DE2103919C3 - Verfahren zum Herstellen eines optischen Leichtbauteiles - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines optischen Leichtbauteiles mit mindestens girier feinbearbeiteiea optischen Fläche mit hohem Reflexionsvermögen aus einem kompakten, aus einem Block bestehenden Rohling, aus dem mittels Ultraschallbearbeitung Aussparungen herausgearbeitet werden.

Optische Leichtbauteile werden namentlich in Visiergeräten eingesetzt, die auf Kreiselstabilisatoren montiert sind, sowie in optischen Ausrüstungen für Luft- und Raumfahrzeuge (Hubschrauber, Flugzeuge, künstliche Satelliten).

Derartige optische Leichtbau teile müssen daher nicht nur eine sehr hohe mikrogeometrische Genauigkeit aufweisen, um ein hohes Reflexionsvermögen zu erzielen, sondern sie müssen zugleich eine möglichst geringe Masse besitzen und eine gute Formbeständigkeit, um die hohen Temperaturunterschiede und die starken Schwingungen zu ertrage.», die bei derartigen Fahrzeugen auftreten können.

Bisher wurden solche optischen Leichtbauteile dadurch hergestellt, daß man zuerst in einen Rohling Aussparungen einarbeitete, um dann anschließend die optischen Flächen zu bearbeiten. Dieses setzt jedoch sowohl der Genauigkeit der optisch feinbearbeiteten Rächen, als auch hinsichtlich des Ausmaßes, um das dta Bauteile durch die erwähnten Aussparungen leichter gemacht werden können, Grenzen, je näher nämlich die Aussparungen von der Rückseite her an die optisch zu bearbeitenden Flächen herangebracht werden, umso stärkere, z.T. örtlich begrenzte Verformungen treten bei der Feinbearbeitung der optischen Flächen auf. Um solche Verformungen zu vermeiden, mußte man die bereits mit den Aussparungen versehenen Rohlinge für das Bearbeiten der optischen Flächen zur Versteifung wieder mit optischen Kitten anfüllen oder durch andere Kunstgriffe an den materialgeschwächten Stellen unterstützen oder haltern. Aber dennoch ließen sich keine Genauigkeiten der optisch bearbeiteten Flächen erreichen, welche eine Toleranz von 1 Mikrometer unterschreiten, da beim Entfernen der Stützmaßnahmen nach der Bearbeitung der optischen Flächen durch diese Maßnahmen aufgefangene Spannungen im Werkstück frei werden, die zu entsprechenden nachträglichen Verformungen der optischen Fläche führen und für diese Genauigkeitsgrenze verantwortlich sind.

Des weiteren ist es mit dem bekannten Verfahren kaum möglich, durch das Vorsehen der Aussparungen eine Gewichtsersparnis des Bauteiles zu erreichen, die 20% übersteigt. Dies rührt daher, daß die Wanddicke zwischen den optisch zu bearbeitenden Flächen und den Aussparungen für die Vornahme der Bearbeitung der optischen Flächen ein bestimmtes Maß nicht unterschreiten darf.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, das bekannte Verfahren zum Herstellen von optischen Leichtbauteilen so abzuändern, daß gegenüber dem massiven Bauteil bis zu 80% Gewichtsersparnis erzielt und dennoch optische Oberflächen höchster Präzision erhalten werden können.

Diese Aufgabe ist eifindungsgemäß daduren gelöst, daß zuerst die Feinbearbeitung der optischen Flächen ίο am Rohling ausgeführt und daran anschließend die Aussparungen in das Bauteil eingearbeitet werden.

Hierzu hat sich gezeigt, daß das nachträgliche

Einarbeiten von Aussparungen durch UltraEchallbearbeitung keine Materialbeanspruchungen freisetzt, die die Präzision der bereits fertig feinbearbeiteten optischen Flächen beeinträchtigen.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird somit

einerseits eine wesentlich höhere Genauigkeit in der Mikrogeometrie der optisch bearbeiteten Oberflächen eines einstückigen Präzisionsbauteiles erreicht und andererseits eine Gewichtsersparnis bis zu 80% ermöglicht Ferner wird die Feinbearbeitung der optischen Oberflächen dadurch wesentlich erleichtert, daß Hilfsmaßnahmen zur Stabilisierung des Bauteiles während des Schleif- und Poliervorganges vollständig entfallen können.

Vergleichbar hohe Gewichtseinsparungen sind bei optischen Leichtbauteilen zwar auch schon dadurch erzielt worden, daß man, wie aus den DE-AS 12 59 118 und 14 72 126 bekannt, die optischen Leichtbauteile aus zwei Teilen zusammengesetzt hat, von denen das eine die optisch feinbearbeitete Fläche trägt und das andere ausschließlich ein Stützteil darstellt, welches zur Gewichtsersparnis mit Aussparungen oder Durchlöcherungen versehen ist, doch erfordern diese Konstruktionen, bei denen die beiden Teile im allgemeinen durch Verkleben miteinander verbunden werden bei ihrer Herstellung mindestens einen weite-en Arbeitsgang und sind von daher wesentlich teurer.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 einen Rohling, aus dem das optische Leichtbauteil gefertigt wird,

F i g. 2 in Seitenansicht den zur Bearbeitung seiner optischen Fläche auf einer Unterlage aufgeklebten Rohling,

F i g. 3 einen Längsschnitt durch das jetzt mit seiner optischen Oberfläche auf der Unterlage liegende Leichtbauteil, nachdem die Aussparungen durch Ultraschallbearbeitung hergestellt worden sind, und

F i g. 4 das fertige Leichtbauteil in der Untersicht.

Die Herstellung geht von einem einteiligen kompakten Rohling 1 (Fig. 1) aus, der z.B. achteckige Form besitzt und zwei planparallele Flächen la, Xb hat, welche z. B. aus einem geglühten Glasblock geschnitten sind.

Dieser Rohling ί wird zunächst mit seiner Fläche Xb mit einem Kitt auf eine Unterlage 2 (F i g. 2) aufgeklebt. Sodann wird die Fläche la mit dem Polierkissen einer Poliervorrichtung mit Ceroxid bearbeitet, bis man eine optische Fläche mit hohem Auflösungsvermögen erhalten hat.

Anschließend wird der Rohling 1 abgehoben und umgedreht, und die polierte Fläche la direkt auf der Unterlage 2 befestigt (F i g. 3).

b^r> Dann werden in die Fläche \b mittels Ultraschall Aussparungen 3, z. B. sechseckigen Querschnittes, bis auf eine Restwandstärke der polierten Seite 1 a von etwa 1 mm eingearbeitet. Zwischen den Aussparungen 3

bleibt ein feines Netz von Verstärkungsrippen 4 stehen, welche eine Wand 5 geringerer Dicke (ca. 1 mm) stehen lassen, die die optische Fläche la (Fig.3) trägt. Das fertige Werkstück hat auf seiner Unterseite dann die aus F i g. 4 ersichtliche Form.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Verfahren zum Herstellen eines optischen Leichtbauteiles mit mindestens einer feinbearbeiteten optischen Fläche mit hohem Reflexionsvermögen aus einem kompakten, aus einem Block bestehenden Rohling, aus dem mittels Ultraschallbearbeitung Aussparungen herausgearbeitet werden, dadurch gekennzeichnet, daß zuerst die Feinbearbeitung der optischen Flächen am Rohling ausgeführt und daran anschließend die Aussparungen in das Bauteil eingearbeitet werden.