DE3004386A1 - Steuerungsmethode fuer fertigungsverfahren zur formgebung bei optischen flaechen optischer teile und einrichtung fuer deren durchfuehrung - Google Patents

Description

PATENTANWALT Dipl.-Phys/ RICHARD LUYKEN

-9 - · 3004388

Institut kosmicheskikh issledovany Akademii Nauk SSSR

Moskau/UdSSR

P 79 727-E-61

6. Febr. 198o L/Kdg

STEUEHUNGSMETHODE FÜR . FERTIGUNGSVERFAHREN ZUR FORMGEBUNG BEI OPTISCHEN FLÄCHEN OPTISCHER TEILE UND EINRICHTUNG FÜR DEREN DURCHFÜHRUNG

Die Erfindung betrifft die Bearbeitung optischer Teile und bezieht sich insbesondere auf eine Steuerungsmethode für Fertigungsverfahren zur Formgebung bei optischen Flächen optischer Teile und auf eine Einrichtung für deren Durchführung.

Die Erfindung kann zur Herstellung umfangreicher optischer Teile für Teleskope, Objektive, Laser angewendet werden.

Es ist ein Verfahren zur Formgebung von optischen Flächen willkürlicher Form (US -PS 3.587.192 )

bekannt, nach dem eine unbewegliche zu bearbeitende Fläche in eine Reihe von Elementarflächen geteilt wird, die mit einem Kleinwerkzeug bearbeitet werden, wobei diesem :. ^% . eine solche Bewegungsbahn auf der Oberfläche eines Werkstückes verliehen wird, die eine Werkstoff-

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BAD

abnähme in vorgegebener Größe (beispielsweise bei Glas) auf jeder der Elementarflächen sichert.

Gemäß diesem , Verfahren (s. beispielsweise Aspend R., Applied Optics, IT, N. 12,2739t1972) wird die Form der zu bearbeitenden Fläche in einem Interferenzverfahren unter Anwendung von Wellenfrontkorrektoren, durch eine automatische Abtastung von Interferograrr.men und durch eine elektronische Datenverarbeitung überwacht.

Dieses Fertigungsverfahren hat eine niedrige Leistung in den Stufen der Bildung asphärischer Flächen mit einer großen Abweichung von der nächsten Sphäre. Dies hängt damit zusammen, daß ein Rundgang über sämtliche Flächen durch ein sich in einem Koordinatensystem X und Y bewegendes Werkzeug bei einem unbeweglichen Werkstück viel Zeit, beispielsweise Dutzende Stunden (s. beispielsweise Jones R.A. Applied Optics, 16,218,1977) in Anspruch nimmt. Die Anwendung des Interferenzverfahrens zur Kontrolle der Flächenform beansnrucht eine erhebliche Zeit für die Abstimmung der Kontrollschaltung, einschließlich des Korrektors, für die Messung eines Bildes '

7 JLXQd die

(ca. 10 Ablesungen pro Bild) für elektronische Verarbeitung einer Datenmenge, was im ganzen etwa 4 Stunden für eine Aufnahme ausmacht, vorausgesetzt, daß der Meß- und der Bearbeitungsvorgang für ein Interferogramm praktisch voll automatisiert ist.

Es ist eine Einrichtung zu Formgebung bei optischen Flächen (US- PS 3 564- 776)

bekannt, die einen Drehtisch, einen Elektroantrieb für den Drehtisch, einen mit einem Komparator gekoppelten Posi-

€300 33/0 7 74

"bad original

tionsgeber für den Drehtisch, eine Verschiebungsvorrichtung für ein Werkzeug und einen Geber für lineare Verschiebung eines Werkzeuges enthält. Hierbei sind der Komparator, der Geber für lineare Verschiebung eines Werkzeuges und die Verschiebungsvorrichtung für ein Werkzeug mit einer Steuereinrichtung verbunden.

Diese *■ Einrichtung gestattet es, hin- und

hergehende Bewegung des V.'erkzeuges in der Weise zu steuern,

dies längere

daß sich auf den Abschnitten des Werkstückes ' Zeit

auf denen
aufhält, eine größere Nlaterialmenge abzutragen ist.

Ein Nachteil der bekannten Einrichtung ist eine niedrige Leistung des Fertigungsverfahrens auf Grund einer begrenzten Wahl von Figuren zur Abdeckung einer zu bearbeitenden Fläche mit einem Kleinwerkzeug.

Der Erfindung liegt die Aufpabe zugrunde, eine nteuorungsmethode für Fertigungsverfahren zu Formgebung bei optischen Flächen optischer Teile und eine Einrichtung

Durchführung
für deren ; zu schaffen, die eine Automatisierung

des Herstellungsverfahrens für optische Teile sichern.

bei einer

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß · Steuerungsmethode für ein Fertigungsverfahren zur Formgebung bei optischen Flächen optischer Teile, bei der ein

Werkzeug mit einem Durchmesser wesentlich kleiner als der Durchmesser eines zu bearbeitenden optischen Teiles bezüglich einer zu bearbeitenden optischen Fläche verschoben, die zu bearbeitende Fläche in Elementargebiete ; geteilt und Fertigungsverfahren zur Formgebung

t) 300 3 3 /ΓΓ7 7

BAD QRK

das
ein Vorgabewert für Produkt aus Werkzeugdruck

und relativer Geschwindigkeit der Bewegung auf der zu bearbeitenden Fläche in deren jedem Elementargebiet, derart gewählt wird, daß durch Änderung mindestens eines dieser Parameter des Fertigungsverfahrens die erforderliche Konfiguration der bearbeiteten optischen Fläche erreicht wird, wozu dieser Parameter in das Bearbeitungsorogramm einer Werkzeugmaschine aufgenommen wird, gemäß der Erfindung

mindestens zwei Radialrichtungen auf der optischen Fläche gewählt werden, in denen Normalprofile der optischen Fläche gemessen, die Amplitude eines in Radialrichtung der optischen Fläche in den gewählten Richtungen gemittelten Normalprofils bestimmt und diese Amplitude mit einem mittleren quadratischen Fehler bei deren Bestimmung verglichen und dann unter der Bedingung, daß die Amplitude des gemittelten Normalprofils den mittleren quadratischen Fehler überschreitet, als Elementargebiete elementare Ringgebiete .genommen und als veränderliche Parameter des Fertigungsverfahrens Werkzeugdruck und Aufenthaltsdauer des Werkzeuges auf jedem der Einggebiete der zu bearbeitenden optischen Fläche genommen und das Fertigungsverfahren zu Formgebung bei einer optischen Fläche durch Änderung des Druckes und der Aufenthaltsdauer des Werkzeuges in den Ringgebieten in der Weise gesteuert wird,daß die Form des Rohlings > und die Größe der

Werkstoffabnähme von der Fläche für verschiedene elementare Ringgebiete der zu bearbeitenden Fläche unter Berücksichtigung einer Abhängigkeit vom Werkstoff der optischen Fläche und

0 3 0-033 ΑΠ77 i _T

BAD ORSG2MÄL

00438S

des Werkzeuges und vom Verhalten einer verwendeten abschleifenden Suspension sowie unter Berücksichtigung einer Abhängigkeit der Größe der Werkstoffabnahme von der angenommenen Drehgeschwindigkeit des Werkstücks und des Werkzeuges sowie von einem Verhältnis des Durchmessers des Y/erkzeuges zum Durchmesser des Arbeitsstücks geändert und der Vorgang der Formge-

wird

bung bei der optischen "Fläche so lange wiederholt, bis die erforderliche Form der bearbeiteten optischen Fläche erreicht

wobei
worden ist, unter der Voraussetzung, daß die Amplitude des gemittelten Normalprofils unterhalb des mittleren quadratischen Fehlers liegt, eine Karte von Normalabweichungen der gesamten zu bearbeitenden Fläche von der erforderlichen optischen Fläche formiert und hierbei, falls die Amplitude der Normalabweichungen die Grenzwerte überschreitet, die für die entsprechenden Werkstoffe in Grenzen von 0,05 bis 0,3 Km gewählt werden, auf der Basis dieser Karte das Fertig-

so
ungsverfahren gewählt wird, daß die Aufenthaltsdauer des Werkzeuges in jedem der Ringgebiete vorgegeben und der Werkzeugdruck auf die zu bearbeitende Fläche in der Weise geändert wird,daß die Form des rohen Arbeitsstücks und die Größe der Werkstoffabnahme von der Fläche für deren verschiedene Elementargebiete unter Berücksichtigung einer Abhängigkeit von den Werkstoffen der optischen Fläche und des Werkzeuges und vom Verhalten der verwendeten abschleifenden Suspension nowie unter Berücksichtigung oiner Abhängigkeit dor Werkstoffabnähme von der angenommenen Drehgeschwindigkeit der Werkzeugmaschine und des Werkzeuges wie auch vom Verhältnis des Durchmessers

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BAD ORIGINAL " '

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sich

des Werkzeuges zum Durchmesser des Arbeitsstücks ändern, und falls die Amplitude der Normalabweichungen kleiner oder gleich einem Grenzwert ist, ein gewisses Niveau der Abtrennung von Flächenstücken, auf denen die Amplitude der Normalabweichungen wesentlich höher als der Rauschpegel ist, und die Form einer Vergleichsfläche, für die die Bearbeitungszeit minimal ist, gewählt, dann ein konstanter Werkzeugdruck und eine konstante Drehgeschwindigkeit des Werkzeuges, die betragsmäßig die Verschiebungsgeschwindigkeit des Mittelpunktes des Werkzeuges auf der optischen Fläche des Werkstücks erheblich übersteigt, eingestellt, die Bearbeitungszeit für ein jedes Elementargebiet in Abhängigkeit von den Werkstoffen der or>tischen Fläche und des Werkzeuges, vom Verhalten der verwendeten abschleifenden Suspension und von der Drehgeschwindigkeit 3owie dem Durchmesser des Werkzeuges bestimmt wird, wobei der Mittelpunkt des Werkzeuges von einer Region der Fläche mit den größten Normalabweichungen zu einer Region mit geringeren Normalabweichungen und innerhalb der Region von den Elementargebieten mit den maximalen Normalabweichungen zu den Elementargebieten mit den minimalen Normalabweichungen bei gleichzeitiger Schwingbewegung um die Mittelstellung in Grenzen des entsprechenden Elementargebiets verschoben wird.

Zweckmäßig wird, der Durchmesser des Werkzeuges gleich einem mittleren Abstand zwischen den Extreme auf den Normalprofilen der optischen Fläche gewählt.

Zur Steuerung des Fertigungsverfahrens der Formgebung unter der Voraussetzung, daß die Amplitude der Normalabweichun-

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BAD

-¹⁵" 3004388

gen die Grenzwerte überschreitet, wird zweckmäßig eine ideale Vergleichsfläche soUier Form gewählt, daß die Bearbeitungszeit minimal ist und von den infolge einer Prüfung eines optischen Teiles erhaltenen Γ/ittelwerten der Normalabweichungen des optischen Teiles von der im Prüfverfahren gewähl-

worauf

ten Vergleichsfläche abhängt, dann die Werte der Normalabweichungen für die gewählte Vergleichsfläche bestimmt, anschließend ein zulässiger Minimal- und Maximalwert des Werkzeugdruckes vorgegeben, der Anfangswert einer Ballast-Werkstoffabnahme vom Rohling ermittelt und, indem der Wert der anfänglichen Werkstoffabnähme mit einem mit Prüfungsfeh-

t d

lern vergleichbaren Schritt geänder wird, der Enwert der Ballastabnahme in Abhängigkeit von den Grenzen zulässiger Drücke bestimmt, dann, indem die vorberechneten Werte der Normalabweichungen der zu bearbeitenden optischen Fläche von der Vergleichsfläche um die Größe der Ballastabnahme erhöht werden, die vom zulässigen Maximaldruck, der Größe der Werkstoffabnähme und vom Wert der Normalabweichungen abhängige Bearbeitungszeit ermittelt und nach den ermittelten Werten der Bearbeitungszeit und der Normalabweichungen Druckwerte des Werkzeuges für jedes Elementargebiet der zu bearbeitenden optischen Fläche errechnet werden.

Der Wert der Ballast-Werkstoffabnahme kann entsprechend dem . Dynamikbereich der Umwandlung eines Steuersignals in einen Werkzeugdruck eingestellt werden.

Vorteilhaft wird die Form einer idealen Vergloichsflache durch .! gleichzeitige Änderung ihres Krümmungsradius

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300438S

und ihrer Neigungswinkel um die zwei senkrecht aufeinanderstellenden, in einer zur Symmetrieachse der Fläche senkrechten

Ebene liegenden Achsen sowie durch eine Parallelverschiebung bestimmt.

Vorteilhaft weist die

Steuereinrichtung für Fertigungsverfahren zur Formgebung bei optischen Flächen optischer Teile

Positionsgeber für den Rohling einen Geber für

lineare Verschiebung eines Stellorgans der Werkzeugmaschine und einen Geber für den wirksamen Anpreßdruck des

und

Werkzeuges an die zu bearbeitende Fläche eine elektronische Rechenmaschine auf, an deren Dateneingabegerät die Positionsgeber für den Rohling, der Geber für lineare Verschiebung eines Stellorgans der Werkzeugmaschine und der Geber für den wirksamen Anpreßdruck angeschlossen sind und die eine Schaltung zur Bestimmung von Momentanwerten der Koordinaten des Rohlings und des IVittelpunktes des Werkzeuges in einem mit einer Rotation des Rohlings

und mit . linearer Verschiebung des Werkzeuges entlang des Durchmessers des Arbeitsstücks verbundenen Koordinatensystem, an die der Geber für lineare Verschiebung eines Stellorgans und die Positionsgeber für den Rohling . angeschlossen sind, eine Schaltung zur Berechnung eines

dessen

bestimmten Momentanwertes Koordinaten auf der zu bearbeitenden Fläche entsprechenden wirksamen Ahpreßdrucks des Werkzeuges, eine mit der Schaltung zur Bestimmung von Momentanwerten der Koordinaten in Reihe liegende Schaltung zur Befehls-

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_₁₇_ 300438S

bildung für eine Abbildung des wirksamen Arbeitsdrucks durch das Stellorgan entsprechend den laufenden Werten der Koordinaten, eine Steuerschaltung für die Aufenthaltsdauer des Werkzeuges in einer Reihe der Randgebiete auf der gesamten Fläche des Werkzeuges, an die der Geber für lineare Verschiebung und der Elektroantrieb des Stellorgans angeschlossen sind, eine mit dem Antrieb des Stellorgans und mit dem Antrieb zur Rotation des Rohlings gekoppelte

Meßschaltung für die Bearbeitungszeit im Fertigungsverfahren aufweist.

Das erfindungsgemäße Verfahren und die Einrichtung sichern eine Automatisierung des Verfahrens zur Formgebung bei optischen Flächen.

Die Erfindung soll nachstehend an Hand von

η
Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die

Zeichnungen näher erläutert werden. Es zeigt:

Fig. 1 die technologische Funktion einer Werkzeugmaschine;

Fig. 2a,b eine Karte für Normalabweichungen einer Fläche von Teilen und ein Schema zur Realisierung eines Fertigungsverfahrens gemäß der Erfindung;

Fig. 3 ein Prinzipschaltbild einer Anlage zur Bearbeitung optischer Teile, gemäß der Erfindung;

Fig. 4 eine Schaltung zur Bestimmung von Momentanwerten der Koordinaten eines Rohlings und des Mittelpunktes eines Werkzeuges, gemäß der Erfindung;

Fig. 5 eine Schaltung zur Befehlsbildung, gemäß der Erfindung;

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Fig. 6 eine Schaltung zur Vorgabe der Größe einer spezifischen Werkstoffabnähme, gemäß der Erfindung;

Fig. 7 eine Schaltung zur Modellierung der Größe einer Werkstoffabnähme, gemäß der Erfindung;

Fig. 8 eine Meßschaltung für die Bearbeitungszeit in einem Fertigungsverfahren gemäß der Erfindung;

Fig. 9das Strukturbild einer gesamten Steuereinrichtung für ein Fertigungsverfahren, gemäß der Erfindung.

Es sei eine Steuerungsmethode für ein Fertigungsνerfahren beim Polieren optischer Spiegelflächen für Teleskope bei einem Spiegeldurchmesser von 500 mm bis 3000 mm beschrieben·

Der Durchmesser D. eines Werkzeuges wird gleich einem mittleren Abstand zwischen den Extrema auf den Normalprofilen einer optischen Fläche gewählt, die in bekannter Weise In mindestens zwei Radialrichtungen bestimmt werden. Meist beträgt dieser Durchmesser 10 bis 18% des Durchmessers D einer zu bearbeitenden Fläche. Es mag der mittlere Abstand zwischen den Extrema der Abweichungen des Profils der Fläche von einer bei einer Kontrolle gewählten Vergleichssphäre beispielsweise für einen Spiegel mit einem Durchmesser von 500 mm gleich 80 mm sein. Dann ist der beste Durchmesser zum Polieren D, = 80 mm. Dieses Werkzeug wird auf der Fläche eines mit einer konstanten Winkelgeschwindigkeit rotierenden Spiegels hin- und hergehend bewegt. Hierbei wird durch den Mittelpunkt des Werkzeuges eine bestimmte Bewegungsbahn auf der zu bearbeitenden Spiegelfläche gezeichnet.

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Die gemessenen Normalprofile mitteln und bestimmen die Amplitude eines gemittelten Normalprofils, die dann mit einem mittleren quadratischen Fehler bei ihrer Bestimmung verglichen wird.

überschreitet diese Amplitude den mittleren quadratischen Fehler so wird die zu bearbeitende Fläche in die Form von konzentrischen Ringgebieten aufweisende Elementargebiete geteilt, deren Zahl beispielsweise gleich 9 tis 11 gewählt wird.

Zwecks Steuerung der Abnahmegröße wird der Werkzeugdruck auf die zu bearbeitende Fläche in Abhängigkeit davon geändert, in welchem der 9 bis H auch Steuerzonen genannten Ringgebiete sich der Mittelpunkt des Werkzeuges befindet. Für einen Spiegel mit einem Durchmesser von 500 mm wird die Anzahl der Ringgebiete gleich 9 gewählt. Zur Ermittlung der Druckwerte des Werkzeuges auf die zu bearbeitende Fläche werden für jedes der Ringgebiete im Ergebnis einer Kontrolle erhaltene mittlere Normalabweichungen der zu bearbeitenden Fläche von einer auch im Ergebnis einer Kontrolle gewählten und eine Vergleichsfläche genannten Fläche benutzt. Diese Werte bewegen sich in einem Bereich von O bis 1 N,m und sind für verschiedene Steuerzonen verschieden.

Die Ermittlung der Druckwerte eines Polier^körpers für die zu bearbeitende Fläche erfolgt in mehreren Stufen.

Auf der Grundlage von Versuchswerten findet man eine technologische Konstante K, die von a) der Drehgeschwindigkeit des Werkstücks und Werkzeuges, b) der Exzentrizität des

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Mitnehmers des Werkzeuges, d) der Anfangsstellung des Schwingungszentrums und der Verschiebung des Werkzeuges längs seines N¹ it nehme rs, d) dem Verhältnis D-./D, e) den Werkstoffen der optischen Fläche und des Werkzeuges sowie dem Verhalten der verwendeten abschleifenden Suspension abhängt. Die Kennwerte a) bis d) sind Einstellgrößen der Werkzeugmaschine. Der Wert K ist eine Größe der Werkstoffabnähme von der Fläche im Zentralgebiet bei einem Druck von 1 kg und einer Bearbeitungszeit von 1 Stunde. Der Wert K macht meistens ca. 0,03/"un aus. Die Einstellgrößen a) bis c) werden während sämtlicher Bearbeitungszeiten beibehalten.

Der Schwankungsbereich der Konstante K liegt je nach den Einstellgrößen bei ca. 0,02 bis 0,05

1. Stufe. Es wird eine neue Vergleichsfläche derart geMinimum herabgesetzt wird, wählt, daß die Bearbeitungszeit auf ein - Zu diesem Zweck werden Werte bestimmt

' ^hi

mit i = 0,1, ...,N (I)

/oria bedeuten:

i — Nummer einer ringförmigen Steuerzone N - um 1 reduzierte Anzahl der Steuerzonen,

z.B. ist für 9 Steuerzonen N = 8

h. - im Ergebnis einer Kontrolle errechneter Wert einer

mittleren Normalabweichung von der VergIeichsflache in der i-ten Steuerzone

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300438©

ψ. - Verhältnis der Größe der Werkstoffabnahme von der Fläche bei einer Bearbeitung mit einem gleichbleibenden Druck für eine i-te Zone zur ähnlichen Größe für eine in der Mitte der zu bearbeitenden Fläche liegende O-te Zone. Die Werte h. bewegen sich praktisch in Grenzen von O bis 0,5 km und sind für verschiedene Ringgebiete verschieden, die Werte ψ. werden durch die Einstellgrößen der Werkzeugmaschine charakterisiert. Die Art der Abhängig-keit der Werte f. von einem mittleren Radius ß. der Ringgebiete wird durch eine in

Fig. 1 aufgeführte graphische Darstellung veranshaulicht, die im folgenden eine technologische Funktion der Werkzeugmaschine genannt wird.

Ferner werden die Werte errechnet:

y_h Ci₁, I₂) - ₁

^xh (¹I^ ^{= min} f ^hi ~ P i ^yh

= min f h_± - y (I₁,

worin ii»i₂ - Nummern der Rinpgebiete, 0^i,<:i₂iN,

h_A , h. - entsprechende Größen der Normalabweichungen ¹I ^X2

eines Rohlings von einer im Egebnis

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einer Kontrolle der zu bearbeitenden Fläche gewählten Vergleichsfläche,

h' ,h'. - durch die Beziehung (1) festgelegte Werte fUr ¹I *2

die Ringgebiete mit der Nummer i·, bzw. ip»

' P^2~ ^{Abstände von der} Witte der zu bearbeitenden

Spiegelfläche bis zur Mitte der Ringgebiete

mit der Nummer i, bzw. i₂ bedeuten.

Aus einer Gesamtheit der Werte x^ (iii ip)» Ύγ* (^i» ip) werden Werte x,, y, gewählt, für die der Höchstwert der für alle Nummern i der Ringgebiete errechneten Werte

O ύ i ^ N, ein Mindestwert sein wird. Der Mindestwert der durch die Beziehung (2) festgelegten Werte wird mit A. bezeichnet.

Aus einer Gesamtheit der Werte xo(i,, i₂) , y (i^iiO werden Werte X₂, y₂ gewählt, für die der Höchstwert der für jedes der Ringgebiete errechneten Werte

^hi " Γ ^xft Ci₁^₂) - y>o (ⁱi»ⁱ2)/⁾i J ^)

ein Mindestwert sein wird, und der durch die Beziehung (3) festgelegte Mindestwert wird mit ^₂ bezeichnet. Dann setzen wir χ = x·,,y = y-ji wenn Δ.. -ύ Δ₂ ist, und χ s X₂,y = y₂, wenn Α_Λ >Δ_Ο ist.

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BAD ORIGINAL

-²³- 3004385

Die Werte h_± - (χ + yfl^) , i = 0,1,... ,N, (4)

stellen Werte der mittleren Nonnalabweichungen der zu bearbeitenden Fläche von einer neuen Vergleichsfläche, bei der die i'Orma!abweichungen positiv sind und für die die Bearbeitungszeit minimal ist, für entsprechende Nummern der Rinpgebjete dar. Es wird ein dem Höchstwert der durch die Beziehung (4) festgelegten Werte gleicher Wert bestimmt. Der Wert /eist ein

ι'

Höchstwert der mittleren N.orma!abweichungen der zu bearbeitenden Fläche von der Vergleichsfläche, für die die Bearbeitungszeit minimal sein wird. Der Wert M macht praktisch 70 bis 90% des Höchstwertes der mittleren Nonnalabweichungen für jedes der Binggebiete aus.

2. Stufe. Wahl der Größe einer Ballastabnahme.

Gemäß Beziehung Δ B = 0,25 h ermittelt man einen Anfangswert der Ballastabnahme und errechnet einen Wert

min /i.

y. — 1—- = :—= : C s)

max fif G£i£N I^ JIh₁ - (χ +

wobei i - Nummer eines Ringgebietes,

hj- Größe einer Normalabweichunp; eines Rohlings

von einer im Ergebnis einer Kontrolle des Rohlings gewählten Vergleichsfläche, x,y- vorberechnete Werte,
B - laufender Wert einer Ballastabnahme

Q30033/02Z4

-24- 30

ψ. - Verhältnis der Große einer Werkstoffabnähme bei einem konstanten Druck für ein i-tes Gebiet zur Größe einer Werkstoffabnahme beim gleichen Druck für das O-te in der Kitte der zu bearbeitenden Fläche liegende Gebiet bedeuten; falls die Bedingung

max

bei en

erfüllt wird, wo Pj_n^_n* P_max ^ein vorgegebenen zulässigen Min

_max

dest- bzw. Höchstwert des Druckes eines Polierkörpers auf die

zu bearbeitende Fläche bedeuten, setzt man den Enwert B der

Ballastabnahme gleich einem laufenden Wert B der Ballastabnah_me andernf all^ _{dep Wert B um 0}^υ erhöht, der Wert Δ Β nach der Beziehung (5) erneut berechnet und die Bedingung (6) geprüft .

Die Werte P_mint P_max werden entsprechend einem Dynnmikbereich der Umwandlung eines Steuersignals in einen Werkzeugdruck und entsprechend einer linearen Abhängigkeit der Größe einer Werkstoffabnahme von der zu bearbeitenden Fläche vom Druck des Polierkörpers auf die zu bearbeitende Fläche vorgegeben. Der Wert P_min wird beispielsweise durch die Werkzeugmasse bestimmt und beträgt 1 kg, während der Wert P_max 15 kg beträgt. In diesem Fall beträgt der Endwert der Ballastabnahme je nach den Mittelwerten der Normalabweichungen für jedes der Ringgebiete einen Wert von 0,05 bis 0,15/tm.

3.Stufe. Druckbestimmung.

U3UU33/Q774

BAD ORiOIMAL . -

-25- 3QÜ438S

Nach der Ermittlung des Endwertes der BaHastabnähme wird die Bearbeitungszeit T nach der Beziehtung

T = ■ max ]-i- J h. - (x + yβ f) + B J

P . k OiiiN L Vi ^{L i} J ^X ° ^J j max

max

berechnet, worin P__DV, Ψλ , h.x,y, Q , Β , Ν vorher berechnet sind.

Die Druckwerte T^ für jedes der Ringgebiete werden nach der Formel

- (x + yßh + B,

P₁ = -i i-i 2 , i - o,l, ..., N (8)

bestimmt. Hierbei ist der Höchstwert der Werte P. gleich P , und der Mindestwert beträgt praktisch 2 bis 4 kg.

Die Aufenthaltsdauer T. des Werkzeuges in jedem der Gebiete wird in der Weise gewählt, daß T + T^ + ... + Tj = T ist und die Werte

untereinander gleich sind.

- (χ + y/> i) + B₀

(9)

υ υ 3 ä / ü 7 7 4

BAD OBIGiNAL

Die Rechenwerte der Drücke und der Aufenthaltsdauer des Werkzeuges in jedem der Ringgebiete werden in das steuerprogramm einer Poliermaschine aufgenommen, und nach Ablauf der Bearbeitungs-zeit wird eine Kontrolle der Fläche eines

überschreiten

zu bearbeitenden Spiegels durchgeführt. · die Mittelwerte der Normalabweichungen für jedes der Rinpgebiete von einer bei einer Kontrolle gewählten Vergleichsfläche einen mittleren quadratischen Fehler bei der Bestimmung dieser mittleren Normalabweichungen so wird eine nächste Bearbeitung vorgenommen. Dann wiederholt sich die Berechnung aller oben beschriebenen Werte, und der Wert der Konstante K kann korrigiert werden.

Die Gesamtzahl der Bearbeitungskorgänge ist gleich 3 bis 7» was 4,5 bis IO Stunden der Fertigungszeit entspricht.

4. Stufe. Die Bestimmung des Verfahrens für den Fall, daß die mittleren Normalabweichungen für jedes der Rinpgebiete unterhalb eines mittleren quadratischen Fehlers dieser Norma!abweichungen liegen.

Tn Fig. 2a ist ein Beispiel einer Karte von Normalabweichungen einer optischen Fläche für den Fall ihrer Teilung in Sektoren darstellende Elementargebiete wiedergegeben. Die inmitten der Sektoren eingezeichneten Ziffern bedeuten einen Mittelwert der Normalabweichungen der optischen Fläche von einer gewissen Vergleichsfläche in Mikrometerbruchteilen, beispielsweise in Mikrometerhundertsteln, Die Mittelung erfolgt aufgrund von

nicht weniger als 3 in verschiedenen Gebieten eines Elementarsektors genommenen Ablesungen der Normalabweichungen,

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-27- §004385

deren Daten in einem geometrischen Kontrollverfahren für die optischen Flächen, beispielsweise mit der bekannten Tlartmann-Methode in einer für eine automatische Datenregistrierung und -verarbeitung modifizierten Ausführungsform (s.z.B. E.A. Witritschenko, F.K. Katalarow "Hartmann-Expreßmethode für Forschungen in der astronomischen Optik", "Astronomische Zeitschrift, Bd. 55, Heft 1, 1978, Moskau, S. 180 bis 185) erhalten werden.

Auf der Basis der Sektorkarte der Normalabweichungen wird das Fertigungsverfahren nach der vorstehend geschilderten Methodik (Fig. 2b) berechnet.

Hier wird jedem Sektor ein Wert des wirksamen Anpreßdrucks (in kp) zugeordnet, der mit Pj bezeichnet wird. Das Kleinwerkzeug wird längs des Durchmessers eines Werkstücks verschoben, wobei seine

mit T. bezeichnete Aufenthaltsdauer in verschiedenen Gebieten gemäß Beziehung (9) geändert wird.

Für jedes Elementargebiet wird nach der Formel ΔB = 0,25 k

rin /

ermittelt, wo u die maximale Normalabweichung in den Elementargebieten ist. Der Wert ψ wird nach der Beziehung (5) berechnet, worin i eine Nummer des Elementargebiets bedeutet, während die übrigen Bezeichnungen den gleichen Sinn wie auch in (5) haben. Tm weiteren verfährt man so, wie dies in der Stufe 2 beschrieben ist. Die Druckbestimmung geschieht nach in der Stufe 3 aufgeführten Beziehungen, worin i eine Nummer des Elementargebiets ist.

Eine Steuereinrichtung für die Fertigungsverfahren ist wie folgt ausgeführt.

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BAD ORIGINAL

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Auf einen Drehtisch 1 (Fig. 3) wird ein optisches Teil 2 aufgestellt. Der Tisch 1 hat die Möglichkeit einer Drehung um eine Achse 3 mit Hilfe eines Elektroantriebs 4 über ein Untersetzungsgetriebe 5· Ein Positionsgeber 6 ist auf der Achse 3 angeordnet und mißt den laufenden Wert der Winkellage des Tisches 1. t*ber ein Koppelgerät 7 ist der Geber 6 an eine EDVA 8 angeschlossen.

Ein Geber 9 für lineare Verschiebung ist auf einer Achse 10 eines mit einem Elektroantrieb 12 gekoppelten und ein Stellorgan 13 verschiebenden Untersetzungsgetriebes 13 verbunden. Der Geber 9 ist Über ein Koppelgerät 14 an die EDVA 8 angeschlossen.

Ein Geber 15 für d_en . wirksamen Anpreßdruck i3t gerätetechnisch mit dem Stellorgan 13 und mit einem Werkzeug 16 in der Weise verbunden, daß er die Größe des wirksamen Anpreßdrucks des Werkzeuges 16 an die zu bearbeitende Fläche des Teiles 2 mißt. Der Geber 15 ist über ein Koppelgerät 17 mit der EDVA 8 verbunden.

Von einem mit der EDVA 8 verbundenen Koppelgerät 18 erfolgt eine Steuerung der Arbeit des Elektroantriebs 12 und von einem mit der EDVA 8 verbundenen Koppelgerät 19 eine Steuerung der Geschwindigkeit des Elektroantriebs 4.

Das Stellorgan 13 wird mit Hilfe einer Bewegungsschraube 20 auf einem Querhaupt 21 einer Werkzeugmaschine, verschoben.

Der Positionsgeber 6 enthält einen über ein Koppelgerät 23 mit einem Datenregister 24 der EDVA 8 verbundenen lichtelefctrischen Wandler 22 (Fig. 4).

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BAD ORIGINAL· —

Der Geber 9 für eine lineare Verschiebung enthält einen lichtelektrischen Wandler 25 für lineare Verschiebung des Stellorgans 13 (Fig. 3)» der über ein Koppelgerät 26 mit einem Datenregister 27 der EDVA 8 verbunden ist.

Die Abfrage der Datenregister 24 und 27 und die Informationsaufzeichnung von den Gebern 6 und 9 wird durch eine mit einem Operativspeicher 29 der EDVA 8 verbundene Mikroprogramm-Steuereinheit 28 übernommen. Die Bauelemente 22 bis 27 der Einrichtung bilden eine Schaltung zur Bestimmung von Momentanwerten der Koordinaten eines Rohlings und des Mittelpunktes des Werkzeuges in einem mit einer Drehung des

Rohlings ^un^ einer linearen Verschiebung des Werkzeuges längs des Durchmessers des Rohlings verbundenen Koordinatensystem.

Der Geber 15 für den wirksamen Anpreßdruck enthält ein Meßgerät 30 (Fig. 5) für den wirksamen Anpreßdruck, das mit einem Verstärker 31 verbunden ist, dessen Ausgang an einen mit einem Koppelgerät 33 verbundenen Analog-Digital-Wandler 32 angeschlossen ist. Das Koppelgerät 33 ist mit einer an ein Datenregister 35 angeschlossenen Eingabe-Ausgabe-Einheit 34 der EDVA 8 verbunden. Die Abfrage des Datenregisters

35 und die Informationsaufzeichnunp; vom Geber 15 werden durch die Mikroprogramm-nteuerOJnheit 28 übernommen.

Das Stellorgan 13 wird durch einen Operationsverstärker

36 gesteuert, dessen erster Eingang 37 mit dem Ausgang eines

und dessen

Hauptverstärkers 38 verbunden ist,/zweiter Eingang 39 als Korrektionseingang wirkt und mit dem Ausgang eines Korrektions-

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Verstärkers 40 gekoppelt ist. Die Eingänge der Verstärker 38 und 40 sind mit den Ausgängen entsprechender Digital-Analog- -Wandler 41 und 42 gekoppelt, die über ein Koppelgerät 43 bzw. 44 mit der Eingabe-Ausgabe-Steuereinheit 34 verbunden sind, von der ein Steuersignal in ein Datenregister 45 von der Mikroprogranimsteuereinheit 28 kommt.

Die Bauelemente 13» 36 bis 44 stelleneine Schaltung zur Befelsbildung für eine Ab bildung des wirksamen Anpreßdru-

CL6&

cks durch das Stellorgan 13 entsprechend laufenden Koordinatenwerten dar.

weiter

Die Einrichtung weist eine an die EDVA angeschlossene Schaltung 46 (Fig. 1) zur Vorgabe einer spezifischen Werkstoffabnahme und eine ein Bandeingabegerät 48 und ein Display 49 enthaltende Schaltung 47 zur Modellierung der Größe der Werkstoffabnahme im Fertigungsverfahren während der Bearbeitungszeit auf.

Die Schaltung 46 (Fig. 5) enthält einen Fernschreiber 50, der über ein Koppelgerät 51 mit einer Eingabe-Ausgabe-Einheit 52 verbunden ist, die über ein Datenregister 53 an den Verstärker 38 angeschlossen ist.

Die Schaltung 47 (Fig. 6) zur Modellierung weist ein Eingabegerät 48 auf, das über ein Koppelgerät 54 mit einer Eingabe-Ausgabe-Steuereinheit 55 verbunden ißt, die ihrerseits über ein Datenregister 56 mit der Einheit 28 gekoppelt ist. Die Ergebnisse der Modellierung gelangen vom Operativspeicher 29 über die Einheit 28 und über ein Datenregister 57 in die über ein Koppelgerät 58 mit dem Display 49 verbundene Eingabe-Ausgabe-Steuereinheit 55·

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BAD

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Fig. 8 zeigt eine Steuerschaltung für die Aufenthaltsdauer eines Kleinwerkzeuges in einer Folge der Ringgebiete auf der Fläche eines Werkstücks.

Die Werte T^ gelangen vom Operativspeicher 29 auf einen Befehl von der Mikroprogrammsteuereinheit 28 über das Datenregister 45 und die Eingabe-Ausgabe-Steuereinheit 34 in ein Pufferregister eines Timers 60, wobei d er Timer 60 mit der Zeitzählung in seinem Zählregister anfängt. Sind die Inhalte des Puffer- und des Zählregisters gleich geworden, gelangt vom Timer 60 in die Mikroprogrammsteuereinheit 28 ein Signal Über eine Beendigung der Zeitzählung in einem gewissen Gebiet. Hierbei gelangen auf einen Befehl von der Mikroprogrammsteuereinheit 28 über das Datenregister 35 und die Eingabe-Ausgabe-• -Einheit 34 in eine Steuereinheit für den Elektroantrieb 18 und in den Elektromotor 12^Sprungbefehle für ein nächstfolgendes Gebiet^. Der Augenblick der Einstellung des Kleinwerkzeuges

dies

im nächsten Gebiet wird durch den mit der Mikroprogrammsteuereinheit 28 gekoppelten Geber 9 (Fig. 1) für lineare Verschiebung fixiert, wie dies in Fig. 4 gezeigt ist. Hierbei setzt erneut eine Steuerschaltung für die Aufenthaltsdauer eines Kleinwerkzeuges (Fig. 8) ein.

Fig. 9 zeigt ein Strukturbild zur Steuerung einer optischen Werkzeugmaschine. Es wird zur Verdeutlichung von gegenseitigen Kopplungen zwischen den einzelnen Schaltungen aufgeführt.

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Die Arbeit der Steuereinrichtung für ein Fertigungsverfahren beginnt mit der Eingabe eines Steuerprogramms für ein auf der Grundlage von Kontrolldaten für die Form der zu bearbeitenden Fläche, von entsprechenden technologischen Konstanten und kinematischen Parametern der Einrichtung berechnetes Verfahren in die EDVA 8.

Es können zwei Betriebsarten der Anlage realisiert werden:

- Betriebszustand "A" - Formgebung einer optischen Fläche unter Benutzung einer Reihe aufeinanderfolgender, zur optischen Achse eines Werkstücks konzentrischer Ringgebiet'e nach

bei der

einer Ausführungsform, die Amplitude eines gemittelten Normalprofils einen mittleren quadratischen Fehler überschreitet;

- Betriebszustand "B" - Formgebung einer optischen Fläche unter Benutzung einer Wahl von beispielsweise nach einem zur optischen Achse eines Werkstücks konzentrischen Sektorgitter angeordneten Elementargebieten.

e Die Auswahl der Bearbeitungsart für ein Wrkstück erfolgt

auf der Basis einer Analyse von Kontrolldaten über die Form der optischen Fläche.

Nachstehend wird die Arbeit der Anlage im Betriebszu-

beschrieben

stand "A% In diesem Fall fungieren als Regelgrößen ein wirksamer Anpreßdruck Pj des Werkzeuges und Aufenthaltsdauer ¹S. des Werkzeuges in jedem Ringgebiet. Die entsprechenden Zahlenwerte P^ und T^ werden in den Speicher der EDVA 8 gebracht , wobei der Wert P^ gemäß Beziehung (8) technologische Konstanten in Abhängigkeit vom Werkstoff der optischen Fläche

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und des Werkzeuges sowie der Funktion der Werkzeugmaschine berücksichtigt.

Das zu bearbeitende Werkstück 2 wird auf den Drehtisch 1 aufgestellt, das Stellorgan 13 wird mit Hilfe des Elektroantriebs 12 an den Rand des Werkstücks 2 in eine dem ersten Ringgebiet entsprechende Stellung gebracht. Im weiteren wird die Arbeit der Einrichtung automatisch, auf Befehle der EDVA 8 ausgeführt. Hierbei fragt die EDVA 8 ein System von Gebern und Stelleinrichtungen zur Bestimmung ihres Zustandes ab.

Wenn es auf eine Anfrage der EDVA nicht reagierende Einheiten gibt, gelangt auf den Fernschreiber 46 eine Mitteilung "Ausfall" mit einer Anzeige der ausgefallenen Einheiten. Befinden sich sämtliche Einheiten im Arbeitszustand, werden der Antrieb 4 zur Rotation des Drehtisches, dann der Antrieb 12 zur Verschiebung des Werkzeuges betätigt, wobei vom Geber 25 für lineare Verschiebung über das Koppelgerät 26 und das Datenregister 27 in die EDVA 8 eine Information über die Lage des Mittelpunktes des Werkzeuges 16 zu kommen beginnt. Das Steuerprogramm für das Fertigungsverfahren holt aus dem Operativspeicher 29 einen entsprechenden Wert P. und Tj, wobei aus dem Operativspeicher 29 (Fig. 7) in d en Timer 60 der Wert Tj für das erste Gebiet eingetragen und es mit einer Abzählung der Aufenthaltsdauer begonnen wird. Im weiteren erfolgt ein Zugriff zum Timer 60 zyklisch mehrmals in einer Sekunde.

Nach Beginn der Zeitzählung geht die EDVA 8 zur Einstellung des wirksamen Anpreßdrucks im ersten Gebiet über. Diese Operation wird durch eine Korrektionsschaltung für einen Ar-

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beitszustand ausgeführt. Zu diesem Zweck wird ein Signal vom. Geber 15 für den wirksamen Anpreßdruck auf den Verstärker 31 und ferner auf den Analog-Digital-Wandler 32 gegeben. Die EDVA 8 liest eine Information vom Analog-Digital-Wandler 32 ab und bringt sie über das Datenregister 35 in den Operativspeicher 29 ein, dann vergleicht die Mikroprogrammsteuerein.— heit 28 den laufenden Wert des wirksamen Anpreßdrucks mit einem für das erste Gebiet vorgegebenen Wert, falls der laufende und der vorgegebene Wert des wirksamen Anpreßdrucks nicht übereinstimmen, erteilt die Mikroprogrammsteuereinheit 28 Korrektionsbefehle, die über das Datenregister 451 die Eingabe-Ausgabe-Steuereinheit 3^, die Koppelgeräte 43, 44 und die Digital-Analog-Wandler 41 und 42 auf die Verstärker 38, 40 und im folgenden auf den leistungsstarken Operateonsverstärker gelangen, der als Belastung eine bewegliche Spule eines (nicht gezeigten) elektrodynamischen Systems des Stellorgane 13 aufweist. Die bewegliche Spule erzeugt eine Störkraft für das Werkzeug 16, wobei sich die Kraft als proportional der Stromstärke in der beweglichen Spule erweist, was es gestattet, den Anpreßdruck des Werkzeuges 16 gegen die zu bearbeitende Fläche zu ändern.

Die Mikroprogrammsteuereinheit 28 der EDVA 8 sichert eine zyklische Abfrage des Anpreßdruckmessers 15 und eine Korrektur einer bearbeitenden Einwirkung. Sind die Inhalte des Zähl- und des Pul'ferregisters des Timers 60 gleich geworden, wird ein diesbezüglicher Befehl vom Timer 60 über die Eingabe-Ausgabe-Steuereinheit 34 und das Datenregister 45 in die

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Mikroprogrammsteuereinheit 28 gegeben. Auf einen Befehl von der Einheit 28 wird die Regelung des Anpreßdrucks im ersten Gebiet eingestellt, und es werden Befehle für eine Verschiebung des Stellorgans in das zweite Gebiet erteilt. Der Vorgang der Einstellung des Stellorgans, der Auswahl und Vorgabe der Parameter P^ und T^ für das zweite und alle nachfolgenden Gebiete geschieht in Analogie zum/Beschriebenen^ für das erste Gebiet <C ">

Der Bearbeitungsvorgang endet nach einem Rundgang des Werkzeuges 16 über sämtliche Gebiete auf der zu bearbeitenden Fläche des Teiles 2. Das Werkstück wird von der technischen Einrichtung abgenommen und in eine Kontrollschaltung eingesetzt. Die Kontrollergebnisse gelangen zuerst in die Schaltung zur Modellierung der Größe der Werkstoffabnähme (Fig. 6). Hier wird die tatsächliche Werkstoffabnähme in einzelnen Ringgebieten (Elementargebieten) der zu bearbeitenden Fläche mit einer theoretisch errechneten Abnahme grmäß Beziehung (1) verglichen. In Abhängigkeit von den Ergebnissen der Modellierung wird ein Entschluß über die Einführung einer Korrektur der Größe der Werkstoffabnähme (Fig. 5) gefaßt.

nun
Betrachten wir die Arbeit der technischen Einrichtung im

Betriebszustand "B".

Das optische Teil 2 wird auf den Drehtisch 1 in der Weise aufgestellt, daß eine auf der Stirnfläche befindliche Markierung mit einer einen Koordinatenursprung nach einem Positionswinkel bei der Rotation des Drehtisches bezeichnenden Markierung zusammenfällt. Dies ist nötig, weil im Betriebs-

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— .Jb -

zustand "B" in die EDVA 8 Daten über den laufenden Wert des Positionswinkels des Drehtisches 1 gelangen, die durch die Schaltung zur Bestimmung von Momentanwerten der Koordinaten

des Rohlings ^und des Mittelpunktes des Werkzeuges,

den lichtelektrischen Wandler 22, das mit dem Datenregister 24 verbundene Koppelgerät 23, die ^ikroprogrammsteuereinheit 28 und den Operativspeicher 29 formiert werden.

Das Bearbeitungsprogramm für die Realisierung des Betriebszustandes "B" wird im Operativspeicher 29 aufbewahrt. Die Information über den laufenden Wert der Positionskoordinate des Arbeitsstücks gestattet es, die Fläche in eine Reihe von Elementargebieten beliebiger Form, beispielsweise von Sektoren, einzuteilen, was seinerseits es erlaubt, eine lokale Oberflächenbearbeitung vorzunehmen, indem der wirksame Anpreßdruck nach vorgegebenem Bearbeitungsprogramm von Sektor zu Sektor geändert wird. Dies ist die Hauptbesonderheit der Arbeit der Anlage im Betriebszustand "B^H. Die Auswahl von T, und P. und deren Regelung werden ebenso wie im Betriebszustand "A" durchgeführt. Hierbei nimmt P^ verschiedene Werte nicht nur von Gebiet zu Gebiet, sondern auch von Sektor zu Sektor innerhalb des gleichen Gebiets an.

Das erfindungsgemäße Verfahren und die Einrichtung gestatten es, die Leistung des Fertigungsverfahrens zur Formgebung bei optischen Flächen beliebiger Form nicht .weniger als das 1Ofache gegenüber der bekannten !Technologie und Ausrüstung zu erhöhen.

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Hierbei wird eine Genauigkeit der zu bearbeitenden UB

Fläche nicht weniger als 0,02 Um (mittlerer quadratischer Fehler der Form der Fläche) erreicht.

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Claims (7)

PATENTANWALT Dipl.-Phys. RICHARD LUYKEN 3UU4OOO 6. Fobr. 19 L/Kdg STEUERDNGSMETHODE PUT? FEHTTGIINGSVERFAHREN ZUR FORMGEBUNG BEI OPTISCHEN FLÄCHEN OPTISCHER TEILE UND EINRICHTUNG FÜR DEREN DURCHFÜHRUNG PATENTANSPRÜCHE (l.ySteuerungsmethode für . Fertigungsverfahren zur Formgebung bei optischen Flächen optischer Teile, bei . der - ein Werkzeug mit einem Durchmesser wesentlich klei^ner als der Durchmesser eines zu bearbeitenden optischen Teiles bezüglich einer zu bearbeitenden Fläche verschoben, - die zu bearbeitende Fläche in Elementargebiete geteilt, - im Fertigungsverfahren zur Formgebung, für das ein Vorgabewert Produkt aus Werkzeugdruck und · relativer Geschwindigkeit &ev Bewegung auf der zu bearbeitenden Fläche in . jedem Elementargebiet, gewählt wird, - im Fertigungsverfahren durch Änderung mindestens eines dieser Parameter des Fertigungsverfahrens die erforderliche Konfiguration der bearbeiteten optischen Fläche erreicht wird, -wozu dieser Parameter in das Bearbeitungsprogramm einer Werkzeugmaschine aufgenommen wird, dadurch gekennzeichnet , daß

1. mindestens zwei Radialrichtungen auf der optischen Fläche gewählt,

2. in diesen Richtungen Normalprofile der optischen Fläche gemessen,

3. die Amplitude eines in Radialrichtung der optischen Fläche in den gewählten Richtungen gemittelten Normalprofils bestimmt, 030033/0774

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4. diese Amplitude mit einem mittleren quadratischen Fehler bei deren Bestimmung verglichen,

5.1. dann unter der Bedingung, daß die Amplitude des gemittelten Normalprofils den mittleren quadratischen Fehler überschreitet,

5.1.1. als Elementargebiete elementare Ringgebiete angenommen

5.1.2. als veränderliche Parameter des Fertigungsverfahrens Werkzeugdruck auf die zu bearbeitende optische Fläche und Aufenthaltsdauer des Werkzeuges in jedem der Ringgebiete genommen

5.1.3· und das Fertigungsverfahren zur Formgebung der optischen Fläche durch Änderung dieser Parameter gesteuert wird, um die Form des Rohlings * und die Größe der Werkstoffabnahme von der Fläche für verschiedene elementare Ringgebiete der zu bearbeitenden Fläche unter Berücksichtigung einer Abhängigkeit

5.1.3.1. vom Werkstoff der optischen Fläche und

5.1.3.2. vom Werkstoff des Werkzeuges

5.1.3.3« sowie unter Berücksichtigung einer Abhängigkeit der Größe der Werkstoffabnahme von der angenommenen Drehgeschwindigkeit des Werkstücks und des Werkzeuges,

5.1-3.4· wie auch von einem Verhältnis des Durchmessers des Werkze.ugea

5·1·3·5· zum Durchmesser des Arbeitsstücks zu ändern, und

6. der Vorgang der Formfebung der optischen Fläche so

wird

lange wiederholt, bis die erforderliche Form der bearbeiteten

optischen Fläche erreicht worden ist,

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5.2 und unter der Voraussetzung, daß die Amplitude des gemittelten Normalprofils unterhalb des mittleren quadratischen Fehlers liegt,

5.2.1. eine Karte von Norma!abweichungen der gesamten zu bearbeitenden Fläche von der erforderlichen optischen Fläche formiert und hierbei,

5.2.2. falls die Amplitude der Normalabweichungen die Grenzwerte überschreitet, die für die entsprechenden V/erkstoffe in Grenzen von 0,05 bis 0,3 Km gewählt werden,

5.2.3. auf der Basis dieser Karte das Fertigungsverfahren gewählt wird, bei dem die Aufenthaltsdauer des Werkzeuges in jedem der Ringgebiete vorgegeben und der Werkzeugdruck auf die zu bearbeitende Fläche in der Weise geändert wird, daß die Form des Rohlings und die Größe der Werkstoffabnahme von der Fläche für deren verschiedene Elementargebiete unter Berücksichtigung einer Abhängigkeit

5.2.3.1. von den Werkstoffen der optischen Fläche und

5.2.3.2. des Werkzeuges

5.2.3.3· und vom Verhalten einer verwendeten abschleifenden Suspension

5.2.3.4·· sowie unter Berücksichtigung einer Abhängigkeit der Werkstoffabnähme von der angenommenen Drehgeschwindigkeit der Werkzeugmaschine und

5.2.3·5· des Werkzeuges

5.2.3.6. von der Exzentrizität des f/itnehmers des Werkzeuges,

5.2.3.7. von der Anfangsstellung des Schwingungszentrums

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5.2.3.8. und von der Verschiebung des Werkzeuges längs seines Mitnehmers,

5.2.3.9· sowie von einem Verhältnis des Durchmessers des Werkzeuges zum Durchmesser des Arbeitsstücks, 5.2.4. falls die Amplitude der Normalabweichungen kleiner oder gleich einem Grenzwert ist,

5.2.5· ein gewisses Niveau der Abtrennung von Flächenstücken, auf denen die Amplitude der Normalabweichungen wesentlich höher als der Kauschpegel ist, und die Form einer Vergleichsfläche, für die die Bearbeitungszeit minimal ist, gewählt wird,

5.2.6. ein konstanter Werkzeugdruck und eine konstante Drehgeschwindigkeit des Werkzeuges, die betragsmäßig die Verschiebungsgeschwindigkeit des Mittelpunktes des Werkzeuges auf der optischen Fläche des Ifeiles erheblich übersteigt, eingestellt,

5.2.7· die "Bearbeitungszeit eines jeden Elementargebiets in Abhängigkeit von

5.2.7.1. den Werkstoffen der optischen Fläche und

5.2.7.2. des Werkzeuges,

5.2.7.3. vom Verhalten der verwendeten abschleifenden Suspension,

5·2.7·4. der Drehgeschwindigkeit des Werkzeuges und 5.2.7·5· seinem Durchmesser bestimmt wird, wobei 5.2.6.1. der Mittelpunkt des Werkzeuges von einer Region der Fläche mit den größten Normalabweichungen zu einer Region mit den geringeren Normalabweichungen und

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5.2.6.2. innerhalb der Region von den Elementargebieten mit den maximalen Normalabweichungen zu den Elementargebieten mit den minimalen N orina !abweichungen,

5.2.6.3. bei Geiner gleichzeitigen Schwingbewegung um die Mittelstellung in Grenzen des entsprechenden Elementargebiets verschoben wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Durchmesser des Werkzeuges gleich

einem mittleren Abstand zwischen den Extrema auf den Normalprofilen der optischen Fläche gewählt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß

5.1. zur Steuerung des Fertigungsverfahrens der Formgebung unter der Voraussetzung, daß die Amplitude der Normalabweichungen die Grenzwerte überschreitet,

5.1.4. eine ideale Vergleichsfläche solcher Form gewählt wird, daß

5.1.4.1. die Bearbeitungszeit minimal ist und

5.1.4.2. von den infolge einer Prüfung eines optischen Teiles erhaltenen Mittelwerten der Normalabweichungen des optischen Teiles von der im Prüfverfahren gewählten Vergleichsfläche abhängt,

5.1.5. dann die Werte der Normalabweichungen für die gewählte Vergleichsfläche bestimmt werden,

5.1.6. worauf ein zulässiger Minimal- und Maximalwert des Werkzeugdruckes vorgegeben,

5.1.7. der Anfangswert einer Ballast-Werkstoffabnahme vom Rohling ermittelt und,

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5.1.8. indem der Wert der anfänglichen Werkstoffabnähme mit einem mit Prüfungsfehlern vergleichbaren Schritt geändert wird, der Endwert der Ballastabnahme in Abhängigkeit von den Grenzen zulässiger Drücke bestimmt wird, wonach,

5.1.9. indem die vorberechneten Werte der Normalabweichungen um die Größe der Ballastabnahme erhöht werden,

5.1.10. die Bearbeitungszeit bestimmt wird, die

5.1.10.1. von der Größe der Ballastabnahme und

5.1.10.2. vom Wert der normalabweichungen abhängt, und

5.1.11. nach den ermittelten Werten der Bearbeitungszeit und der Normalabweichungen Druckwerte des Werkzeuges für jedes Elementargebiet der zu bearbeitenden optischen Fläche bestimmt werden.

4. Verfahren nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß

5.1.8.1. der Wert der Ballast-Werkstoffabnähme entsprechend dem Dynamikbereich der Umwandlung eines Steuersignals in einen Werkzeugdruck und

5.1.8.2. dem spezifischen Druck des Werkzeuges selbst eingestellt wird.

5. Verfahren nach einem der Anspruch von 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß

5.2.5. die Form der erforderlichen Vergleichsfläche, für die die Normalabweichungen positiv sind und für die die Bearbeitungszeit minimal ist,

5.2.5.1. durch eine gleichzeitige Änderung ihres Krümmungsradius und

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5.2.5.2. ihrer Neigungswinkel um die zwei senkrecht aufeiⁿanderstehenden, in einer zur Symmetrieachse der Fläche senkrechten Ebene liegenden Achse sowie

5.2.5.3· durch eine Parallelverschiebung bestimmt wird. 6. Einrichtung zur Realisierung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie

- Positionsgeber (6) für den Rohling,

- einen Geber (9) für lineare Verschiebung eines Stellorgans (13) der Werkzeugmaschine,

- einen Geber (15) für den ·> wirksamen Anpreßdruck des Werkzeuges an die zu bearbeitende Fläche,

- eine elektronische Rechenmaschine ( 8),

- ein Dateneingabegerät (34) der elektronischen Rechenmaschine (8), an das die Positionsgeber (6) für einen Rohlinsc ^^er Geber (9) für lineare Verschiebung eines Stellorgans (13) und der Geber (15) für den wirksamen Anpreßdruck,

- eine mit den Gebern (9) für . lineare Verschiebung eines Stellorgans und mit den Positionsgebern (6) für einen Rohling verbundene Schaltung zur Bestimmung von W oine nt anwerten der Koordinaten eines Rohlings und des Mittelpunktes des Werkzeuges in einem mit einer Rotation des Rohlings und mit einer linearen Verschiebung

des Werkzeuges entlang des Durchmessers des Arbeitsstücks verbundenen Koordinatensystem,

- eine Schaltung zur Berechnung eines bestimmten Mömentanwerten der Koordinaten auf der zu bearbeitenden Fläche entsprechenden wirksamen Anpreßdrucks des Werkzeuges,

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- eine mit der Schaltung zur Bestimmung von Momentanwerten der Koordinaten in Reihe liegende Schaltung zur Befehlsbildung für eine Regelung " des wirksamen Anpreßdrucks durch das Stellorgan entsprechend den laufenden Werten der Koordinaten,

- eine Steuerschaltung für die Aufenthaltsdauer eines Werkzeuges in einer Reihe der Ringgebiete auf der gesamten fläche des Werkzeuges, an die der Geber für lineare Verschiebung und ein Elektroantrieb des Stellorgans angeschlossen sind,

- eine mit dem Antrieb des Stellorgans und mit einem Antrieb zur Rotation eines Rohlings gekoppelte Meßschaltung für die Bearbeitungszeit im Fertigungsverfahren enthält.

7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß sie

- eine Schaltung (46) zur Vorgabe der Größe einer spezifischen Werkstoff abnähme von einem Rohling ^un(*

- eine mit der Schaltung (46) zur Vorgabe der Größe einer spezifischen Werkstoffabnahme und mit der elektronischen Rechenmaschine (8) verbundene Schaltung (47) zur Modellierung der Größe der Werkstoffabnahme im Fertigungsverfahren während der Bearbeitungszeit zur Präzisierung von Steuereinwirkungen auf ein Werkzeug (16) aufweist.

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