DE10038415A1 - Verfahren zum Korrigieren der Geometrie von optischen Linsen oder Spiegeln und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents

Verfahren zum Korrigieren der Geometrie von optischen Linsen oder Spiegeln und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens

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DE10038415A1 DE2000138415 DE10038415A DE10038415A1 DE 10038415 A1 DE10038415 A1 DE 10038415A1 DE 2000138415 DE2000138415 DE 2000138415 DE 10038415 A DE10038415 A DE 10038415A DE 10038415 A1 DE10038415 A1 DE 10038415A1
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Abstract

Bei dem Verfahren zum Korrigieren der Geometrie von optischen Linsen oder Spiegeln, werden die vorgefertigten Werkstücke nach dem Vermessen ihrer Oberflächengeometrie einer korrigierenden Nachbearbeitung durch Schleifvorgänge unterzogen. Diese Schleifvorgänge werden nach statistischen Methoden durchgeführt, wobei ein korrigierendes Feinstschleifen und/oder ein Polierschleifen entsprechend den Messergebnissen erfolgt. Der Materialabtrag ergibt sich in Abhängigkeit von folgenden Parametern: DOLLAR A Von der Verweilzeit des Arbeitswerkzeugs (10) an der entsprechenden Stelle der Linsenoberfläche, wobei in diesem Zusammenhang mindestens zwei translatorische Achsen sowie die C-Achse der Schleifmaschine (1) angesteuert werden. DOLLAR A Von der Anpreßkraft des Arbeitswerkzeugs (10) gegen die Linse (5), wobei zur Erzeugung dieser Anpreßkraft ein Überdruck in dem Reifen (13) eingestellt wird und auch ein Zustellweg des Arbeitswerkzeugs (10) relativ zur Linse (5) vorgegeben wird. DOLLAR A Von der benutzten Diamantkörnung in dem Diamantbelag (31). DOLLAR A Von der Zusammensetzung der gegebenenfalls benutzten Poliersuspension.

Description

Bei der vorgeschlagenen Erfindung handelt es sich um ein Verfahren nach dem Oberbegriff von Anspruch 1. Ziel der Erfindung ist es, die Genauigkeit der op­ tisch aktiven Oberflächen von Linsen und Spiegeln zu verbessern, bei gleichzei­ tiger Steigerung der Wirtschaftlichkeit des Fertigungsvorgangs. Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen der Patentansprüche 1 und 10 gelöst. Die Nachteile der Verfahren nach dem Stand der Technik werden damit vermieden.
Im nachfolgenden Text wird zur sprachlichen Vereinfachung nur von Linsen ge­ sprochen, gemeint sind jedoch auch immer optische Spiegel mit abbildender Funktion.
Optische Linsen werden aus Rohlingen in mehreren Arbeitsgängen hergestellt. Auf mehrere Schleifvorgänge folgt das Polieren, bei dem die Oberfläche geglät­ tet wird. Zum Schleifen werden üblicherweise sogenannte Topfwerkzeuge be­ nutzt, mit denen das Grob- und Feinschleifen durchgeführt wird. Diese Werk­ zeuge haben einen Diamantbesatz an ihrer Schneide der entsprechend dem durchzuführenden Schleifvorgang gröber oder feiner ausgeführt ist.
Die Linsengeometrie ergibt sich aus der Bahnsteuerung von Werkzeug und Lin­ se, wobei die erzielte Genauigkeit in sehr hohem Maße von der Präzision der Schleifmaschine abhängt. Das immer vorhandene Lagerspiel der Schleifma­ schinen kann zwar auf ein Minimum reduziert werden, ganz zu vermeiden ist es aus prinzipiellen Gründen jedoch nicht. Auch die Zustellbewegungen von Werk­ zeug- und Werkstückspindel der Schleifmaschine lassen sich mit den mechani­ schen Antrieben nicht beliebig verfeinern. Auch hier stößt die bekannte Technik an vorgegebene Grenzen die es unmöglich machen, mit diesen maschinenab­ hängigen Verfahren die Präzision der Linsengeometrie noch zu verbessern. Ge­ eigneter wären Verfahren, die nach statistischen Methoden arbeiten, wie dies bei dem erfindungsgemäßen Verfahren der Fall ist.
Bei Linsen mit hohen Genauigkeitsansprüchen, wie sie z. B. bei der Chip- Herstellung benötigt werden, kann demnach die gewünschte Präzision der Oberflächengeometrie mit den üblichen Schleifvorgängen unter Verwendung von z. B. Topfwerkzeug alleine nicht mehr erzeugt werden. Vielmehr ist es er­ forderlich, die erzeugten Linsen nach dem letzten herkömmlichen Schleifvor­ gang genau zu vermessen, um Ungenauigkeiten in der Linsengeometrie zu er­ mitteln. Die bei der Messung ermittelte Linsengeometrie wird in einem Daten­ satz festgehalten. Die gefundenen Ungenauigkeiten werden dann in nachfol­ genden Arbeitsgängen durch gezielten Materialabtrag beseitigt.
In Frage kommen hier z. B. Feinstschleifvorgänge mit sehr feinen Körnungen in Diamantbelag des Schleifwerkzeugs, wobei die Schleifmaschine mit dem vor­ genannten Datensatz gesteuert wird. Das Werkzeug wird dabei von der Werk­ zeugspindel der Schleifmaschine soweit an die Ungenauigkeiten der Linsen­ oberfläche herangefahren, daß der gewünschte Materialabtrag stattfindet. Auch hier ergibt sich wieder das Problem, daß die Präzision der Schleifmaschine das Arbeitsergebnis erheblich beeinflußt. Insbesondere der Vorschub, d. h. die Re­ lativbewegungen zwischen Werkzeug und Linse, läßt sich nicht mit der benö­ tigten Feinheit durchführen. Dies wäre aber erforderlich, da es sich bei diesen Korrekturverfahren mit Schleifwerkzeugen nach dem Stand der Technik nicht um statistische Verfahren handelt.
Korrigierende Schleifverfahren, die nach statistischen Methoden arbeiten, sind bisher nicht bekannt geworden. Bei allen bisher bekannt gewordenen Verfah­ ren dieser Art, erfolgt die Korrektur der Linsengeometrie nach dem Vermessen durch entsprechende Bahnsteuerung von Werkzeug und Linse. Die Präzision der Schleifmaschine bestimmt damit das Arbeitsergebnis.
Üblicherweise ist bei dem genannten, korrigierenden Feinstschleifen außerdem die erzeugte Rauhtiefe zu groß, um auch die letzten Korrekturen anbringen zu können. Fehler, die in der Größenordnung der Rauhtiefe beim Schleifen liegen lassen sich mit diesem Verfahren naturgemäß nicht beseitigen. Zur Beseitigung sehr kleiner Fehler kommen bestimmte Polierverfahren in Frage.
Inzwischen entspricht es dem Stand der Technik, Linsen mit höchsten Präzisi­ onsansprüchen nach dem üblichen Polieren interferometrisch zu vermessen, um anschließend mit geeigneten Polierverfahren zusätzlich gezielte Korrekturen anbringen zu können. Bei diesem korrigierenden Polieren wird nach statisti­ schen Methoden gearbeitet, das heißt, daß der Materialabtrag von der Verweil­ zeit des Polierwerkzeugs an der Linsenoberfläche einerseits und dem Anpreß­ druck des Werkzeugs gegen die Linse andererseits abhängt. Hinzu kommt der Einfluß der benutzten Poliersuspension. Bei diesen statistischen Polierverfahren spielt zwar die Präzision der benutzten Maschinen und die Genauigkeit ihrer Vorschubbewegung nicht die gleiche große Rolle wie bei den Schleifverfahren, dafür ist beim Polieren aber der Materialabtrag besonders gering, was die Wirt­ schaftlichkeit der Fertigung hochpräziser Linsen sehr beeinträchtigt.
Bei den Schleif- und Polierverfahren zum korrigieren der Oberflächengeometrie von Linsen nach dem Stand der Technik ergeben sich dementsprechend fol­ gende Nachteile:
  • - Beim korrigierenden Schleifen wird nicht nach statistischen Methoden gear­ beitet d. h., das Arbeitsergebnis hängt ganz wesentlich von der Präzision der Schleifmaschinen ab, die kaum weiter gesteigert werden kann, so daß bei den Verfahren nach dem Stand der Technik eine Steigerung der Linsenqua­ lität nicht möglich ist. Insbesondere die Vorschubbewegungen zwischen Werkzeug und Linse sind nicht fein genug, da diese im Bereich von 1 µ und weniger liegen müßten.
  • - Beim korrigierenden Polieren zur weiteren Korrektur der Linsengeometrie in noch feineren Bereichen d. h., unterhalb der Rautiefe die beim vorgenannten Schleifen erzeugt wird, sind in letzter Zeit zwar Fortschritte erzielt worden, es sind jedoch auch hier Verbesserungen am Stand der Technik erforderlich gewesen, die sich insbesondere auf die Wirtschaftlichkeit beziehen, da beim Polieren der Materialabtrag nur äußerst gering ist.
    So wird z. B. in der Patentanmeldung mit dem Aktenzeichen 100 31 057.5 ein Verfahren beschrieben, bei dem ein Polierwerkzeug in Scheibenform benutzt wird, daß an seinem äußeren Umfang einen druckbeaufschlagten Reifen aus weichem Material trägt. Der genannte Reifen hat dabei die Funktion einer Polierfolie und erzeugt den gewünschten Materialabtrag unter Zugabe von Poliersuspension in Abhängigkeit von der Verweilzeit an den vorbestimmten Stellen der Linsenoberfläche, sowie vom Anpreßdruck und der Zusammen­ setzung der Poliersuspension. Dieses Verfahren arbeitet bereits nach statisti­ schen Methoden.
    Das unter dem genannten Aktenzeichen beschriebene Verfahren hat zwar gegenüber dem dort ebenfalls beschriebenen Stand der Poliertechnik erheb­ liche Vorteile, es wäre jedoch wünschenswert wenn der Materialabtrag beim korrigierenden Polieren vergrößert werden könnte. Dies ist jedoch nicht möglich, da der genannte Reifen auch bei höherer Druckbeaufschlagung noch relativ weich ist und daher die in der Poliersuspension enthaltenen Partikel nur sehr leicht gegen die Linse angedrückt werden. Der geringe Mate­ rialabtrag beeinträchtigt die Wirtschaftlichkeit dieses Verfahrens, wenn auch gegenüber dem dort genannten Stand der Technik eine deutliche Verbesse­ rung erzielt wurde. Demgemäß ist die Wirtschaftlichkeit bei den anderen Verfahren nach dem Stand der Technik zum korrigierenden Polieren in noch weit geringerem Maße gegeben.
Mit dem hier vorgeschlagenen, erfindungsgemäßen Verfahren und der Vor­ richtung zur Durchführung des Verfahrens lassen sich die bei dem Stand der Technik gegebenen Nachteile vermeiden. Es handelt sich ich um ein korrigie­ rendes Schleifverfahren, bei dem erstmals nach statistischen Methoden gear­ beitet wird. Damit läßt sich die Genauigkeit der erzeugten Linsengeometrie steigern, ohne daß die Präzision der benutzten Maschinen vergrößert werden muß. Da es sich um ein Schleifverfahren handelt, entfallen auch die Nachteile des geringen Materialabtrags, wie dies bei den bekannt gewordenen korrigie­ renden Polierverfahren gegeben ist. Damit läßt sich außer der Genauigkeit auch die Wirtschaftlichkeit bei der Herstellung hochpräziser Linsen erheblich stei­ gern.
Das Problem mit der beim Schleifen gegebenen relativ großen Rauhtiefe wurde gelöst, durch die Kombination von mehreren Arbeitsschritten. In einem ersten Arbeitsschritt wird ein korrigierendes Feinstschleifen durchgeführt, woran sich in einem zweiten Arbeitsschritt ein Polierschleifen anschließt. Bei diesem Po­ lierschleifen werden Restfehler beseitigt und eine Oberflächengüte erzeugt, die sich für den anschließenden dritten Arbeitsschritt, das Fertigpolieren (ohne Fehlerkorrektur) eignet. Der erste und der zweite Arbeitsschritt können jedoch auch unabhängig voneinander durchgeführt werden. So ist es z. B. möglich, bei nur geringen Fehlern in der Linsengeometrie nur mit dem Polierschleifen zu ar­ beiten, wobei das korrigierende Feinstschleifen entfällt.
Benutzt wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ein neuartiges, radförmi­ ges Werkzeug, das über einen druckbeaufschlagten Reifen mit Bearbeitungsring und Diamantbelag verfügt. Es wird sowohl zum korrigierenden Feinstschleifen, als auch zum korrigierenden Polierschleifen benutzt. Dieses Werkzeug wird nachstehend Arbeitswerkzeug genannt.
Mit ihm wird auf einer speziellen Schleifmaschine zunächst das korrigierende Feinstschleifen durchgeführt, an das sich in der gleichen Aufspannung der Lin­ se, das korrigierende Polierschleifen anschließt. Das korrigierende Feinst­ schleifen und das korrigierende Polierschleifen werden mit dem erfindungsge­ mäßen Arbeitswerkzeug demnach auf der gleichen, speziell ausgerüsteten Schleifmaschine durchgeführt. Diese Schleifmaschine entspricht in ihren we­ sentlichen Merkmalen derjenigen Maschine, wie sie in der Patentanmeldung 100 31 057.5 als Poliermaschine bereits beschrieben wurde. Bei entsprechender Ausrüstung kann diese Maschine sowohl zum Polieren, als auch zum Schleifen benutzt werden.
Sowohl für das korrigierende Feinstschleifen als auch für das Polierschleifen wird im Prinzip das gleiche Arbeitswerkzeug benutzt, das jedoch bei einer er­ sten Ausführung zum korrigierenden Feinstschleifen eine etwas gröbere Dia­ mantkörnung an seinen Arbeitsflächen aufweist, als dies bei der zweiten vorge­ sehenen Ausführung zum korrigierenden Polierschleifen der Fall ist, die über ei­ ne feinere Diamantkörnung verfügt. Die Beschreibung des erfindungsgemäßen Arbeitswerkzeuges zum korrigierenden Feinstschleifen und korrigierenden Po­ lierschleifen von Linsen mit sehr genauer Geometrie bezieht sich immer auf beide Ausführungen, da sich diese nur in der Feinheit der Diamantkörnung an den Arbeitsflächen unterscheiden.
An das korrigierende Feinstschleifen schließt sich, wie erwähnt, auf der glei­ chen Maschine das korrigierende Polierschleifen an, wobei die Linse in der gleichen Aufspannung verbleibt. Gewechselt wird lediglich das Arbeitswerk zeug, das zum Polierschleifen eine feinere Diamantkörnung trägt. Beim korrigie­ renden Polierschleifen hängt der Materialabtrag ebenfalls von der Verweilzeit und der Anpreßkraft ab, wie dies auch beim korrigierenden Feinstschleifen der Fall ist. Beim Polierschleifen kommt noch die unterstützende Wirkung einer Po­ liersuspension hinzu, die das Arbeitsergebnis durch unterschiedliche Wir­ kungsmechanismen (z. B. chemischen Abtrag) unterstützt.
Nach dem korrigierenden Polierschleifen folgt dann das Fertigpolieren, bei dem die Linsenoberfläche auf der gesamten Fläche gleichmäßig bearbeitet wird, um die benötigte geringe Rauhtiefe zu erreichen. Eine Korrektur der Linsengeome­ trie findet dabei nicht mehr statt. Zum Fertigpolieren können verschiedene Werkzeuge benutzt werden, die nicht Gegenstand dieser Erfindung sind. Be­ sondere Vorteile ergeben sich, wenn das in der bereits erwähnten Patentan­ meldung 100 31 057.5 beschriebene Polierwerkzeug benutzt wird, da dieses im Aufbau dem hier genannten Arbeitswerkzeug ähnlich ist und vor allen Dingen die Linse nicht umgespannt werden muß, da dieses Werkzeug zum Fertigpolie­ ren auf der gleichen Maschine betrieben werden kann, mit der auch die voraus­ gegangenen Arbeitsgänge durchgeführt wurden. Hieraus ergibt sich nicht nur eine Zeitersparnis sondern insbesondere ein erheblicher Qualitätsvorteil, da alle Umspannvorgänge der Linse zu Ungenauigkeiten führen und damit unter allen Umständen vermieden werden müssen.
Außer dem Vorteil der genannten Qualitätssteigerung hat das erfindungsgemä­ ße Verfahren den zweiten ganz wesentlichen Vorteil, besonders kostengünstig zu sein. Die Kostenersparnis ergibt sich dabei aus dem verstärkten Materialab­ trag, der mit dem hier beschriebenen Arbeitswerkzeug möglich ist. Dadurch, das beim korrigierenden Feinstschleifen und beim korrigierenden Polierschlei­ fen mit einem Diamantbelag gearbeitet wird, der sich an dem Bearbeitungsring als festem Träger befindet, sind die einzelnen Diamantkörner stabil fixiert und werden optimal gegen die Linsenoberfläche gedrückt, woraus sich der ver­ stärkte Materialabtrag ergibt. Dies ist ein wesentliches Merkmal der vorliegenden Erfindung. Der von den Diamantkörnern verursachte Materialabtrag hängt wesentlich von der Anpreßkraft gegen die Linsenoberfläche ab, die durch Ver­ änderung des Überdrucks in dem Reifen und durch die Größe der Zustellung variiert werden kann.
So ist es möglich, bei gröberen Fehlern mit hohen Anpreßkräften zu arbeiten, um einen wirtschaftlichen Materialabtrag zu erzielen. Da die fehlerhafte Linsen­ geometrie durch mechanische Messungen bekannt ist und statistische Daten vorliegen, aus denen hervorgeht, welche Materialmengen in Abhängigkeit von den verschiedenen Bearbeitungsparametern abgetragen werden können, ist es möglich, die Schleifmaschine so anzusteuern, daß die Fehler in der kürzest möglichen Zeit bei optimaler Qualität beseitigt werden. Bei den Bearbeitungs­ parametern handelt es sich um Informationen darüber, welche Materialmengen abgetragen werden, in Abhängigkeit vom Linsenwerkstoff, von der Beschaffen­ heit des Arbeitswerkzeugs (Diamantkörnung), von der Anpreßkraft und Verweil­ zeit des Arbeitswerkzeugs an der Linsenoberfläche sowie von der Zusammen­ setzung der Poliersuspension.
Die Bearbeitung kann in einem Arbeitsablauf durchgeführt werden, es ist jedoch auch möglich, die Linsenoberfläche mit dem Arbeitswerkzeug mehrfach abzu­ fahren, um Restfehler zu beseitigen, wobei andere Einstellungsparameter vor­ gesehen werden können. Diese Arbeitsweise kann sowohl beim korrigierenden Feinstschleifen als auch beim korrigierenden Polierschleifen angewandt wer­ den. Wie gearbeitet wird, entscheidet sich an Hand einer Optimierungsrech­ nung, der zugrunde gelegt wird, daß bei kürzester Bearbeitungszeit die beste Linsengeometrie erzielt werden soll.
Nachstehend wird das Bearbeitungswerkzeug im Detail beschrieben.
Das Arbeitswerkzeug verfügt über eine zentrale Scheibe festen Materials, die an ihrem äußeren Umfang einen hohlen Reifen aus weichem, elastischem Material trägt. (Der Aufbau ist ähnlich dem eines Fahrzeugrades mit Luftbereifung). Die­ ser Reifen hat vorzugsweise einen halbkreisförmigen Querschnitt, kann jedoch auch andere Querschnitte haben. Der Reifen trägt an seinem äußeren Umfang einen Bearbeitungsring aus festem Material, der nur von dem Reifen gehalten wird und daher relativ zu den übrigen Werkzeugkomponenten leicht beweglich ist. Diese Beweglichkeit, insbesondere in radialer Richtung, ermöglicht erst das Arbeiten nach statistischen Methoden und ist damit eines der wesentlichen Er­ findungsmerkmale. Die Beweglichkeit kann verändert werden durch Beauf­ schlagung des Reifens mit unterschiedlichen Überdrücken. Bei hohem Über­ druck läßt sich der Bearbeitungsring nur mit großem Kraftaufwand in radialer Richtung verschieben, während sich bei niedrigem Überdruck eine leichte Ver­ schieblichkeit ergibt.
An dem äußeren Umfang des Bearbeitungsrings ist ein Diamantbelag ange­ bracht, mit dem die eigentliche Bearbeitung durchgeführt wird. Dieser Dia­ mantbelag ist vorzugsweise an dem äußeren Umfang des Bearbeitungsrings als schmale Scheibe ausgebildet, die im Arbeitsbereich einen halbkreisförmigen Querschnitt aufweist.
Dadurch, daß der Bearbeitungsring mit seinem Diamantbelag beweglich (quasi kardanisch) mit der zentralen Scheibe verbunden ist, kann das erfindungsge­ mäße Verfahren, wie erwähnt, nach statistischen Methoden durchgeführt wer­ den. Der Materialabtrag an den durch mechanische Messungen vorbestimmten Fehlstellen der Linsenoberfläche erfolgt in Abhängigkeit von der Verweilzeit des Arbeitswerkzeugs mit seinem Diamantbelag an der Linsenoberfläche sowie in Abhängigkeit von der Anpreßkraft des Diamantbelags gegen die Linsenoberflä­ che und anderen Parametern. Diese Anpreßkraft ist abhängig vom Überdruck in dem Reifen und der Zustellbewegung zwischen Arbeitswerkzeug und Linse.
Da das Verfahren nach statistischen Grundsätzen durchgeführt wird, kann diese Zustellbewegung relativ grob sein (z. B. 1/10 mm), so daß die Genauigkeitsansprüche an die Bearbeitungsmaschine von der heutigen Maschinengeneration leicht erfüllt werden.
Als weitere Merkmale verfügt die genannte zentrale Scheibe über einen Spann­ zapfen, mit dem sie im Spannfutter der Werkzeugspindel festgespannt und in Rotation versetzt werden kann. Der hohle Reifen besteht aus einem weichen Material und ist in seinem Innenraum mit einem ersten Druckmedium gefüllt. Dies kann alternativ ein Gas oder ein im wesentlichen inkompressibles Fluid sein. In diesem Fall wird vorzugsweise ein handelsübliches Schmierfett benutzt. Der Innenraum des Reifens steht über Bohrungen in der zentralen Scheibe mit einer Axialbohrung in dem Spannzapfen in Verbindung. Die genannten Bohrun­ gen sind ebenfalls mit dem genannten ersten Druckmedium gefüllt.
Bei der Befüllung des Reifens mit einem inkompressiblen Fluid als erstem Druckmedium, ist in der Axialbohrung ein Kolben angeordnet, der über Dichte­ lemente verfügt und auf der einen Seite an dem inkompressiblen Fluid anliegt, während seine andere Seite mit einem zweiten Druckmedium beaufschlagt werden kann. Hiermit läßt sich, durch Anlegen verschiedener Überdrücke, die Härte des Reifens einstellen, da sich dieser Druck über den Kolben auf das Fluid in dem Reifen überträgt. Falls der Reifen mit einem Gas gefüllt ist, können der Kolben und das zweite Druckmedium entfallen. Dieses Gas wird im Reifen dann direkt über die genannten Bohrungen und die Drehdurchführung zugeführt.
Bei dem zweiten Druckmedium kann es sich um Druckluft oder auch um ein inkompressibles Druckmedium (z. B. Hydrauliköl) handeln. Das zweite Druck­ medium wird über eine axiale Bohrung in dem Spannfutter der Poliermaschine zugeführt. Hierzu ist die zugehörige Antriebsspindel, die das Spannfutter trägt, ebenfalls hohl gebohrt und verfügt an ihrem anderen Ende, das dem Spannfut­ ter gegenüber liegt, über eine Drehdurchführung für die Zufuhr des zweiten Druckmediums.
Es ist jedoch auch vorgesehen, den erforderlichen Überdruck in dem zweiten Druckmedium mit Hilfe eines Druckerzeugungszylinders zu erzeugen, dessen Kolben von einem elektrischen Antrieb bewegt wird. Dabei kann es sich um ei­ nen Linearmotor handeln. Vorteilhafterweise wird dieser Druckerzeugungszy­ linder in die Werkzeugspindel integriert. Eine Drehdurchführung kann dann entfallen. Außerdem sind durch die kurzen Wege zwischen Druckerzeugungs­ zylinder und dem Arbeitswerkzeug sehr schnelle Druckwechsel möglich, ohne daß es zu unerwünschten Schwingungen kommt.
Aus dem gleichen Grund sind die Querschnitte aller Kanäle, die der Druckwei­ terleitung dienen, klein gehalten. Die Restkompressibilität des in diesem Fall flüssigen, ersten und zweiten Druckmediums fällt wegen dem kleinen Volumen dann nicht ins Gewicht. Bei Verwendung eines Druckerzeugungszylinders kann vorzugsweise auch mit einem einzigen, inkompressiblen Druckmedium gear­ beitet werden. Der Kolben kann bei dieser Verfahrensvariante entfallen.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird dann, wie folgt durchgeführt:
Das korrigierende Feinstschleifen läuft bei gleichmäßig rotierendem Arbeits­ werkzeug unter Zugabe von Schleifemulsion ab, wobei durch Verfahren der ro­ tierenden Werkstückspindel sowohl in der X-Achse als auch in der Z-Achse die Linse und das Werkzeug in Kontakt gehalten werden. Beim Abfahren der Lin­ senkontur mit dem Arbeitswerkzeug erfolgt die Bahnsteuerung so, daß ein vor­ gegebener Zustellweg eingehalten wird. Dieser kann z. B., wie erwähnt, 1/10 mm betragen. Vor dem korrigierenden Feinstschleifen d. h., während des Einrichtbetriebs wird das Arbeitswerkzeug durch Verfahren in der Y-Achse rela­ tiv zur Linse so ausgerichtet, daß die Arbeitsfläche mit dem Diamantbelag im höchsten bzw. tiefsten Punkt der Linse über deren Symetrieachse hinweg läuft.
Die benötigten, unterschiedlichen Verweilzeiten des Bearbeitungswerkzeugs an den vorgegebenen Stellen der Linsenoberfläche werden durch Ansteuern der C-Achse der Werkstückspindel erzielt. Die Rotationsgeschwindigkeit dieser Spindel kann in weiten Grenzen variiert werden. Der Überdruck in dem Reifen kann bei dieser Bearbeitung konstant gehalten werden, es ist jedoch auch mög­ lich, diesen Überdruck gesteuert zu verändern, wodurch sich eine zusätzliche Möglichkeit ergibt, den Materialabtrag pro Zeiteinheit zu beeinflussen.
An das korrigierende Feinstschleifen schließt sich das korrigierende Polier­ schleifen an, mit dem Restfehler beseitigt werden und bei dem sich, entspre­ chend der feineren Diamantkömung und auch durch den Einsatz von Poliersus­ pension, eine geringere Rauhtiefe an der Linsenoberfläche ergibt. Dieser Ver­ fahrensschritt läuft unter Zufuhr von verschiedenen Poliersuspensionen ab, de­ ren Zusammensetzung sich nach dem gewünschten Polierergebnis richtet. Im übrigen ist der Arbeitsablauf im Prinzip der gleiche, wie zuvor bei dem korrigie­ renden Feinstschleifen beschrieben.
Generell gelten bei dem erfindungsgemäßen Verfahren folgende Zusammen­ hänge:
  • - Abtragen großer Materialmengen: Gearbeitet wird mit großer Anpreßkraft zwischen Arbeitswerkzeug und Linse d. h., mit großem Überdruck in dem Reifen und größerem Zustellweg durch Verfahren der Werkstückspindel in der X-Achse und vor allem in der Z-Achse. Die Rotationsgeschwindigkeit der Linse wird durch Ansteuern der C-Achse der Werkstückspindel an der ent­ sprechenden Stelle herabgesetzt und damit die Verweilzeit vergrößert. Für das Abtragen kleiner Materialmengen gelten die entgegengesetzten Parame­ ter.
  • - Entfernen von Restfehlern und Erzeugen feiner Oberflächen: Hierzu wird nach dem korrigierenden Feinstschleifen das korrigierende Polierschleifen eingesetzt. Gearbeitet wird mit kleiner Anpreßkraft d. h., mit geringem Über­ druck in dem Reifen und geringem Vorschubweg.
Das hier beschriebene, neuartige Arbeitswerkzeug wird an einer Schleifmaschi­ ne eingesetzt, die sich sowohl für das korrigierende Feinstschleifen als auch für das korrigierende Polierschleifen eignet. Wie erwähnt, wurde diese Maschine in der Patentanmeldung 100 31 057.5 im Zusammenhang mit dem dort genannten Polierverfahren bereits beschrieben. Sie verfügt über insgesamt vier gesteuerte Achsen und eine ungesteuerte Rotationsachse. Alle Funktionen der Polierma­ schine werden von einer CNC-Steuerung angesteuert und kontrolliert.
Der Aufbau der Maschine wird nachstehend beschrieben, da sie hier in ande­ rem Zusammenhang eingesetzt wird und ist wie folgt:
Eine vertikal angeordnete Werkstückspindel trägt an ihrem oberen Ende die Werkstückaufnahme zur Aufnahme der Linse. Diese Werkstückspindel kann in ihrer Achsrichtung d. h., in der Z-Achse vertikal auf und ab bewegt werden. Zu­ sätzlich kann sie in der X-Achse horizontale, translatorische Bewegungen aus­ führen, die damit senkrecht zur Z-Achse verlaufen.
Außerdem kann die Rotation der Werkstückspindel gesteuert werden d. h., ihre Drehzahl und ihre Phasenlage werden kontrolliert. Diese gesteuerten Rotations­ bewegungen der Werkstückspindel werden als C-Achse bezeichnet. So ist es z. B. möglich, die Phasenlage der Linse mit ihren Bewegungen in der X-Achse und der Z-Achse so zu koppeln, daß auch die Oberflächenpunkte von nicht ro­ tationssymetrischen Linsen abgefahren werden können, so daß deren Bearbei­ tung möglich ist.
Außer der vertikalen Werkstückspindel ist auch eine horizontale Werk­ zeugspindel an der Schleifmaschine vorhanden, die über einen Antrieb verfügt und das mit ihr verbundene Spannwerkzeug mit dem Arbeitswerkzeug in unge­ steuerter Rotation um die B-Achse versetzt. Die vorgegebene Drehzahl wird während des betreffenden Arbeitsvorgangs konstant gehalten. Die Werk­ zeugspindel kann in ihrer Achsrichtung, d. h., in der Y-Achse translatorisch und gesteuert bewegt werden. Die X-Achse der Werkstückspindel und die Y-Achse der Werkzeugspindel sind senkrecht zu einander angeordnet und liegen in pa­ rallelen, horizontalen Bewegungsebenen. Die Z-Achse verläuft senkrecht dazu. Die Beweglichkeit in der Y-Achse ist beim Einrichtbetrieb erforderlich. Beim Fertigpolieren ergeben sich Vorteile aus der gesteuerten Bewegung in der Y-Achse.
Grundsätzlich kann die Zuordnung der drei translatorischen Achsen (X-, Y- und Z-Achse) zu den beiden Spindeln jedoch auch anders gewählt werden.
Wie bereits erwähnt, verfügen die Werkzeugspindel und das mit ihr verbundene Spannwerkzeug jeweils über eine zentrale Bohrung, die mit dem Druckmedium beaufschlagt werden kann. Die Werkzeugspindel hat in diesem Zusammenhang eine Drehdurchführung, die an dem Ende angebracht ist, das dem Spannwerk­ zeug gegenüber liegt. Alternativ kann ein Druckerzeugungszylinder in der Werk­ zeugspindel integriert werden.
Aus den genannten konstruktiven Merkmalen und Eigenschaften, sowohl des Arbeitswerkzeugs als auch der Schleifmaschine, ergibt sich folgender Arbeitsab­ lauf:
Die vorgeschliffene Linse wird mechanisch vermessen und das Ergebnis dieser Messung, mit den dabei gegebenenfalls gefundenen unzulässigen Fehlern in der Linsengeometrie, mit einer geeigneten Software ausgewertet. Diese Auswer­ tung führt direkt zu einem Datensatz, der in die Steuerung der Schleifmaschine eingelesen wird. Gemeinsam mit den zusätzlich eingegebenen Tech­ nologiedaten wird dann das korrigierende Feinstschleifen und korrigierende Polierschleifen durchgeführt d. h., die Maschine entsprechend angesteuert.
Das Arbeitswerkzeug wird hierzu an der Werkzeugspindel festgespannt und der Reifen mit dem gewünschten Überdruck beaufschlagt. Anschließend wird die Linse zum korrigierenden Feinstschleifen in die Werkstückaufnahme der Werk­ stückspindel eingelegt und diese so justiert, daß der Nullpunkt ihrer Polarkoor­ dinaten mit demjenigen des zur Messung benutzten Gerätes übereinstimmt. Während dieses Einrichtbetriebes wird auch die Werkzeugspindel in der Y-Achse so verfahren, daß das Arbeitswerkzeug mit seinem Berührungspunkt bei der nachfolgenden Bearbeitung über den höchsten bzw. tiefsten Punkt der Linse geführt wird, d. h., über ihre Symetrieachse hinweg fährt. Die Rotation der Werkzeugspindel wird gestartet und die X-, Z- und C-Achse der Maschine wer­ den angesteuert.
Nachdem durch überlagertes Verfahren der Werkstückspindel in der X-Achse und der Z-Achse Linse und Werkzeug zur Berührung gebracht wurden und durch einen geringen zusätzlichen Vorschubweg die erwünschte Zustellung von z. B. 1/10 mm vorgegeben wurde, startet das Bewegungsprogramm der Werk­ stückspindel in der X-, Z- und C-Achse zur Fehlerkorrektur. Dabei wird der Be­ rührungspunkt zwischen Arbeitswerkzeug und Linse vom Linsenrand zu deren höchsten bzw. tiefsten Punkt verschoben (Durchtrittspunkt der Symetrieachse durch die Linsenoberfläche). Hierzu wird die Linse durch Verfahren der X-Achse und der Z-Achse so bewegt, daß sie trotz ihrer Krümmung mit dem Ar­ beitswerkzeug in Kontakt bleibt und sich auch der Zustellweg nicht ändert.
Zur Fehlerkorrektur beim korrigierenden Schleifen bzw. Polierschleifen gibt es damit mehrere Möglichkeiten:
  • 1. Durch Steuern der C-Achse kann die Umfangsgeschwindigkeit der Linse im Berührungspunkt mit dem Arbeitswerkzeug phasengenau dann reduziert werden, wenn zur Fehlerbeseitigung ein erhöhter Materialabtrag an dieser Stelle der Linse erforderlich ist. Durch die sich ergebende größere Verweilzeit wird mehr Material abgetragen, als an den benachbarten Stellen der Linsenoberfläche. Diese Ansteuerung der C-Achse zur Erzeugung unterschiedlicher Umfangsgeschwindigkeiten mit unterschiedlichen Verweilzeiten, erfolgt in Abhängigkeit von der Phasenlage der C-Achse und der Stellung der X-Achse und der Z-Achse.
  • 2. Bei Verwendung eines inkompressiblen Druckmediums besteht die Möglich­ keit, die Härte des Reifens und damit die Beweglichkeit des Bearbeitungs­ rings in radialer Richtung während eines Bearbeitungsvorgangs fortlaufend zu ändern, um den gewünschten Materialabtrag durch unterschiedliche An­ preßkräfte zu erzielen. Hierzu wird der Druck des Druckmediums mit dem entsprechend angesteuerten Druckerzeugungszylinder moduliert (d. h. fort­ laufend verändert). Der Druckerzeugungszylinder wird entsprechend ange­ steuert, in Abhängigkeit von der Phasenlage der C-Achse und der Stellung der X-Achse und Z-Achse. Zur Druckmodulation kommt jedoch auch eine andere geeignete Pumpe in Frage.
  • 3. Durch moduliertes Verfahren in der Z-Achse und in geringerem Maße in der X-Achse, kann die Größe der Anpreßkraft während eines Schleifvorgangs ebenfalls fortlaufend verändert werden. Auch hieraus ergibt sich ein gezielter Materialabtrag in Abhängigkeit von der Phasenlage der C-Achse und der Stellung der X-Achse und Z-Achse.
  • 4. Durch die beliebige Kombination der unter 1. bis 3. genannten Verfahrens­ merkmale kann der korrigierende Abtragungseffekt an der Linsenoberfläche noch weiter verbessert werden. Es ergibt sich so ein optimaler Betrieb der Schleifmaschine mit dem größtmöglichen, gezielten Materialabtrag, bei gleichzeitiger Minimierung der Bearbeitungszeit.
Damit ergeben die unter 1. bis 4. genannten Verfahrensmerkmale bei dem er­ findungsgemäßen Verfahren erhebliche Vorteile sowohl bei der Qualitätsverbesserung als auch bei der Kostenreduzierung, wenn es sich um die Herstellung von optischen Linsen mit höchsten Qualitätsansprüchen handelt.
Nach erfolgter Korrektur der Linsengeometrie kann die Oberfläche der Linse ohne Umspannen mit dem in der Patentanmeldung 100 31 057.5 beschriebenen Polierwerkzeug nochmals nachbearbeitet werden, um die Oberfläche optimal zu glätten (kleinstmögliche Rauhtiefe). Hierzu wird der Druck des Druckmedi­ ums entsprechend klein eingestellt, was zu einem sehr weichen Polierwerk­ zeug führt und die Anpreßkraft zwischen Linse und Polierwerkzeug klein ge­ wählt, wie dies für Feinstbearbeitungen erforderlich ist.
Die zur Durchführung des Verfahrens vorgesehene Vorrichtung wird an einem Beispiel erläutert. Hierzu dienen auch die Fig. 1 und die Fig. 2. Es sind jedoch auch andere technische Lösungen zur Durchführung des Verfahrens vorgese­ hen. Insofern handelt es sich bei dem dargestellten Beispiel nur um eine von mehreren möglichen Varianten.
In Fig. 1 ist die zur Verfahrensdurchführung vorgesehene Schleifmaschine mit dem Arbeitswerkzeug dargestellt.
In Fig. 2 ist das erfindungsgemäße Arbeitswerkzeug in einem Schnitt dargestellt.
Zu Fig. 1:
In dieser Fig. 1 wird die Schleifmaschine (1) in zwei Ansichten gezeigt. Auf der linken Seite befindet sich eine Frontansicht und auf der rechten Seite eine Sei­ tenansicht. Die Schleifmaschine (1) trägt in ihrem vorderen Bereich einen Ma­ schinenschlitten (2), der mit einer Vertikalführung (29) verbunden ist, an der die Werkstückspindel (3) vertikal, d. h., in der Z-Achse verschieblich gelagert ist.
Der Maschinenschlitten (2) ist an der Horizontalführung (7) horizontal d. h., in der X-Achse verschieblich gelagert. Damit kann auch die Werkstückspindel (3), die mit ihm verbunden ist, gesteuerte, translatorische Bewegungen in der X-Achse ausführen. Diese Bewegungen können den translatorischen Bewegun­ gen in der Z-Achse überlagert werden.
An ihrem oberen Ende trägt die Werkstückspindel (3) die Werkstückauf­ nahme (4), in welche die Linse (5) eingelegt ist. Die Antriebswelle (6) der Werkstückspindel (3) verfügt über einen elektrischen Antrieb, mit dem sie ge­ steuert in Rotation versetzt werden kann und somit die C-Achse bildet. Diese Achse wird sowohl bezüglich ihrer Drehzahl als auch ihrer Phasenlage ständig angesteuert und kontrolliert.
In ihrem oberen Bereich trägt die Schleifmaschine (1) eine Horizontalfüh­ rung (8), an der die Werkzeugspindel (9) in der Y-Achse verschieblich gelagert ist, d. h., transiatorische, gesteuerte Bewegungen in dieser Achse ausführen kann.
Die Werkzeugspindel (9) trägt an ihrem vorderen Ende das Arbeitswerk­ zeug (10), das von der Antriebswelle (11) der Werkzeugspindel (9) in Rotation versetzt wird. Diese Rotation erfolgt in der B-Achse mit vorgegebenen Drehzah­ len, jedoch nicht phasenkontrolliert. Die Drehzahl wird während eines Schleif­ vorgangs im wesentlichen konstant gehalten.
Das Arbeitswerkzeug (10) ist mit seinem Spannzapfen (14) in dem Spann­ futter (15) der Werkzeugspindel (9) befestigt, wobei das Spannfutter (15) mit der Antriebswelle (11) der Werkzeugspindel (9) verbunden ist. Zu erkennen sind die Abdeckscheibe (12) und der an dem Umfang des Arbeitswerk­ zeugs (10) angeordnete Reifen (13), der den Bearbeitungsring (30) mit dem Diamantbelag (31) trägt. Der Reifen (13) wird von der Abdeckscheibe (12) zu­ sätzlich an der zentralen Scheibe (nicht dargestellt) gehalten.
An dem entgegengesetzten Ende trägt die Werkzeugspindel (9) eine Dreh­ durchführung (16), an die ein Zuleitungsrohr (17) für das Druckmedium ange­ schlossen ist. Sowohl die Antriebswelle (11) der Werkzeugspindel (9) als auch das Spannfutter (15) sind hohlgebohrt, damit das Druckmedium zu dem Kolben (nicht dargestellt) in der zentralen Bohrung des Spannzapfens (14) wei­ tergeleitet werden kann.
Zu Fig. 2:
Hier wird das erfindungsgemäße Arbeitswerkzeug (10) in einem Schnitt mit sei­ nen Details gezeigt. Der Spannzapfen (14) verfügt über eine axiale Bohrung (18), in der ein Kolben (19) mit der Dichtung (20) axialverschieblich angeordnet ist. Während das eine Ende des Spannzapfens (14) offen ist, damit das Druckmedi­ um über das Spannfutter (15) zugeführt werden kann, trägt das andere Ende die zentrale Scheibe (21). Diese ist fest mit dem Spannzapfen (14) verbunden und verfügt über radiale Bohrungen (22), die einerseits mit der axialen Bohrung (18) verbunden sind und andererseits mit dem Innenraum (23) des Reifens (13) in Verbindung stehen.
Der Reifen (13) und die radialen Bohrungen (22) sowie auch der Teil der axia­ len Bohrung (18) der den radialen Bohrungen (22) zugewandt ist, sind mit Schmierfett (24) gefüllt. Zur Führung des Reifens (13) trägt die zentrale Schei­ be (21) an ihrem äußeren Umfang eine Verbreiterung (25), die innen an dem Reifen (13) anliegt.
Zur weiteren Stabilisierung des Reifens (13) wird dieser auf beiden Seiten von je einer Abdeckscheibe (12) gehalten. Diese beiden Abdeckscheiben (12) verfü­ gen über eine Ringnut (26), in die sich jeweils ein entsprechender Ring­ wulst (27) des Reifens (13) einlegt. Die Verbindung zwischen der zentralen Scheibe (21) einerseits und den beiden Abdeckscheiben (12) andererseits, wird mittels der Schraubenverbindungen (28) hergestellt.
An seinem äußeren Umfang ist der Reifen (13) mit dem Bearbeitungsring (30) verbunden, der seinerseits den Diamantbelag (31) trägt. Die Verbindung zwi­ schen dem Reifen (13) und dem Bearbeitungsring (30) kann durch den ohnehin gegebenen Formschluß hergestellt werden. Es ist jedoch auch möglich, diese beiden Teile miteinander zu verkleben. Der Diamantbelag (31) hat im darge­ stellten Beispiel die Form eines schmalen Rings, mit halbkreisförmigem Quer­ schnitt an der Außenseite.
Bezugszeichenliste
1
Schleifmaschine
2
Maschinenschlitten
3
Werkstückspindel
4
Werkstückaufnahme
5
Linse
6
Antriebswelle
7
Horizontalführung
8
Horizontalführung
9
Werkzeugspindel
10
Arbeitswerkzeug
11
Antriebswelle
12
Abdeckscheibe
13
Reifen
14
Spannzapfen
15
Spannfutter
16
Drehdurchführung
17
Zuleitungsrohr
18
axiale Bohrung
19
Kolben
20
Dichtung
21
zentrale Scheibe
22
radiale Bohrungen
23
Innenraum
24
Schmierfett
25
Verbreiterung
26
Ringnut
27
Ringwulst
28
Schraubenverbindungen
29
Vertikalführung
30
Bearbeitungsring
31
Diamantbelag

Claims (24)

1. Verfahren zum Korrigieren der Geometrie von optischen Linsen oder Spiegeln, wobei die vorgefertigten Werkstücke nach dem Vermessen ih­ rer Oberflächengeometrie einer korrigierenden Nachbearbeitung durch Schleifvorgänge unterzogen werden, dadurch gekennzeichnet, daß diese Schleifvorgänge nach statistischen Methoden durchgeführt werden, wo­ bei ein korrigierendes Feinstschleifen und/oder ein Polierschleifen ent­ sprechend den Messergebnissen erfolgt und sich der Materialabtrag er­ gibt,
in Abhängigkeit von der Verweilzeit des Arbeitswerkzeugs (10) an der entsprechenden Stelle der Linsenoberfläche, wobei in diesem Zusam­ menhang mindestens zwei transiatorische Achsen sowie die C-Achse der Schleifmaschine (1) angesteuert werden und
in Abhängigkeit von der Anpreßkraft des Arbeitswerkzeugs (10) gegen die Linse (5), wobei zur Erzeugung dieser Anpreßkraft ein Überdruck in dem Reifen (13) eingestellt wird und auch ein Zustellweg des Arbeits­ werkzeugs (10) relativ zur Linse (5) vorgegeben wird und
in Abhängigkeit von der benutzten Diamantkömung in dem Diamant­ belag (31) sowie
in Abhängigkeit von der Zusammensetzung der gegebenenfalls be­ nutzten Poliersuspension.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die translatori­ schen Bewegungen während des Schleifens in der X-Achse und Z-Achse ausgeführt werden und die Werkstückspindel (3) in diesen Achsen be­ wegt wird, während die translatorische Bewegung in der Y-Achse wäh­ rend des Einrichtbetriebs von der Werkzeugspindel (9) ausgeführt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die als C-Achse ausgeführte Werkstückspindel (3) phasen- sowie drehzahlge­ steuerte Rotationsbewegungen ausführt.
4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ver­ weilzeit des Arbeitswerkzeugs (10) an der Linse (5) durch Ansteuern der C-Achse und in Abhängigkeit von der Stellung der X-Achse und der Z-Achse verändert wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Überdruck in dem Reifen (13) während eines Schleifvorgangs konstant gehalten wird.
6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Überdruck in dem Reifen (13) während eines Schleifvorgangs fortlaufend und in Abhängigkeit von der Stellung der X-Achse, der Z-Achse und der C-Achse sowie in Abhängigkeit von den Meßergebnissen geändert wird.
7. Verfahren nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die An­ preßkraft des Arbeitswerkzeugs (10) gegen die Linse (5) durch fortlau­ fendes Verändern des Zustellweges variiert wird, wozu in Abhängigkeit von der Phasenlage der C-Achse Bewegungen in der Z-Achse und gerin­ gere Bewegungen in der X-Achse ausgeführt werden.
8. Verfahren nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß sich an das korrigierende Polierschleifen ein Fertigschleifen anschließt.
9. Verfahren nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Mess­ ergebnisse bezüglich der Linsengeometrie vor der Bearbeitung als Daten­ satz in die Maschinensteuerung eingelesen werden
10. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine zentrale Scheibe (21) an ihrem Umfang mit ei­ nem Reifen (13) aus weichem und elastischem Material verbunden ist, der einen Innenraum (23) umschließt und seinerseits mit einem Bear­ beitungsring (30) in Verbindung steht, der an seinem äußeren Umfang ei­ nen Diamantbelag (31) aufweist und daß die zentrale Scheibe (21) über radiale Bohrungen (22) verfügt, die mit einer axialen Bohrung (18) in Ver­ bindung stehen, die sich in dem Spannzapfen (14) befindet, der mit der zentralen Scheibe (21) fest verbunden ist und daß der Innenraum (23) und die radialen Bohrungen (22) sowie die axiale Bohrung (18) mit ei­ nem ersten Druckmedium gefüllt sind und
daß das Arbeitswerkzeug (10) an der Werkzeugspindel (9) einer Schleifmaschine (1) befestigt ist und
daß die Linse (5) von einer Werkstückaufnahme (4) gehalten wird, die ihrerseits mit einer Werkstückspindel (3) einer Schleifmaschine (1) in Verbindung steht und
daß die Werkzeugspindel (9) und die Werkstückspindel (3) mit Ein­ richtungen verbunden sind, die gesteuerte, transiatorische Bewegungen in der X-, Y- und Z-Achse ermöglichen und die Werkstückspindel (3) über einen gesteuerten Antrieb in der C-Achse verfügt, der kontrollierte Dreh­ bewegungen bezüglich Drehzahl und Phasenlage ermöglicht und
daß an der Werkzeugspindel (9) Einrichtungen vorhanden sind, um das Druckmedium mit unterschiedlichen Drücken beaufschlagen zu können.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Werk­ zeugspindel (9) mit dem daran befestigten Spannfutter (15) und dem Ar­ beitswerkzeug (10) mit einer Horizontalführung (8) verbunden ist, an der sie in der Y-Achse verschieblich gelagert ist und daß die Werkstückspin­ del (3) mit der daran befestigten Werkstückaufnahme (4) und der Lin­ se (5) mit einer Vertikalführung (29) verbunden ist, die ihr Bewegungen in der Z-Achse ermöglichen und die Vertikalführung (29) ihrerseits mit ei­ nem Maschinenschlitten (2) in Verbindung steht, der an einer Horizon­ talführung (7) verschieblich gelagert ist, was ihm Horizontalbewegungen in der X-Achse ermöglicht.
12. Vorrichtung nach Anspruch 10 und 11, dadurch gekennzeichnet, daß in der axialen Bohrung (18) ein Kolben (19) angeordnet ist, der über eine Dichtung (20) verfügt.
13. Vorrichtung nach Anspruch 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß auf jeder Seite der zentralen Scheibe (21) eine Abdeckscheibe (12) vorhan­ den ist, die über Schraubenverbindungen (28) mit der zentralen Schei­ be (21) verbunden ist.
14. Vorrichtung nach Anspruch 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdeckscheiben (12) über jeweils eine Ringnut (26) verfügen, die mit dem zugehörigen Ringwulst (27) des Reifens (13) verbunden sind.
15. Vorrichtung nach Anspruch 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die zentrale Scheibe (21) an ihrem äußeren Umfang über eine Verbreite­ rung (25) verfügt.
16. Vorrichtung nach Anspruch 10 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Reifen (13) aus Polyurethan (PU) besteht.
17. Vorrichtung nach Anspruch 10 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Diamantbelag (31) in dem Bereich, der mit der Linse (5) in Berührung kommt, einen halbkreisförmigen Querschnitt aufweist.
18. Vorrichtung nach Anspruch 10 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß als erstes Druckmedium im Innenraum (23) des Reifens (13), in den radialen Bohrungen (22) und in der axialen Bohrung (18) ein Schmierfett (24) ein­ gefüllt ist.
19. Vorrichtung nach Anspruch 10 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei den Bewegungen in der X-, Y-, Z- und C-Achse um gesteuerte Bewegungen handelt und außer langsamen Vorschubbewegungen auch überlagerte, schnelle Oszillationen möglich sind und hierzu entsprechend leistungsfähige Antriebe, mit den zu bewegenden Bauelementen verbun­ den sind.
20. Vorrichtung nach Anspruch 10 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß alte Antriebselemente für die verschiedenen Maschinenfunktionen und ins­ besondere die Antriebe der gesteuerten Achsen mit einer CNC-Steuerung verbunden sind.
21. Vorrichtung nach Anspruch 10 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß in der CNC-Steuerung der Schleifmaschine (1) ein Auswertprogramm vor­ handen ist, das die Ergebnisse der Fehlermessungen bezüglich der Lin­ sengeometrie in Maschinenbefehle umrechnet.
22. Vorrichtung nach Anspruch 10 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkzeugspindel (9) mit einer Drehdurchführung (16) verbunden ist.
23. Vorrichtung nach Anspruch 10 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkzeugspindel (9) mit einem Druckerzeugungszylinder verbunden ist.
24. Vorrichtung nach Anspruch 10 bis 21 und 23, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckerzeugungszylinder von einem elektrischen Linearmotor angetrieben wird.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10314625B3 (de) * 2003-04-01 2004-10-14 Optotech Optikmaschinen Gmbh Verfahren und Vorrichtung zum Nacharbeiten von Präzisionsoberflächen
EP1704963A1 (de) * 2005-03-23 2006-09-27 Asphericon Gmbh Verfahren zur Bearbeitung oder Vermessung von rotationssymmetrischen Werkstücken sowie Schleif- oder Polierwerkzeug
DE102009004787A1 (de) * 2009-01-13 2010-07-15 Schneider Gmbh & Co. Kg Vorrichtung und Verfahren zum Polieren von Linsen
DE102018209663A1 (de) * 2018-06-15 2019-05-29 Carl Zeiss Smt Gmbh Verfahren und Vorrichtung zum Polieren eines Werkstücks bei der Herstellung eines optischen Elements

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10314625B3 (de) * 2003-04-01 2004-10-14 Optotech Optikmaschinen Gmbh Verfahren und Vorrichtung zum Nacharbeiten von Präzisionsoberflächen
EP1704963A1 (de) * 2005-03-23 2006-09-27 Asphericon Gmbh Verfahren zur Bearbeitung oder Vermessung von rotationssymmetrischen Werkstücken sowie Schleif- oder Polierwerkzeug
DE102009004787A1 (de) * 2009-01-13 2010-07-15 Schneider Gmbh & Co. Kg Vorrichtung und Verfahren zum Polieren von Linsen
DE102018209663A1 (de) * 2018-06-15 2019-05-29 Carl Zeiss Smt Gmbh Verfahren und Vorrichtung zum Polieren eines Werkstücks bei der Herstellung eines optischen Elements

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