitung der Kontur 3 wer­ den die momentanen Absolutkoordinaten der Position des Werkzeu­ ges 4 erfaßt. Anschließend wird das Werkzeug 4 zur Nullage O verfahren. Ist diese erreicht, werden die Absolutkoordinaten des Werkzeuges 4 gespeichert, sodann dieser Position der rela­ tive Nullpunkt als Nullage O zugeordnet. In einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens erfolgt vor der Speicherung der Absolutkoordinaten eine Überprüfung der Koordinaten des Werk­ zeuges 4. Erst nach einer gegebenenfalls durchgeführten Korrek­ tur und Auslösen eines Freisignals wird ein nächster Verfah­ rensschritt durch die Steuerung der Werkzeugmaschine ausge­ führt. Der dargestellten Kontur 3 der Schaufelnut 2 ist in die­ ser erfindungsgemäßen Ausgestaltung eine entsprechende Pro­ grammnummer zugeordnet, über die ein zugeordnetes Bearbeitungs­ programm aus einem Speicher der Steuerung abrufbar ist. Vor­ teilhafterweise befindet sich dieses Programm in einem anderen Speicher bzw. Speicherbereich als der Bereich der Absolutwert­ erfassung der Koordinaten des Werkzeugs. So kann beispielsweise ein Arbeitsspeicher der Steuerung freigehalten werden für aus­ zuführende Arbeitsschritte, während ein anderer Speicher der Steuerung als Parkspeicher für abzulegende Werte oder Daten dient. Nach Abschluß des Vorstechens wird das Werkzeug 4 vor­ teilhafterweise schließlich wieder in eine Nullage O verfahren, so daß eine Überprüfung der Position bzw. ein nächster Bearbei­ tungsschritt erfolgen kann.

Fig. 2 zeigt als zu bearbeitende Fläche B der Kontur 3 der Schaufelnut 2 im Turbinengehäuse 1 eine Stemmnut, die ausge­ dreht wird. Aufgrund dieser nun zu bearbeitenden Fläche B ist gegebenenfalls ein Werkzeugwechsel notwendig. Weist die Werk­ zeugmaschine eine Werkzeugwechselmöglichkeit beispielsweise in Form eines Revolverkopfes auf, so kann der entsprechende Werk­ zeugabgleich zu Beginn des Bearbeitungsvorganges der Kontur 3 schon erfolgt sein. Ein anderes erfindungsgemäßes Verfahren sieht vor, den Werkzeugabgleich bei jedem Werkzeugwechsel extra vorzunehmen und das dann neue Werkzeug anschließend wiederum in eine Nullage O anzufahren.

Fig. 3 und Fig. 4 zeigen das Fertigdrehen der Halsbreite H, der Einlassungsbreite E, wobei die entsprechend zu bearbeitende Fläche B in Fig. 3 vorgedreht und in Fig. 4 fertiggedreht wird. Dazu wird wieder das gleiche Werkzeug 4 wie in der Fig. 1 verwendet. Relative vorgebbare Parameter und Wertzuweisungen, die dem Werkstück 4 zugeordnet sind, übernimmt die Steuerung der Werkzeugmaschine durch Zugriff auf die entsprechende, das Werkzeug charakterisierende Speicheradresse.

Fig. 5 und Fig. 6 zeigen das sogenannte Auskammern der Schau­ felnut 2. Die Kontur 3 wird durch das Werkzeug 4 fertigbearbei­ tet, wobei ein Nachbearbeiten des Nutgrundes 5 nicht mehr nötig ist. Der Anschnitt 6 für die später herzustellende Stegbreite der Kontur 3 wird entweder mit demselben Werkzeug 4 oder mit einem anderen hergestellt. Dessen für die Steuerung kennzeich­ nende vorgebbare Parameter sind abrufbar eingespeichert. Die Bearbeitung, die in Fig. 5 erfolgt, wird ebenfalls in Fig. 6 durchgeführt, jedoch nun seitenverkehrt. Erfindungsgemäß werden die gleichen Parameter mit gleicher Wertzuordnung eingesetzt, wobei nur die Seitenverkehrtheit berücksichtigt zu werden braucht. Nach einem entsprechenden Werkzeugwechsel wird an­ schließend wieder eine Nullage O angefahren, bei der die Posi­ tion des Werkzeuges 4 festgestellt, überprüft, gegebenenfalls korrigiert und dessen Absolutkoordinaten gespeichert werden. Dann erfolgt die Zuordnung des relativen Nullpunktes zu dieser Position der Nullage O, wodurch der Werkstücknullpunkt mit der Nullage der Schaufelnut 2 wieder in Übereinstimmung gebracht wird für den nächsten Bearbeitungsschritt.

Fig. 7 und Fig. 8 zeigen die zu bearbeitende Fläche B, bei der der Anschnitt 6 aus Fig. 5 bzw. 6 zur Stegbreite 7 der Schaufelnut 2 vor - und fertigbearbeitet wird. Die Wertzuwei­ sungen an die gleichen vorgebbaren Parameter ändern sich dafür nicht. Bei einem mehrteiligen Gehäuse einer Turbomaschine, bei dem eine Schaufelnut 2 in einer Teilungsebene des Gehäuses liegt, wurden bisher nach dem Auskammern der Schaufelnut 2, wie in Fig. 5 und 6 dargestellt, die Teile des Turbinengehäuses 1 getrennt. Dieses war nötig, um die nachfolgenden Bearbeitungs­ schritte genau kontrollieren zu können. Eine Trennung der Teile ist nun durch Einsatz des erfindungsgemäßen Bearbeitungsverfah­ rens nicht mehr unbedingt notwendig. Durch die nun mögliche Ge­ häusebearbeitung bei zusammengesetztem Gehäuse in Verbindung mit dem erfindungsgemäßen Verfahren durch den Einsatz von Nullagen bei der Steuerung des oder der Werkzeuge und damit der Unterscheidung zwischen absoluten und relativen Koordinaten bei Einsatz neuer Werkzeuge kann die Bearbeitungszeit überraschen­ derweise um etwa 50% reduziert werden. Ein Grund dafür ist die Erleichterung des Werkzeugwechsels. Durch den Abgleich ist für jedes Werkzeug gewährleistet, daß die Bearbeitung der zu bear­ beitenden Fläche B mit den vorgegebenen Werten bzw. relativen Parametern erfolgt. Werden Abweichungen festgestellt, so sind diese dann an der jeweiligen Nullage O korrigierbar.

Fig. 9 zeigt als die zu bearbeitenden Flächen B die Kantenbrü­ che 8; das Werkzeug 4 verfährt dazu wiederum auf eine Nullage Q, um dann die Fläche B zu bearbeiten.

Fig. 10 zeigt eine vorteilhafte Ausgestaltung der Zuordnung vorgebbarer Parameter zu einer Schaufelnutkontur 2. Jede zu be­ arbeitende Fläche B erhält einen vorgebbaren relativen Parame­ ter R20 bis R30, wobei einzubringende Radien ebenfalls erfaßt sind. Diese Parameter sind in einem Speicher und/oder Unterpro­ gramm fest eingegeben. Bei Zuweisung von jeweiligen Werten wie Schnittiefe, Vorschub, Drehzahl, Schneidradius, Werkzeugbreite und anderen kann jede beliebige Schaufelnut 2 mit einer ent­ sprechenden Kontur 3 erzeugt werden. Eine Kombination verschie­ dener Parameter R20 bis R30 ist natürlich erweiter- wie auch verkleinerbar zur Erzeugung anderer Konturen. Dieses erfolgt vorteilhaft in zusammengestellten Unterprogrammen, die über ein Hauptprogramm zur Steuerung der Werkzeugmaschine abgerufen wer­ den. Auf diese Weise läßt sich die Speicherbelegung einer Werk­ zeugmaschine vorteilhaft ausnutzen, denn während die vorgebba­ ren Parameter fest gespeichert sind, brauchen nur ihre entspre­ chenden Wertzuweisungen für ein Werkstück beispielsweise über das Hauptprogramm zugeordnet werden. Ein Arbeitsspeicher muß dann nicht über das komplette Programm verfügen, sondern benö­ tigt nur die jeweiligen Zuweisungen mit Angabe der entsprechen­ den Parameternummern.

Fig. 11 zeigt eine Steuerung 9 in schematischer und verein­ fachter Darstellung. Eine zentrale Speichereinheit 10 ist mit zwei Speichern 11 und 12 verbunden, wobei die Schaltung um ent­ sprechende Schalterbausteine erweiterbar ist. Diese Option ist durch die Strichelung 13 angedeutet. Die zentrale Speicherein­ heit 10 kann ein oder mehrere Steuerungsprogramme aufnehmen. Ein Steuerungsprogramm ist vorteilhafterweise so ausgestaltet, daß es ein oder mehrere Programmodule aufweist. Eine vorteil­ hafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß ein erfin­ dungsgemäßer Verfahrensschritt b. einem ersten Programmodul und der erfindungsgemäße Schritt d. einem zweiten Programmodul zu­ geordnet ist. Während das eine Programmodul in Absolutbemaßung ausgestaltet ist, weist das andere eine Bemaßung mittels rela­ tiver, vorgebbarer Parameter auf. Insbesondere ist so ein er­ stes Programmodul werkstückindividuell ausgestaltet, während das zweite Programmodul werkstückunabhängig ausgestaltet ist. Das zweite Programmodul ist in dieser Weise mit relativen, vor­ gebbaren Parametern gestaltbar. Die Wertzuweisung zu den rela­ tiven Parametern erfolgt entsprechend dem jeweils zu bearbei­ tenden Werkstück über das erste Programmodul. Zur flexiblen Ge­ staltung der Bearbeitung verschiedener Werkstücke, in die glei­ che oder ähnliche Konturen einzubringen sind, weist die Steue­ rung die Speicher 11 und 12 voneinander getrennt auf. Dabei kann es sich auch um voneinander getrennte Speicherbereiche ei­ nes einzigen Speichers handeln, solange nur zumindest einer der Speicher bzw. Speicherbereiche zur nicht flüchtigen Datenspei­ cherung von relativen, vorgebbaren Parametern geeignet ist. Während so ein Hauptprogramm für die Bearbeitung eines Werk­ stückes in dem ersten Speicher 11 eingegeben ist, kann dieses über geeignete Datenübertragungswege mit entsprechenden Unter­ programmen aus dem zweiten Speicher 12 verbunden werden. Die Steuerung 9 ist dann in der Lage, entsprechend zu steuernde Einrichtungen der Vorrichtung wie den dargestellten Motor 14 zu verfahren. Der Motor 14 wiederum verfährt beispielsweise das Werkzeug 4 in die gewünschte Nullage.

Die Erfindung schafft nicht nur eine hohe Oberflächenqualität sowie große Maßgenauigkeit, sondern die Fertigungszeiten, bei­ spielsweise von Gehäusen, verringern sich erheblich. Bei dem dargestellten Beispiel der Einbringung von Schaufelnuten auf verschiedenen Koordinaten in ein Turbinengehäuse kann die Durchlaufzeit um über 20% mittels eines erfindungsgemäßen Be­ arbeitungsverfahrens reduziert werden. Auch ergibt sich eine deutlich bessere Handhabung von Bearbeitungsprogrammen für den Bediener der NC-Maschine. Eine Erstellung immer neuer Bearbei­ tungsprogramme für neue Werkstücke entfällt durch die mögliche Auswahl der vorgebbaren Parametern aus einer Programmbiblio­ thek. Bisher notwendig gewesene Programmierzeiten sind einge­ spart. Die Erfindung ist aber nicht auf die Bearbeitung von Turbomaschinengehäusen beschränkt. Vielmehr bietet sie sich auch zur Bearbeitung von Schaufelfüßen und anderen Teilen einer Turbomaschine an.

Claims (23)

1. Verfahren zur Bearbeitung eines Werkstückes (1), insbesondere einer Komponente einer Turbine, mittels eines Werkzeuges (4), das durch eine NC-gesteuerte Werkzeugmaschine verfahren wird, wobei in das Werkstück (1) mehrere ähnliche und/oder gleiche, auch konturmäßig ähnliche und/oder gleiche Flächen (B) einzubringen sind, mit den folgenden Schritten

• a) Abgleich des Werkzeuges (4) am Werkstück (1),
• b) Erfassung und/oder Eingabe einer Position des Werkzeuges (4) in ersten Koordinaten, die in Bezug von Werkzeug (4) zu Werkstück (1) stehen,
• c) Anfahren des Werkzeuges (4) in einen Punkt (O), der zumindest in der Nähe einer der zu bearbeitenden Flächen (B) liegt, im Koordinatensystem der ersten Koordinaten,
• d) Erfassung und Speicherung der Position des Werkzeuges im Punkt (O) in zweiten Koordinaten, die in Bezug von Werkzeug (4) zu Werkzeugmaschine stehen,
• e) Bearbeiten der einzubringenden Fläche (B) des Werkstückes (1) entsprechend der vorgebbaren Parameter unter Berücksichtigung des Koordinatensystemes der zweiten Koordinaten.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Schritt d. der Start eines Bearbeitungsprogrammes für die zu bearbeitende Fläche (B) erfolgt, welches vorgebbare Parameter mit entsprechenden Wertzuweisungen enthält.

3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Eingabe und/oder Auswahl vorgebbarer Parameter mit entsprechender Wert­ zuweisung erfolgt, anhand derer die Bearbeitung durchgeführt wird.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Speiche­ rung der Position des Werkzeuges im Punkt (O) im Schritt d. in einem Werkzeuggeometriespeicher erfolgt.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß nach Bearbei­ tung der einzubringenden Fläche (B) eine Erfassung der momenta­ nen Koordinaten der Position des Werkzeuges (4) erfolgt.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Position des Werkzeuges (4) überprüft und gegebenenfalls korrigiert wird.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest der Schritt e. erst nach einer Auslösung eines Signales zur Be­ stätigung einer korrekten Position des Werkzeuges (4) erfolgt.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die vorgeb­ baren Parameter in einen nicht flüchtigen Speicher eingegeben werden, aus dem sie abrufbar sind.

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß nach einer Unterbrechung der Bearbeitung der zu bearbeitenden Fläche das Bearbeitungsprogramm an gleicher Stelle mit der Bearbeitung fortfährt, wobei vorgebbare Parameter und/oder Wertzuweisungen an einen vorgebbaren Parameter änderbar sind.

10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß

• - die Erfassung der ersten Koordinaten der Position des Werkzeuges (4) in einem ersten Speicher oder Speicherbereich und
• - die Erfassung der zweiten Koordinaten der Position des Werkzeuges in einem zweiten Speicher oder Speicherbereich erfolgt.

11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Zuordnen von vorgebbaren Parametern im zweiten Speicher oder Speicher­ bereich zu einer Position des Werkzeuges (4) erfolgt.

12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß vorgebbare Pa­ rameter mit und/oder ohne Wertzuweisung aus einem Speicher abgerufen werden.

13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Eingabe eines vorgebbaren Parameters und/oder eine Wertzuweisung an einen vorgebbaren Parameter überprüft wird, wobei vorteilhafterweise bei Überschreiten einer Vorgabe für diese Eingabe die Eingabe nicht angenommen wird und/oder als unzulässig angezeigt wird.

14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei mehrere gleiche oder gleichartige Nuten (2) insbesondere in einem teilbaren Gehäuse (1) eingebracht werden, wobei insbesondere durch eine Teilungsebene des Gehäuses (1) eine Nut (2) durchläuft, mit den folgenden Schritten

• - Vorbearbeiten der Nut (2) durch Vorstechen,
• - Einbringen der Stemmnut,
• - Erweitern und Fertigbearbeiten der Nut (2),
• - Auskammern der Nut (2),
• - Vor- und Fertigbearbeiten einer Stegbreite (7) der Nut (2) und
• - Einbringen von Kantenbrüchen (8).

15. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Aus­ kammern der Nut (2) die Teile des Gehäuses (1) getrennt werden.

16. Anwendung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche zur Bearbeitung von Gehäusen (1) oder anderen Teilen für eine Turbomaschine, wobei die einzubringende Fläche (B) vorbearbeitet und fertigbearbeitet wird.

17. Computer-lesbarer Datenträger mit Computerprogramm, das dazu verwendet wird, eine NC-Steuerung zu veranlassen, nach einem der vorhergehenden Ansprüche zu funktionieren.

18. Vorrichtung zur Bearbeitung eines Werkstückes (1), wobei die Vorrichtung eine Steuerung (9) aufweist, der ein das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 16 definierendes Steuerungsprogramm zugeordnet ist.

19. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß das Steue­ rungsprogramm in der Weise ausgestaltet ist, daß es zumindest für den Schritt c. ein erstes Programmodul und für den Schritt e. ein zweites Programmodul aufweist.

20. Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Pro­ grammodul werkstückindividuell ausgestaltet ist und daß das zweite Programmodul in der Weise werkstückunabhängig ausgestaltet ist, daß es mit den vorgebbaren Parametern bearbeitet wird.

21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 19 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung zwei voneinander getrennte Speicher (10, 11, 12) und/oder Spei­ cherbereiche aufweist, wobei zumindest ein Speicher (10, 11, 12) zur nichtflüchtigen Datenspeicherung geeignet ist.

22. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 19 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Program­ module in getrennten Speichern (10, 11, 12) und/oder Speicher­ bereichen eingespeichert sind.

23. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 19 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Programmo­ dule untereinander zur Datenübertragung verbunden sind.