DE19809353A1

DE19809353A1 - Verfahren zum beidseitigen Schleifen und zum Randzentrieren von optischen Linsen und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens

Info

Publication number: DE19809353A1
Application number: DE1998109353
Authority: DE
Inventors: Roland Mandler
Original assignee: Optotech Optikmaschinen GmbH
Current assignee: Optotech Optikmaschinen GmbH
Priority date: 1998-03-05
Filing date: 1998-03-05
Publication date: 1999-09-09
Anticipated expiration: 2018-03-06
Also published as: DE19809353C2

Description

Das Verfahren zum beidseitigen Schleifen und zum Randzentrieren von optischen Linsen und die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens haben den Zweck, die Herstellung von optischen Linsen beim Arbeitsgang Schleifen kostengünstiger zu ge stalten. Insbesondere sollen künftig beide Seiten der Linse auf der selben Maschine bearbeitet werden, wobei das manuelle Umwenden der Linsen nach dem Schleifen der ersten Seite vermieden wird. Auch die, nach dem Stand der Technik vorgesehe nen Wendevorrichtungen an den Schleifmaschinen können entfallen. Die Einsparun gen werden bei den Stücklohn- und Investitionskosten erzielt.

Optische Linsen werden aus Rohlingen durch mehrere Schleifvorgänge auf entspre chenden Schleifmaschinen hergestellt. Der erste Schleifvorgang wird als Grobschleifen bezeichnet und erzeugt im wesentlichen die Kontur der Linse. Mit dem zweiten Schleifvorgang, dem Feinschleifen, wird die Kontur der Linse nachgearbeitet und die Oberfläche soweit geglättet, daß die Linse anschließend poliert werden kann. An das Schleifen schließen sich Poliervorgänge an, mit denen die Oberflächenrauhigkeit so weit verfeinert wird, daß beim Lichteintritt keine unerwünschten Lichtstreuungen auftreten, d. h., daß die Oberfläche durchsichtig wird.

Die üblichen, einfacheren Schleifmaschinen verfügen über eine obere und eine untere Spindel, wobei die obere Spindel als Werkzeugspindel zur Aufnahme der gebräuch lichen Topfwerkzeuge zum Grob- und Feinschleifen ausgebildet ist, die alternativ oder nacheinander an der Spindel befestigt werden. Die unten angeordnete Werkstück spindel wird mit einem entsprechenden Spannfutter (Werkstückaufnahme) versehen. Die Werkzeugspindel ist dabei mit einem Schwenkkopf verbunden, der um eine hori zontale B-Achse drehbar ist, die vom Bediener weg zeigt. Mittels dieses Schwenk kopfes kann die Werkzeugspindel relativ zur Werkstückspindel schräg angestellt wer den. Aus dieser Schrägstellung ergibt sich der Radius der erzeugten sphärischen Linsenoberfläche. Der entsprechende Krümmungsmittelpunkt der Linsenoberfläche liegt im Schnittpunkt der geometrischen Achsen der schräggestellten Werkzeugspin del und der Werkstückspindel.

Da der Schwenkkopf an einem sog. X-Schlitten befestigt ist, kann die Werkzeugspin del auch horizontale Bewegungen senkrecht zur B-Achse ausführen, was für Einricht arbeiten erforderlich ist. Die Werkstückspindel ihrerseits ist an einem Z-Schlitten be festigt, mit dem sie in vertikaler Richtung verfahren werden kann. Während die Ver fahrbewegung in X-Richtung und auch das Drehen um die B-Achse zum Einstellen der Maschine erforderlich ist, wird die Verfahrbewegung in Z-Richtung, außer für Ein stellarbeiten, auch als Vorschubbewegung benötigt.

Bei Schleifverfahren nach dem Stand der Technik, werden - wie erwähnt - für das Grob- und Feinschleifen gesonderte Topfwerkzeuge benutzt, die mit unterschiedlicher Diamantkörnung ausgerüstet sind. Die Feinschleifwerkzeuge wurden früher üblicher weise auf einer zweiten Maschine eingesetzt, oder kamen nach dem Grobschleifen auf der gleichen Maschine zum Einsatz. Neuerdings werden auch Maschinen mit zwei Werkzeugspindeln benutzt von denen eine mit dem Grob- und die andere mit dem Feinschleifwerkzeug ausgerüstet wird.

Heutige, modere Schleifmaschinen verfügen über mehr Spindeln, z. B. über vier Spindeln, zwei davon im oberen Maschinenteil und zwei davon im unteren Maschi nenteil. Die zugeordneten Funktionen können beliebig sein. Im nachstehenden Text entspricht die kennzeichnende Spindelanzahl der tatsächlichen Anzahl von Spindeln. Die vorgenannte Maschine wäre demnach eine vierspindelige Schleifmaschine.

Unter dem Aktenzeichen 97105089.3 ist ein neues Schleifverfahren unter dem Titel "Verfahren und Vorrichtung zur Bearbeitung optischer Linsen" bekanntgeworden. Bei der zugehörigen Schleifmaschine sind im oberen Maschinenteil zwei Werkzeugspin deln angeordnet, die beide an einem Schwenkkopf befestigt sind, der um die B-Achse drehbar ist und mit einem X-Schlitten verbunden ist. Im unteren Maschinenteil sind zwei Werkstückspindeln angeordnet, die mittels eines Z-Schlitten vertikal bewegt werden können.

Zusätzlich ist eine Entladeeinrichtung mit Saugspanner und eine Ladeeinrichtung, ebenfalls mit Saugspanner, vorhanden. Beide Einrichtungen gestatten es im Zusam menwirken die einseitig geschliffene Linse aus dem 1. Werkstückaufnahme zu ent nehmen, zu wenden und in die 2. Werkstückaufnahme zu legen, so daß anschließend die zweite Seite ebenfalls geschliffen werden kann. Damit es nicht zu Kollisionen im Arbeitsbereich kommt, müssen beide Einrichtungen über Führungen und Antriebe verfügen, mit denen sie aus dem Arbeitsbereich heraus gefahren werden können, wenn sie nicht in Funktion sind. Der technische Aufwand für diese Einrichtungen ist relativ groß und damit teuer. Durch die zusätzlichen Verfahrbewegungen werden außerdem die Maschinenlaufzeiten verlängert. Diese Nachteile sollen bei dem erfin dungsgemäßen Verfahren vermieden werden.

Unter dem Aktenzeichen 197 50 428.0 ist auch ein neues Polierverfahren, unter dem Titel "Verfahren und Vorrichtung zum beidseitigen Polieren optischer Linsen", be kanntgeworden. Bei der zugehörigen Poliermaschine sind im oberen Maschinenteil je eine Werkzeug- und eine Werkstückspindel angeordnet, die beide an einem Schwenkkopf befestigt sind, der um die B-Achse drehbar ist und im übrigen direkt mit dem Maschinengestell verbunden ist. Im unteren Maschinenteil sind ebenfalls je eine Werkzeug- und eine Werkstückspindel angeordnet, die mit einem Z-Schlitten verbun den sind (Vertikalbewegung), der seinerseits an einem X-Schlitten geführt wird (Horizontalbewegung).

Wenn die eine Seite der Linse poliert ist, so werden die beiden Werkstückspindeln, bei senkrecht gestelltem Schwenkkopf, durch Verfahren in X- und Z-Richtung so zu einander positioniert, daß einerseits ihre geometrischen Achsen übereinstimmen (identisch sind) und sich andererseits die Werkstückaufnahmen gerade noch nicht berühren. Durch Beaufschlagen der noch nicht polierten Linsenrückseite mit Polier suspension, die unter entsprechendem Druck steht, wird die Linse dann von der ersten in die zweite Werkstückaufnahme gedrückt. Die Linse liegt dabei, nur an ihrem Umfang von Reibungskräften gehalten, relativ lose in den Werkstückaufnahmen. Wäh rend des Poliervorgangs wird sie ebenfalls durch Druckbeaufschlagung ihrer Rückseite mit Poliersuspension in das Polierwerkzeug hineingedrückt. Da beim Polieren nur kleinere Reaktionskräfte vom Werkzeug auf die Linse übertragen werden, genügt hier diese relativ lose Einspannung. Beim Schleifen der Linsen treten wesentlich höhere Kräfte auf, so daß die hier genannte "Vorrichtung zum beidseitigen Polieren von Linsen" für Schleifvorgänge nicht in Frage kommt.

Entsprechend dem Vorgenannten entspricht es dem Stand der Technik beim Linsen schleifen, die Linsen entweder in teurer Handarbeit zu drehen, wenn die erste Seite geschliffen ist, damit auch die zweite Seite geschliffen werden kann, oder es kommen Wendevorrichtungen zum Einsatz, die aufwendig sind und dementsprechend die In vestitionskosten hochtreiben und außerdem die Maschinenlaufzeiten verlängern. Andere Verfahren und Vorrichtungen, wie sie bei Poliermaschinen Verwendung fin den, um die Linsen von der ersten in die zweite Werkstückaufnahme zu transportie ren, sind für das Schleifen nicht geeignet.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren und der Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens, werden die genannten Nachteile, die entsprechend dem Stand der Technik gegeben sind, vermieden.

Die Schleifmaschine zur Durchführung des Verfahrens verfügt im oberen und im unte ren Maschinenteil über je eine Werkstückspindel und jeweils über mindestens eine Werkzeugspindel. Die Spindeln im oberen Maschinenteil sind an einem Schwenkkopf befestigt, der um die B-Achse drehbar ist und im übrigen direkt mit dem Maschinen gestell verbunden ist. Die Spindeln im unteren Maschinenteil sind an einem Z-Schlitten befestigt, der seinerseits an einem X-Schlitten geführt wird. Durch die genannten An ordnungen der Spindeln ist es möglich, die beiden oberen Spindeln schräg zu stellen, während die beiden unteren Spindeln vertikal und horizontal zu verfahren sind. Bei einer vierspindeligen Maschine ist die Anordnung der oberen Spindeln in ihrer Funk tion im übrigen spiegelbildlich zu derjenigen der unteren Spindeln, d. h., daß jeweils einer Werkstückspindel eine Werkzeugspindel gegenübersteht, wenn sich die Ma schine in Nullstellung befindet.

Die Werkstückaufnahmen sind erfindungsgemäß als pneumatisch oder mechanisch betätigte Spannfutter ausgebildet. Dies können z. B. Dreibackenfutter oder Ring spannfutter sein, die so konstruiert sind, daß sie die zu bearbeitenden Linsen genau zentrisch spannen. Im Fall, daß pneumatisch gespannt wird, kann mit Überdruck oder Vakuum gearbeitet werden. Über eine zentrische Bohrung in der Werkstückspindel, die mit einer Drehdurchführung zur Kompensation der Spindelrotation verbunden ist, kann das Spannwerkzeug leicht an das entsprechende Medium angeschlossen wer den. Falls das Spannfutter jedoch mechanisch betätigt wird, so wird in der zentrischen Bohrung der Werkstückspindel eine Zugstange angeordnet, mittels der die Spannbe wegung übertragen wird.

Der erfindungsgemäße Verfahrensablauf ist dann wie folgt:

I. Spannen der Linse

Der Linsenrohling wird bei Arbeitsbeginn in das untere Spannfutter eingelegt und fest gespannt. (Es ist jedoch grundsätzlich auch möglich, die Linse zuerst in das obere Spannfutter einzulegen.) Gespannt wird die Linse möglichst knapp an einem Teil ihres äußeren Umfangs so, daß der andere, größere Teil für den Zentriervorgang noch frei zugänglich ist, d. h, mit dem Schleifwerkzeug zum Bearbeiten (Zentrieren) erreicht werden kann. Wenn die Linse dann umgespannt wird, damit die andere Seite bear beitet werden kann, so wird sie an dem bereits zentrierten Teil des Umfangs fest gespannt und der noch nicht bearbeitete Teil des Umfangs wird ebenfalls zentriert oder im Rahmen der weiteren Bearbeitung der Linse entfernt. Dies ergibt sich z. B. automatisch beim Schleifen einer konvexen Linse.

Es ist jedoch auch möglich den Linsenrohling mit einem Spannabsatz auszurüsten, der nur zum Spannen dient und später durch Schleifen entfernt wird. Dieser Spannabsatz kann den gleichen Durchmesser wie die Linse haben, aber auch größer oder kleiner im Durchmesser sein. Wenn die Linse mit dem Spannabsatz in dem Spannfutter fest gespannt wird, so ist der gesamte Linsenumfang frei zugänglich und kann in einem einzigen Arbeitsgang bearbeitet, d. h. zentriert werden. Diese Arbeitsweise wird daher in vielen Fällen bevorzugt.

II. Grobschleifen 1. Linsenseite

Zum Schleifen wird der Linsenrohling, wie erwähnt in das Spannfutter der unteren Werkstückspindel eingelegt und pneumatisch oder mechanisch an ihrem äußeren Umfang oder dem Spannabsatz. festgespannt. Nachdem der Schwenkkopf und damit die obere Werkzeugspindel mit dem daran befestigten Schleifwerkzeug (Topfwerkzeug) in die Winkelstellung gedreht wurde, die dem gewünschten Linsen radius (Krümmung) entspricht, wird der Linsenrohling durch Verfahren der Werk stückspindel in X- und Z-Richtung an das Werkzeug herangefahren. Während dieser Verfahrbewegungen rotieren die Werkstück- und die Werkzeugspindel bereits mit Ar beitsdrehzahl. Der Bearbeitungsvorschub findet dann mit entsprechend geringer Line arbewegung in Z-Richtung statt. Bei dem Arbeitsgang Grobschleifen, der mit einem Topfwerkzeug ausgeführt wird, hängt die erzeugte Linsenkrümmung im wesentlichen von dessen Schrägstellung ab. Die Achsen der Linse und des Werkzeugs müssen sich dabei im Krümmungsmittelpunkt der Linse schneiden. Beim Grobschleifen findet Linienberührung zwischen dem Werkzeug und dem Linsenrohling statt, woraus sich eine hohe Zerspanungsleistung ergibt. Falls das später beschriebene Kombi-Werkzeug benutzt wird, so muß es für diesen Arbeitsgang in die Stellung "Grobschleifen" gefah ren werden.

III. Feinschleifen der 1. Linsenseite

An das Grobschleifen schließt sich das Feinschleifen an, falls nicht das später be schriebene Mehrzweckwerkzeug bereits bei dem Arbeitsgang "Grobschleifen" ent sprechend Punkt II. benutzt wurde, mit dem es möglich ist, das Grob- und Feinschlei fen in einem Arbeitsgang zusammenzufassen.

Falls das erfindungsgemäße Verfahren mit einer Maschine durchgeführt wird, die im oberen und im unteren Maschinenteil über je zwei Werkzeugspindeln (zum Grob- und Feinschleifen) verfügt, so wird das Feinschleifen analog zu dem Grobschleifen durch geführt. Hierzu wird die mit dem Feinschleifwerkzeug (Topfwerkzeug) ausgerüstete zweite Werkzeugspindel durch Drehen des Schwenkkopfes um die B-Achse schräg gestellt und die Linse mit der Werkstückspindel durch Verfahren in X- und Z-Richtung mit dem Werkzeug in Kontakt gebracht.

Falls jedoch das erfindungsgemäße Verfahren, bei dem direkt nacheinander beide Linsenseiten bearbeitet werden, wie vorzugsweise üblich, mit einer vierspindeligen Schleifmaschine durchgeführt wird, so steht für jede Linsenseite nur je ein Spannfutter und ein Schleifwerkzeug zur Verfügung. Es muß dann bei dem Feinschleifen mit Werkzeugen gearbeitet werden, bei denen entweder ein Arbeitsgang entfallen kann oder mit denen beide Arbeitsgänge ausgeführt werden können.

Das erfindungsgemäße Verfahren sieht hierzu mehrere Möglichkeiten vor:

1. Es wird ein Topfwerkzeug eingesetzt das als Mehrzweckwerkzeug konzipiert ist. Die Körnung seiner Ringschneide wird so ausgelegt daß in einem Arbeitsgang die Linsenoberfläche polierfähig fertig geschliffen werden kann, d. h. das Grobschleifen und das Feinschleifen werden zusammengefaßt. Die etwas verminderte Zerspa nungsleistung im Vergleich zum Grobschleifen mit einem gröberen Werkzeug und der damit verbundene Zeitaufwand werden weit überkompensiert durch die Zeiter sparnis bei anderen Arbeitsgängen und das entfallene Feinschleifen als gesonder ten Arbeitsgang.
2. Es können auch sogenannte Kombi-Werkzeuge zum Einsatz kommen, bei denen das Grob- und das Feinschleifwerkzeug als getrennte Topfwerkzeuge koaxial zu einander angeordnet werden, und in Achsrichtung gegeneinander verschieblich sind. Über entsprechende Vorschubeinrichtungen ist es bei diesem Kombi-Werk zeugen möglich, das jeweils benötigte Werkzeug nach vorne zu fahren, damit mit diesem die Bearbeitung durchgeführt werden kann. Das andere Werkzeug ist wäh rend dieser Zeit so weit zurückgesetzt, daß es mit der Linse nicht in Berührung kommt.

Die genannte Vorschubeinrichtung kann mittels Gestänge oder einer entsprechen den Pneumatik betätigt werden. In beiden Fällen werden die entsprechenden Ein richtungen in bzw. an einer koaxialen Bohrung der zugehörigen Werkzeugspindel untergebracht. Im Falle der pneumatischen Betätigung wird eine Drehdurchführung für das vorgesehene Medium (Druckluft oder Vakuum) an der Werkzeugspindel angebracht.

Die Vorschubeinrichtung kann auch so gestaltet sein, daß das Massenträgheitsmo ment des einen koaxialen Topfwerkzeuges beim Anfahren der Werkzeugspindel zur Erzeugung der Betätigungskraft ausgenutzt wird. Hierzu wird das erste Topf werkzeug des Kombi-Werkzeugs fest mit der Werkzeugspindel verbunden, wäh rend das zweite Topfwerkzeug drehbar und längsverschieblich mit dem ersten ver bunden ist. Ein Kulissenstein am Umfang des zweiten Werkzeuges, der in einer schräg verlaufenden Kulisse am Umfang des ersten Werkzeugs geführt wird, sorgt dafür, daß das zweite Topfwerkzeug durch die an ihn angreifenden Trägheitskräfte beim Anfahren der Werkzeugspindel nach vorne, Richtung Linse geführt wird. Die Kulisse wird dabei so ausgebildet, daß sie an ihrem unteren Ende einen Bogen be schreibt, und dann so ausgebildet ist, daß sie ein kurzes Stück genau in Umfangs richtung ausgerichtet ist. Durch die beim Schleifen auftretenden Reaktionskräfte zwischen Werkzeug und Linse wird der Kulissenstein in seiner Endstellung in die sem Teil der Kulisse festgehalten und damit sichergestellt, daß das mit ihm verbun denen Topfwerkzeug in der nach vorne gefahrenen Stellung bleibt, auch wenn die Trägheitskräfte, nach Beendigung der Spindelbeschleunigung, d. h. bei Erreichen der endgültigen Spindeldrehzahl, gegen Null gegangen sind. Nach dem Fertig schleifen, wird die Werkzeugspindel wieder abgebremst. Dabei wirken die Träg heitskräfte in umgekehrter Richtung und auch der Bewegungsablauf ist umgekehrt, wodurch das zweite Topfwerkzeug wieder zurückfährt. In seiner Endstellung nach dem Zurückfahren wird der Kulissenstein in einem Teil der Kulisse festgehalten. Der so geformt ist, daß das Topfwerkzeug auch dann in dieser Stellung verharrt, wenn keine Beschleunigungskräfte mehr auftreten.

3. Bei einer anderen Ausführung des Schleifwerkzeugs ist vorgesehen, das Topfwerk zeug mit einer zweifach nutzbaren Ringschneide auszurüsten (Duplex-Werkzeug). Dieses Duplex-Werkzeug wird so ausgeführt, daß seine Ringschneide, die sich am offenen Ende des "Topfes" befindet, sowohl über eine grobe als auch über eine feine Diamantkörnung verfügt. Dabei wird die grobe Körnung am inneren Umfang angeordnet, während die feine Körnung am äußeren Umfang der Ringschneide an gebracht wird. Beim Grobschleifen kommt durch die geometrischen Gegebenhei ten dann die grobe Körnung automatisch zum Eingriff. Zum Feinschleifen wird die Linse in X- und Z-Richtung so verfahren, daß das Werkzeug anschließend in X-Richtung gesehen auf der anderen Seite der Linse angreift und die Linsenober fläche mit der Außenseite der Ringschneide punktförmig berührt. In diesem Fall muß die Linse oder das Werkzeug mittels Bahnsteuerung so geführt werden, daß die Linsenkontur abgefahren wird.

Für das Feinschleifen mit den üblichen Topfwerkzeugen oder mit den Werkzeugen entsprechend Punkt 1. und 2. wird die gleiche Verfahrenstechnik benutzt wie bei dem Grobschleifen, d. h. die Ringschneide des schräggestellten Werkzeugs wird durch Verfahren in X- und Z-Richtung in Linienberührung mit der Linse gebracht und durch Vorschub in Z-Richtung die Zerspanung eingeleitet. Dieses Verfahren wird daher nachstehend nicht näher erläutert, es gilt jedoch sinngemäß das zum Grobschleifen dargestellte.

Beim Feinschleifen mit dem Duplex-Werkzeug entsprechend Punkt 3. muß wie be reits erwähnt, als Besonderheit mit Bahnsteuerung gearbeitet werden. Dieser Arbeits gang wird daher näher erläutert, insbesondere auch in dem später dargestellten Bei spiel. Das Feinschleifen läuft unter Rotation beider Spindeln dabei so ab, daß die Linse durch gleichzeitiges Verfahren in der X- und Z-Richtung (Bahnsteuerung) an der Außenkante der Ringschneide des Werkzeugs (die über die feinere Diamantkörnung verfügt) entlang geführt und die Kontur der Linse abgefahren wird. Zwischen dem schräggestellten Duplex-Werkzeug und der Linse findet dabei eine Punktberührung statt, aus der sich im Vergleich zur Linienberührung eine verringerte Zerspanungs leistung ergibt. Da beim Feinschleifen jedoch nur kleine Materialmengen entfernt werden müssen, ergeben sich hieraus bezüglich der Zeitaufwandes keine Nachteile. Während dieser Bearbeitung wird auch die B-Achse verfahren, d. h. durch gesteuertes Verdrehen des Schwenkkopfes wird sichergestellt, daß der Bearbeitungswinkel zwi schen Linsenoberfläche und Werkzeug konstant bleibt. Die Linse wird während dieser Bearbeitung durch die Bahnsteuerung in X- und Z-Richtung so geführt, daß das Werk zeug vom äußeren Umfang der Linse bis zu ihrer Mitte Material abträgt und dann eine Umkehr stattfindet.

IV. Zentrieren der Linse

Nach dem Schleifen der ersten Linsenseite wird die Linse, mit der gleichen Einspan nung in dem ersten Spannfutter, zentriert, d. h. sie wird an ihrem Umfang geschliffen. Damit diese Zentrierung am gesamten Umfang möglich ist, wird der Linsenrohling vorzugsweise mit dem genannten Spannabsatz ausgeführt, dessen Durchmesser von demjenigen der Linse unterschiedlich sein kann. An diesem Absatz wird die Linse während der genannten drei Arbeitsgänge (Grob- und Feinschleifen sowie Zentrieren) gespannt, so daß ihr äußerer Umfang vollständig zugänglich ist. Der Zentriervorgang kann damit ablaufen, ohne daß Teile des zu zentrierenden Linsenumfangs von dem Spannfutter abgedeckt werden. Der genannte Absatz wird bei dem nachfolgenden Schleifen der zweiten Linsenseite abgearbeitet, da er nicht mehr benötigt wird.

Falls der Linsenrohling jedoch ohne Spannabsatz ausgeführt wurde, so wird nur der jenige Teil des Umfangs zentriert, der nicht von dem Spannfutter abgedeckt wird. Der Teil des Umfangs, an dem die Linse gespannt ist und der dementsprechend nicht zentriert werden kann, wird bei den nachfolgenden Arbeitsgängen entfernt.

Zum Zentrieren wird der Schwenkkopf senkrecht oder leicht schräg gestellt und der äußere Umfang der Linse mit der Ringschneide des Werkzeugs durch Verfahren in X- und Z-Richtung in Berührung gebracht. Während der Z-Schlitten vertikale Oszillations bewegungen ausführt, erfolgt die Zustellung durch Verfahren des X-Schlittens.

V. Transfer der Linse

Wenn dann die Linse auf ihrer ersten Seite geschliffen und auch am Umfang zentriert ist, so wird sie zum Schleifen der zweiten Linsenseite von dem unteren in das obere Spannfutter transferiert. Dieser Transer mittels der beiden Werkstückspindeln ist ein wesentliches Erfindungsmerkmal, da hierdurch Wendevorrichtungen eingespart wer den, bzw. das Wenden der Linse von Hand entfallen kann.

Für den Transfer werden die Linse und das letzte Bearbeitungswerkzeug durch Ver fahren in der X- und Z-Richtung auseinandergefahren, während der Schwenkkopf mit den beiden oberen Spindeln senkrecht gestellt bleibt oder in die senkrechte Lage ge fahren wird. Die geometrischen Achsen der oben- und der untenliegenden Werk zeugspindeln werden anschließend durch Verfahren des X-Schlittens zur Deckung ge bracht. Das leere, obere Spannfutter wird geöffnet und die Linse, die sich in dem unte ren Spannfutter befindet, durch Verfahren der unteren Werkstückspindel mittels des Z-Schlittens nach oben, in das obere, geöffnete Spannfutter hineingefahren. Das obere Spannfutter wird dann gespannt, das untere geöffnet und die Spindeln in Z-Richtung wieder auseinander gefahren.

Damit wurde die Linse von dem ersten in das zweite Spannfutter transferiert und die zweite Seite der Linse ist für die Bearbeitung frei zugänglich. Da die Linse an ihrem Umfang, an dem sie in dem zweiten Spannfutter festgespannt wird, bereits bearbeitet d. h. zentriert ist, werden bei diesem Wechsel keine unzulässigen Ungenauigkeiten übertragen. Die erste, bearbeitete Linsenoberfläche ist genau zentrisch zum Umfang (da in einer Aufspannung bearbeitet) was nach der Bearbeitung der zweiten Ober fläche auch für diese zutreffen wird. Daraus folgt, daß auch die beiden Linsenoberflä chen genau zentrisch zueinander sein werden.

Wenn die Linse nach dem Schleifen ihrer ersten Seite und dem Transfer, in dem oben liegenden Spannfutter eingespannt ist, erfolgt das Schleifen ihrer zweiten Seite im Prinzip mit den gleichen Verfahrensschritten wie bei dem Bearbeiten der ersten Lin senseite bereits beschrieben.

Allerdings wird jetzt die Werkstückspindel mit der Linse durch Verdrehen des Schwenkkopfes um die B-Achse schräggestellt und das Werkzeug führt Bewegungen in der X- und Z-Richtung aus, wozu auch bahngesteuerte Bewegungen gehören.

VI. Grobschleifen der 2. Linsenseite

Zum Grobschleifen der zweiten Linsenseite wird der Schwenkkopf um die B-Achse wieder schräggestellt, wodurch auch das Spannfutter mit der Linse die vorher be stimmte Schräglage einnimmt. Wie vorbeschrieben wird dann durch Verfahren in der X- und Z-Richtung die zweite Linsenseite bearbeitet. Bei dieser Gelegenheit wird auch der Spannabsatz weggeschliffen, falls ein solcher vorhanden war, oder der nicht zen trierte Teil des Linsenumfangs entfernt.

VII. Feinschleifen der 2. Linsenseite

An das Grobschleifen schließt sich das Feinschleifen an, falls nicht mit einem Mehr zweckwerkzeug gearbeitet wird. Im übrigen gilt im Prinzip das gleiche, wie das unter Punkt III. gesagte.

Beim Arbeiten mit einem üblichen Topfwerkzeug auf einer Maschine mit zwei unteren Werkzeugspindeln oder mit den Kombi-Werkzeugen nach Punkt 2. auf einer vierspin deligen Maschine wird die Linse durch Schrägstellen des Schwenkkopfes in Arbeits position gebracht und das Werkzeug durch Verfahren in die X- und Z-Richtung an die Linse herangefahren. Es findet dann zwischen Linse und Werkzeug Linienberührung statt. Der Materialabtrag erfolgt durch Verstellen des Werkzeuges in Z-Richtung. Falls das Kombi-Werkzeug entsprechend Punkt 2. verwendet wird, so muß vor Beginn der Arbeit dasjenige Werkzeugteil nach vorne gefahren werden, das die feinere Körnung für das Feinschleifen trägt.

Beim Arbeiten mit dem Duplex-Werkzeug nach Punkt 3. muß wieder mit Bahnsteue rung, diesmal des Werkzeugs, gearbeitet werden. Die Linse wird mit der Außenkante der Ringschneide des Duplex-Werkzeugs bearbeitet, das durch gleichzeitiges und ge steuertes Verfahren in X- und Z-Richtung an der Kontur der schräggestellten Linse entlang geführt wird. Zwischen Werkzeug und Werkstück findet wieder eine Punktbe rührung statt. Wenn auch die zweite Linsenseite feingeschliffen ist und der gesamte Linsenumfang nur noch aus zentrierten Bereichen besteht, so kann die Linse nach dem Öffnen des entsprechenden Spannwerkzeuges der Maschine entnommen wer den und ist fertig für das Polieren auf einer Poliermaschine.

Das erfindungsgemäße Verfahren und die Vorrichtungen zur Durchführung des Verfah rens werden nachstehend anhand eines Beispiels und der Abb. 1 bis 11 näher erläu tert. Als Beispiel wurde eine vierspindelige Schleifmaschine gewählt, die mit zwei Duplex-Werkzeugen entsprechend Punkt 3. ausgerüstet ist. Die Maschine verfügt über eine CNC-Steuerung, die alle Funktionen auslöst und kontrolliert und auch in der Lage ist, alle Maschinenachsen (X-, Z- und B-Achse) gleichzeitig und koordiniert anzusteu ern, auch im Sinne einer Bahnsteuerung.

Bei einer Schleifmaschine mit mehr als vier Spindeln gilt sinngemäß der gleiche Ver fahrensablauf wie in dem Beispiel dargestellt. Eine solche Schleifmaschine könnte im oberen und im unteren Maschinenteil über jeweils eine Werkstück- und zwei Werk zeugspindeln verfügen, so daß für jede Linsenseite je ein Grob- und ein Feinschleif werkzeug eingesetzt werden könnte. Im Bereich der Werkzeuge ergeben sich daher Vereinfachungen, da die üblichen Topfwerkzeuge für das Fein- und Grobschleifen nacheinander eingesetzt werden können. Auf die Darstellung eines entsprechenden Beispiels wird daher verzichtet.

Die unter Punkt 1 bis 3 erwähnten, speziellen Schleifwerkzeuge werden anhand der Abb. 8 bis 11 beschrieben, woraus sich auch ihre Funktion ergibt. Auf ein Ausfüh rungsbeispiel im Zusammenhang mit einer Schleifmaschine und dem Arbeitsprozeß wird für das Mehrzweckwerkzeug entsprechend Punkt 1 und das Kombi-Werkzeug entsprechend Punkt 2. daher verzichtet. Mit Ausnahme des Duplex-Werkzeugs, wel ches in dem Ausführungsbeispiel mit der vierspindeligen Schleifmaschine dargestellt wird, handelt es sich bezüglich der Zerspanungstechnologie immer um das Arbeiten mit einem Topfwerkzeug, was in dem Beispiel beim Grobschleifen bereits beschrie ben wird.

Die einzelnen Abbildungen zeigen die folgenden Darstellungen:

Abb. 1 Maschine in Grundstellung

Abb. 2 Grobschleifen der 1. Linsenseite

Abb. 3 Feinschleifen der 1. Linsenseite

Abb. 4 Bearbeiten des Linsenumfangs (Zentrieren)

Abb. 5 Transfer der Linse vom 1. in das 2. Spannfutter

Abb. 6 Grobschleifen der 2. Linsenseite

Abb. 7 Feinschleifen der 2. Linsenseite

Abb. 8 Mehrzweckwerkzeug mit mittlerer Körnung

Abb. 9 Kombi-Werkzeug mit mechanischer Betätigung

Abb. 10 Kombi-Werkzeug mit Betätigung durch Trägheitskraft

Abb. 11 Duplex-Werkzeug mit 2-fach bestückter Ringschneide.

Zu Abb. 1

In dieser Abbildung wird die vierspindelige Schleifmaschine in ihrer Grundstellung dargestellt. An dem Maschinenrahmen (1) ist im oberen Teil der Maschine der Schwenkkopf (2) um die B-Achse (3) drehbar gelagert und trägt die Werkzeugspin del (4) und die Werkstückspindel (5). An der Werkzeugspindel (4) ist das Duplex- Werkzeug (6) befestigt, daß im Bereich seines offenen Endes den groben Diamantbe satz (7) und den feinen Diamantbesatz (8) trägt. Der grobe und der feine Diamantbe satz (7) und (8) bilden zusammen die Ringschneide (9) des Duplex-Werkzeugs (6). An der Werkstückspindel (5) ist das Spannfutter (10) befestigt, das aufgrund seiner Kon struktion die Linse (24) zentrisch und sehr präzise spannen kann. Die Betätigungs elemente für das Spannfutter (10), die mechanischer oder pneumatischer Art sein können, werden von der CNC-Steuerung der Maschine angesteuert und sind nicht ge zeichnet.

Im unteren Maschinenteil sind die Werkstückspindel (11) und die Werkzeugspin del (12) an einem Z-Schlitten (13) befestigt, der seinerseits von Führungen (14) ge halten wird, an denen er maschinell und CNC-gesteuerte Linearbewegungen in Z-Richtung ausführen kann. Die Führungen (14) sind mit einem X-Schlitten (15) ver bunden, der seinerseits ebenfalls CNC-gesteuerte Linearbewegungen längs der Füh rungen (16), in X-Richtung ausführen kann. Die Führungen (16) sind an dem Maschi nenrahmen (1) befestigt.

Die Werkstückspindel (11) trägt das Spannfutter (17) für das bezüglich der Betätigung das Gleiche gilt, wie bei Spannfutter (10) ausgeführt. In das Spannfutter (17) ist der Linsenrohling (18) mit dem Spannabsatz (19) eingespannt. (Die Arbeitsfolge könnte jedoch auch so sein, daß der Linsenrohling (18) zunächst in das Spannfutter (10) ein gelegt würde.) Die Werkzeugspindel (12) ist mit dem Duplex-Werkzeug (20) ausgerü stet, dessen Ringschneide (21) ebenfalls einen groben Diamantbesatz (22) und einen feinen Diamantbesatz (23) aufweist.

Zu Abb. 2

Diese Abbildung zeigt die Maschine beim Grobschleifen der Linse (24) mit schrägge stelltem Schwenkkopf (2), der die Werkzeugspindel (4) mit dem Duplex-Werk zeug (6) trägt. Durch das Schrägstellen des Duplex-Werkzeugs (6) und sein Positionie ren mit der offenen Seite über der Linse (24), ist dessen grober Diamantbesatz (7) der Ringschneide (9) im Eingriff. Die Schrägstellung des Schwenkkopfes (2) und auch die Position des X-Schlittens (15) wurden so gewählt, daß sich die geometrischen Achsen der Werkzeugspindel (4) und der Werkstückspindel (11) im Mittelpunkt der zu erzeu genden Linsenkrümmung schneiden. Die Vorschubbewegung während des Schleif vorgangs findet dann durch vertikales Verfahren des Z-Schlittens (13) statt, während die Werkzeugspindel (4) und die Werkstückspindel (11) rotieren. Dies entspricht der üblichen Arbeitsweise mit einem Topfwerkzeug. Die Abbildung zeigt die Linse (24) am Ende des Arbeitsganges "Grobschleifen".

Zu Abb. 3

Mittels dieser Abbildung wird das Feinschleifen der Linse (24) mit dem Duplex-Werk zeug (6) erläutert. Der Schwenkkopf (2) ist um die B-Achse (3) soweit gedreht, daß das Duplex-Werkzeug (6) jetzt die Linse (24) mit seinem feinen Diamantbesatz (8) be rührt. Während die Werkzeugspindel (4) und die Werkstückspindel (11) rotieren und damit auch das Duplex-Werkzeug (6) und das Spannfutter (17) mit der Linse (24), wird diese durch Verfahren in der X- und Z-Richtung bahngesteuert an dem feinen Diamantbesatz (8) vorbeigeführt und dabei die Oberfläche der Linse (24) im feinen Bereich bearbeitet. Wesentlich in diesem Zusammenhang ist, daß das Duplex-Werk zeug (6) in diesem Fall nicht als Topfwerkzeug eingesetzt wird, sondern mit seiner Außenkante arbeitet. Die geometrischen Achsen der Werkzeugspindel (4) und der Werkstückspindel (11) schneiden sich in diesem Fall nicht im Krümmungsmitte!punkt der Linse (24).

Während der genannten bahngesteuerten Bewegung der Linse (24) wird gleichzeitig der Schwenkkopf (2) und damit auch das Duplex-Werkzeug (6) um die B-Achse (3) gedreht und diese Bewegung mit der Bahnsteuerung so koordiniert, daß der Arbeits winkel zwischen der Linse (24) und dem feinen Diamantbesatz (8) des Du plex-Werkzeugs (6) während des Feinschleifens erhalten bleibt.

Zu Abb. 4

Hier ist das Zentrieren, d. h. das Bearbeiten des äußeren Umfanges der Linse (24) dar gestellt. Der Schwenkkopf (2) wurde zu diesem Zweck senkrecht gestellt und damit auch die Werkzeugspindel (4) mit dem Duplex-Werkzeug (6). Die Linse (24) wird an schließend durch Verfahren der Werkstückspindel (11) in X- und Z-Richtung an den feinen Diamantbesatz (8) des Duplex-Werkzeugs (6) herangefahren. Während die Werkzeugspindel (4) und die Werkstückspindel (11) rotieren, wird die Linse (24) durch axiale Oszillationsbewegungen des Z-Schlittens (13) an dem feinen Diamantbe satz (8) entlanggeführt, gleichzeitig findet in radialer Richtung eine Vorschubbewe gung durch Verfahren des X-Schlittens (15) statt. Durch diese Zentrierung wird er reicht, daß der äußere Umfang der Linse (24) nach Abschluß dieses Arbeitsganges ge nau zentrisch zu der optischen Achse ist, die der erzeugten Linsenkrümmung ent spricht.

Zu Abb. 5

In dieser Abbildung wird der Transfer der Linse von dem unteren Spannfutter (17) in das obere Spannfutter (10) gezeigt. Hierzu wurde die senkrechte Stellung des Schwenkkopfes (2) beibehalten und zunächst das obenliegende Spannfutter (10) ge öffnet. Durch Verfahren des X-Schlittens (15) und des Z-Schlittens (13), wurde die Linse (24) dann mit einem Teil ihres Umfangs in das Spannfutter (10) hineingefahren. Das Spannfutter (10) wird dann gespannt und das untere Spannfutter (17) geöffnet und die beiden Werkstückspindeln (5) und (11) durch Verfahren des Z-Schlittens (13) wieder auseinandergefahren. Damit ist der Transfer der Linse, der wesentliches Erfin dungsmerkmal ist, beendet und die Linse kann an ihrer zweiten Seite bearbeitet wer den.

Zu Abb. 6

In dieser Abbildung wird das Grobschleifen der 2. Linsenseite dargestellt. Hierzu wurde der Schwenkkopf (2) wieder schräggestellt, was in diesem Fall dazu führt, daß die Linse (24) schräg angeordnet ist und nicht das Werkzeug. Dies ist jedoch unerheb lich, da es nur auf die relative Lage von Linse (24) und Duplex-Werkzeug (20) an kommt. Die Schrägstellung des Schwenkkopfs (2) und die Stellung des X-Schlittens (15) wurden so gewählt, daß der Schnittpunkt der geometrischen Achsen von Werkstückspindel (5) und Werkzeugspindel (12) im Mittelpunkt der zu erzeugen den Linsenkrümmung liegt. Die Vorschubbewegung findet durch Verfahren des Z-Schlittens (13) statt, d. h. das Duplex-Werkzeug (20) wird an die Linse (24) in verti kaler Richtung herangefahren während die Werkstückspindel (5) und die Werkzeugspindel (12) rotieren. Bei diesem Arbeitsgang Grobschleifen wird nicht nur die Kontur der 2. Linsenseite erzeugt, sondern es wird auch der Spannabsatz (19) entfernt oder, falls der Linsenrohling (18) ohne Spannabsatz (19) ausgeführt wurde, wird der nicht zentrierte Teil des Linsenumfanges weggeschliffen.

Zu Abb. 7

Hier wird als letzter Arbeitsgang vor dem Polieren der Linse (24) das Feinschleifen der 2. Linsenseite gezeigt, wobei die Werkstückspindel (5) und die Werkzeugspindel (12) rotieren. Dieser Arbeitsgang läuft im Prinzip genauso ab wie im Zusammenhang mit Abb. 3 bereits beschrieben. Beim Bearbeiten der 2. Linsenseite wird allerdings das Duplex-Werkzeug (20) bahngesteuert an der Oberfläche der Linse (24) entlang ge führt, wozu der Z-Schlitten (13) und der X-Schlitten (15) gleichzeitige und gesteuerte Bewegungen ausführen. Während dieser bahngesteuerten Bewegung des Du plex-Werkzeugs (20) wird gleichzeitig der Schwenkkopf (2) und damit auch die Linse (24) um die B-Achse (3) gedreht und diese Bewegung mit der Bahnsteuerung so koordiniert, daß der Arbeitswinkel zwischen der Linse (24) und dem feinen Diamant besatz (23) des Duplex-Werkzeugs (20) während des Feinschleifens erhalten bleibt. Damit ist die Linse fertig geschliffen und kann anschließend auf einer separaten Ma schine poliert werden.

Zu Abb. 8

In dieser Abbildung wird ein Mehrzweckwerkzeug (30) dargestellt, das im Prinzip ein Topfwerkzeug ist, welches aus einem Grundkörper (31) besteht, der an seinem obe ren Ende über einen Spannzapfen (32) verfügt während an dem unteren Ende eine Ringschneide (33) vorhanden ist. Diese Ausführung entspricht den bekannten Topf werkzeugen, wie sie üblicherweise für das Linsenschleifen benutzt werden. Das vor geschlagene Mehrzweckwerkzeug (30) verfügt jedoch in seiner Ringschneide (33) über eine besondere Diamantkörnung, mit der die Linse (24) in einem Arbeitsgang fertiggeschliffen werden kann, d. h. Grob- und Feinschleifen werden zusammenge faßt.

Zu Abb. 9

In dieser Abbildung wird ein Kombi-Werkzeug (35) gezeigt, das aus einem äußeren Topfwerkzeug (36) mit Ringschneide (37) zum Grobschleifen und einem inneren Topfwerkzeug (38) mit Ringschneide (39) zum Feinschleifen besteht. Das äußere Topfwerkzeug (36) und das innere Topfwerkzeug (38) sind koaxial zueinander ange ordnet und so miteinander verbunden, daß sie sich in axialer Richtung gegeneinander verschieben lassen, ein Verdrehen jedoch nicht möglich ist. Hierzu ist an dem äuße ren Topfwerkzeug (36) ein Stift (40) angebracht, der in eine Nut (41) des inneren Topfwerkzeugs (38) hineinragt. Da diese Nut in axialer Richtung verläuft, können sich die beiden Topfwerkzeuge (36) und (38) auch nur in axialer Richtung gegeneinander verschieben. An seinem oberen Ende trägt das äußere Topfwerkzeug (36) einen Spannzapfen (42) in Form eines Hohlzylinders. Mit diesem Spannzapfen (42) wird das Kombi-Werkzeug (35) an den Werkzeugspindeln (4) und/oder (12) der Linsen schleifmaschine befestigt. Am oberen Ende des inneren Topfwerkzeugs (38) ist eine Zugstange (43) befestigt mit der das innere Topfwerkzeug (38) zurückgezogen oder nach vorne geschoben werden kann, je nach dem ob das Kombi-Werkzeug (35) ge rade für das Grobschleifen oder das Feinschleifen eingesetzt wird.

Zu Abb. 10

In dieser Abbildung wird ein Kombi-Werkzeug (45) dargestellt, bei dem das äußere Topfwerkzeug (46) mit der Ringschneide (47) mittels Spannzapfen (48) mit den Werk zeugspindeln (4) und/oder (12) der Maschine verbunden wird. Die Vor- und Rück wärtsbewegungen des inneren Topfwerkzeuges (49) mit der Ringschneide (50), relativ zu dem äußeren Topfwerkzeug (46), wird von den Trägheitskräften bewirkt, die beim Beschleunigen und Abbremsen der zugehörigen Werkzeugspindel (4) oder (12) an dem inneren Topfwerkzeug (49) auftreten. Je größer das Massenträgheitsmoment des inneren Topfwerkzeugs (49) ist, um so größer sind auch die Trägheitskräfte. Diese Trägheitskräfte bewirken, daß sich das innere Topfwerkzeug (49) gegenüber dem äu ßeren Topfwerkzeug (46) verdreht.

Damit dieses Verdrehen der Topfwerkzeuge (46) und (49) gegeneinander in eine Axialbewegung umgesetzt werden kann, ist an dem äußeren Topfwerkzeug (46) ein Kulissenstein (51) befestigt, der in eine Kulisse (52) des inneren Topfwerkzeuges (49) hinein ragt das entsprechend der Form dieser Kulisse (52) geführt wird.

Die Kulisse (52) verfügt über ein unteres Kulissenteil (53), das aufgrund seiner leichten Neigung (in der Zeichnung nach links oben) für eine stabile Endlage des inneren Topfwerkzeuges (49) in seiner zurückgezogenen Endstellung sorgt. Das mittlere Kulis senteil (54) verläuft stark geneigt in die andere Richtung, so daß beim Auftreten von Verdrehungen an den beiden Topfwerkzeuge (46) und (49) die gewünschten Vor- und Rückwärtsbewegungen erfolgen, d. h der schräge Verlauf der Kulisse (52) im Zusam menwirken mit dem Kulissenstein (51) führt bei Verdrehen des inneren Topfwerk zeugs (49) automatisch auch zu einer Axialbewegung.

Schließlich verfügt die Kulisse (52) auch über ein waagrechtes Kulissenteil (55) als Endlage für das ausgefahrene, innere Topfwerkzeug (49). Wenn die Werkzeug spindel (4) bzw. (12) mit dem Kombi-Werkzeug (45) gestartet wird und anschließend, von oben gesehen, z. B. im Gegensinn des Uhrzeigers rotiert, dann wird das innere Topfwerkzeug (49) in Folge der auftretenden Trägheitskräfte zunächst in seiner Lage verharren und der Kulissenstein (51) wird sich, angetrieben von dem äußeren Topf werkzeug (46), in der Kulisse nach rechts bewegt. Durch die Neigung der Kulisse (52) wird dabei das innere Topfwerkzeug (49) ausgefahren. Bei dem anschließenden Schleifen treten Reibungskräfte an der Ringschneide (50) auf, die das innere Topf werkzeug (49) abbremsen. Da dieses jedoch von dem Kulissenstein (51) angetrieben wird, legt sich derselbe mit entsprechendem Kraftschluß in die Endlage des waag rechten Kulissenteils (55), so daß auch nach Beendigung der Beschleunigungsphase das innere Topfwerkzeug (49) ausgefahren bleibt.

Beim Abbremsen der Werkzeugspindel (4) bzw. (12) mit dem Kombi-Werkzeug (45), treten die Trägheitskräfte genau in umgekehrter Richtung auf. Dementsprechend ist auch der Bewegungsablauf des inneren Topfwerkzeugs (49) umgekehrt und es fährt zurück in die Endlage des unteren Kulissenteils (53).

Zu Abb. 11

In dieser Abbildung wird ein Duplex-Werkzeug (60) dargestellt, das im Prinzip ein Topfwerkzeug mit besonderer Ringschneide (61) ist und ebenfalls über einen Spann zapfen (62) verfügt, mit dem es an der Werkzeugspindel (4) bzw. (12) festgespannt wird. An dem offenen Ende des Duplex-Werkzeugs (60) befindet sich die Ring schneide (61), die aus einem inneren Teil (63), mit grober Diamantkörnung und einem äußeren Teil (64) mit feiner Diamantkörnung, besteht. Dementsprechend können mit diesem Duplex-Werkzeug (60) polierfähige Linsen (24) aus einem Linsen rohling (18) in zwei nacheinander ablaufenden Arbeitsgängen hergestellt werden. Das Duplex-Werkzeug (60) wird dabei zum Grobschleifen wie ein übliches Topfwerkzeug eingesetzt, zum Feinschleifen jedoch bahngesteuert mit seiner Außenkante, in Punkt berührung mit der Linse, benutzt.

Bezugszeichenliste

1

Maschinenrahmen

2

Schwenkkopf

3

B-Achse

4

Werkzeugspindel

5

Werkstückspindel

6

Duplex-Werkzeug

7

grober Diamantbesatz

8

feiner Diamantbesatz

9

Ringschneide

10

Spannfutter

11

Werkstückspindel

12

Werkzeugspindel

13

Z-Schlitten

14

Führungen

15

X-Schlitten

16

Führungen

17

Spannfutter

18

Linsenrohling

19

Spannabsatz

20

Duplex-Werkzeug

21

Ringschneide

22

grober Diamantbesatz

23

feiner Diamantbesatz

24

Linse

30

Mehrzweckwerkzeug

31

Grundkörper

32

Spannzapfen

33

Ringschneide

35

Kombi-Werkzeug

36

äußeres Topfwerkzeug

37

Ringschneide

38

inneres Topfwerkzeug

39

Ringschneide

40

Stift

41

Nut

42

Spannzapfen

43

Zugstange

45

Kombi-Werkzeug

46

äußeres Topfwerkzeug

47

Ringschneide

48

Spannzapfen

49

inneres Topfwerkzeug

50

Ringschneide

51

Kulissenstein

52

Kulisse

53

unterer Kulissenteil

54

mittlerer Kulissenteil

55

waagrechtes Kulissenteil

60

Duplex-Werkzeug

61

Ringschneide

62

Spannzapfen

63

inneres Teil

64

äußeres Teil

Claims

1. Verfahren zum beidseitigen Schleifen und zum Randzentrieren von optischen Linsen, dadurch gekennzeichnet, daß der Schleifprozeß auf Maschinen ausgeführt wird, die im oberen und unteren Maschinenteil über je eine Werk stückspindel (5) bzw. (11) verfügen, die mit automatisch betätigten Spann futtern (10) und (17) ausgerüstet sind und bei denen im oberen und unteren Maschinenteil mindestens je eine Werkzeugspindel (4) bzw. (12) vorhanden ist, und daß sich an das Grob- und Feinschleifen der ersten Linsenseite ein Zentrie ren am gesamten Umfang, oder in axialer Richtung gesehen, an einem Teil des Linsenumfangs anschließt und daß die Linse (24) dann durch Verfahren des X-Schlittens (15) und des Z-Schlittens (13) von dem ersten Spannfutter (17) in das zweite Spannfutter (10) transferiert und dort festgespannt wird und an schließend die Linse (24) auf ihrer zweiten Seite grob und feingeschliffen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für die Schleifvorgänge herkömmliche Topfwerkzeuge für das Grob- und Feinschleifen eingesetzt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für die Schleifvorgänge Mehrzweckwerkzeuge (30) benutzt werden, die es aufgrund der besonderen Diamantkörnung ihrer Ringschneide (33) gestatten, das Grob- und Feinschleifen in einem Arbeitsgang zusammen zu fassen.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für die Schleifvorgänge Kombi-Werkzeuge (35) und/oder Kombi-Werkzeuge (45) be nutzt werden, die über ein äußeres Topfwerkzeug (36) zum Grobschleifen und ein inneres Topfwerkzeug (38) zum Feinschleifen verfügen.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für die Schleifvorgänge Duplex-Werkzeuge (60) in Form von Topfwerkzeugen benutzt werden, deren Ringschneide (61) über einen inneren Teil (63) für das Grob schleifen und einen äußeren Teil (64) für das Feinschleifen verfügt.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für die Schleifvorgänge Kombinationen der in den Ansprüchen 2 bis 5 genannten Werkzeuge benutzt werden.

7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die entsprechende Schleifmaschine CNC-gesteuert ist und im oberen Teil über einen Schwenkkopf (2) verfügt, der um die B-Achse (3) drehbar an dem Maschinenrahmen (1) gelagert ist und die Werk zeugspindel (4) sowie die Werkstückspindel (5) trägt, wobei die Werk zeugspindel (4) an ihrem unteren Ende ein Schleifwerkzeug aufnimmt, z. B. ein Duplex-Werkzeug (6) und die Werkstückspindel (5) an ihrem unteren Ende ein automatisch arbeitendes Spannfutter (10) trägt und das im unteren Maschi nenteil ein X-Schlitten (15) in Führungen (16) geführt wird, die ihrerseits mit dem Maschinenrahmen (1) verbunden sind und ein Z-Schlitten (13) in Führun gen (14) geführt wird, die mit dem X-Schlitten (15) verbunden sind und der X-Schlitten (15) eine Werkstückspindel (11) sowie eine Werkzeugspindel (12) trägt, wobei die Werkzeugspindel (12) an ihrem oberen Ende ein Schleifwerk zeug aufnimmt, z. B. ein Duplex-Werkzeug (20), und die Werkstückspindel (11) an ihrem oberen Ende ein automatisch arbeitendes Spannfutter (17) trägt, in das der Linsenrohling (18) ggf. mit seinem Spannabsatz (19) eingelegt wird und die Spannfutter (10) und (17) entweder mechanisch oder pneumatisch betätigt werden können, was beides von der CNC-Steuerung überwacht wird.

8. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl die Werkzeugspindel (4) als auch die Werkzeugspindel (12) je zweimal vorhanden sind.

9. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß das entsprechende Mehrzweckwerkzeug (30) über eine Ringschneide (33) verfügt, deren Diamantbesatz so gewählt ist, daß damit sowohl das Grob- als auch das Feinschleifen in einem Arbeitsgang durchgeführt werden kann.

10. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß das entsprechende Kombi-Werkzeug (35) aus einem äußeren Topfwerkzeug (36) mit Ringschneide (37) und einem inneren Topfwerkzeug (38) mit Ringschneide (39) besteht und ein Stift (40), der fest mit dem äußeren Topfwerkzeug (36) verbunden ist und in einer Nut (41) des inne ren Topfwerkzeugs (38) geführt wird, ein Verdrehen der beiden Topfwerk zeuge (36) und (38) gegeneinander verhindert und das äußere Topfwerk zeug (36) mittels einem Spannzapfen (42) mit der Werkzeugspindel (4) bzw. (12) verbunden ist und das innere Topfwerkzeug (38) mittels einer Zugstange (43) vor- und zurückgeschoben werden kann.

11. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß das entsprechende Kombi-Werkzeug (45) aus einem äußeren Topfwerkzeug (46) mit Spannzapfen (48) und Ring schneide (47) und einem inneren Topfwerkzeug (49) mit Ringschneide (50) be steht und ein Kulissenstein (51), der fest mit dem äußeren Topfwerkzeug (46) verbunden ist, im Zusammenwirken mit einer Kulisse (52) im äußeren Umfang des inneren Topfwerkzeugs (49) dafür sorgt, daß das innere Topfwerkzeug (49) beim Auftreten von tangential wirkenden Trägheitskräften axiale Bewegungen relativ zu dem äußeren Topfwerkzeug (46) ausführen kann und, daß die Ku lisse (52) aus einem unteren Kulissenteil (53), einem mittleren Kulissenteil (54) und einem waagrechten Kulissenteil (55) besteht.

12. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß das entsprechende Duplex-Werkzeug (60) über einen Spannzapfen (62) und eine Ringschneide (61) verfügt wobei diese aus einem inneren Teil (63) und einem äußeren Teil (64) besteht wobei der innere Teil (63) z. B mit einer gröberen Diamantkörnung versehen ist, während der äußeren Teil (64) eine feinere Diamantkörnung trägt.