DE1195198B - Device for rough grinding of aspherical surfaces - Google Patents
Device for rough grinding of aspherical surfacesInfo
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- B24B13/00—Machines or devices designed for grinding or polishing optical surfaces on lenses or surfaces of similar shape on other work; Accessories therefor
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- Engineering & Computer Science (AREA)
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Description
Vorrichtung zum Rohschleifen asphärischer Oberflächen Es ist bei Werkzeugmaschinen bekannt, zum Einstellen verschiedener Oberflächeni)unkte eines Werkstücks lineare Verschiebungen über drei rechtwinklige Koordinaten x, y, z vorzunehmen. So führt beispielsweise bei Fräsinaschinen im allgemeinen der Werkstückhalter eine lotrechte Bewegung (z) aus, während das Werkstück auf einem querlaufenden Tisch (x) eines in Längsrichtung (y) bewegbaren Schlittens angebracht ist.Apparatus for rough grinding of aspherical surfaces It is known in machine tools to carry out linear displacements over three right-angled coordinates x, y, z in order to set different surface points of a workpiece. In milling machines, for example, the workpiece holder generally performs a vertical movement (z), while the workpiece is mounted on a transverse table (x) of a slide that can be moved in the longitudinal direction (y).
Diese Art der Einstellung eignet sich jedoch schlecht für die Bearbeitung von Sphäroidflächen. Vorteilhafter ist hierfür die Einstellung über Polarkoordinaten.However, this type of setting is poorly suited for editing of spheroid surfaces. Setting via polar coordinates is more advantageous for this.
Zur Bearbeitung sphärischer Oberflächen, z. B. von optischen Linsen, ist es bekannt, eine sphärische Schleifkalottenfläche gegen das Werkstück anzupressen und gegenüber dem umlaufenden Werkstück in einer Ebene zu verschwenken. In zahlreichen Anwendungsflächen, insbesondere bei der Herstellung von Brillengläsern, ist jedoch ein sphärischer Schliff nicht ausreichend. Man ist daher zu torischen Gläsern übergegangen, die durch Drehung eines ringförinigen Werkstücks um eine Achse erzeugt werden, die nicht mit einem Durchmesser des Kreisrings zusammenfällt. Die Bearbeitung erfolgt hierbei nicht mehr flächenartig über das gesamte Werkstück, sondern jeweils nur längs einer Linie, welche die zu bearbeitende Werkstücksoberfläche überstreicht. Kompliziertere Oberflächenformen, die keine linienförinige Bearbeitung zulassen, können indessen unter Verwendung dieser bekannten Anordnungen nicht hergestellt werden.For processing spherical surfaces, e.g. B. of optical lenses, it is known to press a spherical grinding cap surface against the workpiece and to pivot in one plane with respect to the rotating workpiece. In numerous Application areas, in particular in the manufacture of spectacle lenses, is, however a spherical cut is not sufficient. One has therefore switched to toric glasses, which are generated by rotating an annular workpiece about an axis, the does not coincide with a diameter of the annulus. The processing takes place in this case no longer flat over the entire workpiece, but only in each case along a line that sweeps over the workpiece surface to be machined. Complicated surface shapes that do not allow linear machining, however, cannot be made using these known arrangements will.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu schaffen, mit der komplizierte asphärische Oberflächen durch punktweises Zusammensetzen einer entsprechenden Anzahl von vorbestimmten Oberflächenpunkten erhalten werden können.The invention is based on the object of creating a device with the complicated aspherical surfaces by point-by-point assembly of a corresponding number of predetermined surface points can be obtained.
Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung zum Rohschleifen einer asphärischen Oberfläche an einem mit sphärischer Ausgangsoberfläche versehenen Werkstück, das an einem Werkstückhalter befestigt ist, dessen Längsachse den Krümmungsmittelpunkt der sphärischen Ausgangsfläche enthält und der um eine durch diesen Mittelpunkt gehende und zur Längsachse senkrechte Achse schwenkbar ist, erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Werkstückhalter zusätzlich um eine weitere durch den Krümmungsmittelpunkt gehende und auf der Längsachse sowie der Schwenkachse des Halters senkrecht stehende Achse schwenkbar und der Krümmungsmittelpunkt der sphärischen Ausgangsfläche als Schnittpunkt aller drei Achsen entweder in Richtung auf die Schleiffläche des Werkzeugs verschiebbar oder um eine zur letztgenannten Achse parallele Achse schwenkbar ist.This task is performed with a device for rough grinding an aspherical Surface on a workpiece provided with a spherical starting surface, the is attached to a workpiece holder, the longitudinal axis of which is the center of curvature the spherical output surface and the one through this center point going axis and perpendicular to the longitudinal axis is pivotable, according to the invention thereby solved that the workpiece holder in addition to another through the center of curvature going and standing perpendicular to the longitudinal axis and the pivot axis of the holder Axis pivotable and the center of curvature of the spherical output surface as Point of intersection of all three axes either in the direction of the grinding surface of the tool is displaceable or pivotable about an axis parallel to the latter axis.
Die Vorrichtung nach der Erfindung kann zur Herstellung beliebiger rechnerisch festgelegter asphärischer Flächen benutzt werden.The device according to the invention can be used to produce any calculated aspherical surfaces are used.
Hierzu werden die Koordinaten einer hinreichenden Anzahl von Einzelpunkten der Oberfläche berechnet und durch Schwenken des Werkstücks in Verbindung mit einer zusätzlichen Verschwenkung der Schwenkachse diese. Einzelpunkte, nacheinander erzeugt, wobei die Schleiffläche des Werkstücks in einer Tangentialebene der gewünschten Oberfläche gehalten wird. Für die sich hierbei ergebende, aus benachbarten ebenen oder konkaven Teilflächen zusammengesetzte facettenartige Rohfonn der Fläche stimmt die Mitte jeder Teilfläche bezüglich Lage und Richtung mit der berechneten Oberfläche an diesen Punkten genau überein. Eine anschließende örtliche Glättung oder Schlichtung stellt dann die kontinuierliche Verbindung zwischen diesen Flächenabschnitten her und liefert damit die gewünschte Oberfläche mit um so größerer Genauigkeit, je größer die Anzahl der einzelnen rechnerisch vorbestimmten Punkte und die diesen entsprechend hergestellten Teilflächen ist.For this purpose, the coordinates of a sufficient number of individual points on the surface are calculated and this is done by pivoting the workpiece in conjunction with an additional pivoting of the pivot axis. Individual points, generated one after the other, with the grinding surface of the workpiece held in a tangential plane of the desired surface. For the resulting facet-like rough shape of the surface composed of neighboring flat or concave partial surfaces, the center of each partial surface corresponds exactly with regard to position and direction with the calculated surface at these points. A subsequent local smoothing or finishing then establishes the continuous connection between these surface sections and thus provides the desired surface with greater accuracy, the greater the number of individual computationally predetermined points and the partial surfaces produced accordingly.
In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung weist die Verstelleinrichtung züm Schwenken des Werkstückhalters um die zu seiner Längsachse senkrechten Achsen einen Rahmen auf, demgegenüber der Werkstückhalter um, die eine der senkrechten Achsen schwenkbar und feststellbar ist, sowie einen Rahmenhalter, demgegenüber der Rahmen um die andere senkrechte Achse schwenkbar und feststellbar gelagert ist wobei zum Feststellen je ein mit Bohrungen für Haltebolzen versehenes Kreisringstück oder je ein mit einer Stellschnecke zusammenarbeitender Zahnbogen dient.In an advantageous development of the invention, the adjustment device has a frame for pivoting the workpiece holder about the axes perpendicular to its longitudinal axis, while the workpiece holder, which can be pivoted and locked in one of the vertical axes, and a frame holder, on the other hand, the frame about the other vertical axis is pivotally mounted and fixable wherein for determining a respective serves with bores for retaining pins provided annular piece or a respective cooperating with an adjusting screw dental arch.
Die Erfindung ist im folgenden in Verbindung mit den Zeichnungen an Hand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt F i g. 1 eine Seitenansicht der Vorrichtung, F i g. 2 eine entsprechende Draufsicht, F i g. 3 eine Ansicht ähnlich der F i g. 1, wobei die Mittel zur Steuerung der Schwenkbewegung des Werkstückhalters abgewandelt sind, F i g. 4 in ähnlicher Weise eine abgewandelte Ausführungsform der Steuerung der translatorischen Relativbewegung des Werkzeuges, F i g. 5 eine schematische Ansicht zur Erläuterung der Arbeitsweise eines Werkzeuges mit sphärischer Oberfläche.The invention is explained in more detail below in conjunction with the drawings on the basis of exemplary embodiments. It shows F i g. 1 shows a side view of the device, FIG. 2 shows a corresponding plan view, FIG. 3 is a view similar to FIG. 1, the means for controlling the pivoting movement of the workpiece holder being modified, FIG. 4 shows a modified embodiment of the control of the translational relative movement of the tool in a similar manner, FIG. 5 is a schematic view for explaining the mode of operation of a tool with a spherical surface.
Um die relative Genauigkeit der Bearbeitung eines einer sphärischen Oberfläche angenäherten Werkstückes zu erhöhen, wird nach der Erfindung eine Art der Lagerung des Werkstückhalters gewählt, bei der es durch Verwendung von Polarkoordinaten, bezogen auf seinen Krümmungsmittelpunkt, möglich ist jeden Punkt der Oberfläche des Werkstücks einzustellen.To determine the relative accuracy of machining one of a spherical To increase the surface of the approximate workpiece is a kind of the positioning of the workpiece holder is selected, in which it is possible through the use of polar coordinates, in relation to its center of curvature, any point on the surface is possible of the workpiece.
Wie aus F i g. 1 und 2 ersichtlich, sind für die Einstellung eines zu bearbeitenden Werkstücks P zwei Freiheitsgrade gegeben, die Schwenkbewegungen um die beiden Achsen xx' und zz", die sich in dem Punkt 0 schneiden. Die Längsachse yy' des WerkstückhaltersB für das WerkstückP enthält den Punkt 0, und der Werkstückhalter ist zu diesem Punkt derart eingestellt, daß die Strecke OC dem Bezugskrümmungsradius der Sphäroidfläche gleich ist.As shown in FIG. 1 and 2, there are two degrees of freedom for setting a workpiece P to be machined, the pivoting movements about the two axes xx 'and zz ", which intersect at point 0. The longitudinal axis yy' of the workpiece holderB for the workpieceP contains the point 0, and the workpiece holder is adjusted at this point so that the distance OC is equal to the reference radius of curvature of the spheroidal surface.
Der Werkstückhalter B ist um die Achse zz' innerhalb eines Rahmens D schwenkbar, wobei der Rahmen D selbst mittels zweier Lagerzapfen, die sich gegen Träger F und F abstützen, um die waagerechte Achse xx' schwenkbar gelagert ist.The workpiece holder B can be pivoted about the axis zz 'within a frame D , the frame D itself being mounted pivotably about the horizontal axis xx' by means of two bearing journals which are supported against carriers F and F.
Die Einstellung der Koordinaten kann in einfacher Weise mit Hilfe von Kreisringstücken E und G erfolgen, die mit dem Rahmen D bzw. den Trägem F, r starr verbunden sind und Bohrungen zur Aufnahme von Haltebolzen V bzw. W aufweisen. Das Kreisringstück E dient der Einstellung des Werkstückhalters B mit Bezug auf die Achse z, z', das Kreisringstück G der Einstellung des Rahmens D mit Bezug auf die Achse xx., Die Träger FY sind auf einem Schlitten H gelagert, der auf einem Sockel K gleitbar angebracht und mittels einer von einem HandradI gedrehten Präzisionsspindel verschiebbar ist. Die mittels des Handrades I eingestellte Eindringtiefe kann auf einer an dem Sockel K angebrachten Skala oder auf einer Meßuhr L abgelesen werden, die fest mit dem Sockel verbunden ist und sich gegen einen Ansatz des Schlittens H abstützt.The setting of the coordinates can be done in a simple manner with the aid of circular ring pieces E and G , which are rigidly connected to the frame D or the carriers F, r and have bores for receiving retaining bolts V and W, respectively. The circular ring piece E is used to adjust the workpiece holder B with respect to the axis z, z ', the circular ring piece G is used to adjust the frame D with respect to the axis xx slidably mounted and displaceable by means of a precision spindle rotated by a handwheel. The penetration depth set by means of the handwheel I can be read off on a scale attached to the base K or on a dial gauge L which is firmly connected to the base and is supported against a shoulder of the carriage H.
Wenn, wie in F i g. 1 gezeigt, eine ebene Schleifscheibe M verwendet wird, erhält man mit dieser Vorrichtung eine aus Tangentialflächen zusammengesetzte Oberfläche, deren Abweichung von der sphärischen Oberfläche mit dem Bezugsradius CO für jeden ihrer Punkte berechnet werden kann.If, as in FIG. 1 , a flat grinding wheel M is used, with this device a surface composed of tangential surfaces is obtained, the deviation of which from the spherical surface can be calculated with the reference radius CO for each of its points.
Einige Details in der obigen Beschreibung wurden der Klarheit wegen vereinfacht. Es können jedoch innerhalb des Rahmens der Erfindung auch mit größerer Genauigkeit arbeitende oder sogar unterschiedliche Vorrichtungen verwendet werden. So kann die Winkeleinstellung um die Achsen xx', zz' statt mittels eines in Bohrungen eingreifenden Haltebolzens auch durch Drehung einer Stellschnecke AA erreicht werden, die, wie in F i g. 3 gezeigt, mit einem Zahnbogen kämmt. Es können ein oder zwei Stellschnecken AA, BB verwendet werden, je nachdem, ob diese Art der Einstellung für eine oder beide Verstellebenen Anwendung finden soll. Weiterhin kann der Vorschub der Schleifscheibe T gegen das Werkstück durch Verschieben des schwenkbaren Werkzeuges erreicht werden, während der Werkstückhalter ortsfest auf dem Sockel angebracht ist. Der Vorschub kann auch durch eine Schwenkbewegung um eine Hilfsachse gesteuert werden, die bei ww' im unteren Teil der F i g. 4 dargestellt ist. Diese Achse verläuft parallel zur Achse xx' in der Arbeitsebene der Schleifscheibe T, und die Drehung um diese Achse wird von einer Schraube N gesteuert, die über einen Hebel U gedreht wird. Eine von einem der Träger F oder F getragene und sich gegen den Sockel R abstützende Meßuhr Q mißt den Vorschub oder die Schleiftiefe unter Berücksichtigung des Hebelverhältnisses a zu b (F i g. 4).Some details in the above description have been simplified for the sake of clarity. However, more accurate or even different devices can be used within the scope of the invention. For example, the angle adjustment about the axes xx ', zz' can also be achieved by rotating an adjusting worm AA , which, as shown in FIG. 3 shown combing with a dental arch. One or two adjusting screws AA, BB can be used, depending on whether this type of setting is to be used for one or both adjustment planes. Furthermore, the advance of the grinding wheel T against the workpiece can be achieved by moving the pivotable tool while the workpiece holder is fixedly attached to the base. The feed can also be controlled by a pivoting movement about an auxiliary axis, which is shown at ww 'in the lower part of FIG. 4 is shown. This axis runs parallel to the axis xx 'in the working plane of the grinding wheel T, and the rotation about this axis is controlled by a screw N , which is turned by a lever U. A dial gauge Q carried by one of the supports F or F and supported against the base R measures the feed rate or the grinding depth, taking into account the lever ratio a to b ( FIG. 4).
Wenn die Oberfläche zu stark von der sphärischen Oberfläche abweicht, d. h. wenn der Abrieb an den verschiedenen Punkten zu unterschiedlich ist, so muß die Verlagerung des Berührungspunktes Z mit der Schleifscheibe berücksichtigt werden (F i g. 5). Um diesen Nachteil zu beseitigen, kann eine sphärische Schleifscheibe benutzt werden, wie sie in F i g. 3 gezeigt ist, deren Krümmungsmittelpunkt auf der Achse yy' liegt. Je kleiner der Radius dieser Schleifscheibe ist, um so geringer ist die Verlagerung der Berührungspunkte, jedoch bilden die so erhaltenen überschneidungen der nebeneinanderliegenden Schleifflächen Kanten oder Grate, die um so stärker vorspringen, je kleiner der Radius dieser Schleifscheibe ist. Praktisch wird für Oberflächen, deren Unterschiede der Eindringtiefe oder Schleiftiefe in der Größenordnung von 1 mm liegen, ein Radius in der Größenordnung von 60 mm verwendet, wodurch die Verlagerung des Berührungspunktes merklich verringert wird, ohne daß zu starke Kanten entstehen.If the surface deviates too much from the spherical surface, i. H. if the abrasion at the various points is too different, the displacement of the contact point Z with the grinding wheel must be taken into account ( FIG. 5). To overcome this disadvantage, a spherical grinding wheel can be used as shown in FIG. 3 is shown, the center of curvature of which lies on the axis yy '. The smaller the radius of this grinding wheel, the smaller the displacement of the points of contact, but the resulting overlaps of the adjacent grinding surfaces form edges or burrs, which protrude the more the smaller the radius of this grinding wheel is. In practice, a radius of the order of 60 mm is used for surfaces whose differences in depth of penetration or grinding depth are of the order of magnitude of 1 mm, whereby the displacement of the point of contact is markedly reduced without creating excessive edges.
Um eine solche Fläche herzustellen, sind die Teile der Maschine so gewählt, daß die Strecke OS ein Vielfaches der Strecke OC ist, wodurch die zum Feststellen der Arbeitsstellung dienenden Bohrungen des Kreisringstücks G und ihre Abstände mit Genauigkeit hergestellt werden können. Wenn alle zwei Millimeter geschliffen werden soll und OS=30C beträgt, genügt es, wenn die Bohrungen des Kreisringstücks G 3 mm Abstand haben. Das gleiche gilt für die Einstellung um die Achse zz'. Je nachdem, ob diese Anordnung bei einer Spezialinaschine oder bei einer üblichen Fräs- oder Schleifmaschine verwendet wird, kann an die Stelle der beschriebenen waagerechten Anordnung beispielsweise eine lotrechte Anordnung treten. Diese letztgenannte Anordnung hat den Vorteil, die frei tragenden Teile gegenüber der waagerechten Anordnung zu reduzieren.In order to produce such a surface, the parts of the machine are chosen so that the distance OS is a multiple of the distance OC, so that the holes in the circular ring piece G and their distances can be produced with accuracy. If you want to grind every two millimeters and OS = 30C, it is sufficient if the holes in the circular ring piece G are 3 mm apart. The same applies to the setting about the axis zz '. Depending on whether this arrangement is used in a special machine or in a conventional milling or grinding machine, the horizontal arrangement described can, for example, be replaced by a vertical arrangement. This latter arrangement has the advantage of reducing the cantilevered parts compared to the horizontal arrangement.
Allgemein erfordert die Bearbeitung solcher Werkstücke eine ziemlich lange Zeit, da die Anzahl der Schliffe sehr groß ist.In general, machining such workpieces requires quite a bit long time because the number of cuts is very large.
Die oben beschriebene einfache Vorrichtung kann daher zweckmäßig durch eine nicht die Erfindung mit darstellende automatische Steuerung der Bewegungen mittels Lochkarten vervollständigt werden. Zu diesem Zwecke genügt es, wenn die Spindeln AA und BB der F i g. 3 elektrisch gesteuert werden, um eine automatische Verschiebung von einer ,Schleiffläche zur anderen zu gewährleisten, wobei die Drehung des Rades I zur Steuerung der Eindringtiefe dann mit elektromechanischen oder hy- draulischen Mitteln durchgeführt wird, die ihre Angaben oder Steuersignale von der gleichen Lochkarte erhalten, die gleichzeitig die Spindeln AA und BB steuert.The simple device described above can therefore expediently be completed by an automatic control of the movements by means of punch cards, which does not represent the invention. For this purpose it is sufficient if the spindles AA and BB of FIG. 3 are electrically controlled in order to ensure an automatic shift from one grinding surface to the other, whereby the rotation of the wheel I to control the penetration depth is then carried out with electromechanical or hydraulic means that receive their information or control signals from the same punch card, which controls spindles AA and BB at the same time.
Soll ein sphäroid-konkaves Werkstück bearbeitet werden, so sind der Werkstückhalter B und der Rahmen D derart abgestimmt, daß die Schleifscheibe mit sphärischer Oberfläche auf den Krilmmungsmittelpunkt 0 zentriert wird, wobei der Radius dieser Schleifscheibe dann kleiner ist als der Radius CO der sphärischen Ausgangsfläche.If a spheroid-concave workpiece is to be machined, the workpiece holder B and the frame D are coordinated in such a way that the grinding wheel with a spherical surface is centered on the center of curvature 0 , the radius of this grinding wheel then being smaller than the radius CO of the spherical starting surface.
Claims (2)
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR1195198X | 1959-06-02 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE1195198B true DE1195198B (en) | 1965-06-16 |
Family
ID=9668589
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DES68625A Pending DE1195198B (en) | 1959-06-02 | 1960-05-21 | Device for rough grinding of aspherical surfaces |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE1195198B (en) |
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1960
- 1960-05-21 DE DES68625A patent/DE1195198B/en active Pending
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