DE102004047563A1 - Verfahren zum Polieren - Google Patents

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Abstract

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren anzugeben, bei dem ein geringerer Verschleiß dadurch, dass die Lage des Werkzeugs so eingestellt wird, dass der Mittelpunkt des Polierwerkzeugs beziehungsweise eine geringere Dauer des Poliervorgangs erreicht werden kann, wobei auch Freiformflächen und nicht rotierende Werkstücke polierbar sind. DOLLAR A Erfindungsgemäß gelingt die Lösung der Aufgabe, dass die jeweils momentan das Werkstück berührende Fläche des Werkzeugs abseits der Werkzeugachse liegt. DOLLAR A Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Polieren einer Oberfläche eines Werkstückes mittels eines um eine Werkzeugachse rotierenden Werkzeugs, wobei das Werkstück in mindestens einem Bereich der Werkstückoberfläche mit einer jeweils momentan berührenden Fläche, die ein Teilbereich einer bearbeitenden Fläche ist, die ihrerseits wenigstens ein Teilbereich einer Polierfläche des Werkzeugs ist, berührt wird, wobei die Werkzeugachse die Polierfläche durchstößt.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Polieren einer Oberfläche eines Werkstückes mittels eines um eine Werkzeugachse rotierenden Werkzeugs, wobei das Werkstück in mindestens einem Bereich der Werkstückoberfläche mit einer jeweils momentan berührenden Fläche, die ein Teilbereich einer bearbeitenden Fläche ist, die ihrerseits wenigstens ein Teilbereich einer Polierfläche des Werkzeugs ist, berührt wird, wobei die Werkzeugachse die Polierfläche durchstößt.
  • Im Folgenden wird unter einer bearbeitenden Fläche die Gesamtheit aller ein Werkstück berührenden Flächen eines rotierenden Werkzeugs während einer Umdrehung des Werkzeugs verstanden. Als momentan berührende Fläche wird die jeweils zu einem Zeitpunkt in Kontakt mit dem Werkstück stehende Fläche des Werkzeugs angesehen.
  • Zum Polieren wird im Stand der Technik gemäß 1 ein rotierendes Werkzeug 2 auf einem ebenfalls rotierenden Werkstück 1 bewegt, wobei das Werkzeug 2 aus einer Gummimembran oder einem Stößel mit einer aufgeklebten Polyurethanmembran, der sogenannten Polierfolie oder -fläche 2.1, besteht. Das Werkzeug rotiert um eine Werkzeugachse 2.2, das Werkstück rotiert um eine Werkstückachse 1.2. Die Polierfolie besitzt eine Krümmung und liegt während der Bearbeitung mit ihrem Rotationsmittelpunkt und einem kreisförmigen, bearbeitenden Bereich 2.4 um den Rotationsmittelpunkt auf dem Werkstück 1 auf. Dabei wird sie beispielsweise durch Druckluft oder ein sich deformierendes Elastomer angedrückt. Der Abtrag am Werkstück 1 wird sowohl durch die Polierfolie, als auch durch eine ständig zugeführte Flüssigkeit erzielt. Die Membran oder der Stößel wird mittels eines CNC-Programmes stets senkrecht auf die zu polierende Werkstückoberfläche 1.1 gestellt und langsam auf einem Radius über das Werkstück 1 geführt. Die Teilfiguren a), b) und c) zeigen einzelne Zeitpunkte einer solchen Bewegung jeweils sowohl in Seitenan sicht als auch in Draufsicht. Über die Wahl des Geschwindigkeitsverlaufes auf dem Radius wird der Abtrag gesteuert, um die gewünschte Form des Werkstücks 1 zu erzielen.
  • Bei diesem Verfahren wird nur ein geringer Abtrag erzielt. Zudem verschleißt das Polierwerkzeug relativ schnell. Außerdem muss das Werkzeug zum Polieren des Randbereiches zumindest teilweise über das Werkstück hinausragen wie in 1 c) gezeigt. Dabei kann das Werkzeug insbesondere bei hohem Luftdruck sehr stark abgenutzt und durch die äußere Linsenkante zerstört werden. Dieses Verfahren ist nur für konvexe oder konkave rotationssymmetrische Werkstücke geeignet, nicht jedoch für Freiformflächen und nicht rotierende Werkstücke
  • In einem anderen, in 2 dargestellten Verfahren wird ein radförmiges, um eine Werkzeugachse 2.2 rotierendes Polierwerkzeug 2 über eine Werkstückoberfläche 2.1 eines um eine Werkstückachse 1.2 rotierenden Werkstücks 1 geführt. Die Polierfläche 2.1 ist in diesem Fall auf der Lauffläche des radförmigen Polierwerkzeugs 2 angebracht. Die gesamte Polierfläche 2.1 wirkt als bearbeitende Fläche 2.4, wobei zu jedem Zeitpunkt nur eine momentan berührende Fläche 2.3 in Kontakt mit der Werkstückoberfläche 1.1 steht. Jedoch besteht die Gefahr, in der Mitte des Werkstücks aufgrund der dort geringen bearbeiteten Fläche ein Loch zu polieren.
  • Die Genauigkeit der Bearbeitung ist bei beiden Verfahren begrenzt.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art anzugeben, bei dem ein geringerer Verschleiß des Polierwerkzeuges beziehungsweise eine geringere Dauer des Poliervorgangs erreicht werden kann, wobei auch Freiformflächen und nicht rotierende Werkstücke polierbar sind.
  • Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren, welches die in Anspruch 1 angegebenen Merkmale aufweist.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
  • Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es möglich, einen geringeren Verschleiß des Polierwerkzeuges zu erreichen beziehungsweise den Poliervorgang zu beschleunigen, wobei Freiformflächen und nicht rotierende Werkstücke polierbar sind. Dies gelingt, indem mit einem Polierwerkzeug, dessen Rotationsachse die Polierfläche durchstößt, mit einem Bereich der Polierfläche poliert wird, der von der Rotationsachse des Werkzeugs entfernt ist. Die bearbeitende Fläche und die momentan berührende Fläche sind also in den meisten Fällen nicht identisch, vielmehr ist die momentan berührende Fläche eine Untermenge der bearbeitenden Fläche.
  • Im Gegensatz dazu wird im Stand der Technik bei dem in 1 gezeigten Verfahren nur mit dem zentralen Teilbereich um die Rotationsachse des Polierwerkzeuges poliert, was eine minimale bearbeitende Fläche bedeutet. Die bearbeitende Fläche und die momentan berührende Fläche sind zu allen Zeitpunkten des Polierens identisch.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Polierverfahren liegt der Mittelpunkt der das Werkstück jeweils momentan berührenden Teilfläche der Polierfläche vorzugsweise abseits der Rotationsachse des Werkzeugs, wodurch eine vergrößerte bearbeitende Fläche zum Polieren verwendet wird. Bei größerer Entfernung des Mittelpunktes der momentan berührenden Fläche von der Rotationsachse ist die bearbeitende Fläche ein Kreisring auf der Polierfläche. Bei kleiner Entfernung handelt es sich um einen Kreis, dessen Durchmesser mit der Entfernung zunimmt.
  • Je weiter die jeweils momentan berührende Teilfläche radial von der Rotationsachse entfernt ist, desto größer ist die bearbeitende Fläche in ihrer Gesamtheit und desto höher ist bei gleicher Winkelgeschwindigkeit des Werkzeuges die Bahngeschwindigkeit der bearbeitenden Fläche, die die Dauer des Polierprozesses bestimmt. Bei gleicher Rotationsfrequenz wie in herkömmlichen Polierverfahren wird also die Dauer des Polierprozesses verkürzt. Wird die Rotationsfrequenz so gewählt, dass die Bahngeschwindigkeit der bearbeitenden Fläche etwa derjenigen im herkömmlichen Verfahren entspricht, so wird durch die vergrößerte Fläche der Verschleiß deutlich verringert und somit die Standzeit des Werkzeuges erhöht. Das Werkzeug benötigt weniger Ausfallzeit, da es länger die notwendige Genauigkeit hält und somit erst nach längerem Betrieb als bisher ersetzt werden muss, wodurch die Produktivität erhöht wird. Die höhere Standzeit des Werkzeuges ermöglicht eine bessere Vorhersage des Poliervorganges und damit ebenfalls eine höhere Genauigkeit desselben. Desweiteren ermöglicht das erfindungsgemäße Verfahren ein effektives Polieren von Randbereichen von Linsen bei reduzierter Gefahr der Zerstörung des Polierwerkzeuges.
  • Durch die verlängerte Standzeit von Werkzeugen werden Ausfallzeiten des Produktionsprozesses reduziert.
  • Die Genauigkeit des Polierens wird zudem dadurch erhöht, dass die Geschwindigkeitsverteilung über die bearbeitende Fläche gleichmäßiger ist, wodurch weniger Fehler auftreten. Im herkömmlichen Verfahren gemäß 1 steht das Zentrum der Polierfläche als Drehpunkt still, während sich die Außenränder der bearbeitenden Fläche mit einander entgegengesetzten Geschwindigkeiten bewegen, was eine genaue Bearbeitung erschwert.
  • Da die Rotationsfrequenz des Werkzeugs technisch begrenzt ist, können insbesondere bei kleineren Werkstücken mit zumeist starken Krümmungen kleine Werkzeuge viel effektiver oder sogar größere Werkzeuge eingesetzt werden, die einen um ein Vielfaches größeren Abtrag erzielen, als bei dem bisherigen Verfahren möglich ist.
  • Je nach geometrischer Beschaffenheit des Werkstückes ist es zweckmäßig, wenigstens bereichsweise auch in herkömmlicher Weise mit dem Rotationszentrum der Polierfläche zu polieren, da der Abtrag hier aufgrund der geringen Bahngeschwindigkeit am niedrigsten ist, was insbesondere in der Mitte des Werkstücks eine höhere Bearbeitungsgenauigkeit ermöglicht.
  • Als Vertikale wird im Folgenden jede zur Werkstückachse parallele Richtung angesehen.
  • Zur Durchführung des Verfahrens ist eine handelsübliche Poliermaschine einsetzbar, wenn das Werkzeug in dieser verkippt wird, wobei ein relativer Winkel zwischen der Werkzeugachse und einer lokalen Oberflächennormalen des Werkstücks in dem berührten Bereich eingestellt wird. Das Verfahren ist sowohl für konvexe als auch konkave Werkstücke sowie für konvexe und konkave Freiformflächen wie Toroide oder Zylinderflächen einsetzbar. Es sind unterschiedliche Werkzeugtypen denkbar wie kegelförmige, walzenförmige, sphärische und asphärische. Die bekannten Poliermaschinen bieten nur einen begrenzten absoluten Kippwinkel zur Vertikalen zum Kippen des Werkzeugs, beispielsweise weniger als 46 °. Werkstückflächen mit Anstiegen, die stärker sind als dieser maximale Winkel, können mit dem herkömmlichen Verfahren nicht bearbeitet werden. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren können bei ausreichend gekrümmtem Werkzeug bei geringem Kippwinkel des Werkzeugs, bei Bedarf auch konstant 0°, Flächen mit beliebigem Anstieg poliert werden.
  • In einer bevorzugten Ausführung wird ein relativer Winkel von mehr als 0° eingestellt, wodurch ein Polieren mit dem Zentrum der Polierfläche und die damit verbundenen Nachteile vermieden werden.
  • In einer vorteilhaften Ausführungsform wird das Werkzeug um eine zur Werkzeugachse senkrecht verlaufende Achse verkippt, was mittels eines CNC-Programmes sehr einfach möglich ist, da eine Verkippen in eine solche Richtung mit handelsüblichen Poliermaschinen durchführbar ist.
  • Das Werkstück kann in einem Durchgang zügig bearbeitet werden, indem das Werkzeug entlang wenigstens eines Teils der Werkstückoberfläche translatorisch bewegt wird.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform wird der relative Winkel im Verlauf der Bewegung entlang der Werkstückoberfläche kontinuierlich verändert. Dadurch kann der Abtrag an die bearbeitete Fläche des Werkstücks angepasst werden. Im Innenbereich, in welchem die bearbeitete Fläche klein ist, wird beispielsweise der relative Winkel für minimales Abtragen auf 0° gesetzt, im Außenbereich wird der relative Winkel erhöht, um dort den größten Abtrag zu erhalten. Es besteht dadurch im Gegensatz zum herkömmlichen Verfahren nicht die Gefahr, in der Mitte aufgrund der geringen bearbeiteten Fläche ein Loch zu polieren. Zudem wird das Werkzeug auf diese Weise gleichmäßig verbraucht.
  • Das Verfahren kann auf den jeweiligen Anwendungsfall optimal abgestimmt werden, indem der einzustellende relative Winkel anhand von Daten des Werkstücks und/oder des Werkzeugs ermittelt wird. In einer bevorzugten Ausführungsform wird der relative Winkel dabei anhand der jeweiligen relativen Position des Werkzeugs zum Werkstück, anhand einer Oberflächennormalen des Werkstücks an dieser Position, anhand einer Polierflächennormalen der momentan berührenden Fläche des Werkzeugs und/oder anhand eines zu erzielenden Abtrages ermittelt. Dies ermöglicht eine hohe Bearbeitungsgenauigkeit.
  • In einer vorteilhaften Ausführungsform wird der absolute Kippwinkel des Werkzeugs bezüglich der Vertikalen während der translatorischen Bewegung konstant gehalten. In diesem Extremfall wird das Werkzeug gar nicht gekippt. Hierfür muß das Werkzeug die mechanischen Voraussetzungen, insbesondere ausreichend starker Anstiege an seinem Rand, erfüllen, damit es das Werkstück auch in jedem Anstieg auf der Oberfläche des Werkstückes noch berühren kann. Damit ist die Kontaktfläche gut vorherbestimmbar. Mit besonders geringem Aufwand zu programmieren ist eine derartige Verfahrensform, in der der absolute Kippwinkel des Werkzeugs während der translatorischen Bewegung bezüglich der Vertikalen auf 0° gehalten wird. Diese Variante wird bevorzugt verwendet, wenn Werkstück und Werkzeug eine identische Form aufweisen.
  • Generell kann der relative Winkel auch derart variabel eingestellt werden, dass die Bahnradien von bearbeiteter Fläche auf dem Werkstück und bearbeitender Fläche auf dem Werkzeug stets übereinstimmen. Wenn ein Punkt mit einem bestimmten Radius auf dem Werkstück bearbeitet wird, ist das Werkzeug so gekippt, dass der bearbeitende Bereich der Polierfläche selbst den denselben Radius aufweist. Dies ist implizit beispielsweise dann der Fall, wenn die Form von Werkstück und Werkzeug gleich sind und der absolute Kippwinkel des Werkzeugs zur Vertikalen konstant 0° ist. Damit wird eine gleichmäßige Abnutzung des Werkzeuges ermöglicht und der durch die Bahngeschwindigkeit bewirkte Abtrag bei rotierendem Werkstück optimal an die bearbeitete Fläche angepasst.
  • In einer weiteren, bevorzugten Ausführungsform wird der relative Winkel im Verlauf der Bewegung konstant gehalten. Der Werkzeugverbrauch wird damit zwar nicht mehr so stark reduziert wie bei kontinuierlich verändertem relativen Winkel, jedoch ist der Abtrag des Werkzeuges gleichförmiger und damit besser berechenbar im Sinne einer Korrekturpolitur.
  • Für eine möglichst großflächige Bearbeitung konkaver Linsen ist es vorteilhaft, eine konvexe Polierfläche zu verwenden und umgekehrt.
  • Mit herkömmlichen Poliermaschinen können konvexe Werkstücke durch das erfindungsgemäße Verfahren bearbeitet werden, indem ein Werkzeug mit einer ebenen Polierfläche in Abhängigkeit einer Oberflächennormalen des Werk stücks in dem berührten Bereich um eine von der Werkzeugachse verschiedene Achse gekippt wird, wobei die Werkzeugachse des Werkzeugs parallel zu der Oberflächennormalen ausgerichtet und das Werkzeug parallel zu einer Werkstückoberfläche in dem berührten Bereich verschoben ist.
  • In einer vorteilhaften Ausführungsform wird der Betrag der Verschiebung anhand eines zu erzielenden Abtrages ermittelt, was die Genauigkeit des Polierens erhöht.
  • Bei rotationssymmetrischen Werkstücken ist die Steuerung des Werkzeuges einfach, wenn das Werkstück um eine Werkstückachse rotiert. Der Polierprozess kann dabei beschleunigt werden, wenn die Rotationsbewegungen von Werkstück und Werkzeug entgegengesetzt gerichtet sind. Die entgegengesetzten Bahngeschwindigkeiten von bearbeiteter und bearbeitender Fläche ermöglichen einen höheren Abtrag.
  • Um den Abtrag zu erhöhen, wird zweckmäßigerweise das Werkzeug gegen die Werkstückoberfläche gepresst. Dabei ist der Abtrag regulierbar, wenn der Anpressdruck steuerbar ist. Im Falle der Beschädigung der Polierfläche wird das Werkstück nicht beschädigt, wenn der Anpressdruck mittels Druckluft erzeugt wird.
  • Die Verwendung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche für das Polieren optisch wirksamer Flächen ermöglicht die Nutzung der genannten Vorteile für optisch wirksame Flächen beispielsweise von Linsen oder Spiegeln.
  • Mit besonders geringem Aufwand sind mit diesem Verfahren rotationssymmetrische Linsen bearbeitbar.
  • Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen erläutert.
  • Dazu zeigen:
  • 1 ein Polierverfahren im Stand der Technik mit konstantem relativen Winkel von 0°,
  • 2 ein Polierverfahren im Stand der Technik mit zur Polierfläche paralleler Werkzeugachse,
  • 3 Phasen des erfindungsgemäßen Verfahrens bei variablem relativem Winkel sowie schematisch Polierfläche und bearbeitende Fläche in jeweils einer Seitenansicht und einer schematischen Draufsicht,
  • 4 Phasen des Verfahrens bei konstantem relativem Winkel in Seitenansicht sowie schematisch Polierfläche und bearbeitende Fläche,
  • 5 Phasen des Verfahrens bei konstantem absolutem Kippwinkel zur Vertikalen in Seitenansicht sowie schematisch Polierfläche und bearbeitende Fläche und
  • 6 Phasen des Verfahrens mit ebener Polierfläche bei konstantem relativem Winkel von 0° in Seitenansicht.
  • Die 1 und 2 wurden bereits im Stand der Technik beschrieben.
  • In 3 wird in den Teilfiguren a), b) und c), die jeweils in seitlicher Ansicht sowie als schematische Draufsicht dargestellt sind, ein Werkstück 1, in diesem Fall eine Linse, mit asphärischer Oberfläche 1.1 mittels eines Werkzeuges 2 poliert, das um eine Werkzeugachse 2.2 rotiert. Die drei Teilfiguren zeigen verschiedene Zeitpunkte während des Poliervorganges. Das Werkstück 1 rotiert seinerseits um eine Werkstückachse 1.2, wobei die Rotationsrichtungen auf der dem Werkzeug 2 zugewandten Seite des Werkstücks 1 ein ander entgegengesetzt sind, die Vektoren der Winkelgeschwindigkeit liegen also parallel zueinander. Das Werkzeug 2 berührt das Werkstück 1 mit einer jeweiligen momentan berührenden Fläche 2.3, die ein Teil einer Polierfläche 2.1 ist, wobei sich durch die Rotation des Werkzeugs 2 aus der Vereinigung aller momentan berührenden Flächen 2.3 die bearbeitende Fläche 2.4 auf der Polierfläche 2.1 ergibt. Die Form der bearbeitende Fläche 2.4 hängt dabei von der Lage des Werkzeugs 2 ab. Die Polierfläche 2.1 wird auf der vom Werkstück 1 abgewandten Seite mit einem Luftdruck beaufschlagt, wodurch sie mit einem entsprechenden Anpressdruck gegen die Werkstückoberfläche 1.1 gepresst wird. Der Luftdruck und damit der Anpressdruck sind vorzugsweise regelbar, wodurch der vom Anpressdruck abhängige Abtrag während des Polierens steuerbar ist.
  • Das Werkzeug 2 wird in diesem Beispiel um einen relativen Winkel 3 zwischen der jeweiligen Oberflächennormalen 1.3 des Werkstücks 1 und der Werkzeugachse 2.2 des Werkzeugs verkippt. Das Verkippen erfolgt um eine nicht abgebildete zweite Achse, die senkrecht zur Werkzeugachse 2.2 ausgerichtet ist. Die Teilabbildungen a), b) und c) zeigen drei verschiedene Momente des Poliervorganges, währenddessen das Werkzeug 3 entlang eines Radius der Werkstückoberfläche 1.1 bewegt wird. Der relative Winkel 3 beginnt bei 0° im Zentrum des Werkstücks 1 und nimmt im Laufe der Bewegung entlang der Werkstückoberfläche 1.1 kontinuierlich zu. Der absolute Kippwinkel 4 des Werkzeugs zur Vertikalen 5 nimmt ebenfalls während der Bewegung zu, bleibt jedoch gering im Vergleich zu herkömmlichen Polierverfahren. Bei ausreichend gekrümmter Polierfläche 2.1 ist mit dem gezeigten Verfahren daher auch das Polieren steiler Anstiege möglich.
  • Bei kleiner Entfernung des Mittelpunktes der momentan berührenden Fläche 2.3 von der Rotations- und Werkzeugachse 2.2 ist die bearbeitende Fläche 2.4 ein Kreis, dessen Durchmesser mit der Entfernung zunimmt. Bei größerer Entfernung als dem Radius der berührenden Fläche 2.3 stellt die bearbeitende Fläche 2.4 einen Kreisring auf der Polierfläche 2.1 dar.
  • 4 zeigt ein Verfahren, bei dem der relative Winkel 3 während der gesamten Bewegung entlang der Werkstückoberfläche 1.1 konstant bleibt, in drei Ausschnitten a), b) und c). In dieser und in den folgenden Figuren ist jeweils die Polierfläche 2.1 in einer Ansicht von unten in allen Figuren schematisch mitabgebildet, wobei die jeweilige bearbeitende Fläche 2.4 schraffiert gezeichnet ist. In diesem Beispiel ist die bearbeitende Fläche 2.4 aufgrund der konstanten geometrischen Verhältnisse gleichbleibend ein Kreisring. Der absolute Kippwinkel 4 des Werkzeugs zur Vertikalen 5 nimmt während der Bewegung ab, er ist in der Mitte des Werkstückes 1 maximal. Auch mit diesem Verfahren sind steile Anstiege polierbar.
  • Der Abtrag durch das Werkzeug 2 ist in diesem Beispiel während der Bewegung entlang der Werkstückoberfläche 1.1 gleichförmiger als bei der kontinuierlichen Änderung des relativen Winkels 3.
  • Bei dem in 5 gezeigten Verfahren nimmt der relative Winkel 3 stetig zu, wohingegen der absolute Kippwinkel 4 zur Vertikalen 5 konstant 0° beträgt. Diese Bewegung ermöglicht eine einfache Positionssteuerung des Werkzeugs 2. Das Werkzeug 2 wird so positioniert, dass der Mittelpunkt der berührenden Fläche denselben Bahnradius aufweist wie der durch ihn berührte Kreis auf der Werkstückoberfläche 1.1. Die bearbeitende Fläche 2.4 verändert sich durch den variablen relativen Winkel 3 ähnlich wie in dem in 1 gezeigten Beispiel. Sie wächst in Abhängigkeit der Entfernung des Mittelpunktes der momentan berührenden Fläche 2.3 vom Rotationszentrum der Polierfläche 2.1.
  • In 6 ist eine Variante des Verfahrens dargestellt, bei der ein Werkzeug 2 mit einer ebenen Polierfläche 2.1 eingesetzt wird. Die Lage des Werkzeugs 2 wird wie bei herkömmlichen Polierverfahren in Abhängigkeit der Position des Werkzeugs 2 so eingestellt, dass der relative Winkel 3 zwischen der Werkzeugachse 2.2 und der lokalen Oberflächennormalen 1.3 konstant 0° beträgt und die Polierfläche 2.1 somit tangential zur Werkstückoberfläche 1.1 ausge richtet ist. Als berührende Fläche 2.4 wird jedoch nur in der Mitte des Werkstücks 1 das Zentrum der Polierfläche benutzt, in den Außenbereichen wird das Werkzeug 2 tangential zur Werkstückoberfläche 1.1 verschoben, wodurch in Abhängigkeit der Rotationsgeschwindigkeit des Werkzeuges 2 der Poliervorgang beschleunigt wird oder die Lebensdauer des Werkzeuges 2 erhöht wird. Auch ist das Polieren mit höherer Genauigkeit möglich.
  • 1
    Werkstück
    1.1
    Werkstückoberfläche
    1.2
    Werkstückachse
    1.3
    Oberflächennormale
    2
    Werkzeug
    2.1
    Polierfläche
    2.2
    Werkzeugachse
    2.3
    Momentan berührende Fläche
    2.4
    Bearbeitende Fläche
    3
    Relativer Winkel
    4
    Absoluter Kippwinkel
    5
    Vertikale

Claims (24)

  1. Verfahren zum Polieren einer Oberfläche eines Werkstückes (1) mittels eines um eine Werkzeugachse (2.2) rotierenden Werkzeugs (2), wobei das Werkstück (1) in einem Bereich einer Werkstückoberfläche (1.1) mit einer jeweils momentan berührenden Fläche (2.3), die wenigstens ein Teilbereich einer bearbeitenden Fläche (2.4) ist, die ihrerseits ein Teilbereich einer Polierfläche (2.1) des Werkzeugs (2) ist, berührt wird, wobei die Werkzeugachse (2.2) die Polierfläche (2.1) durchstößt, dadurch gekennzeichnet, dass die Lage des Werkzeugs (2) so eingestellt wird, dass der Mittelpunkt der jeweils momentan das Werkstück (1) berührenden Fläche (2.3) des Werkzeugs (2) abseits der Werkzeugachse (2.2) liegt.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkzeug (2) um eine von der Werkzeugachse (2.2) verschiedene Achse verkippt wird, wobei ein relativer Winkel (3) zwischen der Werkzeugachse (2.2) und einer lokalen Oberflächennormalen (1.3) des Werkstücks (1) in dem berührten Bereich eingestellt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein relativer Winkel (3) von mehr als 0° eingestellt wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkzeug (2) um eine zur Werkzeugachse (2.2) senkrecht verlaufende Achse verkippt wird.
  5. Verfahren nach Anspruch 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkzeug (2) entlang wenigstens eines Teils der Werkstückoberfläche (1.1) translatorisch bewegt wird.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der relative Winkel (3) im Verlauf der translatorischen Bewegung entlang der Werkstückoberfläche (1.1) zumindest abschnittsweise kontinuierlich verändert wird.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der einzustellende relative Winkel (3) anhand von Daten des Werkstücks (1) und/oder des Werkzeugs (2) ermittelt wird.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der relative Winkel (3) anhand der jeweiligen relativen Position des Werkzeugs (2) zum Werkstück (1) ermittelt wird.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der relative Winkel (3) anhand einer Oberflächennormalen (1.3) des Werkstücks (1) im an dieser Position berührten Bereich der Werkstückoberfläche (1.1) ermittelt wird.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der relative Winkel (3) anhand einer Polierflächennormalen der jeweils momentan die Werkstückoberfläche (1) berührenden Fläche (2.3) des Werkzeugs (2) ermittelt wird.
  11. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der relative Winkel (3) anhand eines zu erzielenden Abtrages von der Werkstückoberfläche (1.1) ermittelt wird.
  12. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass während der translatorischen Bewegung der absolute Kippwinkel (4) zwischen der Werkzeugachse (2.2) und der Vertikalen (5) konstant gehalten wird.
  13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass während der translatorischen Bewegung der absolute Kippwinkel (4) zwischen der Werkzeugachse (2.2) und der Vertikalen (5) auf 0° gehalten wird.
  14. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der relative Winkel (3) im Verlauf der translatorischen Bewegung konstant gehalten wird.
  15. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Polierfläche (2.1) konvex ist.
  16. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Werkzeug (2) mit einer ebenen Polierfläche (2.4) in Abhängigkeit einer Oberflächennormalen (1.3) des Werkstücks (1) in dem berührten Bereich um eine von der Werkzeugachse (2.2) verschiedene Achse gekippt wird, wobei die Werkzeugachse (2.2) parallel zu der Oberflächennormalen (1.3) ausgerichtet und das Werkzeug (2) parallel zu einer Werkstückoberfläche (1.1) in dem berührten Bereich verschoben ist.
  17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Betrag der Verschiebung anhand eines zu erzielenden Abtrages ermittelt wird.
  18. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkstück (1) um eine Werkstückachse (1.2) rotiert.
  19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotationsbewegungen von Werkstück (1) und Werkzeug (2) entgegengesetzt gerichtet sind, so dass die Relativgeschwindigkeit zwischen Werkstückoberfläche (1.1) und Polierfläche (2.1) im Bereich der jeweils momentan berührenden Fläche (2.3) vergrößert wird.
  20. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkzeug (2) gegen die Werkstückoberfläche (1.1) gepresst wird.
  21. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass der Anpressdruck steuerbar ist.
  22. Verfahren nach Anspruch 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet, dass der Anpressdruck mittels Druckluft erzeugt wird.
  23. Verwendung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 22 für das Polieren optisch wirksamer Flächen.
  24. Verwendung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 22 zur Bearbeitung rotationssymmetrischer Linsen.
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