DE4241887A1 - - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein neues Verfahren zur Herstellung einer Matrize zur Ausbildung von Fischaugen-Stu­ fen auf einer Linse, und betrifft insbesondere ein Verfahren, welches die Erscheinungsform der Fischaugen-Stufen dadurch verbessern kann, daß eine Verbindungslinie, die aus den Grenz­ linien zwischen den benachbarten Fischaugen-Stufen gebildet wird, dazu veranlaßt wird, eine Linie einzunehmen, die an­ nähernd eine gerade Linie ist.

Im Stand der Technik umfaßt der Entwurf von Linsen für Fahr­ zeuglampen unvermeidlich den Entwurf von Stufen, die unter­ schiedliche Formen aufweisen, abhängig von den Anforderungen bezüglich der Lichtverteilungssteuerung und des Designs. Bei­ spielsweise werden Fischaugen-Stufen, die als Unregelmäßig­ keiten auf der hinteren Oberfläche einer Linse gebildet wer­ den, bei einem Rücklicht und dergleichen eines Kraftfahrzeugs verwendet.

Fig. 14 zeigt ein Beispiel a einer äußeren Linse, die ein aus einem Kunstharzmaterial hergestelltes Produkt ist.

Die außere Linse a weist eine Form auf, die einen plattenarti­ gen Abschnitt b sowie einen Abschnitt c aufweist, der stetig in den Abschnitt b übergeht und gekrümmt und verdreht ist, so daß er entlang der Längsrichtung zu einem Ende reicht. Infol­ ge dieser Form ist die Linsenoberfläche an die Außenform einer Fahrzeugkarosserie angepaßt.

Wie in Fig. 15 dargestellt ist, sind zahlreiche Fischaugen- Stufen d, d, . . . auf der hinteren Oberfläche (der Lichtein­ trittsoberfläche) der äußeren Linse a ausgebildet, so daß sie vertikal und horizontal so angeordnet sind, daß jede konvexe Stufe einen annähernd rechteckigen Einheitsabschnitt e, e, . . . einnimmt.

Da die vertikalen und horizontalen Querschnitte der Fisch­ augen-Stufen d, d, . . . allgemein die Form eines Kreisbogens aufweisen, brechen die Fischaugen-Stufen d, d, . . . das Licht, welches direkt von einer (nicht gezeigten) Lichtquelle kommt, oder das von einer reflektierenden Oberfläche reflektierte Licht, und lenken dieses Licht vertikal und horizontal ab, um so eine Lichtverteilung zu erzeugen, die in gewisser Wei­ se vertikal und horizontal diffus ist.

Wenn daher der plattenartige Abschnitt b der äußeren Linse a von der Vorderseite aus betrachtet wird, werden die vertikalen und horizontalen Grenzlinien der Stufen durch die Linse als ein orthogonales gitterartiges Muster gesehen; allerdings ist der gekrümmte Abschnitt c so ausgelegt, daß die Grenzlinien der Stufen entsprechend einer Krümmung dieses Abschnitts ein nicht orthogonales Gitter bilden.

Um bei diesem Design ein ordentliches Erscheinungsbild der durch die äußere Linse a betrachteten Linien zu erhalten, ist es wesentlich, die sich in der Längsrichtung der äußeren Lin­ se a erstreckenden Stufengrenzen zu verbinden, so daß sie ei­ ne Linie bilden, die sich so weit wie möglich in der Horizon­ talrichtung erstreckt, und die Stufengrenzen, die sich in der Vertikalrichtung erstrecken, so zu verbinden, daß sie eine Linie bilden, die so weit wie möglich gleich einer geraden Linie ist.

Fig. 16 zeigt im Konzept ein Verfahren zur Bearbeitung einer Matrize für die äußere Linse a, und Fig. 19 zeigt den Teil der Matrize, der zur Ausbildung der Fischaugen-Stufen auf dem ge­ krümmten Abschnitt c der äußeren Linse a dient.

Der Matrizenbearbeitungsvorgang ist automatisiert, unter Ver­ wendung einer NC-Werkzeugmaschine oder eines Bearbeitungs­ zentrums. NC-Bearbeitungsdaten, welche derartige Information wie die Bearbeitungsbedingungen und die Bewegungsbefehle für ein Schneidwerkzeug umfassen, werden erzeugt auf der Grund­ lage eines Linsenformmodells, welches durch ein CAD-System erhalten wird, und eine Matrize wird dadurch bearbeitet, daß das Schneidwerkzeug entsprechend den NC-Bearbeitungsdaten gesteuert wird.

Zur Ausbildung konvexer Formen der Fischaugen-Stufen wird das Matrizenmaterial durch ein mit einer Kante versehenes Werkzeug g spanend bearbeitet, welches als Kugelzapfenfräser bezeichnet wird, um konkave Abschnitte f, f, . . . zu erzeugen, die den gewünschten konvexen Formen entsprechen, wie in Fig. 17 gezeigt ist. Die Bewegung des Kugelzapfenfräsers wird so gesteuert, daß er eine Ortskurve h einnimmt, die in der Auf­ sicht von Fig. 16 gezeigt ist, und es werden (bei Projektion in eine Ebene) allgemein rechteckige konkave Abschnitte f, f, . . . dadurch ausgebildet, daß diese spanabhebende Bewegung mehrfach wiederholt wird.

Das Bezugszeichen u in Fig. 16 repräsentiert eine Richtung von Längslinien i, i, . . ., die als die Grenzen der konkaven Abschnitte f, f, . . . gebildet werden, und das Bezugszeichen v, welches senkrecht zu u verläuft, repräsentiert eine Rich­ tung von Querlinien j, j, . . ., die als die Grenzen der kon­ kaven Abschnitte f, f, . . . gebildet werden. Ein Vektor v_I repräsentiert eine Bewegungsrichtung des Zapfenfräsers g in bezug auf eine Querlinie js auf der Startseite, und ein Vek­ tor v_O repräsentiert eine Bewegungsrichtung des Zapfenfrä­ sers g in bezug auf eine Querlinie je auf der Endseite.

Es wird darauf hingewiesen, daß die Begriffe "Start" und "Ende" in bezug auf die Querlinien j, j, . . . relativ zur Be­ wegung des Zapfenfräsers g definiert sind, und zur Erleich­ terung der Beschreibung verwendet werden.

Wie in Fig. 16 gezeigt ist, wird der Zapfenfräser g so ge­ steuert, daß er in den konkaven Abschnitt 6 parallel zu den Längslinien i, i, . . . eintritt, mit dem Schneiden des Matri­ zenmaterials fortfährt, und ebenfalls parallel zu den Längs­ linien i, i, . . . austritt.

Der Schneidvorgang wird so durchgeführt, daß die Schneidtie­ fe der konkaven Abschnitte f, f, . . . größer wird, wenn die Position die Zentren der konkaven Abschnitte f, f, . . . er­ reicht, und geringer wird, wenn die Position die Grenzlinien längs und quer erreicht.

Bei dem voranstehend angegebenen Verfahren schließen aller­ dings die benachbarten Querlinien i, i, . . . nicht glatt an­ einander an, wie in Fig. 19 gezeigt ist. Als Ergebnis (also durch Übertragung) erscheinen unregelmäßige Querlinien in der äußeren Linse a des ausgeformten Produkts, und das Erschei­ nungsbild der Fischaugen-Stufen a′, d′, . . . verschlechtert sich, wie in Fig. 18 gezeigt ist.

Dies geschieht aus den nachstehenden Gründen, die in bezug auf Fig. 16 erläutert werden. Wenn die konkaven Abschnitte f, f, . . . so ausgebildet werden, daß ein erster konkaver Ab­ schnitt mit einem zweiten konkaven Abschnitt zusammentrifft, durch Bewegung des ersten Abschnitts in der v-Richtung, so werden die Querlinien zur Ausbildung einer geraden Linie ver­ bunden, erstrecken sich allerdings auch schräg, also in der v-Richtung. Um diesen Effekt zu vermeiden, bei welchem die Querlinien allmählich von der Horizontalrichtung abweichen, ist es erforderlich, allmählich die konkaven Abschnitte f, f, . . . in der u-Richtung zu verschieben.

Im Falle der auf dem plattenartigen Abschnitt b der äußeren Linse a ausgebildeten Fischaugen-Stufen werden die Grenzlinien vereinigt, so daß sie gerade Linien bilden, da die Grenzlinien die Form eines Orthogonalgitters annehmen, und die einzelnen Stufen als rechteckige Abschnitte getrennt sind. Im Falle der Fischaugen-Stufen auf dem gekrümmten Abschnitt c der äußeren Linse a schneiden einander allerdings die Grenzlinien, so daß ein nicht orthogonales Gitter gebildet wird, und die einzel­ nen Stufen als Parallelogramm-Abschnitte voneinander getrennt sind. Wenn daher die konkaven Abschnitte f, f, . . . durch den Zapfenfräser g ausgebildet werden, der parallel zu den Längs­ linien i, i, . . . weitergeht (siehe Fig. 16), so schließen die Querlinien j, j, . . . nicht ordnungsgemaß aneinander an, und die Grenzlinien der Fischaugen-Stufen sind nach der Form­ gebung zickzackförmig, insbesondere die sich in der Horizon­ talrichtung erstreckende Linien, wie dies in Fig. 18 gezeigt ist.

Da stromlinienförmige Fahrzeugkarosserieformen allgemein üblich werden, infolge der gewünschten aerodynamischen Eigen­ schaften, und da die Form einer Fahrzeugkarosserie mit der Bezeichnung einer abgeschrägten Karosserie häufig verwendet wird, müssen Leuchten so ausgelegt sein, daß sie an die so geformten Fahrzeugkarosserien angepaßt sind. Dies führt da­ zu, daß die zickzackförmigen Querlinien der Fischaugen-Stu­ fen deutlicher bemerkbar werden, insbesondere im gekrümmten Abschnitt der äußeren Linse, was das Erscheinungsbild ver­ schlechtert.

Dies führt dazu, daß bei dem voranstehend beschriebenen Ver­ fahren viel Zeit und Arbeit erforderlich sind, um die Matrize und die Bearbeitungsdaten zu modifizieren, und hierin liegt einer der Gründe dafür, daß der Wirkungsgrad des Betriebs ver­ ringert wird.

Zur Lösung dieses Problems kann angenommen werden, daß die Ortskurve des Zapfenfräsers bei der Ausbildung der allgemein Parallelogramm-artigen konkaven Abschnitte nicht geändert wird (also so bleibt wie in Fig. 16), und daß der Zapfenfrä­ ser, der in Positionen in bezug auf die jeweiligen konkaven Abschnitte eintritt und diese wieder verläßt, allmählich in der u-Richtung verschoben wird. Um allerdings eine kontinu­ ierliche Bearbeitung bei diesem Verfahren durchzuführen, wird die Steuerung der Bewegung des Zapfenfräsers kompliziert. Andererseits führt eine diskontinuierliche Bearbeitung in bezug auf die v-Richtung zu Nachteilen wie beispielsweise einer erhöhten Bearbeitungszeit.

Zur Lösung der voranstehenden Schwierigkeiten zeichnet sich gemäß der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur Herstel­ lung einer Matrize durch die nachstehend angegebenen Schrit­ te aus, wobei die Matrize dazu verwendet wird, um auf einer Linse mit einem gekrümmten Abschnitt eine große Anzahl von Fischaugen-Stufen auszubilden, die durch Grenzlinien in im allgemeinen Parallelogramm-artige Abschnitte unterteilt sind, wobei die Matrize in konkave Abschnitte entsprechend den je­ weiligen Fischaugen-Stufen durch eine erste Gruppe von Grenz­ linien unterteilt ist, die sich in einer bestimmten Richtung erstrecken, und durch eine zweite Gruppe von Grenzlinien, welche die erste Gruppe der Grenzlinien schräg schneiden und eine Ausbreitung wie eine gerade Linie aufweisen:

Zuerst wird ein Schneidwerkzeug dazu veranlaßt, in einen unterteilten Abschnitt einzutreten, der einem konkaven Ab­ schnitt entspricht, während eine Bewegungsrichtung des Schneidwerkzeugs so gesteuert wird, daß seine Ortskurve senk­ recht zu einer startseitigen Grenzlinie verläuft, die zu der zweiten Gruppe der Grenzlinien gehört, und von der erwartet wird, daß sie eine Grenzlinie des unterteilten Abschnitts wird; dann wird das Schneidwerkzeug relativ zur Matrize so bewegt, daß das Schneidwerkzeug im allgemeinen parallel zu den Grenz­ linien des unterteilten Abschnitts weitergeht, die zu der er­ sten Gruppe der Grenzlinien gehören; und schließlich wird die Bewegungsrichtung so gesteuert, daß die Ortskurve des Schneidwerkzeugs senkrecht zu einer erwarteten endseitigen Grenzlinie verläuft, die zu der zweiten Gruppe der Grenzlinien gehört, und dann erfolgt eine Verschiebung zur Bearbeitung eines nächsten konkaven Abschnitts.

Die Erfindung wird nachstehend anhand zeichnerisch dargestell­ ter Ausführungsbeispiele näher erläutert, aus welchen weitere Vorteile und Merkmale hervorgehen. Es zeigt:

Fig. 1 eine schematische Darstellung der Ortskurve eines Schneidwerkzeugs bei einer Ausführungsform der vor­ liegenden Erfindung;

Fig. 2 eine Perspektivansicht mit einer Darstellung der Ortskurve des Schneidwerkzeugs von Fig. 1;

Fig. 3 eine Seitenansicht, wenn Fig. 2 in der x-Richtung betrachtet wird;

Fig. 4 eine Perspektivansicht mit einer Darstellung der Ortskurve des Schneidwerkzeugs von Fig. 1;

Fig. 5(a) und 5(b) eine schematische Darstellung einer Form einer Matrize; der Teil (a) zeigt einen Teil der Matrize, in welchem Grenzen konkaver Abschnitte so ausgebildet werden, daß sie ein orthogonales Gitter annehmen; und der Teil (b) zeigt einen anderen Teil der Matrize, bei welchem Grenzen konkaver Abschnit­ te so ausgebildet werden, daß sie ein nicht ortho­ gonales Gitter einnehmen;

Fig. 6 eine schematische Darstellung des Hauptteils der Matrize gemäß der Erfindung;

Fig. 7 eine Perspektivansicht mit einer schematischen Dar­ stellung des Hauptteils von Fischaugen-Stufen, die unter Verwendung der Matrize gemäß den Ausführungs­ formen auf einem gekrümmten Abschnitt einer äußeren Linse hergestellt werden;

Fig. 8 eine schematische Darstellung einer unter CAD-Hilfe durchgeführten Schnittlinienberechnung bei der Matri­ zenformgebung;

Fig. 9 eine erläuternde Darstellung der externen Form­ gebung, die nach dem Betriebsablauf von Fig. 8 durchgeführt wird;

Fig. 10 eine Erläuterung der Festlegung äquidistanter Unterteilungspunkte auf Design-Linien, die nach dem Betriebsablauf von Fig. 9 vorgenommen wird;

Fig. 11 eine Darstellung der Projektion der äquidistanten Unterteilungspunkte auf eine gekrümmte Oberfläche, die nach dem vorherigen Betriebsablauf durchgeführt wird;

Fig. 12 eine Erläuterung eines Betriebsablaufs, bei welchem die Intervalle zwischen den Unterteilungspunkten geändert werden, wobei dieser Betriebsablauf nach dem Betriebsablauf von Fig. 11 durchgeführt wird;

Fig. 13 eine Erläuterung der Projektion der Unterteilungs­ punkte, die variierende Intervalle aufweisen, in die gekrümmte Oberfläche, wobei dieser Vorgang nach dem Betriebsablauf von Fig. 12 erfolgt;

Fig. 14 eine schematische Perspektivansicht einer äußeren Linse, gesehen von der Vorderseite aus;

Fig. 15 eine schematische Perspektivansicht der äußeren Linse, gesehen von der Hinterseite aus;

Fig. 16 eine Erläuterung eines konventionellen Verfahrens zur Herstellung einer Matrize für Fischaugen-Stufen;

Fig. 17 eine Erläuterung des Prinzips, wie ein konkaver Ab­ schnitt entsprechend einer Fischaugen-Stufe durch einen Zapfenfräser bearbeitet wird;

Fig. 18 eine Perspektivansicht mit einer schematischen Er­ läuterung des Hauptteils von Fischaugen-Stufen, die unter Verwendung einer konventionellen Matrize auf einem gekrümmten Abschnitt einer äußeren Linse aus­ gebildet werden; und

Fig. 19 eine Darstellung des Hauptteils der konventionellen Matrize für Fischaugen-Stufen.

Während eine zweite Gruppe von Grenzlinien gebildet wird, die sich wie eine gerade Linie erstrecken und schräg eine erste Gruppe von Grenzlinien schneiden, welche die konkaven Abschnitte entsprechend den jeweiligen Fischaugen-Stufen unterteilen, wird gemäß der vorliegenden Erfindung die Bewe­ gungsrichtungssteuerung des Schneidwerkzeugs immer so durch­ geführt, daß die Ortskurve des Schneidwerkzeugs senkrecht zu der zweiten Gruppe der Grenzlinien verläuft, von denen erwar­ tet wird, daß sie die Grenzlinien der konkaven Abschnitte sind, wenn das Schneidwerkzeug die zweite Gruppe der Grenz­ linien überstreicht. Daher können in der Nähe der Schnittpunk­ te der ersten Gruppe der Grenzlinien und der zweiten Gruppe der Grenzlinien die Linien, die zu der zweiten Gruppe der Grenzlinien gehören, so verbunden werden, daß sie eine Linie annehmen, die annähernd eine gerade Linie ist.

Wenn daher eine derartige Matrize zur Herstellung einer Lin­ se mit einem gekrümmten Abschnitt verwendet wird, weisen die Grenzlinien zwischen den Fischaugen-Stufen, die auf dem ge­ krümmten Abschnitt der Linse ausgebildet sind, ein gutes Er­ scheinungsbild auf, wenn sie durch die Linse betrachtet wer­ den. Darüber hinaus erfordert es nicht viel Zeit, die Matri­ ze und die Bearbeitungsdaten zu modifizieren.

Da eine kontinuierliche Bearbeitung durchgeführt werden kann, ohne daß die Bewegungssteuerung des Zapfenfräsers sehr kom­ pliziert wird, durch Verschiebung - in der Ausbildungsrich­ tung der zweiten Gruppe der Grenzlinien in sehr kleine Inter­ vallen - der Ortskurve des Schneidwerkzeugs, die allgemein parallel zu der Ausbildungsrichtung der ersten Gruppe der Grenzlinien verläuft, wird die Bearbeitungszeit nicht wesent­ lich verlängert.

Ein Verfahren zur Herstellung einer Matrize für Fischaugen- Stufen gemäß der vorliegenden Erfindung wird nachstehend an­ hand einer Ausführungsform unter Bezugnahme auf die Zeichnun­ gen beschrieben.

Die Fig. 5(a) und 5(b) zeigen im Prinzip eine Form einer Ma­ trize.

Fig. 5(a) zeigt eine Matrizenfläche, die dem plattenartigen Abschnitt einer äußeren Linse entspricht, auf welchem die Fischaugen-Stufen ausgebildet werden sollen.

Wie voranstehend erläutert werden konkave Abschnitte C1, C1, ... dadurch gebildet, daß die jeweiligen Abschnitte geschnit­ ten werden, die durch die orthogonalen Grenzlinien in Längs­ richtung und in Horizontalrichtung unterteilt sind. Ein Quer­ schnitt der konkaven Abschnitte C1, C1, . . . entlang der Ho­ rizontalrichtung in ihren Zentren (I-I-Linie) und ein Quer­ schnitt der konkaven Abschnitte C1, C1, . . . entlang der Ver­ tikalrichtung in ihren Zentren (II-II-Linie) nehmen eine Form an, wie sie durch Verbindung von Kreisbögen erhalten wird, wobei der erste eine größere Krümmung und eine geringere Tei­ lung als der letztere aufweist.

Fig. 5(b) zeigt einen Matrizenbereich entsprechend dem gekrümmten Abschnitt der äußeren Linse, auf welchem die Fisch­ augen-Stufen ausgebildet werden sollen.

In diesem Fall werden konkave Abschnitte C2, C2, . . . dadurch ausgebildet, daß die Abschnitte geschnitten werden, die durch die nicht orthogonalen Grenzlinien in Längsrichtung und Hori­ zontalrichtung unterteilt werden. Ein Querschnitt der konka­ ven Abschnitte C2, C2, . . . entlang der Horizontalrichtung in ihren Zentren (III-III-Linie) und ein Querschnitt der konkaven Abschnitte C2, C2, . . . entlang einer Linie, die gegenüber der Vertikalrichtung geneigt ist, in ihren Zentren (IV-IV-Linie) nehmen eine Form an, wie sie durch Verbindung von Kreisbögen erhalten wird, wobei der erste eine größere Krümmung als der letztere hat.

Ein Vorgang von dem Entwurf der Matrize bis zur Herstellung der Fischaugen-Schritte wird nach dem Standard CAD/CAM-Verfah­ ren durchgeführt, einschließlich des grundlegenden Entwurfs, des Detailentwurfs, der Vorbereitung für die Herstellung, und der tatsächlichen Herstellung.

Die Fig. 8 bis 13 zeigen auf vereinfachte Weise einen Vorgang zur Herstellung eines Formmodells einer Matrize durch ein CAD- System, wobei die Matrize zur Herstellung der Fischaugen-Stu­ fen verwendet werden soll.

Zuerst werden, wie in Fig. 8 gezeigt ist, für den Entwurf ei­ ner freien Oberfläche 1 als Bezugsoberfläche zahlreiche paral­ lele Ebenen 2, 2, . . . zur Erzeugung von Schnittlinien mit dea freien Oberfläche 1 vorbereitet, und eine Form der Oberfläche 1 wird dadurch festgelegt, daß eine Schnittlinienberechnung durchgeführt wird, um Kurven 3, 3, . . . anzugeben, welche die Schnittlinien sind.

Da der auf diese Weise festgelegten Oberfläche 1 noch nicht die äußere Form einer Linse gegeben wurde, wird eine externe Linie 4 festgelegt (siehe Fig. 9), und die Schnittlinien wer­ den im Block in Form gebracht.

Dann werden, wie in Fig. 10 gezeigt ist, Entwurfslinien 6, 6, . . . dadurch erzeugt, daß eine Unterteilungszahl für jede Schnittlinie festgelegt wird, und automatisch Unterteilungs­ punkte 5, 5, . . . in gleichen Intervallen zugeordnet werden. Wenn die Länge einer bestimmten Entwurfslinie 6 gleich L ist, werden daher (N - 1) Unterteilungspunkte mit einem festen Ab­ stand P = L/N zugeordnet.

Da sich die Unterteilungspunkte 5, 5, . . . nicht auf der Ober­ fläche 1 befinden, werden die Unterteilungspunkte 5, 5, . . . auf die Oberfläche 1 projiziert, um Punkte zu erhalten, wel­ che die Unterteilungspunkte 5, 5, . . . reflektieren und als Steuerpunkte auf der Oberfläche 1 dienen. Die auf diese Wei­ se erhaltenen Punkte werden dann glatt miteinander verbunden (siehe Fig. 11).

Wie durch Punkte 7, 7, . . . in Fig. 12 gezeigt ist, werden dann die Positionen der Unterteilungspunkte auf den Entwurfs­ linien 6, 6, . . . modifiziert, so daß sie in festgelegten un­ terschiedlichen Teilungen verteilt sind (und nicht mit einer festen Unterteilung). In Fig. 12 nimmt die Teilung der Punkte 7, 7, . . . auf den Entwurfslinien 6, 6, . . . allmählich zu, während ihre Position von einem Ende der Entwurfslinien 6, 6, . . . zum anderen Ende geht.

Wenn die Unterteilungspunkte auf den Entwurfslinien immer in gleichen Intervallen festgesetzt werden, wird die Entwurfs­ freiheit verringert. Wenn andererseits die Intervalle als die jeweiligen Positionen vollständig frei festgelegt werden, verringert sich der Wirkungsgrad des Betriebsablaufs. Daher ist es praktisch, die Entwurfslinien nach dem ersten Verfah­ ren grob zu erzeugen, und dann die Intervalle zu modifizieren.

Dann werden, wie im Falle von Fig. 11, die Unterteilungspunk­ te auf die Oberfläche 1 projiziert, und die projizierten Punk­ te werden glatt verbunden, um die endgültigen Schnittlinien zu erzeugen (siehe Fig. 13).

In der darauffolgenden CAM-Stufe werden NC-Bearbeitungsdaten auf der Grundlage des voranstehend erhaltenen Formmodells er­ zeugt. In dieser Stufe werden vor der Berechnung von Ortskur­ ven eines Schneidwerkzeugs Schnitte parametrisierter Kurven auf der freien Oberfläche 1 festgelegt, dann werden Schnitt­ daten dadurch gruppiert, daß den jeweiligen Kurven Namen ge­ geben werden, und schließlich erfolgt ein Berechnungsvorgang auf der Grundlage von NC-Berechnungsprogrammen.

Eine NC-Werkzeugmaschine führt eine Matrizenbearbeitung durch, während die Zapfenfräserbewegung auf der Grundlage der voran­ stehend erhaltenen Bearbeitungsdaten gesteuert wird.

Fig. 1 zeigt im Prinzip ein Verfahren zur Bearbeitung eines Teils einer Matrize, die dem gekrümmten Abschnitt einer äuße­ ren Linse entspricht, auf welchem Fischaugen-Stufen ausgebil­ det werden sollen. Fig. 6 zeigt schematisch den Hauptteil der Matrize.

In dem unteren Teil von Fig. 1, der einen vergrößerten Teil der konkaven Abschnitte C2, C2, . . . zeigt, repräsentiert eine Kurve LC eine Ortskurve, die auf eine Ebene eines Kugelzapfen­ fräsers in bezug auf die Matrize proziziert wurde. Die kon­ kaven Abschnitte C2, C2, . . ., die eine allgemein Parallelo­ gramm-artige Form aufweisen, wenn sie auf die Ebene projiziert werden, werden dadurch ausgebildet, daß die voranstehend er­ läuterte Bewegungssteuerung des Kugelzapfenfräsers eine be­ stimmte Anzahl von Malen wiederholt wird.

Ein Pfeil A in Fig. 1 repräsentiert eine Richtung von Längs­ linien 8, 8, . . ., die in der Längsrichtung als Grenzen zwi­ schen den konkaven Abschnitten C2, C2, . . . gebildet werden. Ein Pfeil B repräsentiert eine Richtung von Querlinien 9, 9, ... als Grenzen zwischen den konkaven Abschnitten C2, C2, . . . Ein Vektor V_IN ist ein Geschwindigkeitsvektor des Zapfenfrä­ sers, der in den konkaven Abschnitt C2 bei einer startseiti­ gen Querlinie 9s eintritt. Ein Vektor V_OUT ist ein Geschwin­ digkeitsvektor des Zapfenfräsers, der von einer endseitigen Querlinie 9e aus herausgeht.

Wie durch den Vektor V_IN angedeutet ist, tritt der Zapfen­ fräser in den konkaven Abschnitt C2 vertikal in bezug auf die Querlinie 9s ein (so daß also V_IN senkrecht zu 9s liegt), wenn eine Projektion auf die Ebene erfolgt. Dann wird der Zapfenfräser so gesteuert, daß er seine Bahn so ändert, daß er sich der Richtung der Längslinie 8, 8, . . . annähert, und bevor er von der Querlinie 9e weg geht, wird er so gesteuert, daß der Vektor V_OUT senkrecht zur Querlinie 9e verläuft (so daß also V_OUT senkrecht zu 9e ist). Dann tritt der Zapfen­ fräser in den nächsten konkaven Abschnitt C2 ein.

Die Fig. 2 bis 4 zeigen die Ortskurve des Zapfenfräsers mit mehr Einzelheiten.

In Fig. 2 repräsentiert eine Kurve L auf einer Parallelogramm­ artigen Ebene π eine Projektion einer Zapfenfräser-Ortskurve LC, die dadurch erhalten wird, daß die Fußpunkte (die in sehr kleinen Intervallen angeordnet sind) senkrechter Linien von den Punkten auf der Ortskurve LC mit der Ebene π verbunden wurden, also Schnitte der x-y-Ebene, und Senkrechte 12, 12, ... von den Zwischenpunkten auf der Ortskurve LC, wobei ein orthogonales Koordinatensystem so festgelegt ist, daß die x­ y-Ebene eine Ebene ist, welche die Ebene π umfaßt (die y- Richtung verläuft allgemein parallel zu der Ortskurve LC), und die z-Achse senkrecht zu der x-y-Ebene verläuft. In der Ebene π entspricht ein Tangentialvektor im Zentrum 10 auf der Seite 9s der Zapfenfräser-Eintrittsseite zum Vektor V_IN, und ein Tangentialvektor im Zentrum 11 der Seite 9e, die der Seite 9s gegenüberliegt, entspricht dem Vektor V_OUT.

Ein gedachter Kreis 13, der durch die gestrichelte Linie an­ gedeutet ist, ist ein Kreis, der den Punkt 10 als sein Zen­ trum hat, und an den beiden Punkten auf der Seite 9s vorbei­ geht (also an den beiden Grenzlinien der Ebene π in Längs­ richtung vorbeigeht). Ein weiterer gedachter Kreis 14, der durch die gestrichelte Linie angedeutet ist, ist ein Kreis, der den Punkt 11 als sein Zentrum aufweist und an den beiden Punkten auf der Seite 9e vorbeigeht (also an den beiden Grenz­ linien der Ebene π in Längsrichtung vorbeigeht). Diese ge­ dachten Kreise werden als eine Umhüllende des Zapfenfräsers (Schneidwerkzeugs) erhalten.

In Fig. 2 repräsentiert ein gedachter Kreis 15, der durch die strichpunktierte Linie angedeutet ist und einen großen Krümmungsradius aufweist, eine Kugeloberfläche, welche die Schneidtiefe in der Vorschubrichtung des Zapfenfräsers fest­ legt, verläuft senkrecht zur Ebene π, und ist in der Ebene enthalten, welche die Punkte 10, 11 umfaßt.

Fig. 3 ist eine Darstellung von Fig. 2, wenn diese von der Seite gesehen wird (also aus der x-Richtung). Die Punkte auf der Ortskurve sind Schnittpunkte (angedeutet durch Mar­ kierungen "X") der durch den Kreis 15 repräsentierten Kugeloberfläche und der Senkrechten, und der Spitzenort des Zapfenfräsers ist eine Kurve, die durch Verbindung dieser Schnittpunkte über jeweils sehr kleine Intervalle erhalten wird.

Die Fig. 2 bis 4 zeigen stellvertretend den Fall, in welchem der Zapfenfräser in den Bearbeitungsbereich im Zentrum 10 der Seite 9s eintritt und aus dem Zentrum 11 der Seite 9e heraustritt, um in den nächsten Bearbeitungsbereich einzu­ treten. Allerdings ist offensichtlich, daß die anderen Orts­ kurven, die unterschiedliche Startpunkte und Endpunkte auf­ weisen, entsprechend einem ähnlichen Verfahren festgelegt werden, wobei die Bewegung des Zapfenfräsers so gesteuert wird, daß die Größen der Vektoren V_IN und V_OUT kleiner wer­ den, wenn die Ortskurve die Längslinien 8, 8, . . . erreicht.

Auf diese Weise werden die Querlinien 9, 9, . . . und die Längs­ linien 8, 8, . . . auf nicht orthogonale Weise gebildet, so daß sie einen gewissen Schnittwinkel aufweisen. Wie in Fig. 6 ge­ zeigt ist, sind die benachbarten Querlinien 9, 9, . . . so ver­ bunden, daß sie eine Linie annehmen, die nahezu eine gerade Linie ist, und sich in einer Richtung B erstreckt. Daher wird das Ausmaß an Zickzackverbindungen der Querlinien verringert. Fig. 7 zeigt schematisch Fischaugen-Stufen 16, 16, . . ., die durch die Matrize gebildet werden, die nach dem voranstehen­ den Verfahren hergestellt wird, zum Vergleich mit den Fisch­ augen-Stufen d′, d′, . . . von Fig. 18.

Die konkaven Abschnitte C2, C2, . . . werden kontinuierlich ge­ bildet (eine Reihe von Bearbeitungsvorgängen mit dem Zapfen­ fräser in der Längsrichtung kann kontinuierlich durch einen Vorschub in der Richtung B erfolgen), und zwar einfach durch Steuern der Bewegung des Zapfenfräsers durch die Vektorsteue­ rung zu dem Zeitpunkt, an welchem der Zapfenfräser in den konkaven Abschnitt eintritt, und durch Verschiebung zum näch­ sten konkaven Abschnitt. Da die Zapfenfräserbewegungssteuerung nicht sehr kompliziert wird, wird darüber hinaus die Bearbei­ tungszeit nicht wesentlich erhöht.

Wie aus der voranstehenden Beschreibung deutlich wird, erfolgt gemäß der vorliegenden Erfindung eine Ausbildung einer zwei­ ten Gruppe von Grenzlinien, die so verbunden werden, daß sie wie eine gerade Linie werden, und die erste Gruppe der Grenz­ linien schneiden, welche die konkaven Abschnitte entsprechend den jeweiligen Fischaugen-Stufen unterteilen, und hierbei wird die Bewegungsrichtungssteuerung immer so durchgeführt, daß die Ortskurve des Schneidwerkzeugs senkrecht zur zweiten Gruppe der Grenzlinien liegt, von denen erwartet wird, daß sie die Grenzlinien des konkaven Abschnitts werden, wenn das Schneidwerkzeug die zweite Gruppe der Grenzlinien uber­ streicht. Daher werden die Grenzlinien der zweiten Gruppe in der Querrichtung so verbunden, daß sie eine Linie anneh­ men, die annähernd eine gerade Linie ist, so daß die Gren­ zen der auf dem gekrümmten Abschnitt einer Linse ausgebilde­ ten Fischaugen-Stufen ein gutes Erscheinungsbild aufweisen, wenn sie durch die Linse betrachtet werden, und die Zeit und Arbeit zur Änderung der Matrize und der Bearbeitungsdaten gespart werden kann.

Da eine kontinuierliche Bearbeitung durchgeführt werden kann, ohne daß die Zapfenfräserbewegungssteuerung sehr kom­ pliziert wird, wird die Bearbeitungszeit nicht wesentlich erhöht.

Zwar richtet sich die voranstehend beschriebene Ausführungs­ form auf den Fall, bei welchem die Erfindung zur Herstellung einer Matrize für Fischaugen-Stufen eingesetzt wird, die auf einer äußeren Linse einer Fahrzeugleuchte gebildet werden, jedoch sollte der Umfang der Erfindung nicht so interpre­ tiert werden, daß er nur einen solchen Fall abdeckt, da die Erfindung nämlich ein sehr breites Einsatzsatzgebiet hat.

Claims (5)

1. Verfahren zur Herstellung einer Matrize aus einem Matrizen­ werkstückblock, wobei die Matrize zur Ausbildung mehrerer Fischaugen-Stufen auf einer Linse mit einem gekrümmten Ab­ schnitt verwendet werden soll, und die Fischaugen-Stufen durch Grenzlinien in allgemein Parallelogramm-artige Ab­ schnitte unterteilt sind, wobei die Matrize in mehrere konkave Abschnitte entsprechend den jeweiligen Fischaugen- Stufen durch eine erste Gruppe von Grenzlinien unterteilt ist, die sich in einer ersten Richtung erstrecken, und ei­ ne zweite Gruppe von Grenzlinien, die sich in einer zwei­ ten Richtung erstrecken, gekennzeichnet durch:
Ausbildung der zweiten Gruppe der Grenzlinien im wesent­ lichen als gerade Linie, wobei die zweite Gruppe der Grenz­ linien die erste Gruppe der Grenzlinien schräg schneidet.

2. Verfahren zur Herstellung einer Matrize nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß folgende weitere Schritte vor­ gesehen sind:

• 1) Hineingehen mit einem Schneidwerkzeug in einen unter­ teilten Abschnitt des Matrizenblocks entsprechend einem konkaven Abschnitt, während eine Eintrittsbewegungsrich­ tung des Schneidwerkzeugs so gesteuert wird, daß seine Ortskurve senkrecht zu einer startseitigen Grenzlinie wird, die eine erste Grenzlinie der zweiten Gruppe der Grenz­ linien umfaßt, und so festgelegt ist, daß sie eine Grenze des unterteilten Abschnitts wird;
• 2) Bewegen des Schneidwerkzeugs relativ zu dem Matrizen­ block, so daß das Schneidwerkzeug sich allgemein parallel zu den Grenzlinien des unterteilten Abschnitts, die zu der ersten Gruppe der Grenzlinien gehören, weiter fortbewegt; und
• 3) Steuern einer Relativaustrittsbewegungsrichtung des Schneidwerkzeugs so, daß die Ortskurve des Schneidwerk­ zeugs senkrecht zu einer festgelegten endseitigen Grenz­ linie wird, welche eine zweite Grenzlinie der zweiten Grenzliniengruppe umfaßt.

3. Verfahren zur Herstellung einer Matrize nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bearbeitung kontinuierlich für mehrere unterteilte Abschnitte erfolgt.

4. Verfahren zur Herstellung einer Matrize nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die kontinuierliche Bearbeitung dadurch durchgeführt wird, daß in der Ausbildungsrichtung der zweiten Gruppe der Grenzlinien in sehr kleinen Inter­ vallen die Ortskurve des Schneidwerkzeugs verschoben wird, die allgemein parallel zur Ausbildungsrichtung der ersten Gruppe der Grenzlinien verläuft.

5. Verfahren zur Herstellung einer Matrize nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die kontinuierliche Bearbeitung dadurch durchgeführt wird, daß ein gleichmäßiger Vorschub des Schneidwerkzeugs in der ersten Richtung erfolgt, wäh­ rend die Eintrittsbewegung und die Austrittsbewegung des Schneidwerkzeugs mittels Geschwindigkeitsvektorsteuerung gesteuert werden.