DE10006052C2 - Körper und Verfahren zur abtragenden Oberflächenbearbeitung - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Körper und ein Verfahren zur abtragenden Oberflächenbearbeitung, insbesondere zum Schleifen, Läppen oder Polieren.

Zur abtragenden Oberflächenbearbeitung, wie Schleifen, Läppen oder Polieren, wie diese Verfahren insbesondere bei der Herstellung von Linsen und anderen optischen Körpern mit entsprechend glatten Oberflächen eingesetzt werden, wird üblicherweise der Bearbeitungskörper in einer Pendelbewegung über die zu bearbeitende rotierende Fläche geführt. Zwischen dem Bearbeitungskörper und der zu bearbeitenden Fläche befindet sich üblicherweise ein Polier-, Läpp- oder Schleifmittel, d. h. eine Flüssigkeit, die Schmirgelkörner in der für den gewünschten Prozeß erforderlichen Größe aufweist. Die mittleren Korngrößen des Schmirgels liegen dabei beim Läppprozeß in etwa zwischen 12 und 15 µm, beim Polierprozeß unter 12 µm und beim Schleifprozeß über 15 µm.

Der Bearbeitungskörper weist üblicherweise eine glatte Oberfläche auf. Es sind auch bereits Bearbeitungskörper bekannt geworden, deren Oberflächen Nuten aufweisen, die als Speicher für das Bearbeitungsmittel, also das Polier-, Läpp- oder Schleifmittel dienen.

In der DE 30 36 518 A1 ist eine Flachläpp- oder Polierscheibe beschrieben, die aus einem gesinterten Material besteht und in dessen Arbeitsoberfläche auf einer spiralförmigen Bahn ein Material eingebettet ist, dessen Härte von der des Materials des Scheibenkörpers abweicht. Dadurch soll ein stärkerer Abtrag bei gleichzeitig gesteigerter Oberflächenqualität erreicht werden.

Es ist das Ziel der vorliegenden Erfindung, die Abtragsraten bei der Oberflächenbearbeitung, insbesondere von optischen Flächen, unter Beibehaltung der Qualität der bei der Oberflächenbearbeitung hergestellten Flächen zu erhöhen.

Dieses Ziel wird durch Läppkörper mit den Merkmalen der Patentansprüche 1 und 10 sowie durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruches 12 gelöst.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wurde erkannt, daß ein entsprechender Körper auf der Oberfläche, die zur Bearbeitung der zu bearbeitenden Oberfläche dient, Vertiefungen aufweisen sollte, die an den Rändern gegenüber der Vertiefungsmitte vertieft sind. Die Vertiefungen können dabei entweder in Form von Nuten in die Oberfläche des betreffenden Körpers eingebracht sein, oder eine intrinsische Eigenschaft des Körpers sein. Beispiele für den letzteren Fall sind gesinnterte Materialien oder relativ heterogene Materialien, die aus harten und weichen Substanzen bestehen, von denen die weichen Substanzen durch entsprechende Oberflächenbearbeitungsprozesse, wie beispielsweise ätzen, entfernt sind.

Bei in einen Körper mit glatter Oberfläche eingearbeiteten Nuten hat es sich dabei als vorteilhaft herausgestellt, wenn die Nutentiefe an den Nutenrändern mindestens dem 5fachen, vorzugsweise dem 10fachen der Nutentiefe in der Mitte der Nuten entspricht.

Weiterhin hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn die Nutentiefe in der Mitte der Nuten größer als die mittlere Korngröße, des Bearbeitungsmittels, also des Polier-, Läpp- oder Schleifmittels ist.

Weiterhin hat es sich bei in eine glatte Oberfläche eingebrachten Nuten als vorteilhaft erwiesen, wenn die Nuten in der Mitte erhaben mit einer konvexen, zu den Nutenrändern abfallenden Oberfläche ausgebildet sind.

Jede einzelne Nute kann ringförmig ausgebildet sein und es sollten mehrere ringförmige Nuten konzentrisch um den Mittelpunkt der Bearbeitungsfläche vorgesehen sein.

Entsprechende Bearbeitungskörper können insbesondere aus Stahl, vorzugsweise aus Edelstahl oder weichgeglühtem Werkzeugstahl, oder Messing bestehen.

Bei einem Bearbeitungskörper aus einem weichgeglühten Werkzeugstahl ist es jedoch auch möglich, auf die Nute zu verzichten und stattdessen aus der Oberfläche des Körpers durch ätzen die weicheren Bestandteile herauszulösen, so daß gleichmäßig über die Oberfläche verteilte Vertiefungen entstehen, die jeweils an den Randbereichen gegenüber den Mitten vertieft sind.

Bearbeitungskörper mit entsprechend ausgebildeten Nuten oder durch ätzen hergestellten Vertiefungen liefern zwar gegenüber Bearbeitungskörpern mit glatter Bearbeitungsoberfläche gesteigerte Abtragsraten auf, haben jedoch den Nachteil, daß aufgrund des am Bearbeitungskörper selbst entstehenden Oberflächenabtrages die Oberflächen dieser Körper nachbehandelt werden müssen. Eine derartige Nachbehandlung entfällt, wenn der Bearbeitungskörper zumindest in dem zur Bearbeitung vorgesehenen Bereich eine grobkörnige Struktur aufweist, wie diese beispielsweise gesinterte Materialien aufweisen. Als entsprechende gesinterte Materialien kommen insbesondere Bronze oder Keramik in Betracht. Besonders hohe Abtragsraten lassen sich mit Bearbeitungskörpern aus gesintertem Edelstahl, beispielsweise Niro, erreichen. Es ist jedoch natürlich auch möglich, einen Bearbeitungskörper aus einem anderen Material an dessen Oberfläche mit Plättchen aus gesintertem Material zu versehen.

Bei sämtlichen erfindungsgemäßen Bearbeitungskörpern hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, zusätzlich zu den Vertiefungen und/oder Nuten eine spiralförmige Nut vorzusehen, die zum Transport von Polier-, Läpp- oder Schleifmittel zur Mitte der Oberfläche des Bearbeitungskörpers dient.

Neben den erhöhten Abtragsraten hat sich weiterhin herausgestellt, daß mit den erfindungsgemäßen Bearbeitungskörpern das Auftreten von Glasausbrüchen bei der Bearbeitung von Linsen oder anderen optischen Oberflächen gegenüber Bearbeitungskörpern mit glatter Oberfläche deutlich reduziert ist.

Eine für den Läppprozeß optimierte Nute hat eine gesamte Breite von 2-4 mm und an den Nutenrändern eine maximale Nutentiefe von 500-600 µm. Die minimale Nutentiefe in der Nutenmitte gegenüber der übrigen Bearbeitungsfläche des Läppkörpers beträgt 20-40 µm, wobei sich diese minimale Nutentiefe während des Läppprozesses durch Materialabtrag an der übrigen Bearbeitungsfläche reduziert.

Claims (12)

1. Körper zur abtragenden Oberflächenbearbeitung, insbesondere Schleifen, Läppen oder Polieren von optischen Oberflächen, wobei die Oberfläche des Körpers Vertiefungen aufweist, die an ihren Rändern gegenüber deren Mitten vertieft sind.

2. Körper nach Anspruch 1, wobei die Vertiefungen nutenförmig ausgebildet sind und die Nutentiefen an den Nutenrändern mindestens dem 5fachen, vorzugsweise dem 10fachen der Nutentiefe in der Nutenmitte entsprechen.

3. Körper nach Anspruch 2, wobei die Nutentiefe in den Mitten der Nuten größer als die mittlere Korngröße des Polier-, Läpp- oder Schleifmittels ist.

4. Körper nach Anspruch 2 oder 3, wobei die Nuten in der Mitte erhaben mit einer konvexen, zu den Nutenrändern abfallenden Oberfläche ausgebildet sind.

5. Körper nach einem der Ansprüche 1-4, wobei der Körper aus Stahl, vorzugsweise Edelstahl oder weichgeglühtem Werkzeugstahl oder Messing besteht.

6. Körper nach Anspruch 1, wobei der Körper aus einem gesinterten Material besteht und die Vertiefungen durch die Körner des gesinterten Materials gebildet sind, wobei die Korngröße des gesinterten Materials dem 2-20fachen, vorzugsweise dem 4-15fachen der mittleren Korngröße des Polier-, Läpp- oder Schleifmittels entspricht.

7. Körper nach Anspruch 6, wobei das Material des Körpers Bronze ist.

8. Körper nach Anspruch 6, wobei das Material Edelstahl, vorzugsweise Niro ist.

9. Körper nach Anspruch 6, wobei das Material Keramik ist.

10. Körper zur abtragenden Oberflächenbearbeitung, insbesondere zum Schleifen, Läppen oder Polieren von optischen Oberflächen, wobei der Körper aus weichgeglühtem Werkzeugstahl mit angeätzter Oberfläche besteht.

11. Körper nach einem der Ansprüche 1-10, wobei eine zusätzliche spiralförmige Nute zum Transport von Polier-, Läpp- oder Schleifmittel zur Mitte der Bearbeitungsoberfläche des Bearbeitungskörpers vorgesehen ist.

12. Verfahren zur abtragenden Oberflächenbearbeitung, insbesondere zum Schleifen, Läppen oder Polieren von optischen Oberflächen, wobei ein Körper nach einem der Ansprüche 1-11 zusammen mit einem flüssigen Polier-, Läpp- oder Schleifmittel, das Schmirgelkörner aufweist, eingesetzt wird, wobei die mittlere Korngröße der Schmirgelkörner kleiner als die Tiefe der Vertiefungen in deren Mitten ist.