DE880206C

DE880206C - Verfahren zum Herstellen von Linsen aus thermoplastischen Kunst-stoffen durch spanabhebende Bearbeitung des Rohlings und Vorrichtung zur Ausuebung dieses Verfahrens

Info

Publication number: DE880206C
Application number: DEK3002A
Authority: DE
Inventors: Rudolf Kuhfuss
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1950-05-06
Filing date: 1950-05-06
Publication date: 1953-06-18

Description

Verfahren zum Herstellen von Linsen aus thermoplastischen Kunststoffen durch spanabhebende Bearbeitung des Rohlings und Vorrichtung zur Ausübung dieses Verfahrens Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Linsen aus thermoplastischen hunststoffen durch spanabhebende Bearbeitung des Rohlings und eine Vorrichtung zur Ausübung dieses Verfahrens.
Die Endbearbeitung von Linsen aus thermoplastischen Kunststoffen, z. B. polymerisierten Acrylsäureestern. erfolgt im allgemeinen durch Pressen, da eine spanabhehende Verformung wegen der auftretenden mechanischen und thermischen, örtlich verschiedenen Beanspruchung nicht zu opti.sc.h homogenen Körpern führt. Ein Nachschleifen wie hei Glaslinsen ist wegen der thermischen Beanspruchung nicht möglich. Infolge dieser Schlvierigleiten hat man bisher davon abgesehen, Kunststofflinsen in optisch hochwertigen Geräten zu benutzen.
Anderseits war man aber wie bei der Verwendung von Glaslinsen gezwungen, für die Justierung eine außerordentliche Sorgfalt aufzuwenden, die die Fabrikation wesentlich verteuerte. Es besteht daher das Bedürfnis, Linsen nach einem Verfahren herzustellen, das genaue Abmessungen und überall gleiche optische Eigenschaften gewährleistet.
Bei der Bearbeitung einzelner Kunststoffe. z. B.
Hartgummi, ist es bereits üblich, mit sehr hohen Drehzahlen zu arbeiten. Die Übertragung dieses Verfahrens auf optisch benutzte Flächen erschien jedoch aussichtslos, da die Genauigkeit nicht ausreicht. Gemäß der Erfindung wird nun bei der Herstellung von Linsen aus thermoplastischen Kunststoffen (durch spanabhebende Bearbeitung des Rohlings in der Wei.se vorgegangen. daß während der Bearbeitung auf den Werkstückhalter ein gegen das Lager wirkender axialer Druck ausgeübt wird, der den Zerspanungsdruck um ein Vielfaches übersteigt. Die Wirkung dieses auf den Werkstückhalter ausgeübten Druckes ist die Verringerung der Ölfilmstärke auf einen Wert, der durch den zusätzlichen Zerspanungsdruck nicht mehr beeinflußt wird. Man vermeidet auf diese Weise während der Bearbeitung jeldes axiale Spiel und kann eine bisher nicht möglich erscheinende Genauigkeit in der Bearbeitung von Kunststoffoberflächen erreichen.
Für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens mittels einer Drehbank bedient man sich vorzugsweise einer Werkstückhalterung, bei der die vorzugsweise mit mehrmals 4000 Ulmin umlaufende Arbeitsspindel eine mit ihr unlaufende Scheibe trägt, der eine andere Scheibe gegenüibersteht, die axial gegen adas Spindelhauptlager drückt, bei tder weiterhin zwischen den beiden Scheiben ein sich nach außen keilförmig verengender Spalt vorgesehen ist und bei der sich schließlich innerhalb dieses Spaltes Fliehkörper befinden, z. B. eine Flüssigkeit, eine Mehrzahl fester Körper und vorzugsweise Kugeln. Die Flichkörper befinden sich zweckmäßig in radialen Führungen und sind gleichmäßig iiber Iden Umfang verteilt. Aus mechanischen Gründen gibt man der Scheibe der Arbeitsspindel vorzugsweise außen eine größere Wandstärke als innen.
In der Werkzeughalterung bedient man sich vorteilhaft einer wärmeleitenden Einlage, die in unmittelbarer Berührung mit dem Schnittwerkzeug steht. Außerdem ist es zweckmäßig, die gesamte Spanabflußfläche des Schnittwerkzeuges hoch zu polieren. Man erreicht auf diese Weise eine Herabsetzung des Zerspanungsdruckes und eine bessere Abführung der frei werdenden Wärme.
Der Gegenstand der Erfindung kann auf die Bearbeitung sämtlicher Stoffe Anwendung fimden, bei denen der Zersp.anungsdruck im Verhältnis zur Axialkomponente des Druckerzeugers gering ist bzw. gering gewählt wird.
In der Zeichnung ist die für die Durchführung der Erfindung benutzte Vorrichtung an einem Ausführungslbeispiel schematisch dargestellt. Es zeigen Fig. I und 2 den Werkstückhalter im Quer- und Längsschnitt, Fig. 3 und 4 den Werkzenghalter im Längs- und Querschnitt.
Bei den dargestellten Teilen der Feinstdrehbank ist auf der Arbeitsspindel a zwischen den beiden Lagern, und zwar anschließend an das Hauptlager b, eine besondere, zur Erzeugung des axialen Druckes benutzte Vorrichtung vorgesehen. Diese besteht, wie insbesondere aus Fig. 2 hervorgeht, aus einer kegelförmigen Scheibe c, die mit der Stirnwand des Spindelkastens d fest verbunden ist, sowie aus einer zweiten kegeligen Scheibe die fest auf die Arbeitsspindel a aufgesetzt ist. Zwischen den beiden kegeligen Scheiben c und, befinden sich die F.liehkörper f, die im vorliegenden F.all als Kugeln ausgebildet sind. Diese Fliehkörper können sich in radialer Richtung nur in den Führungen g bewegen.
Beim Rotieren der Arbeitsspindel a wandern die Kugeln f infolge ihrer Fliehkraft entlang ,den Führungen g nach außen, tbis sie mit den Kegelflächen der Scheiben c und e in Berührung kommen. Die Summe der gleichmäßig über den Umfang verteilten Fliehkräfte erzeugt auf der kegeligen Festscheibe e gleichmäßig verteilte axiale Kraftkomponenten, die den Kopf der Arbeitsspindel a mit einem hesti-mmten Anpreßdruck gegen ,die Stirnwand des Hauptlagers b drücken. Dieser Druck ist so groß bemessen, daß er die in der gleichen Richtung wirkende Komponente des Zerspannungsdruckes bei der Bearbeitung des vom Spindelkopf getragenen Werkstückes um ein Vielfaches überwiegt, so daß hei der Bearbeitung keine Veränderung der ;Ölfilmstärke durch den veränderlichen Zerspanungsdruck mehr erfolgen kann. Die kegelige Festscheibe ; wirkt durch ihre außenliegende Masse als Kreisel.
Sie erzeugt damit eine so große Stabilisierung der rotierenden Arbeitsspindel a, daß die Radialkomponente ,des geringen Zerspanungsdruckes auf die gleichmäßige Verteilung des Ölfilms im H.auptlager b keinen Einfluß mehr hat.
Die Arbeitsspindel lätift mit einer sehr hohen Drehgeschwindigkeit, wie sie bei der Zerspanung von Kunststoff üblich ist. Vorzugsweise wird eine Drehzahl der Arbeitsspindel von 4000 bis 6000 Ulmin angewandt.
Durch die Wirkungsweise des oben bezeichneten Druckerzeugers wird eine äußerst vollkommene Nullagerung der Arbeitsspindel a in axialer und radialer Richtung wäihrend des Betriebes erreicht.
Bei dem Werkzeug gemäß Fig. 3 und 4 ist das eigentliche Schnittwerkzeug j mit einem Halter h verbunden, dessen Hohlquerschnitt durch eine Einlage i mit großer Wärmeleitfähigkeit ausgefüllt ist.
Das Schnittwerkzeug j kann so auf dem Halter h befestigt werden, daß es in direkter Berührung mit der stark wärmeleitenden Einlage i steht, so daß eine günstige Ableitung Ider Zerspanungswärme gewährleistet wird.
Die Spanabflußfläche h des gesamten Zerspanungswerkzeuges ist zur Vermeidung des Spanstaues hoch poliert.
Für idie Aufnahme des Zerspannungswerkzeuges wird ein besonders kräftiger Kugel dreh apparat üblicher Ausführung mit einer starken Lagerung verwendet.
Eine Feinstdrehbank mit den beschriebenen Vorrichtungen ermöglicht die spanabhebende Bearbeitung von Kunststofflinsen, da hiermit Fertigungstoleranzen erreicht werden, die nicht nur den bisherigen Bedingungen der optischen Industrie genügen, sondern diese größtenteils noch übertreffen.
Durch die Gewährleistung Ider Nullagerung der Arbeitsspindel a (Fig. I und 2) sowohl in axialer als auch in radialer Richtung wird bei der Bearbeitung die Kurve der Linsenkalotte in der gewünschten Form erzeugt, so daß der Krümmungsradius für jeden Punkt der Oberfläche derselbe ist. Gleichzeitig wind die Lage der optischen Achse durch die radiale Nullagerung der Arbeitsspindel a in höch- stem Maße gewährleistet. Durch die axiale Nulllagerung der Arbeitsspindel a wird ferner die richtige Linsenstärke sichergestellt.
Eine besonders große Oberflächengenauigkeit wird durch die Ausbildung des Zerspanungswerkzeuges gemäß Fig. 3 und 4 und durch die hohe Zerspanungsgeschwindigkeit bei geringstem Vorschub des Schnittwerkzeuges erreicht.
Durch das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren wurden nachstehende Toleranzen auch bei serienmäßiger Herstellung erreicht: maximale Abweichung im Krümmungsradius 1,25 @, maximale Abweichung in der Linsenstärke 1,25 U, maximale Abweichung in der Oberflächengenauigkeit o. I ,U.
Der bei dem beschriebenen Werkstückhalter auftretende axiale Druck kann durch die Bemessung der Drehzahl der Kugeln und der kegeligen Scheibe richtig gewählt werden.
PATENTANSPRSCHE: I. Verfahren zum Herstellen von Linsen aus thermoplastischen Kunststoffen durch spanabhebende Bearbeitung des Rohlings, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Bearbeitung auf den Werkstückhalter ein gegen das Lager wirkender axialer Druck ausgeübt wind, der den Zerspanungsdruck um ein Vielfaches übersteigt.

Claims

2. Werkstückhalterung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch I mittels einer Drehbank, dadurch gekennzeichnet, daß die vorzugsweise mit mehr als 4000 U/min umlaufende Arbeitsspindel (a) eine mit ihr umlaufende Scheibe (e) trägt, der eine andere Scheibe (c) gegenübersteht, die axial gegen das Spindelhauptlager (b) drückt, daß zwischen den beiden Scheiben ein sich nach außen keilförmig verendender Spalt vorgesehen ist und daß sich innerhalb dieses Spaltes Fliehkörper befinden. z. B. eine Flüssigkeit. eine Mehrzahl fester Körper und vorzugsweise Kugeln (f).

3. Werkstückhalterung n.ach Anspruch I, gekennzeichnet durch radiale Führungen (g) für die Fliehkörper (f).

4. Werkstückhalterung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Fliehkörper (f) gleichachsig über den Umfang verteilt sind.

5. Werkstückhalterung nach Anspruch 2 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheibe (c) der Arbeitsspindel (a) außen eine größere Wandstärke aufweist als innen.

6. Werkstückhalterung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 mittels einer Drehbank, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des Werkzeughalters (Iz) eine gut wärmeleitende Einlage (i) in unmittelbarer Berührung mit dem Schnittwerkzeug (j) angeordnet ist.

7. Werkzeughalterung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens die Spanabflußfläche (k) des Schnittwerkzeuges hoch poliert ist.