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 VerfahrensInfo
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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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE2000138415 DE10038415A1 (de) | 2000-08-07 | 2000-08-07 | Verfahren zum Korrigieren der Geometrie von optischen Linsen oder Spiegeln und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE2000138415 DE10038415A1 (de) | 2000-08-07 | 2000-08-07 | Verfahren zum Korrigieren der Geometrie von optischen Linsen oder Spiegeln und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE10038415A1 true DE10038415A1 (de) | 2002-02-28 |
Family
ID=7651541
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE2000138415 Withdrawn DE10038415A1 (de) | 2000-08-07 | 2000-08-07 | Verfahren zum Korrigieren der Geometrie von optischen Linsen oder Spiegeln und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE10038415A1 (de) |
Cited By (4)
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 |
-
2000
- 2000-08-07 DE DE2000138415 patent/DE10038415A1/de not_active Withdrawn
Cited By (4)
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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---|---|---|---|
OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
8130 | Withdrawal |