BESCHREIBUNG
Die Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Verfahren und Maschinen zur Herstellung von Werkstücken mit konkaven und konvexen Oberflächen siad in verschiedenen Ausführungen bekannt. Je nach Anw; - szweck werden für die konkaven und konvexen Flächen besondere Konturen vorgeschrieben, beispielsweise bei Kontaktlinsen für das menschliche Auge, deren Form der Form des Auges möglichst genau angepasst werden soll.
Die Grundform der konkaven und konvexen Flächen stellt die sphärische Fläche bzw. die Kugelfläche dar. Für die spanende Herstellung einer Kugelfläche sind Geräte bekannt, die als Kugeldrehapparate bezeichnet und als Zusatzgerät an einer Drehmaschine verwendet werden. Für die Lagerung des Werkzeuges bzw. Werkstückes wird ein, gewöhnlich um eine vertikale Achse schwenkbarer Schwenksupport verwendet, auf welchem ein Schlitten radial in Richtung der Schwenkachse verschiebbar angeordnet ist, auf welchem das Werkzeug bzw. Werkstück aufgespannt wird. Wird das Werkzeug bei rotierendem Werkstück mit einem gewissen Abstand von der Schwenkachse ausgeschwenkt, entsteht eine Kugelfläche, deren Zentrum in der Schwenkachse des Schwenksupportes liegt und deren Radius dem Abstand des Werkzeuges von der Schwenkachse entspricht.
Eine konkave Kugelfläche entsteht dadurch, dass das Werkzeug durch den Schlitten über die Schwenkachse des Supportes verstellt und gegenüber dem rotierenden Werkstück geschwenkt wird.
Sollen konkave oder konvexe Flächen hergestellt werden, deren Kontur bzw. Querschnitt mehrere Kreisabschnitte mit unterschiedlichem Radius aufweist, kann hierzu der beschriebene Kugeldrehapparat verwendet werden. Damit die verschiedenen Radien während bestimmter Winkelbereiche der Schwenkbewegung durch Verstellen des Werkzeugschlittens eingestellt werden können, ist es zweckmässig, eine Schablone zu verwenden und am Schlitten einen Fühler anzuordnen, welcher während der Schwenkbewegung an der Schablone entlanggeführt wird und den Schlitten entsprechend der Form der Schablone verstellt. Flächen dieser Art werden als asphärische Flächen bezeichnet.
Für eine weitere Annäherung spanend hergestellte Linsen, insbesondere konkaver Form, an Flächen wie sie beispielsweise beim Auge vorliegen, ist es bekannt, konkave und konvexe Flächen mit torischer Form herzustellen. Die Torusfläche wird hierbei durch zwei verschiedene Radien in zwei senkrecht zueinander stehenden Achsen angenähert.
Zur Herstellung solcher torischer Flächen wird eine andere Drehmaschine benötigt. Bei dieser rotiert das Werkzeug, das mittels eines Exzenterkopfes in die Maschinenspindel eingesetzt ist. Das Werkstück ist auf einem Schlitten befestigt, der auf einem Schwenksupport verschiebbar gelagert ist. Die Schwenkachse des Schwenksupports schneidet hierbei die Drehachse der Maschinenspindel nicht, sondern ist um einen bestimmten Betrag versetzt. In der Richtung dieser Versetzung entsteht dann bei der Bearbeitung der konkaven Fläche ein grösserer Radius als der Radius in der dazu senkrechten Achse.
Hier setzt die Erfindung ein, der die Aufgabe zugrundeliegt, das Verfahren der eingangs beschriebenen Art so weiter auszugestalten, dass eine weitere Annäherung an bestehende konkave Flächen ermöglicht wird.
Diese Aufgabe wird gemäss der Erfindung dadurch gelöst, dass während der Rotationsbewegung dem Werkstück bzw.
Werkzeug bei seiner Schwenkbewegung um die Schwenkachse noch eine Zusatzbewegung in Richtung der Werkstückspindel bzw. Werkzeugachse überlagert wird. Dadurch wird erreicht, dass konkave Flächen hergestellt werden können, die als asphärische Torusflächen bezeichnet werden und eine weitere Annäherung an vorkommende Flächen ermöglichen, wie sie z. B. am Auge vorliegen. Zweckmässig wird hierbei die Zusatzbewegung in Richtung der Werkstückachse durch ein selbsttätiges Steuerwerk, z. B. eine Kopiersteuerung oder eine elektronische, durch einen Prozessor programmierbare Steuerung, erzeugt.
Die Erfindung umfasst auch eine Drehmaschine, welche als deren Aufgabe die optimale Durchführung des Verfahrens ermöglichen soll. Diese Aufgabe wird durch eine Drehmaschine gelöst, die gekennzeichnet ist durch - einen seitlich verschiebbaren Werkzeug- bzw. Werkstück Spindelstock mit einer rotierenden Spindel zur Aufnahme eines das Werkzeug bzw. Werkstück spannenden Exzenterkopfes zur Einstellung des Abstandes des Werkzeuges bzw. des Werkstükkes von der Spindeldrehachse, - einen Schwenkständer, bestehend aus einem Schwenksupport und einem in Richtung der Schwenkachse verschiebbaren Horizontalschlitten mit einer Werkstückspindel, bzw. einem Werkzeughalter, und - eine Steuereinrichtung zur Übertragung der Geometrie einer gespeicherten konkaven oder konvexen Form zur Positionierung des Schwenkständers und des darauf angeordneten Werkstückes, bzw. Werkzeuges.
Zweckmässig ist die Werkstückspindel bzw. der Werkzeughalter des Schwenkständers ausser der Einstellung in Richtung der Werkstückspindelachse in Richtung von zwei weiteren zur Richtung der Werkstückspindelachse senkrechten Achse einstellbar.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 eine Seitenansicht einer schematisch dargestellten Drehmaschine zur Herstellung von Werkstücken mit einer konkaven Fläche, und
Fig. 2 eine Draufsicht der Drehmaschine nach Fig. 1, und
Fig. 3 eine Seitenansicht einer schematisch dargestellten Drehmaschine zur Herstellung von Werkstücken mit einer konvexen Fläche.
Die Erfindunggehtvon der Überlegung aus, dass es möglich ist, mit einer Drehmaschine, welche die Herstellung konkaver Flächen, insbesondere konkaver Torusflächen, an Werkstücken ermöglicht, mit vertretbarem Aufwand auch für die Herstellung anderer konkaver asphärischer Flächen, insbesondere asphärischer Torusflächen, entwickelt werden kann. In Fig. 1 ist eine solche Drehmaschine dargestellt, die auf einem Fundament 1 aufgebaut ist. Sie weist einen Sockel 2 auf, in welchem ein, gesamthaft mit 3 bezeichneter Schwenkständer gelagert ist. Der Schwenkständer 3 weist hierzu eine Schwenksäule 4 auf, deren Schwenkachse 5 vertikal verläuft.
Es wäre jedoch auch möglich, die Drehmaschine mit einem Werkstückspindelstock 3 so auszubilden, dass die Schwenkachse 5 der Schwenksäule 4eine andere Lage, beispielsweise eine horizontale oder schräge Lage, aufweist. Die vertikale Schwenkachse 5 entspricht einer üblichen, bewährten Ausführung.
Die Schwenksäule 4 ist im Sockel 2 in nicht näher bezeichneten, beispielsweise als Gleit- oder Wälzlager ausgebildeten Lagern gelagert. Die Schwenksäule 4 trägt einen Schwenktisch 7 und bildet mit diesem zusammen einen Schwenksupport 8, auf welchem ein mit einer konkaven Fläche versehenes Werkstück 10 hergestellt wird, wie nachstehend noch im Detail erläutert wird.
Auf dem Schwenktisch 7 ist ein verschiebbarer Horizontalschlitten 12 montiert, welcher gegenüber dem Schwenktisch 7 in Richtung der Schwenkachse 5 gegen die Schwenkachse 5 und von derselben weg verschiebbar ist. Die Verschiebung kann beispielsweise manuell durch einen Spindeltrieb 6 erfolgen, jedoch kann ein solcher Spindeltrieb auch motorisch, z. B. über Schrittmotoren angetrieben werden. Der verschiebbare Horizontalschlitten 12 kann zudem gegenüber dem Schwenktisch 7 höhenverstellbar, beispielsweise ebenfalls mit einem Spindeltrieb, ausgebildet werden. Die beiden Bewegungsmöglichkeiten des Hort- zontalschlittens 12 sind durch zwei Doppelpfeile 14, 15 angedeutet.
Auf dem verschiebbaren Horizontalschlitten 12 kann auch ein Querschlitten 18 verschiebbar gelagert und durch einen Querspindeltrieb verstellbar sein. Auch ein solcher Querspindeltrieb kann als manueller oder motorischer Antrieb ausgebildet sein.
Das Werkstück 10 kann dann um drei zueinander senkrechte Achsen eingestellt bzw. verstellt werden.
In dem Querschlitten 18 ist eine Werkstückspindel 20 in Lagern drehbar gelagert. Bei solchen Lagern handelt es sich wie auch bei den Lagern der Schwenksäule 4 und an andern Stellen der Drehmaschine verwendete Lager um spielfreie Gleit- oder Wälzlager.
Grundsätzlich sei noch erwähnt, dass auch die verschiedenen Spindeltriebe spielfreie Ausführungen darstellen, wie auch die ganze Drehmaschine mit hoher Präzision ausgeführt sein muss, um die gewünschten gewölbten Flächen in exakter Form herstellen zu können.
Gegenüber dem Werkstückspindelkopf 3 ist auf dem Sockel 2 ein Werkzeugspindelstock 22 gelagert, der durch einen nicht dargestellten Spindeltrieb quer zu seiner Werkzeugspindelachse 25 in Richtung des Doppelpfeils 26 verschiebbar ist, siehe Fig. 2.
Im Werkzeugspindelstock 22 ist eine Werkzeugspindel 21 drehbar gelagert, welche von einem Antriebsmotor (nicht dargestellt) angetrieben wird. Die Werkzeugspindel 21 trägt zum Einspannen eines Werkzeuges 28 einen Exzenterkopf 30, mittels welchem das Werkzeug 28 exzentrisch zur Werkzeugspindelachse 25 einstellbar ist. Die Werkzeugspindelachse 25 kann durch einen Spindeltrieb in der Höhe genau mit der Werkstückspindelachse 23 eingestellt werden.
Aus Fig. 2 ist ersichtlich, dass der Werkstückspindelstock 3 gemäss dem Doppelpfeil 31 um 900 schwenkbar ist, wobei die andere Endlage durch eine Achse 19 angedeutet ist.
Werden konkave Flächen bearbeitet, wobei der Werkzeugspindelstock 22 seitlich zur Werkstückspindelachse 23 eingestellt ist, d. h. beim Herstellen einerTorusfläche, wird nur die eine Hälfte der konkaven Fläche hergestellt. Damit die andere Hälfte der konkaven Fläche ebenfalls bearbeitet werden kann, ist ein Drehgriff 32 an der Werkstückspindel 20 vorgesehen, mittels welchem das Werkstück 10 um 1800 gewendet werden kann.
Damit kann die Gesamtbearbeitung der konkaven Fläche in einfacher Weise durchgeführt werden.
Damit bei der Bearbeitung konkaver Flächen in asphärischer Form verschiedene Kugelradien eingehalten werden können, ist der verschiebbare Horizontalschlitten 12 mit einer Steuereinrichtung 35 ausgerüstet, mit welcher diese unterschiedlichen Radien selbsttätig eingestellt werden. In Fig. 1 ist die Steuereinrichtung 35 als mechanisches Übertragungssystem angedeutet, bei welchem ein Verstellhebel 36 mit einem Fühler 37 eine Schablone 38 abtastet. Die Schablone 38 weist entsprechend der Schwenkbewegung des Werkstückspindelstocks 3 eine viertelkreisförmige Ausbildung auf, die eine der gewünschten Geometrie entsprechende Kontur aufweist. Die Steuereinrichtung 35 ist in Fig. 3 im Detail dargestellt und wird dort beschrieben.
Die Einhaltung verschiedener Radien bei der Herstellung asphärischer Flächen kann auch durch eine andere Steuereinrichtung 35 als mit Fühler und Schablone erreicht werden. Es kann beispielsweise eine eigentliche Kopiersteuerung verwendet werden, mit welcher eine proportionale Vergrösserung der gewünschten Geometrie erreicht werden kann. Dadurch kann die Schablone 38 in vergrössertem Massstab hergestellt werden.
Es ist jedoch auch möglich, für die Einhaltung verschiedener Radien eine elektronische Steuerung zu verwenden. Hierbei wird der verschiebbare Horizontalschlitten 12 durch einen Schrittmotor angetrieben, der durch einen programmierbaren Prozessor in Abhängigkeit der Schwenkbewegung gesteuert wird.
Mit der beschriebenen Drehmaschine lassen sich konkave Flächen verschiedener Art herstellen. Fluchtet die Werkzeugspindelachse 25 sowohl in der Höhe als auch in der Seite mit der Werkstückspindel 23, werden Kugelflächen erzeugt. Durch Einsatz der Steuereinrichtung 35 können asphärische Flächen erzeugt werden. Wird der Werkzeugspindelstock 22 seitlich zur Werkstuckspindel 23 versetzt, werden Torusflächen erzeugt.
Durch den Einsatz der Steuereinrichtung35 gelingt es zudem, asphärische Torusflächen zu erzeugen. Hierbei ist der Radius in vertikaler Richtung ein Teil einer Kugelfläche, während in horizontaler Richtung durch die Steuereinrichtung 35 und mit der seitlichen Anordnung der Werkzeugspindelachse 25 zur Werkstückspindelachse 23 eine asphärische Torusfläche erzeugt werden kann. Dies stellt eine der besten Annäherung an vorhandenen konkaven Flächen, wie sie beispielsweise beim menschlichen Auge vorkommen, dar.
Wie bereits erwähnt wurde, können mit der Drehmaschine nach Fig. 1 und 2 konkave Flächen, asphärische Torusflächen erzeugt werden. Die Herstellung konvexer Flächen kann durch geringfügige Änderung der Drehmaschine nach Fig. 1 und 2 erreicht werden. Die wesentliche Änderung besteht darin, dass das Werkzeug 28 an die Stelle des Werkstückes 10 im Schlitten 18 und das Werkstück 10 an die Stelle des Werkzeuges 28 in dem Werkzeugspindelstock 23 befestigt wird. Im Schlitten 18 ist dann die Werkstückspindel 20 durch einen Werkzeughalter zu ersetzen, mit dem die Werkzeugsclmeide in die Achse 23 gebracht werden kann. Beim Werkzeugspindelstock, der jetzt zum Werkstückspindelstock 22 wird, bleibt dagegen unverändert. Hier wird das Werkstück 10 nicht stirnseitig, sondern an der Seite seines Halters befestigt.
Dies bedingt, dass der Schwenktisch 7 noch über die Achse 19, siehe Fig. 2, hinausgeschwenkt werden muss. Dies kann jedoch problemlos an der beschriebenen Dreh- maschine verwirklicht werden. Alle übrigen Teile der Drehmaschine bleiben unverändert und sind auch mit denselben Bezugszeichen bezeichnet wie in Fig. 1 und 2. Durch den Austausch von Werkstück 10 und Werkzeug 28 gegenüber der Drehmaschine nach Fig. 1 können auch konvexe Flächen bearbeitet werden und insbesondere auch asphärische Torusflächen durch Verschieben des Werkstückspindelstockes 22 bezüglich der Werkzeugachse 23.
Da bei der Drehmaschine nach Fig. 3 ebenfalls die Steuereinrichtung 35 mit Fühler 37 und Schablone 38 eingebaut ist, können somit mit der Maschine nach Fig. 3 konvexe asphärische Torusflächen hergestellt werden. Die Einrichtung 35 ist so ausgelegt, dass sie mit einer positiven oder negativen Übersetzung eingestellt werden kann.
Die Steuereinrichtung 35 funktioniert wie folgt: An dem Horizontalschlitten 12 ist ein nach abwärts gerichtetes Schwert 40 befestigt, in welchem ein Führungsschlitz 41 für einen Führungsbolzen 42 eingearbeitet ist. Der Führungsbolzen 42 ist in einem Verstellkolben 43 drehbar gelagert, welcher in einem Gehäuse 44 des Verstellhebels 36 verschiebbar geführt und ist mit einer Verstellstange 45 verbunden. Die Verstellstange 45 ist ein Teil eines Spindeltriebes (nicht dargestellt), der im Verstellhebell 36 eingebaut und durch einen Verstellring 46 einstellbar ist.
Am Schwenktisch 7 ist ein Haltering 39 befestigt, in welchem eine Schwenkwelle 47 angeordnet ist, um welche das Gehäuse 44 und damit der Verstellhebel 36 schwenkbar ist.
Zum Verstellen der Übersetzung zwischen dem Weg des Fühlers 37 und demjenigen des Horizontalschlittens 12 kann durch Drehen des Verstellringes 46 die Lage des Führungsbolzens 42 durch Verschieben des Verstellkolbens 43 in seiner Lage zur Schwenkwelle 47 verändert werden. In Fig. 1 und 3 sind die beiden Endlagen des Führungsbolzens 42 dargestellt. In der Nebenfigur von Fig. 3 ist dies ebenfalls ersichtlich. In der obersten Lage des Führungsbolzens 42 wird der Horizontalschlitten entgegen dem Ausschlag des Fühlers bewegt. Fluchtet der Führungsbolzen 42 mit der Schwenkwelle 47, erfolgt keine Bewegung des Horizontalschlittens 12 bei einer Auslenkung des Fühlers 37. Der Horizontalschlitten 12 beschreibt dann einen Bogen mit gleichbleibendem Radius.
Erfolgt die Verstellung des Führungsbolzens 42 durch den Verstellkolben 43 in eine Lage unterhalb der Achse der Schwenkwelle 47, wird bei einem Ausschlag des Fühlers 37 der Horizontalschlitten 12 in dieselbe Richtung wie die Schwenkrichtung des Fühlers 37 bewegt. Mit dem Verstellring ist es somit möglich, in einem bestimmten Bereich jede beliebige Übersetzung in entgegengesetzter oder gleichsinniger Richtung einzustellen. Damit wird dann die Zahl der verwendeten Schablonen wesentlich verringertwerden, da mit derselben Schablone viele unterschiedliche Linsengrössen hergestellt werden können.
DESCRIPTION
The invention relates to a method according to the preamble of patent claim 1.
Processes and machines for producing workpieces with concave and convex surfaces are known in various designs. Depending on the application; - For the purpose of concave and convex surfaces, special contours are prescribed, for example in the case of contact lenses for the human eye, the shape of which should be adapted as closely as possible to the shape of the eye.
The basic shape of the concave and convex surfaces is the spherical surface or the spherical surface. For the machining of a spherical surface, devices are known which are referred to as ball turning devices and are used as additional devices on a lathe. For the storage of the tool or workpiece, a pivot support, usually pivotable about a vertical axis, is used, on which a slide is arranged so as to be radially displaceable in the direction of the pivot axis, on which the tool or workpiece is clamped. If the tool is pivoted out at a certain distance from the swivel axis while the workpiece is rotating, a spherical surface is formed, the center of which lies in the swivel axis of the swivel support and the radius of which corresponds to the distance of the tool from the swivel axis.
A concave spherical surface arises from the fact that the tool is adjusted by the slide over the pivot axis of the support and is pivoted relative to the rotating workpiece.
If concave or convex surfaces are to be produced, the contour or cross section of which has several circular sections with different radius, the described ball turning device can be used for this purpose. So that the different radii can be adjusted during certain angular ranges of the swivel movement by adjusting the tool slide, it is expedient to use a template and to arrange a sensor on the slide, which is guided along the template during the swivel movement and adjusts the slide according to the shape of the template . Surfaces of this type are called aspherical surfaces.
For a further approximation of machined lenses, in particular concave shape, on surfaces such as are present in the eye, for example, it is known to produce concave and convex surfaces with a toric shape. The toroidal surface is approximated by two different radii in two mutually perpendicular axes.
Another lathe is required to produce such toric surfaces. This rotates the tool that is inserted into the machine spindle by means of an eccentric head. The workpiece is fastened on a slide, which is slidably mounted on a swivel support. The swivel axis of the swivel support does not intersect the axis of rotation of the machine spindle, but is offset by a certain amount. In the direction of this displacement, a larger radius then arises when the concave surface is machined than the radius in the axis perpendicular to it.
This is where the invention comes in, which is based on the object of further developing the method of the type described at the outset in such a way that a further approximation to existing concave surfaces is made possible.
This object is achieved according to the invention in that the workpiece or
Tool during its swiveling movement about the swiveling axis, an additional movement in the direction of the workpiece spindle or tool axis is superimposed. It is thereby achieved that concave surfaces can be produced, which are referred to as aspherical toroidal surfaces and allow a further approximation to occurring surfaces, such as those e.g. B. present on the eye. The additional movement in the direction of the workpiece axis is expediently carried out by an automatic control unit, e.g. B. a copy control or an electronic, programmable by a processor control.
The invention also encompasses a lathe which, as its task, is intended to enable the method to be carried out optimally. This object is achieved by a lathe, which is characterized by a laterally displaceable tool or workpiece headstock with a rotating spindle for receiving an eccentric head which clamps the tool or workpiece to adjust the distance of the tool or the workpiece from the spindle axis of rotation, - a swivel stand, consisting of a swivel support and a horizontal slide that can be moved in the direction of the swivel axis with a workpiece spindle or a tool holder, and - a control device for transmitting the geometry of a stored concave or convex shape for positioning the swivel stand and the workpiece arranged thereon, or Tool.
In addition to the setting in the direction of the workpiece spindle axis, the workpiece spindle or the tool holder of the swivel stand is expediently adjustable in the direction of two further axes perpendicular to the direction of the workpiece spindle axis.
An embodiment of the invention is shown in the drawing and is described below. Show it:
Fig. 1 is a side view of a schematically illustrated lathe for the production of workpieces with a concave surface, and
Fig. 2 is a plan view of the lathe of Fig. 1, and
Fig. 3 is a side view of a schematically illustrated lathe for the production of workpieces with a convex surface.
The invention is based on the consideration that it is possible, with a lathe, which enables the production of concave surfaces, in particular concave toroidal surfaces, on workpieces, with reasonable effort, also for the production of other concave aspherical surfaces, in particular aspherical toroidal surfaces. 1 shows such a lathe which is built on a foundation 1. It has a base 2, in which a swivel stand, generally designated 3, is mounted. For this purpose, the swivel stand 3 has a swivel column 4, the swivel axis 5 of which extends vertically.
However, it would also be possible to design the lathe with a workpiece headstock 3 in such a way that the pivot axis 5 of the pivot column 4 has a different position, for example a horizontal or inclined position. The vertical pivot axis 5 corresponds to a usual, proven design.
The swivel column 4 is mounted in the base 2 in bearings, which are not specified, for example in the form of plain or roller bearings. The swivel column 4 carries a swivel table 7 and forms together with this a swivel support 8, on which a workpiece 10 provided with a concave surface is produced, as will be explained in detail below.
On the swivel table 7, a displaceable horizontal slide 12 is mounted, which is displaceable relative to the swivel table 7 in the direction of the swivel axis 5 against the swivel axis 5 and away from it. The displacement can for example be done manually by a spindle drive 6, but such a spindle drive can also be motorized, e.g. B. driven by stepper motors. The displaceable horizontal slide 12 can also be designed to be height-adjustable relative to the swivel table 7, for example also with a spindle drive. The two possibilities of movement of the horticultural slide 12 are indicated by two double arrows 14, 15.
A cross slide 18 can also be mounted displaceably on the displaceable horizontal slide 12 and can be adjusted by a cross spindle drive. Such a cross spindle drive can also be designed as a manual or motor drive.
The workpiece 10 can then be adjusted or adjusted about three mutually perpendicular axes.
A workpiece spindle 20 is rotatably supported in bearings in the cross slide 18. Such bearings, like the bearings of the swivel column 4 and bearings used elsewhere on the lathe, are free of play sliding or roller bearings.
Basically, it should also be mentioned that the various spindle drives also represent play-free designs, and the entire lathe must also be designed with high precision in order to be able to produce the desired curved surfaces in an exact form.
Compared to the workpiece spindle head 3, a tool headstock 22 is mounted on the base 2 and can be displaced transversely to its tool spindle axis 25 in the direction of the double arrow 26 by a spindle drive (not shown), see FIG. 2.
A tool spindle 21 is rotatably mounted in the tool headstock 22 and is driven by a drive motor (not shown). The tool spindle 21 carries an eccentric head 30 for clamping a tool 28, by means of which the tool 28 can be adjusted eccentrically to the tool spindle axis 25. The height of the tool spindle axis 25 can be set precisely with the workpiece spindle axis 23 by means of a spindle drive.
It can be seen from FIG. 2 that the workpiece headstock 3 can be swiveled by 900 according to the double arrow 31, the other end position being indicated by an axis 19.
Are concave surfaces machined, with the tool headstock 22 set laterally to the workpiece spindle axis 23, i. H. when making a toroidal surface, only half of the concave surface is made. So that the other half of the concave surface can also be machined, a rotary handle 32 is provided on the workpiece spindle 20, by means of which the workpiece 10 can be turned around 1800.
The entire machining of the concave surface can thus be carried out in a simple manner.
So that different spherical radii can be maintained when machining concave surfaces in an aspherical shape, the displaceable horizontal slide 12 is equipped with a control device 35, with which these different radii are set automatically. In Fig. 1, the control device 35 is indicated as a mechanical transmission system, in which an adjusting lever 36 with a sensor 37 scans a template 38. The template 38 has a quarter-circular design corresponding to the pivoting movement of the workpiece headstock 3, which has a contour corresponding to the desired geometry. The control device 35 is shown in detail in FIG. 3 and is described there.
The compliance with different radii in the production of aspherical surfaces can also be achieved by a control device 35 other than with a sensor and template. An actual copy control can be used, for example, with which a proportional enlargement of the desired geometry can be achieved. As a result, the template 38 can be produced on an enlarged scale.
However, it is also possible to use an electronic control to maintain different radii. Here, the displaceable horizontal slide 12 is driven by a stepper motor which is controlled by a programmable processor as a function of the pivoting movement.
With the lathe described, various types of concave surfaces can be produced. If the tool spindle axis 25 is aligned both in height and in the side with the workpiece spindle 23, spherical surfaces are generated. Aspherical surfaces can be generated by using the control device 35. If the tool headstock 22 is moved laterally to the workpiece spindle 23, toroidal surfaces are generated.
By using the control device 35, it is also possible to produce aspherical toroidal surfaces. Here, the radius in the vertical direction is part of a spherical surface, while an aspherical toroidal surface can be generated in the horizontal direction by the control device 35 and with the lateral arrangement of the tool spindle axis 25 to the workpiece spindle axis 23. This is one of the best approximations to existing concave surfaces, such as those found in the human eye.
As already mentioned, concave surfaces, aspherical toroidal surfaces can be produced with the lathe according to FIGS. 1 and 2. The production of convex surfaces can be achieved by slightly changing the lathe according to FIGS. 1 and 2. The essential change is that the tool 28 is fixed in the place of the workpiece 10 in the slide 18 and the workpiece 10 in the place of the tool 28 in the tool headstock 23. In the carriage 18, the workpiece spindle 20 is then to be replaced by a tool holder with which the tool clamp can be brought into the axis 23. In contrast, the tool headstock, which now becomes the workpiece headstock 22, remains unchanged. Here, the workpiece 10 is not fastened on the end face, but on the side of its holder.
This means that the swivel table 7 must still be swiveled beyond the axis 19, see FIG. 2. However, this can be easily achieved on the lathe described. All other parts of the lathe remain unchanged and are also designated by the same reference numerals as in FIGS. 1 and 2. By exchanging workpiece 10 and tool 28 with the lathe according to FIG. 1, convex surfaces can also be machined, and in particular also aspherical toroidal surfaces Moving the workpiece headstock 22 with respect to the tool axis 23.
Since the control device 35 with sensor 37 and template 38 is also installed in the lathe according to FIG. 3, convex aspherical toroidal surfaces can thus be produced with the machine according to FIG. 3. The device 35 is designed so that it can be set with a positive or negative translation.
The control device 35 functions as follows: On the horizontal slide 12, a downward-pointing sword 40 is fastened, in which a guide slot 41 for a guide pin 42 is incorporated. The guide pin 42 is rotatably mounted in an adjusting piston 43, which is slidably guided in a housing 44 of the adjusting lever 36 and is connected to an adjusting rod 45. The adjusting rod 45 is part of a spindle drive (not shown) which is installed in the adjusting lever 36 and is adjustable by means of an adjusting ring 46.
On the swivel table 7, a retaining ring 39 is fastened, in which a swivel shaft 47 is arranged, about which the housing 44 and thus the adjusting lever 36 can be swiveled.
To adjust the translation between the path of the sensor 37 and that of the horizontal slide 12, the position of the guide pin 42 can be changed by moving the adjusting piston 43 in its position relative to the pivot shaft 47 by rotating the adjusting ring 46. 1 and 3, the two end positions of the guide pin 42 are shown. This can also be seen in the secondary figure of FIG. 3. In the uppermost position of the guide pin 42, the horizontal slide is moved against the deflection of the sensor. If the guide pin 42 is aligned with the swivel shaft 47, the horizontal slide 12 does not move when the sensor 37 is deflected. The horizontal slide 12 then describes an arc with a constant radius.
If the guide pin 42 is adjusted by the adjusting piston 43 into a position below the axis of the pivot shaft 47, the horizontal slide 12 is moved in the same direction as the pivoting direction of the sensor 37 when the sensor 37 deflects. With the adjustment ring it is thus possible to set any ratio in the opposite or in the same direction in a certain area. This will significantly reduce the number of templates used, since many different lens sizes can be produced with the same template.