DE1037911B

DE1037911B - Machine for copy milling of rotationally symmetrical, especially optical surfaces

Info

Publication number: DE1037911B
Application number: DES31908A
Authority: DE
Inventors: Wilhelm H Spira
Original assignee: DAMA SPEZIALFABRIK fur OPTIKM
Current assignee: DAMA SPEZIALFABRIK fur OPTIKM
Priority date: 1953-01-23
Filing date: 1953-01-23
Publication date: 1958-08-28

Description

Maschine zum Kopierfräsen von rotationssymmetrischen, insbesondere optischen Flächen Die Erfindung befaßt sich mit der Erzeugung von konvexen und konkaven Rotationsflächen beliebiger Form. Es handelt sich dabei nicht nur um sphärische, sondern auch um asphärische, beispielsweise parabolische, hyperbolische, elliptische oder korrigierte Rotationsflächen, wie sie insbesondere für optische Linsen benötigt werden.Machine for copy milling of rotationally symmetrical, in particular Optical surfaces The invention is concerned with the creation of convex and concave Surfaces of revolution of any shape. These are not just spherical, but also aspherical, for example parabolic, hyperbolic, elliptical or corrected surfaces of revolution, as required in particular for optical lenses will.

Bekannte Maschinen dieser Zweckbestimmung arbeiten unter anderem mit Hebelgetrieben, die entsprechend dem mathematisch-geometrischen Gesetz der gewünschten Kurvenart aufgebaut sind und daher auch nur das Bearbeiten von Rotationsflächen nach jeweils einer einzigen, bestimmten Kurvenform, beispielsweise einer Parabel, gestatten. Diesen Nachteil einseitiger Formgebung vermeidet bereits eine vorbekannte Schablonenfräsmaschine zurRerstellung von optischen Linsen mit beliebiger Erzeugender. Hier ist ein um eine horizontale Achse schwenkender Arm vorgesehen, der in bestimmten, starren Abständen von seiner Schwenkachse und achsparallel zu ihr eine Führungsscheibe als Taster und gleichachsig sowie gleich groß eine Schleifscheibe trägt, die nach einer am maschinengestell sitzenden Schablone an der Oberfläche des Werkstücks (Linse) entlang gesteuert wird; der Werkstückträger rotiert dabei um seine Achse, die in der Schwenkebene der Kopierarmlängsachse und annähernd senkrecht hierzu liegt. Allerdings ist die Herstellungsgenauigkeit bei dieser Maschine ungenügend, weil das Kopieren linearer Größen von der Formschablone auf die Linsenoberfläche nur im Verhältnis 1 : 1 erfolgt.Known machines for this purpose work with, among other things Lever drives, which according to the mathematical-geometric law of the desired Curve type and therefore only the processing of surfaces of revolution after a single, specific curve shape, for example a parabola, allow. A previously known one avoids this disadvantage of one-sided shaping Template milling machine for the production of optical lenses with any generator. An arm pivoting about a horizontal axis is provided here, which in certain, rigid distances from its pivot axis and axially parallel to it a guide disc as a button and equiaxed as well as the same size carries a grinding wheel that after a template sitting on the machine frame on the surface of the workpiece (lens) is steered along; the workpiece carrier rotates around its axis, which is in the pivot plane of the longitudinal axis of the copier arm and is approximately perpendicular to it. However the manufacturing accuracy of this machine is insufficient because of copying linear sizes from the template to the lens surface only in relation 1: 1 takes place.

Höhere Bearbeitungsgenauigkeit wird erreicht, wenn das Übertragungsverhältnis zwischen Schablone und Werkstück vergrößert wird. Dabei wird, wie an sich bei Maschinen zum Kopieren von Nocken schon bekannt, das Werkzeug zwischen dem an einem Teil des Maschinengestells fest angeordneten Lager der Schwenkachse des Kopierarmhebels und dem am freien Hebelende vorgesehenen Taster drehbar gelagert. Jedoch war diese vorbekannte Maschine ihrem übrigen Aufbau nach zum Kopieren rotationssymmetrischer Flächen, insbesondere zum Herstellen optischer Linsen ungeeignet.Higher machining accuracy is achieved when the transmission ratio between template and workpiece is enlarged. This is how it is with machines already known for copying cams, the tool between the one on a part of the Machine frame fixed bearing of the pivot axis of the copier arm and rotatably mounted on the button provided at the free end of the lever. However, this was previously known Machine according to the rest of its structure for copying rotationally symmetrical surfaces, particularly unsuitable for making optical lenses.

Erfindungsgemäß wird vorstehend geschilderte Schablonenfräsmaschine für Linsen mit beliebiger Erzeugender mit einer Kopierarmanordnung nach Art der eben erwähnten Nockenkopiermaschine mit vergrößertem Übersetzungsverhältnis ausgestattet. Dadurch ergibt sich eine Maschine, mit der unter Vermeidung der Nachteile vorbekannter Konstruktionen Rotationsflächen beliebiger Form bei vergrößertem Kopierverhältnis sehr genau bearbeitet werden können.According to the invention, the template milling machine described above is used for lenses with any generator with a copier arm arrangement of the type just mentioned cam copying machine equipped with an enlarged transmission ratio. This results in a machine with the previously known while avoiding the disadvantages Constructions surfaces of revolution of any shape with increased copy ratio can be edited very precisely.

In weiterer Ausgestaltung des Erfindungsgegenstandes ist für die kinematisch bedingten Relativbewegungen zwischen Maschinengestell sowie Werkstücksupport und Schablonensupport ein Schraubengetriebe vorgesehen.In a further embodiment of the subject matter of the invention is for the kinematic related relative movements between the machine frame and workpiece support and A screw gear is provided for template support.

Die Führungskurve der Schablone stellt stets eine proportionale Vergrößerung der Erzeugenden der Rotationsfläche dar. Zu jeder gewünschten Flächenform gehört eine der Erzeugenden proportionale Schablone, die auf einfache, mechanische Art hergestellt werden kann.The guide curve of the template always represents a proportional increase represents the generating line of the surface of revolution. Belongs to every desired surface shape a template proportional to the generators, which is made in a simple, mechanical way can be produced.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes schematisch dargestellt, und zwar zeigt Fig. 1 eine Maschine im Längsschnitt und Fig. 2 eine Seitenansicht der Maschine, wobei der obere Teil im Schnitt dargestellt ist.The drawing shows an exemplary embodiment of the subject matter of the invention shown schematically, namely Fig. 1 shows a machine in longitudinal section and Fig. 2 is a side view of the machine with the upper part shown in section is.

Die Maschine baut sich auf einem kastenförmigen Maschinenbett 1 auf. Die beiden Supporte 2 und 3 sind verschiebbar auf dem Maschinenbett angeordnet. Das wesentliche Element stellt der Kopierarm 4 dar; er dient dazu, die Schablone 5 abzutasten und die Abtastung auf das Fräswerkzeug zu übertragen. Der Antrieb des Fräsers erfolgt mittels eines am Ende des Kopierarmes 4 angebrachten Motors 7. Das zu bearbeitende Werkstück 13 ist am oberen Ende einer senkrechten, drehbar gelagerten Spindel $ befestigt und wird über ein Getriebe durch einen Motor 17 angetrieben. Die Verschiebung der beiden Supporte 2 und 3 wird durch eine waagerecht angeordnete Transportspindel 9, die mit zwei Gewinden unterschiedlicher Ganghöhe versehen ist, über die Spindelmuttern 10 und 11 vorgenommen. Die Steigungen beider Gewinde, die die Verschiebung der Supporte 2 und 3 vornehmen, stehen im gleichen Verhältnis wie die Abstände zwischen Drehpunkt 15 und Fräswerkzeugachse 16 bzw. Drehpunkt 15 und Tasterachse 20. Das Abtasten der Schablone 5 erfolgt mit Hilfe des Kopiertasters 14, der am rechten Ende des Hebels 4 in der Achse 20 gelagert ist. Der Hebel 4 ist am linken Ende im Lager 15 des am Maschinenbett 1 befestigten Joches 19 schwenkbar angeordnet.The machine is built on a box-shaped machine bed 1 . The two supports 2 and 3 are slidably arranged on the machine bed. The essential element is the copier arm 4 ; it is used to scan the template 5 and to transfer the scan to the milling tool. The milling cutter is driven by a motor 7 attached to the end of the copying arm 4. The workpiece 13 to be machined is fastened to the upper end of a vertical, rotatably mounted spindle $ and is driven by a motor 17 via a gear unit. The two supports 2 and 3 are displaced by means of a horizontally arranged transport spindle 9, which is provided with two threads of different pitch, via the spindle nuts 10 and 11. The gradients of both threads, which move the supports 2 and 3 , are in the same ratio as the distances between pivot point 15 and milling tool axis 16 or pivot point 15 and probe axis 20 right end of the lever 4 is mounted in the axis 20. The lever 4 is pivotably arranged at the left end in the bearing 15 of the yoke 19 attached to the machine bed 1.

Die Fig. 1 veranschaulicht die Ausgangsstellung für die Bearbeitung. Die Führungskante der Schablone 5 ist die in bestimmtem Verhältnis stehende Wiedergabe der auf der Glasoberfläche zu erzeugenden Rotationsfläche. Die Schablone 5 entspricht demzufolge dem Querschnitt des Werkstückes 13 in entsprechender linearer Vergrößerung. Mit dem Beginn der Bearbeitung verschieben sich, wie schon beschrieben, die beiden Supporte 2 und 3 sowie Kopierpunkt x und Bearbeitungspunkt il in der angedeuteten Pfeilrichtung und in entsprechendem Geschwindigkeitsverhältnis, und zwar so lange, bis das Werkstück 13 vom durch Spindel 18 angetriebenen Fräswerkzeug 6 auf der ganzen Oberfläche bearbeitet ist. Selbsttätiger Rücklauf der beiden Supporte 2 und 3 bei angehobenem Hebel 4 bis zur Ausgangsstellung beendet den Arbeitsvorgang. In dieser Stellung wird das bearbeitete Werkstück herausgenommen und ein neuer Rohling eingesetzt. Die als Ausführungsbeispiel dargestellte Maschine bietet die Voraussetzungen für halbautomatischen Betrieb. Das Auswechseln der bearbeiteten Werkstücke bzw. das Einlegen der Rohlinge kann bei dieser Maschine auf einfache Weise selbsttätig erfolgen. Es kann beispielsweise das Werkstück 13 auf seinem Bearbeitungsteller in bekannter Weise durch Vakuum festgehalten werden.Fig. 1 illustrates the starting position for processing. The leading edge of the template 5 is the reproduction of the surface of revolution to be generated on the glass surface in a certain ratio. The template 5 accordingly corresponds to the cross section of the workpiece 13 in a corresponding linear enlargement. With the start of machining, as already described, the two supports 2 and 3 as well as copying point x and machining point il move in the indicated arrow direction and in the corresponding speed ratio, until the workpiece 13 from the milling tool 6 driven by spindle 18 the entire surface is processed. Automatic return of the two supports 2 and 3 with the lever 4 raised to the starting position ends the work process. In this position, the machined workpiece is removed and a new blank is inserted. The machine shown as an exemplary embodiment offers the conditions for semi-automatic operation. The replacement of the machined workpieces or the insertion of the blanks can easily be done automatically with this machine. For example, the workpiece 13 can be held in a known manner by vacuum on its machining plate.

Die vorstehende Erläuterung behandelt nur die wichtigsten Möglichkeiten einer Maschine nach der Erfindung, und zwar in einer besonders geeigneten Ausführungsform. Ergänzend sei erwähnt, daß das rotierende Werkstück, wie auch die Transportspindel 9, vorzugsweise mit bekannten Mitteln 17, 8 bzw. 12 stufenlos angetrieben und geregelt werden. Erwähnt sei ferner, daß statt einer drehbaren Tasterrolle 14 auch Taster anderer, an sich bekannter Formen, beispielsweise ein am Hebel 4 fest angebrachter Kreissektor, benutzt werden können. Auch das Fräswerkzeug 6 braucht nicht unbedingt als eine mit ihrem Umfang angreifende, an sich bekannte Scheibe ausgebildet zu sein, Jedoch ist die in der Figur gezeigte Lösung die weitaus beste, weil dadurch auf einfachste Weise die genaue Einhaltung der Eingriffsrichtung in jedem Arbeitspunkt gewährleistet ist. Das Hauptanwendungsgebiet für die Maschine gemäß der Erfindung liegt in der Herstellung optischer Flächen. Die Anwendung ist aber nicht nur auf die Bearbeitung optischer Linsen oder anderer Werkstücke aus Glas beschränkt. Die Maschine gemäß der Erfindung ist überall dort mit Nutzen anwendbar, wo es sich darum handelt, Rotationsflächen mit beliebiger Kurvenform mit großer Genauigkeit schnell und doch billig zu bearbeiten, gleichgültig um welchen Werkstoff es sich handelt. So können mit dieser Maschine auch Metallformen bearbeitet werden, beispielsweise Stahlformen zum Glanzpressen optischer Linsen sowie auch Formen zum Pressen anderer Werkstoffe.The above explanation only deals with the most important possibilities of a machine according to the invention, specifically in a particularly suitable embodiment. In addition, it should be mentioned that the rotating workpiece, as well as the transport spindle 9, are preferably continuously driven and regulated by known means 17, 8 and 12, respectively. It should also be mentioned that, instead of a rotatable feeler roller 14, feelers of other shapes known per se, for example a circular sector firmly attached to the lever 4, can be used. The milling tool 6 does not necessarily have to be designed as a disk that engages with its circumference, but the solution shown in the figure is by far the best, because it ensures, in the simplest manner, the exact adherence to the direction of engagement at every operating point. The main field of application for the machine according to the invention is in the manufacture of optical surfaces. The application is not limited to the processing of optical lenses or other workpieces made of glass. The machine according to the invention can be used with benefit wherever it is a question of machining surfaces of revolution with any curve shape with great accuracy, quickly and at the same time cheaply, regardless of the material. This machine can also be used to machine metal molds, for example steel molds for molding optical lenses as well as molds for pressing other materials.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Machine for copying rotationally symmetrical Surfaces, especially the surfaces of optical lenses, with a horizontal one Axis pivoting arm, which is axially parallel at certain distances from its pivot axis to her, copy button and processing tool carries and thus according to a template is controlled along the surface of a workpiece whose carrier is around a Axis rotates in the pivot plane of the longitudinal axis of the copier arm and approximates to this is perpendicular, characterized in that, as known per se, the tool (6, 16) between the fixedly arranged on a part (19) of the machine gear (1) Bearing (15) of the pivot axis of the copier arm lever (14) and the one on the free He4helende provided button (14, 20) is stored.

2. Machine according to claim 1, characterized in that a screw gear (9 to 11) is provided for the necessary relative movements between the machine frame (1) and workpiece support (2) and template support (3). Considered publications: German Patent Nos. 370 205, 385 613, 401401, 529 958, 697 414; French Patent No. 512,319; Book "The Optical Workshop" by W. Ewald, Verlag von Gebr. Borntraeger, 1930, pp. 66 to 70; »Glass technical reports«, magazine. f. Glaskunde, issue 13/14; August 1949, pp. 296/297.