DE2728915A1

DE2728915A1 - Bearbeitungsmaschine fuer sphaerische und ebene flaechen

Info

Publication number: DE2728915A1
Application number: DE19772728915
Authority: DE
Inventors: Friedrich Ertl; Walter Seibert
Original assignee: SEIBERT WALTER DIPL ING
Current assignee: SEIBERT WALTER DIPL ING
Priority date: 1977-06-27
Filing date: 1977-06-27
Publication date: 1979-05-17
Also published as: DE2728915B2; DE2728915C3

Description

Die Erfindung betrifft eine Bearbeitungsmasciiine für sphärische und ebene
Flächen, wie sie z. B. als Schleif- und Polierniasdiine in der Massenfertigung oE)tischer linsen verwendet wird. Die wohl älteste Bauart dieser Bearbeitungsmaschine ist die Ilebelmaschine (auch Hebelbank), auf welcher der von einer senkrecht rotierenden Spindel getragene, mit Linsen besetzte Werkstückträger von einem Werkzeug, das durch regelmäßiges 1 lin- und Ilerschwenken unter Zufülirung von Sclmlirgel oder Policrmittcl einen mögliciist gleichmäßigen Angriff erzeugt, bearbeitet wird. Der drehende Werkstücksträger nimmt das Werkzeug durch Reibung mit, so daß die hin- und hergehende Bewegung sich mit der drehenden Bewegung so überlagert, daß alle Teile der Linsenoberfläcllen in unregelmäßiger Wiederholung überstrichen werden. Die hin- und hergehende Bewegung des Werkzeugs wird durch einen von einem Exenter bewegten hebel ausgeführt.
Es muß hier bemerkt werden, daß von der Spindel auch das Werkzeug, die Schleifschale oder der Schleifkopf getragen und andererseits der Werkstücksträger von dem Hebelgestänge geführt werden kann.
Es hat sich nun herausgestellt, daß diese Hebelmaschine bevorzugt bei Planflächen oder schwach gekrümmten Linsen verwendbar ist. Bei stärkeren Krümmungen wirkt sich dagegen der immer parallel zur Spindelachse gerichtete Druck auf die Bearbeitung insbesondere in den Randzonen nachteilig aus, sodaß keine exakt sphärischen Krümmungen entstehen.
Wenn die betreffenden Linsenflächen in besonders hohem Grad zum Korrektionszustand eines optischen Systems beitragen, so sind die Toleranzen sehr eng und Abweichungen hiervon nicht mehr vertretbar.
Es hat sich auch gezeigt, daß bei derartigen Hebelmaschinen die Werkzeuge sich ungleichmäßig abnutzen und daher öfter nachgearbeitet werden müssen.
Es ist aucll bereits eine Sclllcif- und Poliermaschine bekannt, deren Werkzeugachse luf den Krümmungs-Mittelpunkt der zu bearbeitenden linsenfläche gerichtet ist, wobei diese Achse unter Druck in der von Werkstück-Spindel und Werkzeugachse bestimmten Bbene hin- und hergeschwenkt wird.
Auch bei dieser Maschine ergibt sich noch vor allem eine ungleichmäßige Abnutzung der Werkzeuge, sodaß sowohl Werkstück wie Werkzeug nachgearbeitet werden müssen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Bearbeitungsmaschine zu entwickeln, die praktisch einwandfreie sphärische Flächen bei größerer Standzeit der Werkzeuge herstellt.
Die Aufgabe wird bei einer Bearbeitungsmaschine der zuletzt geschilderten Bauart dadurch gelöst, daß die Achse der Halterung des Werkzeugs auf einem Kegelmantel geführt wird, dessen Spitze im Krümmungsmittelpunkt der linseufläche liegt.
Weitere Einzelheiten der Erfindung sind in den Ansprüchen 2 bis 6 gekennzeiduiet.
In der Zeichnung ist die Erfindung in drei Ausführungsbeispielen dargestellt und zwar zeigt: Fig. 1 eine erste lösung der Maschine schematisch, Fig. 2 eine zweite lösung der Maschine schematisch, Fig. 3 eine dritte lösung der Maschine schematisch, Fig. 4 ein praktisches Ausführungsbeispiel der Maschine nach Fig. 3.
Im Beispiel der Fig. 1 trägt die rotierende Spindelachse 1 das Werkstück 2. Die gegebenenfalls vom gleichen - nicht dargestellten - Motor angetriebene Kurbel 5, deren Drehachse mit der Spindelachse fluchtet, führt am Ende ihres waagrechten Armes 6 über das Gelenk 7 das Druckmittel 4 mit Druckkammer 4a, mit dem das Werkzeug 3 lose verbunden ist. Der Arm 6 ist bei 6a auf die für den Schleifvorgang der unterschiedlichen Werkstücke erforderliche Länge einstellbar.
Während die Spindel 1 das Werkstück 2 dreht, führt die Kurbel 5 die Achse von Druckmittel 4 und Werkzeug 3 auf einem Kegelmantel. Das Werkzeug 3 wird hierbei von dem Werkstück 2 auf Drehung um seine Achse mitgenommen Im Beispiel der Fig. 2 trägt die Spindel 11 das Werkstück 12 Die Kurbel 15 führt am Ende ihres waagrechten Armes 16 über das Gelenk 17 den auf dem Bügel 18 hin- und herlaufenden Schlitten 19, der das Druckmittel 14 mit der Druckkammer 14a und das Werkzeug 13 trägt. Der Bügel 18 sEt um die Achse 20 schwenkbar gelagert. Gegenüber dem Beispiel nach Fig. 1 hat hier Kurbel 15 und Druckmittel 14 durch den Schlitten 19 eine Unterstützung, sodaß sich eine stabilere Führung des Werkzeugs 13 ergibt.
Im Beispiel der Fig. 3 trägt die Spindel 21 das Werkstück 22 Die Kurbel 25 flihrt am Ende ihres waagrechten Armes 26 über das Gelenk 27 die Kalotte 28, die das Druckmittel 24 mit der Druckkammer 24a und das Werkzeug 23 trägt. Die Kalotte 28 läuft mittels lager 29 in dem Kalottenring 30.
In allen Fällen wird der Druck auf das Werkzeug über die Druckkammer 4a bzw, 14a bzw. 24a erzeugt. Durch die gescllilderte Art der Führungs- und Anpreßvorriclltung wird ein gleichmäßiger Bearbeitungsdruck, z.B. bei optischen Linsen ein Schleif- oder Polierdruck, auf das Werkstück bei kreisender Bewegung des Werkzeugangriffspunktes ausgeübt, sodaß nicht nur einwandfreie Kugelflächen höchster Genauigkeit entstehen, sondern auch das Werkzeug gleichmäßig abgenutzt wird.
Aus dem Beispiel der Fig. 3 ist eine Maschine entwickelt worden, die bereits in der Erprobung läuft und die vorstehend erwähnten Vorteile bewiesen hat, siehe Fig. 4.
Die Spindel 31 trägt das Werkstück 32, eine Schale, in der Linsen angeordnet sind und in der das Werkzeug 33, ein Sciileifkopf, geführt wird.
Die Führung erfolgt durch den Pneumatikzylinder 34 mittels des Druckkolbens 34c, wobei der Druckkammer 34a die Druckluft über den Anschluß 34b zugeführt wird. Der Zylinder 34 ist mit der Kalotte 38 einstückig ver-Bunde, die mittels der Schlitze 38a gegenüber dem Lagerring 40 verstellbar und mittels Klemmschraube 41 feststellbar ist. Auf die Riemenscheibe 42 des Lagerrings ist der Antriebsriemen 43 aufgelegt. Der Lagerring 40 mit Kalotte 38 und Zylinder 34 wird von dem Lagerflansch 44 über das Kugellager 39 getragen. Die gesamte Vorrichtung ist auf dem Gehäusc 45 montiert, das mit der Kalotte 38 eine verschließbare Kammer bildet. Sollte es auf diese Abschrmung nicht ankommen, so kann man statt der Kalotte 38 z.B. den Bügel 18 aus Fig. 2 verwenden.
Zur Vorbereitung für einen Arbeitsvorgang wird die Kalotte 38 auf den Spitzenwinkel des Kegelmantels eingestellt und mittels Klemmschraube 41 mit dem Lagerring 40 fest verbunden. Nachdem das Werkstück 32 auf die Spindel 31 aufgesetzt und das Werkzeug 33 zwischen Druckkolben 34c und Werkstück 32 eingespannt ist (siehe die beiden Stellungen des Druckkolbens 34c), wird die Druckluftzufulir geöffnet. Sodann wird sowohl der Antrieb der Spindel 31 wie auch des Lagerrings 40 mit Kalotte 38 und Zylinder 34 eingeschaltet. Während nunmehr das Werkstück von der Spindel gedreht wird und hierbei das Werkzeug mitnimmt, macht der Lagerring 40 eine gegenläufige Drehung mit anderer Geschwindigkeit. Hierbei führt der Zylinder 34 mit dem Werkzeug eine Kreisbewegung aus, die die Achse von Zylinder 34 und Werkzeug 33 auf einem Kegelmantel führt. Die hierdurch erzeugten sich überlagernden Bewegungen von Werkstück und Werkzeug bewirken derartig unregelmäßige wiederholte Berührungen zwischen Werkzeug und Werkstück, daß eine, wie die Praxis ergeben hat, optimale sphärische Fläche bei gleichn#äßiger Abnutzung des Werkzeugs entsteht.
Für die Bearbeitung von Planflächen wird, wie Fig. 5 zeigt, der Zylinder 34 senkrecht gestellt, sodaß seine Achse mit der der Spindel 31 fluchtet.
Statt des geradeaus gerichteten Druckkolbens 34c wird der am Ende gekröpfte Druckkolben 46 eingesetzt, der den Druck auf die Planscheibe 47 aust t.
Es ist in allen Fällen möglich, das Werkzeug zusätzlich anzutreiben, soS daß es unabhängig von Werkstück- und Kurbeldrehzahl rotiert.
L e e r s e i t e

Claims

Bearbeitungsmaschine für sphärische und ebene Flächen Ansprüche 1. Bearbeitungamaschine fur sphärische und ebene Flächen, insbesondere von optischen Linsen, bestehend aus einer Spindel, die mit Werkstück oder Werkzeug besetzt ist, und einer Werkzeug oder Werkstück derart tragers den Ftihrungs- und Anpreßvorrichtung, daß der Anpreßdruck auf den Mittelpunkt der zu bearbeitenden Kugelflächen der Linsen gerichtet ist, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Achse der Anpreßvorrichtung auf einem Kegelmantel bewegt, dessen Spitze im Kugelflächen-Mittelpunkt liegt und dessen Spitzenwinkel einstellbar ist.
2. Bearbeitungsmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungs- und Anpreßvorrichtung (4; 14; 24) von einer an deren freien Ende angreifenden Kurbel (5; 15; 25) gedreht wird, deren Drehachse mit der Spindelachse (1; ii; 21) fluchtet.
3. Bearbeitungsinaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet daß die Führung der Anpreßvorrichtung (14) als Schlitten (19) ausgeführt ist, der auf einem Bügel (18) verfahrbar angeordnet ist, der seinerseits um eine in der Horizontalebene des Kugelflächen-Mittelpunktes liegende Achse (20) schwenkbar gelagert ist.
4. Bearbeitungamaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet daß die Führung der Anpreßvorrichtung eine Kugelkalotte (28) ist, die in einem Lager (29) rotiert.
5. Bearbeitungsmaschine nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der waagrechte Arm (6; 16; 26) der Kurbel längenverstellbar ist.
6. Bearbeitungsmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Führung der Anpreßvorrichtuni,# (34) als Kugelkalotte (38) ausgeführt ist, die mittels Schlitz und Schraabenverbfindung (38a, 41) gegenbber einem kugeiringförmigen Lagerring <40) auf den Spitzenwinkel des Kegelmantels einstellbar ist, und daß der Lagerring mit einer Riemenscheibe (42) versehen ist, über die ein Antriebsriemen (43) gelegt ist.
7. Bearheitungsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Anpreßvorrichtung aus einem Pneumatikzjrlinder be; steht, dessen Druckkolben als Führungsteil für das Werkzeug dient.
8. Bearbeitungmaschine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der gerade auslaufende Druckkolben gegen einen am Ende gekröpften Druckkolben austauschbar ist.