EP1393855A1 - Verfahren zum Herstellen von optischen Linsen - Google Patents

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EP1393855A1
EP1393855A1 EP03102667A EP03102667A EP1393855A1 EP 1393855 A1 EP1393855 A1 EP 1393855A1 EP 03102667 A EP03102667 A EP 03102667A EP 03102667 A EP03102667 A EP 03102667A EP 1393855 A1 EP1393855 A1 EP 1393855A1
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EP
European Patent Office
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workpiece
rpm
producing
optically active
active surface
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EP03102667A
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Gunter Schneider
Klaus Krämer
Helwig Buchenauer
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Schneider GmbH and Co KG
Original Assignee
Schneider GmbH and Co KG
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Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B1/00—Processes of grinding or polishing; Use of auxiliary equipment in connection with such processes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B13/00—Machines or devices designed for grinding or polishing optical surfaces on lenses or surfaces of similar shape on other work; Accessories therefor
    • B24B13/005—Blocking means, chucks or the like; Alignment devices

Definitions

  • the invention relates to a method for producing an optically active surface with at least one first processing stage, in which at least one first processing step is carried out with a cutting tool, the cutting tool generating adjacent grooves on the workpiece due to the feed rate.
  • a manufacturing method for ophthalmic lens surfaces is already known from WO 01/66308 A1.
  • An essentially two-stage process is described here.
  • the workpiece is processed with a cutting tool on a continuous path, the grooves generated by the cutting tool lying next to one another and having a constant step size between 0.1 mm and 3 mm, in particular between 0.03 mm and 0.05 mm ,
  • a second and a third method step are also described, wherein in the first method step a step size of the tool of 3 mm is used, in the next step a step size of 2 mm and finally in the third step a step size of 1 mm is used.
  • the workpiece is machined using a Smoothing tool moved on a continuous path, two paths lying next to each other constant step size between 0.2 mm and 3 mm, in particular between 0.04 mm and 1.25 mm or exactly Have 0.625 mm.
  • EP 0 849 038 A2 describes a high-speed lathe for turning optically active surfaces described.
  • the tool slide is radial and axially movable to the axis of rotation of the workpiece. According to claim 2, the speed increases at radial Delivery of the tool to ensure a constant cutting speed. Ranges of values the speed and the groove spacing are not described.
  • US 6,074,281 describes a polishing process in which the workpiece and the tool on the one hand a lifting movement run relative to each other in the direction of a first axis and on the other hand around a second non-parallel axis rotationally an alternating movement for polishing To run. An indication of the distance between them generated polishing tracks are not given.
  • the invention has for its object to provide a method for producing an optically active surface such that an optimal surface quality is guaranteed.
  • the object is achieved according to the invention in that in the first machining step the speed of the workpiece is increased or remains constant from a start value ⁇ s at the beginning of the machining to a final value ⁇ e towards the end of the machining of the workpiece, the rotational speed ⁇ being between 750 rpm / min and 6000 rpm, 750 rpm and 1500 rpm, 750 rpm and 3000 rpm or between 1500 rpm and 3000 rpm, and the distance d from two adjacent grooves or whose average distance d, ie the distance d from center to center, is changed or kept constant from a start value d s at the beginning of the machining to an end value d e towards the end of the machining of the workpiece, the distance d having a value between 0.05 mm and 0.2 mm, 0.05 mm and 0.1 mm or 0.15 mm and 0.2 mm.
  • the distance d to a value between 0.003 mm and 0.01 mm, in particular between 0.008 mm and 0.055 mm, is set or reduced. Starting from becomes a constant value in the first processing step the distance d is reduced. Thus, a very high one Surface quality achieved, which requires little polishing guaranteed.
  • Feed speed S [mm / s] during one Processing step is kept constant.
  • the absolute Feed speed S is constant and the specific one Feed is disproportionate to the angular velocity, d. H. the specific feed decreases with increasing Angular velocity.
  • an additional possibility is that the speed of the workpiece is increased or kept constant during the machining from ⁇ s to ⁇ e and the distance d of the grooves is expanded, reduced or kept constant from d s to d e .
  • the change in the rotational speed ⁇ and the distance d take place continuously, a different form of the change, for example in stages, also being possible.
  • the proportion of the cutting speed that decreases with the radius is compensated for by increasing the speed.
  • the distance d between the grooves increases or decreases.
  • the change in the speed ensures a simple drive control regarding the angular speed of the workpiece and the translatory movement of the tool running in the radial direction of the workpiece.
  • the cutting speed S C is kept approximately constant during a machining step, S C having a value between 1 m / s and 24 m / s, in particular between 8 m / s and 14 m / s, and the cutting speed S C is kept constant over a partial radius R T of the workpiece, R T being between 0% and 87.5%, in particular between 0% and 85% or between 12.5% and 100%, in particular between 15% and 100 % of the total radius, measured from the center of the workpiece.
  • the angular velocity should be infinitely large towards the central axis of the workpiece so that the cutting speed would be kept constant. Accordingly, the cutting speed in the area of the workpiece center decreases steadily within the last millimeters.
  • the workpiece is machined with a polishing tool in a second machining step, the distance d P of two successively generated polishing tracks being at most between 1 mm and 20 mm, in particular between 5 mm and 15 mm.
  • the polishing tool has a diameter of approximately 30 mm, so that the polishing tracks are covered with consideration of the curvature of the workpiece surface and at a distance d P between 1 mm and 20 mm.
  • At least one continuous polishing path is generated on the workpiece, the polishing path intersecting at at least one point K 1 on the workpiece and several continuous polishing paths are generated on the workpiece, the polishing paths cut at least one point S 1 on the workpiece.
  • the cutting tool during processing translationally in the direction of its axis of rotation proceed and the direction of translational movement of the cutting tool per revolution of the workpiece is changed at least once, the frequency of the translatory movement between 12.5 Hz and 100 Hz, in particular between 30 Hz and 70 Hz. So are in addition to the production of spherical surfaces Production of aspherical surfaces and the production of Guaranteed open spaces.
  • the translational Movement is carried out as a lifting or lowering movement.
  • the radial basic feed is horizontal Direction, this movement being the translatory stroke or lowering movement is superimposed.
  • the polishing path 21 shown in FIG. 1 is created by placing the polishing tool on the outer edge of the rotating, elliptical workpiece 23. After placing the tool, it is moved radially to the center 24 of the workpiece 23 and beyond the center 24. The superimposition of the translational movement of the polishing head in the radial direction of the workpiece 23 and the rotation of the workpiece 23 results in the polishing tracks 21, 22 shown in FIG. 1.
  • the polishing track 21 has the crossing points K 1 and K 2 with itself. Depending on the angular velocity of the workpiece 23 and the translational movement of the polishing head, different, similar polishing tracks, such as the polishing track 22, are generated.
  • the second polishing track 22 is provided which, in addition to the intersection points with itself, has a plurality of intersection points S 1 , S 2 , S 3 and S 4 with the first polishing track 21.
  • All movements of the machine are done by one High-performance electronics controlled and regulated.
  • the three Machine axes (C, X and Z axes) are with each other connected.
  • the machine body consists of a lower one Machine bed 1, on the right and left two Build up vertical side parts 2.
  • the workpiece spindle 3 is mounted on its upper End has a receptacle 4 for the workpiece 5.
  • the Workpiece spindle 3 is driven by an electric motor 6 driven and can either run continuously or it can be switched to a controlled one by switching axes Rotary axis (C axis) can be transformed.
  • the two side parts 2 carry two at their upper end horizontal, one behind the other guide tubes 7 where the recirculating ball guides 8 run. Make this possible the radial tool movement (X axis) and carry the Traverse 9.
  • the traverse 9 is also with a coupling rod 13 connected, which is the connection to a conventional Feed drive 14 produces.
  • this conventional Feed drive 14 is the radial tool infeed (in horizontal direction) driven (X-axis).
  • each two recirculating ball guides 15 which in turn the wear movable secondary part 16 of the linear motor and thus enabling axial movement (Z axis).
  • the Tool carriage 17 attached to the shown Example carries three tools.
  • the right tool 18 is used to edit the contour of the workpiece 5 while the Left tool 19 for working chamfers on the workpiece 5 serves.
  • the middle tool 20 is the polishing tool.
  • the workpiece 5 is fast in the workpiece spindle 3 Rotation offset.
  • the Tool slide 17 by means of secondary part 16 of the Linear motor in the Z-axis vertically downwards driven and by means of conventional feed drive 14 in move the X-axis horizontally until the tip of the tool 18 the outer edge of the workpiece 5 straight touched.
  • the feed drive 14 for a smooth feed movement of the tool slide 17 and tool 18 in horizontal, i.e. H. radial direction ensures (X axis)
  • the tool slide 17 with the Tool 18 from the secondary part 16 of the linear motor in vertical, d. H. axial direction (Z axis) oscillating moved so that the desired contour on the workpiece 5 arises.
  • This step can - if necessary - then with high cutting speed at very small infeed movements in the X axis are repeated, to achieve the desired surface quality.
  • the lens with tool 19 on the circumference machined and polished with tool 20 All movements in the three axes are linked, i. H. she depend on each other.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Grinding And Polishing Of Tertiary Curved Surfaces And Surfaces With Complex Shapes (AREA)
  • Shaping Of Tube Ends By Bending Or Straightening (AREA)
  • Eyeglasses (AREA)
  • Glass Compositions (AREA)

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen einer optisch aktiven Oberfläche mit mindestens einer ersten Bearbeitungsstufe, bei der mindestens ein erster Bearbeitungsschritt mit einem Schneidwerkzeug erfolgt, wobei das Schneidwerkzeug aufgrund der Vorschubgeschwindigkeit nebeneinander liegende Rillen auf dem Werkstück generiert. Im ersten Bearbeitungsschritt wird die Drehzahl des Werkstücks von einem Startwert ωs am Werkstückaußendurchmesser auf einen Endwert ωe im Bereich der Drehachse des Werkstücks erhöht, wobei ωs einen Wert zwischen 750 U/min und 1500 U/min und ωe einen Wert zwischen 1500 U/min und 3000 U/min aufweist. Der Abstand von zwei nebeneinander liegenden Rillen wird von einem Startwert ds am Werkstückaußendurchmesser auf einen Endwert de im Bereich der Drehachse des Werkstücks reduziert, wobei ds einen Wert zwischen 0,2 mm und 0,15 mm und de einen Wert zwischen 0,1 mm und 0,05 mm aufweist.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen einer optisch aktiven Oberfläche mit mindestens einer ersten Bearbeitungsstufe, bei der mindestens ein erster Bearbeitungsschritt mit einem Schneidwerkzeug erfolgt, wobei das Schneidwerkzeug aufgrund der Vorschubgeschwindigkeit nebeneinander liegende Rillen auf dem Werkstück generiert.
Es ist bereits ein Herstellungsverfahren ophthalmologischer Linsenoberflächen aus der WO 01/66308 A1 bekannt. Hierbei wird ein im wesentlichen zweistufiges Verfahren beschrieben. In einer ersten Stufe wird das Werkstück mit einem Schneidwerkzeug auf einer kontinuierlichen Bahn bearbeitet, wobei die durch das Schneidwerkzeug generierten Rillen nebeneinander liegen und eine konstante Schrittweite zwischen 0,1 mm und 3 mm, insbesondere zwischen 0,03 mm und 0,05 mm aufweisen. Es ist auch ein zweiter und ein dritter Verfahrensschritt beschrieben, wobei beim ersten Verfahrensschritt zunächst eine Schrittweite des Werkzeugs von 3 mm, in dem darauf folgenden Verfahrensschritt eine Schrittweite von 2 mm und schließlich im dritten Verfahrensschritt eine Schrittweite von 1 mm benutzt wird.
In der zweiten Stufe wird das Werkstück mittels eines Glättwerkzeugs auf einer kontinuierlichen Bahn bewegt, wobei zwei nebeneinander liegende Wegstrecken eine konstante Schrittweite zwischen 0,2 mm und 3 mm, insbesondere zwischen 0,04 mm und 1,25 mm oder genau 0,625 mm aufweisen.
In der EP 0 849 038 A2 ist eine Hochgeschwindigkeitsdrehmaschine zum Drehen optisch aktiver Oberflächen beschrieben. Der Werkzeugschlitten ist dabei in radialer und axialer Richtung zur Drehachse des Werkstücks bewegbar. Gemäß Anspruch 2 steigt die Drehzahl bei radialer Zustellung des Werkzeugs zur Gewährleistung einer konstanten Schnittgeschwindigkeit. Wertebereiche betreffend die Drehzahl und den Rillenabstand sind nicht beschrieben.
Die US 6,074,281 beschreibt ein Polierverfahren, bei dem das Werkstück und das Werkzeug einerseits eine Hubbewegung in Richtung einer ersten Achse relativ zueinander ausführen und andererseits um eine zweite nicht parallele Achse rotatorisch zueinander eine Wechselbewegung zum Polieren ausführen. Eine Angabe über den Abstand der dabei generierten Polierbahnen ist nicht gegeben.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Herstellen einer optisch aktiven Oberfläche derart auszubilden, daß eine optimale Oberflächengüte gewährleistet ist.
Gelöst wird die Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, daß im ersten Bearbeitungsschritt die Drehzahl des Werkstücks von einem Startwert ωs zu Beginn der Bearbeitung auf einen Endwert ωe gegen Ende der Bearbeitung des Werkstücks erhöht wird oder konstant bleibt, wobei die Drehzahl ω einen Wert zwischen 750 U/min und 6000 U/min, 750 U/min und 1500 U/min, 750 U/min und 3000 U/min oder zwischen 1500 U/min und 3000 U/min hat, und der Abstand d von zwei benachbarten Rillen bzw. deren mittlerer Abstand d, d.h. der Abstand d von Mitte zu Mitte, von einem Startwert ds zu Beginn der Bearbeitung auf einen Endwert de gegen Ende der Bearbeitung des Werkstücks verändert oder konstant gehalten wird, wobei der Abstand d einen Wert zwischen 0,05 mm und 0,2 mm, 0,05 mm und 0,1 mm oder 0,15 mm und 0,2 mm hat. Hierdurch wird erreicht, daß die Schnittgeschwindigkeit über nahezu den gesamten Bearbeitungszyklus nicht zu stark abfällt. Durch die Erhöhung des spezifischen Vorschubs, d. h. mit Bezug zur Winkelgeschwindigkeit des Werkstücks, steigt die Schnittgeschwindigkeit entsprechend dem Vorschubabteil an. Die durch das Schneidwerkzeug generierte Oberflächengüte der jeweiligen Schnittlinie ist nahezu einheitlich.
Zudem ist es von Vorteil, dass in einem zweiten Bearbeitungsschritt der Abstand d auf einen Wert zwischen 0,003 mm und 0,01 mm, insbesondere zwischen 0,008 mm und 0,055 mm, eingestellt bzw. reduziert wird. Ausgehend von einem konstanten Wert im ersten Bearbeitungsschritt wird der Abstand d reduziert. Somit wird eine sehr hohe Oberflächengüte erreicht, die einen geringen Polieraufwand gewährleistet.
Vorteilhaft ist es hierzu auch, daß die Vorschubgeschwindigkeit S [mm/s] während eines Bearbeitungsschritts konstant gehalten wird. Die absolute Vorschubgeschwindigkeit S ist konstant und der spezifische Vorschub ist gegenproportional zur Winkelgeschwindigkeit, d. h. der spezifische Vorschub sinkt mit steigender Winkelgeschwindigkeit.
Eine zusätzliche Möglichkeit ist gemäß einer Weiterbildung, daß die Drehzahl des Werkstücks während der Bearbeitung von ωs auf ωe erhöht oder konstant gehalten wird und der Abstand d der Rillen von ds auf de erweitert, reduziert oder konstant gehalten wird. Die Änderung der Drehzahl ω und des Abstandes d erfolgen dabei stetig, wobei eine davon abweichende Form der Änderung, z. b. stufenweise auch möglich ist. Der mit dem Radius abfallende Anteil der Schnittgeschwindigkeit wird durch die Erhöhung der Drehzahl ausgeglichen. Je nach Erhöhung der Drehzahl vergrößert oder reduziert sich dabei der Abstand d der Rillen. Die Änderung der Drehzahl gewährleistet eine einfache Antriebssteuerung betreffend die Winkelgeschwindigkeit des Werkstücks und die in radialer Richtung des Werkstücks verlaufende translatorische Bewegung des Werkzeugs.
Ferner ist es vorteilhaft, daß die Schnittgeschwindigkeit SC während eines Bearbeitungsschritts in etwa konstant gehalten wird, wobei SC einen Wert zwischen 1 m/s und 24 m/s, insbesondere zwischen 8 m/s und 14 m/s aufweist und die Schnittgeschwindigkeit SC über einen Teilradius RT des Werkstücks konstant gehalten wird, wobei RT zwischen 0 % und 87,5 %, insbesondere zwischen 0 % und 85 % beträgt bzw. zwischen 12,5 % und 100 %, insbesondere zwischen 15 % und 100 % des Gesamtradius, gemessen vom Werkstückmittelpunkt, beträgt. Zur Mittelachse des Werkstücks hin müßte die Winkelgeschwindigkeit unendlich groß sein, damit die Schnittgeschwindigkeit konstant gehalten würde. Demnach sinkt die Schnittgeschwindigkeit im Bereich des Werkstückmittelpunktes innerhalb der letzten Millimeter stetig ab.
Vorteilhaft ist es auch, daß in einer zweiten Bearbeitungsstufe das Werkstück mit einem Polierwerkzeug bearbeitet wird, wobei der Abstand dP von zwei nacheinander generierten Polierbahnen höchstens zwischen 1 mm und 20 mm, insbesondere zwischen 5 mm und 15 mm groß ist. Das Polierwerkzeug weist einen Durchmesser von etwa 30 mm auf, so daß mit Rücksicht auf die Krümmung der Werkstückoberfläche und bei einem Abstand dP zwischen 1 mm und 20 mm eine Überdeckung der Polierbahnen gewährleistet ist.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung ist schließlich vorgesehen, daß mindestens eine kontinuierliche Polierbahn auf dem Werkstück generiert wird, wobei die Polierbahn sich an mindestens einer Stelle K1 auf dem Werkstück kreuzt und mehrere kontinuierliche Polierbahnen auf dem Werkstück generiert werden, wobei die Polierbahnen sich an mindestens einer Stelle S1 auf dem Werkstück schneiden. Durch das Kreuzen und das Schneiden der verschiedenen Polierbahnen wird eine optimale Oberflächengüte gewährleistet. Es werden die verschiedensten Relativbewegungen zwischen dem Polierwerkzeug und der Werkstückoberfläche generiert, die den Abtrag der Rauhigkeitsspitzen gewährleisten.
Zudem ist es vorteilhaft, dass das Schneidwerkzeug während der Bearbeitung in Richtung seiner Drehachse translatorisch verfahren und die Richtung der translatorischen Bewegung des Schneidwerkzeugs pro Umdrehung des Werkstücks mindestens einmal geändert wird, wobei die Frequenz der translatorischen Bewegung zwischen 12,5 Hz und 100 Hz, insbesondere zwischen 30 Hz und 70 Hz, ist. Somit sind neben der Herstellung von sphärischen Flächen auch die Herstellung asphärischer Flächen und die Herstellung von Freiflächen gewährleistet.
Hierzu ist es vorteilhaft, dass die translatorische Bewegung als Hub- bzw. Senkbewegung ausgeführt wird. Der radiale Grundvorschub erfolgt hierbei in horizontaler Richtung, wobei dieser Bewegung die translatorische Hub- bzw. Senkbewegung überlagert ist.
Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung sind in den Patentansprüchen und in der Beschreibung erläutert und in den Figuren dargestellt. Es zeigt:
Figur 1
den Verlauf von zwei Polierbahnen,
Figur 2
eine Ansicht der Maschine,
Figur 3
einen Querschnitt durch die Maschine.
Die in Figur 1 dargestellte Polierbahn 21 entsteht durch Aufsetzen des Polierwerkzeugs am äußeren Rand des rotierenden, ellipsenförmigen Werkstücks 23. Nach dem Aufsetzen des Werkzeugs wird dieses radial zur Mitte 24 des Werkstücks 23 und über die Mitte 24 hinaus verfahren. Die Überlagerung von der translatorischen Bewegung des Polierkopfes in radialer Richtung des Werkstücks 23 und die Rotation des Werkstücks 23 ergibt die in Figur 1 dargestellten Polierbahnen 21, 22. Die Polierbahn 21 weist die Kreuzungspunkte K1 und K2 mit sich selbst auf. In Abhängigkeit der Winkelgeschwindigkeit des Werkstücks 23 und der translatorischen Bewegung des Polierkopfes werden verschiedene, sich ähnelnde Polierbahnen, wie zum Beispiel die Polierbahn 22 generiert.
Gemäß Figur 1 ist die zweite Polierbahn 22 vorgesehen, die neben den Kreuzungspunkten mit sich selbst mehrere Schnittpunkte S1, S2, S3 und S4 mit der ersten Polierbahn 21 aufweist.
Mit der nachstehend beschriebenen Vorrichtung wird das erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt:
Die verschiedenen Möglichkeiten des Massenausgleichs wurden nicht dargestellt, ebenso nicht die zusätzlichen Bestückungsmöglichkeiten des Werkzeugschlittens 17.
Alle Bewegungen der Maschine werden von einer Hochleistungselektronik gesteuert und geregelt. Die drei Maschinenachsen (C-, X- und Z-Achse) sind miteinander verknüpft.
Der Maschinenkörper besteht aus einem unteren Maschinenbett 1, auf dem sich rechts und links zwei senkrechte Seitenteile 2 aufbauen. In dem Maschinenbett 1 ist die Werkstückspindel 3 gelagert, die an ihrem oberen Ende eine Aufnahme 4 für das Werkstück 5 aufweist. Die Werkstückspindel 3 wird von einem Elektromotor 6 angetrieben und kann wahlweise kontinuierlich umlaufen oder sie kann durch Achsumschaltung in eine gesteuerte Rundachse (C-Achse) verwandelt werden.
Die beiden Seitenteile 2 tragen an ihrem oberen Ende zwei waagrechte, hintereinander liegende Führungsrohre 7, auf denen die Kugelumlaufführungen 8 laufen. Diese ermöglichen die radiale Werkzeugbewegung (X-Achse) und tragen die Traverse 9. An der Traverse 9 ist rechts und links je ein Führungsrohr 10 befestigt und außerdem trägt es das Zwischenstück 11 zur Aufnahme des Primärteils 12 des Linearmotors mit den Statorwicklungen.
Die Traverse 9 ist außerdem mit einer Koppelstange 13 verbunden, die die Verbindung zu einem konventionellen Vorschubantrieb 14 herstellt. Mit diesem konventionellen Vorschubantrieb 14 wird die radiale Werkzeugzustellung (in horizontaler Richtung) angetrieben (X-Achse).
Auf den vertikalen Führungsrohren 10 laufen rechts und links je zwei Kugelumlaufführungen 15, die ihrerseits den beweglichen Sekundärteil 16 des Linearmotors tragen und damit die axiale Bewegung ermöglichen (Z-Achse). An dem Sekundärteil 16 des Linearmotors ist der Werkzeugschlitten 17 befestigt, der im dargestellten Beispiel drei Werkzeuge trägt. Das rechte Werkzeug 18 dient zum Bearbeiten der Kontur des Werkstücks 5, während das linke Werkzeug 19 zum Anarbeiten von Fasen am Werkstück 5 dient. Das mittlere Werkzeug 20 ist das Polierwerkzeug.
Die Funktion der Maschine ist wie folgt:
Das Werkstück 5 wird mittels Werkstückspindel 3 in schnelle Umdrehung versetzt. Anschließend wird der Werkzeugschlitten 17 mittels Sekundärteil 16 des Linearmotors in der Z-Achse soweit vertikal nach unten gefahren und mittels konventionellem Vorschubantrieb 14 in der X-Achse soweit horizontal verfahren, dass die Spitze des Werkzeuges 18 den äußeren Rand des Werkstückes 5 gerade berührt. Während anschließend der Vorschubantrieb 14 für eine gleichmäßige Vorschubbewegung von Werkzeugschlitten 17 und Werkzeug 18 in horizontaler, d. h. radialer Richtung sorgt (X-Achse), wird der Werkzeugschlitten 17 mit dem Werkzeug 18 von dem Sekundärteil 16 des Linearmotors in vertikaler, d. h. axialer Richtung (Z-Achse), oszillierend so bewegt, dass die gewünschte Kontur am Werkstück 5 entsteht. Dieser Arbeitsgang kann - falls erforderlich - anschließend mit hoher Schnittgeschwindigkeit bei sehr kleinen Zustellbewegungen in der X-Achs wiederholt werden, um die gewünschte Oberflächenqualität zu erreichen. Anschließend wird die Linse mit Werkzeug 19 am Umfang bearbeitet und mit Werkzeug 20 poliert. Alle Bewegungen in den drei Achsen sind miteinander verknüpft, d. h. sie hängen voneinander ab.
Bezugszeichenliste
1
Maschinenbett
2
Seitenteil
3
Werkstückspindel
4
Werkstückaufnahme
5
Werkstück
6
Elektromotor
7
Führungsrohr
8
Kugelumlaufführung
9
Traverse
10
Führungsrohr
11
Zwischenstück
12
Primärteil
13
Koppelstange
14
Vorschubantrieb
15
Kugelumlaufführung
16
Sekundärteil
17
Werkzeugschlitten
18
Werkzeug
19
Werkzeug
20
Werkzeug
21
Polierbahn
22
Polierbahn
23
Werkstück
24
Mittelpunkt

Claims (9)

  1. Verfahren zum Herstellen einer optisch aktiven Oberfläche eines Werkstücks mit mindestens einer Bearbeitungsstufe, bei der mindestens ein Bearbeitungsschritt mit einem Schneidwerkzeug erfolgt, wobei das Schneidwerkzeug aufgrund der Vorschubgeschwindigkeit nebeneinander liegende, in Umfangsrichtung verlaufende Rillen in das Werkstück einarbeitet, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:
    a) im ersten Bearbeitungsschritt wird die Drehzahl des Werkstücks von einem Startwert ωs zu Beginn der Bearbeitung auf einen Endwert ωe gegen Ende der Bearbeitung erhöht oder bleibt konstant, wobei die Drehzahl ω einen Wert zwischen 750 U/min und 6000 U/min, 750 U/min und 1500 U/min, 750 U/min und 3000 U/min oder zwischen 1500 U/min und 3000 U/min hat,
    b) der Abstand d von zwei nebeneinander liegenden Rillen wird von einem Startwert ds zu Beginn der Bearbeitung auf einen Endwert de gegen Ende der Bearbeitung des Werkstücks verändert oder konstant gehalten, wobei der Abstand d einen Wert zwischen 0,05 mm und 0,2 mm, 0,05 mm und 0,1 mm oder 0,15 mm und 0,2 mm hat.
  2. Verfahren zum Herstellen einer optisch aktiven Oberfläche nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß in einem zweiten Bearbeitungsschritt der Abstand d von zwei nebeneinander liegenden Rillen auf einen Wert zwischen 0,003 mm und 0,01 mm oder zwischen 0,008 mm und 0,055 mm, eingestellt wird.
  3. Verfahren zum Herstellen einer optisch aktiven Oberfläche nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet dadurch, daß die Vorschubgeschwindigkeit S in radialer Richtung des Werkstücks konstant gehalten wird.
  4. Verfahren zum Herstellen einer optisch aktiven Oberfläche nach Anspruch 1, 2 oder 3, gekennzeichnet dadurch, daß die Drehzahl ω des Werkstücks während der Bearbeitung von ωs auf ωe erhöht oder konstant gehalten wird und der Abstand d der Rillen von ds auf de erweitert, reduziert oder konstant gehalten wird.
  5. Verfahren zum Herstellen einer optisch aktiven Oberfläche nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, gekennzeichnet dadurch, daß:
    a) die Schnittgeschwindigkeit SC während eines Bearbeitungsschritts in etwa konstant gehalten wird, wobei SC einen Wert zwischen 1 m/s und 24 m/s, insbesondere zwischen 5 m/s und 12 m/s aufweist,
    b) die Schnittgeschwindigkeit SC von außen nach innen über einen Teilradius RT des Werkstücks konstant gehalten wird, wobei RT zwischen 0 % und 87,5 % oder zwischen 0 % und 85 % des Gesamtradius beträgt.
  6. Verfahren zum Herstellen einer optisch aktiven Oberfläche nach Anspruch 1 bis 5, gekennzeichnet dadurch, daß in einer zweiten Bearbeitungsstufe das Werkstück (23) mit einem Polierwerkzeug bearbeitet wird, wobei der Abstand dP von zwei nacheinander generierten, benachbarten Polierbahnen (21, 22) in radialer Richtung höchstens zwischen 1 mm und 20 mm oder zwischen 5 mm und 15 mm groß ist.
  7. Verfahren zum Herstellen einer optisch aktiven Oberfläche nach Anspruch 1 bis 6, gekennzeichnet dadurch, daß:
    a) mindestens eine kontinuierliche Polierbahn (21) auf dem Werkstück (23) generiert wird, wobei sich die Polierbahn (21) an mindestens einer Stelle K1 auf dem Werkstück kreuzt,
    b) mehrere kontinuierliche Polierbahnen (21, 22) auf dem Werkstück (23) generiert werden, wobei sich die Polierbahnen (21, 22) an mindestens einer Stelle S1 auf dem Werkstück (23) schneiden.
  8. Verfahren zum Herstellen einer optisch aktiven Oberfläche nach Anspruch 1, 2 oder 3, gekennzeichnet dadurch, daß
    a) das Schneidwerkzeug während der Bearbeitung in Richtung seiner Drehachse translatorisch verfahren wird,
    b) die Richtung der translatorischen Bewegung des Schneidwerkzeugs pro Umdrehung des Werkstücks mindestens einmal geändert wird,
    c) die Frequenz der translatorischen Bewegung zwischen 12,5 Hz und 100 Hz oder zwischen 30 Hz und 70 Hz, ist.
  9. Verfahren zum Herstellen einer optisch aktiven Oberfläche nach Anspruch 8, gekennzeichnet dadurch, daß die translatorische Bewegung als Hub- bzw. Senkbewegung ausgeführt wird.
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EP1393855A1 true EP1393855A1 (de) 2004-03-03
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