EP1526947A1 - Verfahren und vorrichtung zum spanabhebenden bearbeiten von optischen linsen aus kunststoff - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zum spanabhebenden bearbeiten von optischen linsen aus kunststoff

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EP1526947A1
EP1526947A1 EP03740405A EP03740405A EP1526947A1 EP 1526947 A1 EP1526947 A1 EP 1526947A1 EP 03740405 A EP03740405 A EP 03740405A EP 03740405 A EP03740405 A EP 03740405A EP 1526947 A1 EP1526947 A1 EP 1526947A1
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EP
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chip
chip removal
cooled
removal point
lens
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP03740405A
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Inventor
Adalbert Hanssen
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Carl Zeiss Vision International GmbH
Original Assignee
Carl Zeiss AG
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Publication date
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29D—PRODUCING PARTICULAR ARTICLES FROM PLASTICS OR FROM SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE
    • B29D11/00—Producing optical elements, e.g. lenses or prisms
    • 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
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T407/00—Cutters, for shaping
    • Y10T407/11—Cutters, for shaping including chip breaker, guide or deflector detachable from tool and tool holder
    • Y10T407/118—Chip breaker
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T83/00—Cutting
    • Y10T83/263—With means to apply transient nonpropellant fluent material to tool or work

Definitions

  • the invention relates to a method for machining optical lenses made of plastic, in which the chip removal point on the lens is cooled.
  • the invention further relates to a device for performing the aforementioned method.
  • a method and a device of the type mentioned above are known from US 4,589,231 A.
  • an optical lens made of plastic is processed by grinding.
  • a liquid coolant is constantly sprayed onto the lens blank during grinding in order to prevent the lens from heating up and warping inadmissibly as a result of the grinding process.
  • the lens is processed dry, the grinding tool being designed such that only individual small grinding particles are produced. These are blown off and sucked off by an air stream.
  • the material used is CR-39 or a polycarbonate.
  • the invention is therefore based on the object of developing a method and a device of the type mentioned at the outset such that the disadvantages mentioned above are avoided.
  • the advantages of the diamond turning method are to be retained, while on the other hand the disadvantages described above, in particular the occurrence of long turning chips, are to be avoided.
  • this object is achieved in that the chip removal point is selectively cooled to a temperature at which the plastic becomes so brittle that the chip breaks into pieces.
  • the object on which the invention is based is achieved in a device of the type mentioned at the outset by providing a nozzle which is directed at the chip removal point and which is connected to a supply unit for a cooling medium.
  • the selective cooling of the chip removal point has the consequence that the removed chip cannot develop into an elongated turning chip, since it already breaks into many small pieces during chip removal due to the brittleness at the temperature in question, the configuration of which is quite comparable to grinding chips are and therefore equally easy to dispose of.
  • the chip removal point is cooled by the flow of a cooled gas, nitrogen being preferably used.
  • This measure has the advantage that a dry machining process is represented by the inflow by means of a gas, which does not require drying of the workpiece after exposure to a liquid coolant.
  • cooling devices which supply and / or use cooled nitrogen as a cooling medium are known per se and are commercially available, so that tried-and-tested devices can be used, which moreover allow sensitive adjustment of the temperature and gas quantity required in each case.
  • 10 denotes a plastic lens, for example a spectacle lens.
  • An arrow 12 indicates that the lens 10 is rotated about its optical axis with a device, not shown.
  • An extremely schematically indicated lathe 14 has a turning tool 16, the cutting edge 18 of which engages with the lens 10 via a tip 20.
  • a CNC control also not shown, can be used to generate a desired profile on the surface of the rotating lens 10 by moving the turning tool 16 along the required coordinate axes. This is known per se and is not the subject of the present invention.
  • a cooling device 30 which differs from conventional cooling devices in that the chip removal point is only selectively cooled to a predetermined temperature, while the lens 10 itself is not substantially cooled in the rest.
  • a supply unit 32 is connected via a line 34 to a nozzle 36, which is directed towards the chip removal point, as indicated by an arrow 38.
  • the supply unit 32 supplies, for example, cooled nitrogen, which is directed as a thin gas jet at the chip removal point, in particular only at the chip itself immediately after its removal.
  • the temperature and the delivery rate or velocity of the gas jet can be set within wide ranges. In the present case, depending on the type of plastic from which the lens 10 is made and on the set feed of the lathe 14, i.e. Depending on the chip thickness, a certain temperature and flow rate of the gas jet are set.
  • This temperature is set in connection with the volume of the cooling gas that is conveyed so that the turned-off plastic chip becomes so brittle that it breaks into pieces immediately after being removed.
  • This process can also be optimized in connection with the geometry of the cutting edge 18 or the tip 20 in such a way that the pieces of the chip are so small that they can be disposed of like dust.
  • a chip breaker (not shown) can also be provided in the vicinity of the turning tool 16, onto which the chip runs after removal and then breaks up into fine parts in its brittle state.
  • a suction device 40 which consists of a suction fan 42, a line 44 and a suction hood 46.
  • the suction hood 46 is dimensioned and positioned in such a way that it collects the pieces of swarf produced in the manner explained above and feeds them to a collecting container in a manner known per se via the line 44 and the suction fan 42.

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Abstract

Ein Verfahren und eine Vorrichtung diesen zum spanabhebenden Bearbeiten von optischen Linsen (10) aus Kunststoff. Die Spanabnahme erfolgt durch Abdrehen. Die Spanabnahmestelle an der Linse (10) wird mittels einer Düse (36) punktuell auf eine Temperatur abgekühlt, bei der der Kunststoff so weit versprödet, dass der Span in Stücke bricht und durch Absaugen entsorgt werden kann.

Description

Verfahren und Vorrichtung zum spanabhebenden Bearbeiten von optischen Linsen aus Kunststoff
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum spanabhebenden Bearbeiten von optischen Linsen aus Kunststoff, bei dem die Spanabnahmestelle an der Linse gekühlt wird.
Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zur Durchführung des vorgenannten Verfahrens. Ein Verfahren und eine Vorrichtung der vorstehend genannten Art sind aus der US 4,589,231 A bekannt.
Bei dem bekannten Verfahren wird eine optische Linse aus Kunststoff durch Schleifen bearbeitet. Gemäß einem ersten erläuterten Ausführungsbeispiel wird während des Schleifens ein flüssiges Kühlmittel konstant auf den Linsenrohling aufgesprüht, um zu verhindern, dass die Linse sich infolge des SchleifVorganges unzulässig erwärmt und verwirft.
Gemäß einem weiteren geschilderten Ausführungsbeispiel wird die Linse trocken bearbeitet, wobei das Schleifwerkzeug so ausgebildet ist, dass lediglich einzelne kleine Schleifpartikel entstehen. Diese werden durch einen Luftstrom abgeblasen und abgesaugt. In diesem Zusammenhang wird als Kunststoff der Werkstoff CR-39 oder ein Polycarbonat verwendet.
Neben diesen bekannten Schleifverfahren, bei denen von Hause aus kornartige Schleifspäne, also individuelle kleine Partikel, abgehoben werden, ist als weiteres spanabhebendes Bearbeitungsverfahren für optische Linsen aus Kunststoff auch das sogenannte "Diamant-Drehverfahren" bekannt.
Bei diesem bekannten Verfahren wird, wie bei allen Drehverfahren, ein relativ langer Drehspan erzeugt. Diese sogenannten "Wickelspäne" sind hinsichtlich ihrer Entsorgung problematisch, weil sie sich zu Knäueln verbinden und daher nicht in einfacher Weise durch einen Luftstrom oder dergleichen entsorgt werden können . Man hat daher bereits versucht, das Entstehen derartiger Wickelspäne dadurch zu verhindern, dass man das Schneidprogramm, d.h. die Maschinensteuerung der Drehmaschine, so modifiziert hat, dass z.B. nach jeder Umdrehung des Linsenrohlings das Drehwerkzeug wieder kurzzeitig an die Stelle geführt wird, an der er den gerade beendeten Umlauf begonnen hatte . Dies hat zur Folge, dass die Drehschneide für einen kurzen Augenblick an eine bereits bearbeitete, d.h. materialfreie Stelle gelangt, so dass der erzeugte Drehspan in diesem Augenblick unterbrochen wird.
Diese Vorgehensweise hat jedoch den Nachteil, dass immer noch Drehspäne erzeugt werden, deren Länge einem vollen Umfang des jeweiligen Umlaufs entspricht. Zwar sind diese Späne etwas kürzer als die der zuvor genannten Art, ein Verknäueln auch dieser kürzeren Späne kann jedoch ebenfalls nicht ausgeschlossen werden.
Darüber hinaus hat diese Vorgehensweise den Nachteil, dass die periodische Unterbrechung des Drehvorganges insgesamt zu einer Verlängerung des Bearbeitungsvorganges führt.
Weiterhin führt die periodische Umsteuerung des Drehwerkzeuges zu Schwingungen der Drehmaschine, und schließlich leidet auch die erzeugte Oberflächenqualität.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs genannten Art dahingehend weiterzubilden, dass die vorstehend genannten Nachteile vermieden werden. Insbesondere sollen die Vorteile des Diamant-Drehverfahrens beibehalten werden, während andererseits die vorstehend geschilderten Nachteile, insbesondere das Auftreten von langen Drehspänen, vermieden werden sollen.
Bei einem Verfahren der eingangs genannten Art wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Spanabnahmestelle punktuell auf eine Temperatur abgekühlt wird, bei der der Kunststoff so weit versprodet, dass der Span in Stücke bricht.
In entsprechender Weise wird bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe dadurch gelöst, dass eine punktuell auf die Spanabnahmestelle gerichtete Düse vorgesehen ist, die mit einer Versorgungseinheit für ein Kühlmedium in Verbindung steht.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird auf diese Weise vollkommen gelöst.
Die punktuelle Abkühlung der Spanabnahmestelle hat nämlich zur Folge, dass der abgehobene Span sich nicht zu einem langgestreckten Drehspan entwickeln kann, da er bereits infolge der Sprödigkeit bei der betreffenden Temperatur während der Spanabnahme in viele kleine Stücke zerbricht, die von ihrer Konfiguration durchaus mit Schleifspänen vergleichbar sind und daher gleichermaßen einfach entsorgt werden können.
Aus der US 2,380,653 ist zwar ein Verfahren bekannt, bei dem zum Entfernen von Graten an Gummibalgen vorgeschlagen wird, die Balgen mittels Trockeneises abzukühlen und die versprödeten Grate dann in einer im übrigen mit Holzstücken gefüllten rotie- renden Trommel abzubrechen, dieses bekannte Verfahren wird aber in der DE 692 28 825 T2 ausdrücklich als für den Einsatz beim Bearbeiten von optischen Linsen aus Kunststoff ungeeignet bezeichnet. Außerdem geht es bei diesem bekannten Verfahren um das Entfernen von Graten nach einem Abformprozess, während die vorliegende Erfindung das Entfernen von Spänen, insbesondere von Drehspänen während einer formgebenden Bearbeitung betrifft.
Bei bevorzugten Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Spanabnahmestelle durch Anströmen eines gekühlten Gases gekühlt, wobei vorzugsweise Stickstoff eingesetzt wird.
Diese Maßnahme hat den Vorteil, dass durch das Anströmen mittels eines Gases ein trockener Bearbeitungsprozess dargestellt wird, der keine Trocknung des Werkstücks nach Beaufschlagung mit einem flüssigen Kühlmittel erfordert.
Weiterhin sind Kühlgeräte, die gekühlten Stickstoff als Kühlmedium liefern und/oder verwenden, an sich bekannt und im Handel erhältlich, so dass auf bewährte Gerätschaften zurückgegriffen werden kann, die überdies eine feinfühlige Einstellung der jeweils notwendigen Temperatur und Gasmenge gestatten.
Weitere Vorteile ergeben sich aus der Beschreibung und der beigefügten Zeichnung.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Die einzige Figur zeigt in äußerst schematisierter Weise eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens .
In der Figur bezeichnet 10 eine Kunststoff-Linse, beispielsweise ein Brillenglas.
Mit einem Pfeil 12 ist angedeutet, dass die Linse 10 mit einer nicht dargestellten Vorrichtung um ihre optische Achse gedreht wird.
Eine äußerst schematisiert angedeutete Drehmaschine 14 weist einen Drehwerkzeug 16 auf, dessen Schneide 18 über eine Spitze 20 mit der Linse 10 in Eingriff steht.
Durch eine ebenfalls nicht dargestellte CNC-Steuerung kann durch Verfahren des Drehwerkzeugs 16 entlang der erforderlichen Koordinatenachsen auf der Oberfläche der sich drehenden Linse 10 ein gewünschtes Profil erzeugt werden. Dies ist an sich bekannt und nicht Gegenstand der vorliegenden Erfindung.
Beim Abdrehen der Oberfläche der Linse 10 mittels eines Drehwerkzeugs 16 entsteht am Eingriffspunkt der Spitze 20 an der Linse 10, d.h. an der Spanabnahmestelle, ein Drehspan. Herkömmliche Drehspäne sind sehr lang und neigen dazu, sich aufzuwi- ekeln bzw. zu verknäulen. Die Entsorgung derartiger herkömmlicher Drehspäne ist daher problematisch.
Erfindungsgemäß ist nun eine Kühlvorrichtung 30 vorgesehen, die sich von herkömmlichen Kühlvorrichtungen dadurch unterscheidet, dass die Spanabnahmestelle lediglich punktuell auf eine vorbestimmte Temperatur abgekühlt wird, während die Linse 10 selbst im übrigen nicht wesentlich gekühlt wird.
Zu diesem Zweck ist eine Versorgungseinheit 32 über eine Leitung 34 mit einer Düse 36 verbunden, die auf die Spanabnahmestelle gerichtet ist, wie mit einem Pfeil 38 angedeutet. Die Versorgungseinheit 32 liefert beispielsweise gekühlten Stickstoff, der als dünner Gasstrahl auf die Spanabnahmestelle gerichtet wird, insbesondere nur auf den Span selbst unmittelbar nach dessen Abnahme.
Durch in der Zeichnung ebenfalls nicht dargestellte, an sich aber bekannte Mittel lassen sich die Temperatur und die Fördermenge bzw. Geschwindigkeit des Gasstrahls in weiten Bereichen einstellen. Im vorliegenden Fall wird je nach Art des Kunststoffs, aus dem die Linse 10 besteht, und je nach dem eingestellten Vorschub der Drehmaschine 14, d.h. je nach Spandicke, eine bestimmte Temperatur und Fördermenge des Gasstrahls eingestellt.
Diese Temperatur ist in Verbindung mit dem geförderten Volumen des Kühlgases so eingestellt, dass der abgedrehte Kunststoffspan so weit versprodet, dass er unmittelbar nach dem Abnehmen in Stücke bricht. Dieser Vorgang lässt sich auch in Verbindung mit der Geometrie der Schneide 18 bzw. der Spitze 20 optimieren, und zwar derart, dass die Stücke des Spans so klein sind, dass sie wie ein Staub entsorgt werden können.
Zu diesem Zweck kann ferner eine Spanleitstufe (nicht dargestellt) in der Nähe des Drehwerkzeugs 16 vorgesehen werden, auf die der Span nach der Abnahme aufläuft und dann in seinem spröden Zustand in feine Teile zerbricht.
Um den so in kleine Partikel zerlegten Span zu entfernen, ist eine Absaugeinrichtung 40 vorgesehen, die aus einem Sauggebläse 42, einer Leitung 44 und einer Absaughaube 46 besteht. Die Absaughaube 46 ist so dimensioniert und positioniert, dass sie die in der vorstehend erläuterten Weise erzeugten Stücke der Drehspäne auffängt und über die Leitung 44 sowie das Sauggebläse 42 in an sich bekannter Weise einem Sammelbehälter zuführt.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum spanabhebenden Bearbeiten von optischen Linsen (10) aus Kunststoff, bei dem die Spanabnahmestelle an der Linse (10) gekühlt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Spanabnahme durch Abdrehen erfolgt, und dass die Spanabnahmestelle punktuell auf eine Temperatur abgekühlt wird, bei der der Kunststoff so weit versprodet, dass der Span in Stücke bricht.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der an der Spanabnahmestelle ablaufende Span gekühlt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Spanabnahmestelle durch Anströmen eines gekühlten Gases gekühlt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Gas Stickstoff ist.
5. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Stücke abgesaugt werden.
6. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Span beim Abheben geleitet du zerbrochen wird.
7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem o- der mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine punktuell auf die Spanabnahmestelle gerich- tete Düse (36) vorgesehen ist, die mit einer Versorgungseinheit (32) für ein Kühlmedium in Verbindung steht.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel zum Leiten des Spanes nach dem Abheben vorgesehen sind.
EP03740405A 2002-08-02 2003-07-02 Verfahren und vorrichtung zum spanabhebenden bearbeiten von optischen linsen aus kunststoff Withdrawn EP1526947A1 (de)

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