EP0758571B1 - Verfahren und Werkzeug zur Erzeugung einer konkaven Oberfläche aus einem Brillenglasrohling - Google Patents

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EP0758571B1
EP0758571B1 EP96112436A EP96112436A EP0758571B1 EP 0758571 B1 EP0758571 B1 EP 0758571B1 EP 96112436 A EP96112436 A EP 96112436A EP 96112436 A EP96112436 A EP 96112436A EP 0758571 B1 EP0758571 B1 EP 0758571B1
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EP
European Patent Office
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tool
workpiece
axis
edge
axes
Prior art date
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EP96112436A
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EP0758571A1 (de
EP0758571B8 (de
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Joachim Diehl
Ronald Lautz
Karl-Heinz Tross
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Loh Optikmaschinen AG
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Publication date
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Publication of EP0758571B1 publication Critical patent/EP0758571B1/de
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    • B24B13/06Machines or devices designed for grinding or polishing optical surfaces on lenses or surfaces of similar shape on other work; Accessories therefor grinding of lenses, the tool or work being controlled by information-carrying means, e.g. patterns, punched tapes, magnetic tapes
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • Y10T409/307448Milling including means to infeed rotary cutter toward work with work holder

Definitions

  • the invention relates to a method for generating a concave surface from a lens blank, accordingly the preamble of claim 1, and also includes tools to carry out the process on hard and brittle Plastic existing eyeglass lens blanks.
  • the invention has for its object a method of im
  • the task of the invention also includes the provision of tools particularly suitable for carrying out the process.
  • the task is given by the features of the claim 1 solved.
  • Advantageous further developments of the method are specified in subclaims 2 to 5 and below also explained in more detail.
  • Especially for the execution of the procedure suitable tools are specified in claims 6 and 7, of which claim 6, the tool training for brittle hard Materials and claim 7, the tool training for plastic materials includes.
  • the grooving process involves very high machining or Grinding performance possible, so that the majority of the to be removed Blank material is quickly removed.
  • the continuously the piercing or immersion process saves you from having to the known method necessary multiple cuts in the case thick lens blanks.
  • Already during the grooving process achieves a surface at least in the area of the outer edge, that of the target outer contour of the optically effective inner lens surface equivalent.
  • the method according to the invention enables the generation of high accuracy Surfaces.
  • everyone in the Spectacle lens optics are generated, namely toric, prismatic, decentered, multifocal or atoric Surfaces on glasses and plastics.
  • Claim 2 integrated an edge processing process, which does not only thin, comfortable glasses can be made, but for the later fitting of the glasses into the glasses frame also a reduction in working hours with less tool wear reached on the side of the eyewear manufacturer.
  • the advantage for the process user is that a lower one Stock of semi-finished glasses with different Diameters is made possible.
  • the workpiece circumferential edge is provided with a facet should, can also be a faceting operation according to claim 4 be switched on in the procedure, so that when making of a border machining process a total of four immediately consecutive Operations with only one clamping or Blocking of the workpiece can be carried out on this.
  • this angle is set to 105 ° according to claim 5, i.e. when the workpiece axis b is arranged vertically, the tool axis c to the horizontal at an angle of only 15 ° sloping. At this angle, it can while performing the grinding or milling process, even with very strongly concave curved eyeglass lens surfaces do not cause a collision between the tool spindle or the tool shaft and the lens rim come.
  • the grinding tool specified in claim 6 for implementation is due to the procedure on a brittle hard lens blank the special design of the grinding lip is very advantageous, because the cutting edge geometry remains constant even with wear remains. Only the diameter of the tool increases due to wear from what is easily measured by measuring the thickness of the ground Glasses and subsequent accounting in the control program can be compensated.
  • the milling tool according to claim 7 for performing the method is on a plastic eyeglass lens blank with regard to its Rotational form disc-shaped, with individual milling cutters are distributed around the circumference.
  • the cutting performance this milling tool, in which the cutting edges give a shape Defining the toric envelope is high.
  • the service life of the cutting edges can advantageously be increased, if the cutting inserts of the milling tool that have the cutting edges are rotatably attached according to claim 8. On this way, several areas of the cutting plates can be moved in succession be turned into a working position before the Replacing inserts for wear or their Rework outer diameter.
  • the tool 2 is coaxial with a spindle 4 via a shaft 3 attached, rotating via an electric motor 5 and in the Speed is driven adjustable.
  • the workpiece 1 is on one Blocked workpiece holder 6, which is concentric on a spindle 7 is attached.
  • the spindle 7 is driven by a servo motor 8 numerically controlled rotatably driven.
  • Workpiece 1, tool holder 6, spindle 7 and motor 8 and all associated unspecified parts are on one Coordinate device attached to the machine and can therefore together on mutually perpendicular linear movement axes x and y are moved.
  • the common central axis of parts 1, 6, 7 and 8 coincides with the rotational movement axis b of the workpiece 1 together.
  • the tool 2, the shaft 3, the spindle 4 and the motor 5 common central axis coincides with the rotational movement axis c of tool 2 and a tool setting axis z (Fig. 1) together.
  • the linear movement axes x, y and the rotational movement axis b are CNC-controlled, while the Rotational movement axis c is only adjustable in speed.
  • the axis z only serves the one shifting on the rotational movement axis c Tool setting 2. Since all CNC axes in the Workpiece spindle are combined, there is a simple loading. The workpiece can be in a defined loading and unloading position be driven, so that even simple handling devices can be used for automatic workpiece change.
  • the tool spindle 4 with the attached tool 2 and the associated electric motor 5 as well as all other associated Parts not specified can be retained of the design angle ⁇ for adjusting the tool 2 onto the center of the workpiece 1 perpendicular to the x movement axis be adjusted.
  • the above are adjustable parts via a support arm 9 with a guide carriage 10 rigidly connected in the specified direction of adjustment slidably mounted on a guide bed 11 of the machine is. Between the guide carriage 10 and the guide bed 11 is effective for adjusting a threaded spindle 12, the on the one hand rotatable but axially immovable on the guide bed 11 is stored and on the other hand in a corresponding thread of the Guide carriage 10 engages.
  • the grinding tool is disc-shaped with an annular grinding lip on its periphery 13 trained. From the front of the asymmetrically trained Starting from the grinding lip 13, its radius increases towards the spindle 4, with its largest radius in a circular shaping cutting edge 14 runs out.
  • the process is this shaping cutting edge on the workpiece so that they are approximately radial to the center of the workpiece is directed.
  • the one on the spindle side the rear edge 15 of the grinding lip 13 opening the cutting edge 14 is taking into account the design angle ⁇ designed so that the rear surface to the tool rotation axis c runs at the angle ⁇ .
  • the deepest Point 16 is always in the plane of the two linear ones Movement axes x and y. This is in a comparison 3 and 4 clearly.
  • the cutting edge 14 is always through determines the largest radius of the grinding lip and is also at progressive tool wear always approximately radial to the center of the workpiece. 4 is next to that in full lines shown wear contour also the new contour of the Tool drawn in dashed lines. Based on these The cutting edge is sharpened due to the special tool geometry during the grinding process itself, so that the shape is not impaired for the surface to be processed. The reduction of the cutting edge radius due to wear can easily be taken into account in the machine's computer program become.
  • the grinding material of the grinding lip 13 consists of finely divided Diamond particles.
  • the grinding lip 13 either made of sintered material, in which the diamond particles are embedded, or the finely divided diamond particles are galvanically bonded to the ring-shaped grinding lip 13 applied.
  • the milling tool 2 'is relative its rotational shape is disc-shaped.
  • At the outer ends of the support arms 17 are in diameter matching inserts 19 attached.
  • the ring edges 20 of the cutting inserts 19 are radial to the axis of rotation c of the milling tool 2 'aligned and define a shape toric envelope, indicated by dashed lines in Fig. 5 is indicated.
  • the toric envelope is related to it from its largest radius, the plane is approximately radial to Center of the workpiece.
  • the lowest point 16 'of the shaping toric envelope surface always in the plane of the two linear axes of movement x and y.
  • Fig. 6 it is shown that the cutting inserts 19 on the holding arms 17 each secured by a central screw 21 are. With the help of screw 21, the set rotational position the insert 19 fixed on the holding arm 17. As in Fig. 6 is indicated by the angular dimension ⁇ , from the circumference the cutting edge 20 for the milling process only an angle of about 90 ° used, i.e. only about a quarter of the circumference of the ring cutting edge is used for the milling process. This means that the Inserts 19 after wear of the first ring cutting sector can be turned three times to a new position.
  • the blocked workpiece 1 is first by lateral displacement approached tool 2 on the x-axis, whereupon the Workpiece 1 on the y-axis compared to the one that always remains stationary Tool 2 is moved until the workpiece 1 itself is located approximately at the same level as the tool axis and the Edge of the workpiece touches the circular cutting edge 14. in this connection is rotated around the respective tool and workpiece Rotational movement axes c or b material removed from the workpiece edge.
  • the x-axis and continuous infeed on the y-axis now a processing of the lens blank on the by the Spectacle frame shape predetermined circumferential contour made. at the workpiece 1 is fed on the y-axis Tool attack on the edge of the workpiece, for example in the manner of a helix.
  • step sequence is under constant rotation of workpiece and tool around the associated Rotational axes the workpiece 1 compared to the tool 2 at Grooving operation through coordinated, program-controlled movement shifted further on the x and y axes until the tool and workpiece approximately assume the relative position shown in FIG. 10.
  • the bulk of the blank material to be removed is one adapted as much as possible to the surface to be produced annular trough-shaped surface 23 was created.
  • a method of creating a surface from a Spectacle lens blank described for both brittle hard materials is also suitable for plastics.
  • a Disc-shaped, rotationally symmetrical tool relatively large diameter used, with the help of at least two operations, one grooving operation and one shaping operation with material removal along a spiral path, the blank material to be removed with high Grinding or milling performance is removed.
  • the result is from the last work step a spiral from the outside machining path running inwards with low residual tip height with a relatively large tip distance.
  • the surface created requires only minor finishing and polishing post-processing.
  • the process can be both based on the shape of the glasses adapting edge processing as well as a Eyeglass lens be integrated faceting operation. Farther become tools for carrying out the grinding or milling process proposed.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Grinding And Polishing Of Tertiary Curved Surfaces And Surfaces With Complex Shapes (AREA)
  • Milling Processes (AREA)

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Erzeugung einer konkaven Oberfläche aus einem Brillenglasrohling, entsprechend dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, und schließt auch Werkzeuge zur Durchführung des Verfahrens an spröd-harten und aus Kunststoff bestehenden Brillenglasrohlingen ein.
Bei einem bekannten Verfahren der eingangs angegebenen Gattung (DE 42 10 381 A1) werden das Werkzeug und das Werkstück während des gesamten Verfahrensablaufs so gesteuert, daß die Materialabtragung ausschließlich entlang eines spiralförmigen Weges erfolgt. Auf diese Weise läßt sich zwar eine Formgebung der konkaven Oberfläche erzielen, die der fertigen Linsenfläche schon weitgehend entspricht, jedoch erfolgt dies mit geringer Zerspanungsleistung. Sollen auf diese Weise größere Materialabtragungen an dem Werkstück vorgenommen werden, so müßten Werkstück und Werkzeug mehrfach entlang eines spiralförmigen Weges relativ zueinander bewegt werden, was bei der Rezeptfertigung von Brillengläsern zu unerwünscht langen Bearbeitungszeiten führt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Gattung vorzuschlagen, mit welchem bei hoher Zerspanungsleistung sowohl sprödharte Materialien als auch Kunststoffmaterialien zur Erzeugung aller in der Brillenglasoptik üblichen konkaven Flächenformen mit dem Ergebnis einer gleichmäßigen Flächengüte und kurzen Bearbeitungszeiten genau und wirtschaftlich bearbeitet werden können. Die Erfindungsaufgabe umfaßt auch die Bereitstellung von zur Verfahrensdurchführung besonders geeigneten Werkzeugen. Die gestellte Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen des Verfahrens sind in den Unteransprüchen 2 bis 5 angegeben und nachfolgend ebenfalls näher erläutert. Für die Verfahrensdurchführung besonders geeignete Werkzeuge sind in den Ansprüchen 6 und 7 angegeben, von denen Anspruch 6 die Werkzeugausbildung für spröd-harte Materialien und Anspruch 7 die Werkzeugausbildung für Kunststoffmaterialien beinhaltet.
Die Schrittaufteilung des erfindungsgemäßen Verfahrens auf zwei Arbeitsgänge, nämlich auf einen ersten Einstech-Arbeitsgang und einen zweiten Arbeitsgang mit Materialabtragung entlang eines spiralförmigen Weges, führt zu sehr kurzen Bearbeitungszeiten. Beim Einstech-Arbeitsgang sind sehr hohe Zerspanungs- bzw. Schleifleistungen möglich, so daß die Hauptmenge des zu entfernenden Rohlingmaterials rasch abgetragen ist. Der kontinuierlich erfolgende Einstech- oder Eintauch-Arbeitsgang erspart die bei dem bekannten Verfahren notwendigen Mehrfachschnitte im Fall dicker Brillenglasrohlinge. Schon beim Einstech-Arbeitsgang wird mindestens im Bereich des Außenrandes eine Oberfläche erzielt, die der Sollaußenkontur der optisch wirksamen Brillenglasinnenfläche entspricht.
Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht die Erzeugung hochgenauer Oberflächen. Mit seiner Hilfe können sämtliche in der Brillenglasoptik üblichen Flächenformen erzeugt werden, nämlich torische, prismatische, dezentrierte, multifokale oder atorische Oberflächen an Gläsern und Kunststoffen.
Vorzugsweise ist in das erfindungsgemäße Verfahren entsprechend Anspruch 2 ein Randbearbeitungsvorgang integriert, wodurch nicht nur dünne komfortable Brillengläser hergestellt werden können, sondern für das spätere Einpassen des Brillenglases in das Brillengestell auch eine Arbeitszeitverkürzung bei geringerem Werkzeugverschleiß auf der Seite des Brillenfertigers erreicht wird. Für den Verfahrensanwender ergibt sich der Vorteil, daß ein geringerer Lagerbestand an halbfertigen Gläsern mit unterschiedlichen Durchmessern ermöglicht wird.
Wenn die drei Arbeitsgänge Randbearbeitung, Einstechen und Bearbeitung entlang des spiralförmigen Weges gemäß Anspruch 3 in kontinuierlicher Abfolge vorgenommen werden, sind sehr kurze Herstellzeiten erzielbar. Diese Arbeitsgänge können in einer einzigen Aufspannung bzw. Aufblockung des Werkstücks durchgeführt werden.
Wenn die Werkstückumfangskante mit einer Facette versehen werden soll, kann auch gemäß Anspruch 4 ein Facettierungs-Arbeitsgang in den Verfahrensablauf eingeschaltet werden, so daß bei Vornahme eines Randbearbeitsvorgangs insgesamt vier unmittelbar aufeinanderfolgende Arbeitsgänge bei nur einer Aufspannung bzw. Aufblockung des Werkstücks an diesem durchgeführt werden.
Zwischen den beiden Rotationsbewegungsachsen c und b ist ein festgelegter Winkel zwischen 90° und 120° möglich. Vorzugsweise ist dieser Winkel entsprechend Anspruch 5 auf 105° festgelegt, d.h. bei senkrecht angeordneter Werkstückachse b ist die Werkzeugachse c zur Horizontalen in einem Winkel von nur 15° schräggestellt. Bei diesem Winkel kann es während der Durchführung des Schleif- bzw. Fräsverfahrens auch bei sehr stark konkav gekrümmten Brillenglasoberflächen nicht zu einer Kollision zwischen der Werkzeugspindel bzw. dem Werkzeugschaft und dem Brillenglasrand kommen.
Das im Anspruch 6 angegebene Schleifwerkzeug zur Durchführung des Verfahrens an einem sprödharten Brillenglasrohling ist aufgrund der besonderen Ausbildung der Schleiflippe sehr vorteilhaft, weil die Schneidengeometrie auch bei Verschleiß konstant bleibt. Lediglich der Durchmesser des Werkzeugs nimmt durch Verschleiß ab, was jedoch leicht durch Dickenmessung des geschliffenen Brillenglases und anschließende Verrechnung im Steuerungsprogramm kompensiert werden kann.
Das Fräswerkzeug gemäß Anspruch 7 zur Durchführung des Verfahrens an einem Kunststoff-Brillenglasrohling ist bezüglich seiner Rotationsform scheibenförmig ausgebildet, wobei einzelne Frässchneiden am Umfang verteilt angeordnet sind. Die Zerspanungsleistung dieses Fräswerkzeugs, bei dem die Schneiden eine formgebende torische Hüllfläche definieren, ist hoch.
Die Standzeit der Frässchneiden läßt sich vorteilhaft erhöhen, wenn die die Schneiden aufweisenden Schneidplatten des Fräswerkzeugs entsprechend Anspruch 8 verdrehbar befestigt sind. Auf diese Weise können nacheinander mehrere Bereiche der Schneidplatten in eine Arbeitsposition eingedreht werden, bevor die Schneidplatten aus Verschleißgründen auszuwechseln oder deren Außendurchmesser nachzuarbeiten sind.
Die Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die im wesentlichen schematisch ausgeführten Zeichnungen näher erläutert. Darin zeigt:
Fig. 1
eine teilweise geschnittene und abgebrochen dargestellte Seitenansicht einer Fräs- und Schleifmaschine für Brillengläser,
Fig. 2
die Vorderansicht der Maschine nach Fig. 1,
Fig. 3
eine Seitenansicht des Schleifwerkzeugs,
Fig. 4
die Seitenansicht gemäß Fig. 3, jedoch nach Benutzung und Verschleiß des Schleifwerkzeugs,
Fig. 5
eine Seitenansicht des Fräswerkzeugs,
Fig. 6
eine vergrößerte Einzelheit des Fräswerkzeugs gemäß Fig. 5, entsprechend dem Ausschnittskreis VI,
Fig. 7
die Vorderansicht des Fräswerkzeugs in Blickrichtung des Pfeils VII in Fig. 5,
Fig. 8
Werkzeug und Werkstück während des Randbearbeitungsvorgangs, in zwei Ansichten, nämlich mit einer Seitenansicht und der Vorderansicht des Werkzeugs,
Fig. 9
Werkzeug und Werkstück während des Facettierungs-Arbeitsgangs, in zwei Ansichten ähnlich Fig. 8,
Fig. 10
Werkzeug und Werkstück während des Einstech-Arbeitsgangs, in zwei Ansichten ähnlich Fig. 8 und 9,
Fig. 11
Werkzeug und Werkstück während des Arbeitsgangs mit Bearbeitung entlang des spiralförmigen Weges, in zwei Ansichten ähnlich Fig. 8,9 und 10,
Fig. 12
die Draufsicht auf das Werkstück nach dem Arbeitsgang mit Bearbeitung entlang des spiralförmigen Weges und
Fig. 13
den abgebrochenen und vergrößerten Schnitt durch das Werkstück gemäß der Linie XIII-XIII in Fig. 12.
Von der Schleif- bzw. Fräsmaschine sind in den Fig. 1 und 2 zur Vereinfachung nur die das Werkstück 1 und das Werkzeug 2 tragenden bzw. führenden und antreibenden Teile dargestellt. Das Werkzeug 2 ist über einen Schaft 3 gleichachsig an einer Spindel 4 befestigt, die über einen Elektromotor 5 drehend und in der Drehzahl regelbar angetrieben wird. Das Werkstück 1 ist auf einen Werkstückhalter 6 aufgeblockt, der an einer Spindel 7 konzentrisch befestigt ist. Die Spindel 7 wird von einem Servomotor 8 numerisch gesteuert drehbar angetrieben.
Werkstück 1, Werkzeughalter 6, Spindel 7 und Motor 8 sowie alle damit verbundenen nicht näher bezeichneten Teile sind an einer Koordinatenvorrichtung der Maschine angebracht und können daher gemeinsam auf zueinander rechtwinkligen linearen Bewegungsachsen x und y bewegt werden. Die gemeinsame Mittelachse der Teile 1, 6, 7 und 8 fällt mit der Rotationsbewegungsachse b des Werkstücks 1 zusammen. Die dem Werkzeug 2, dem Schaft 3, der Spindel 4 und dem Motor 5 gemeinsame Mittelachse fällt mit der Rotationsbewegungsachse c des Werkzeugs 2 und einer Werkzeugeinstellachse z (Fig. 1) zusammen. Die linearen Bewegungsachsen x, y und die Rotationsbewegungsachse b sind CNC-gesteuert, während die Rotationsbewegungsachse c nur drehzahlregelbar ist. Die Achse z dient lediglich der auf der Rotationsbewegungsachse c verschiebenden Einstellung des Werkzeugs 2. Da alle CNC-Achsen in der Werkstückspindel vereinigt sind, ergibt sich eine einfache Beschickung. Das Werkstück kann in eine definierte Be- und Entladeposition gefahren werden, so daß auch einfache Handhabungsgeräte zum automatischen Werkstückwechsel eingesetzt werden können.
Im gezeichneten Beispiel hat der durch die Maschinenkonstruktion festgelegte Winkel α zwischen den beiden Rotationsbewegungsachsen b und c den Wert von 105°. Der Winkel α ist somit durch die Maschinenkonstruktion festgelegt und nicht veränderbar.
Die Werkzeugspindel 4 mit dem daran befestigten Werkzeug 2 und dem zugehörigen Elektromotor 5 sowie alle anderen damit verbundenen nicht näher bezeichneten Teile können unter Beibehaltung des konstruktiv festgelegten Winkels α zur Justierung des Werkzeugs 2 auf die Mitte des Werkstücks 1 rechtwinklig zur x-Bewegungsachse verstellt werden. Zu diesem Zweck sind die genannten verstellbaren Teile über einen Tragarm 9 mit einem Führungsschlitten 10 starr verbunden, der in der angegebenen Justierrichtung verschiebbar an einem Führungsbett 11 der Maschine gelagert ist. Zwischen dem Führungsschlitten 10 und dem Führungsbett 11 ist zum Verstellen eine Gewindespindel 12 wirksam, die einerseits drehbar aber axial unverschiebbar am Führungsbett 11 gelagert ist und andererseits in ein entsprechendes Gewinde des Führungsschlittens 10 eingreift.
Zur näheren Erläuterung des als Schleifwerkzeug ausgebildeten Werkzeugs 2 wird nunmehr auf die Fig. 3 und 4 Bezug genommen. Wie daraus hervorgeht, ist das Schleifwerkzeug scheibenförmig mit einer an seinem Umfang befindlichen ringförmigen Schleiflippe 13 ausgebildet. Von der Stirnseite der asymmetrisch ausgebildeten Schleiflippe 13 ausgehend vergrößert sich deren Radius zur Spindel 4 hin, wobei ihr größter Radius in einer kreisförmigen formgebenden Schnittkante 14 ausläuft. Für die Durchführung des Verfahrens ist diese formgebende Schnittkante auf das Werkstück so einzustellen, daß sie etwa radial zur Mitte des Werkstücks gerichtet ist. Die auf der Spindelseite befindliche in die Schnittkante 14 mündende Rückfläche 15 der Schleiflippe 13 ist unter Berücksichtigung des konstruktiv festgelegten Winkels α so ausgebildet, daß die Rückfläche zur Werkzeugrotationsachse c unter dem Winkel α verläuft. Eine Senkrechte durch den jeweils tiefsten Punkt 16 der Schnittkante 14 liegt der Rückfläche 15 nach Art einer radialen Mantellinie an. Der jeweils tiefste Punkt 16 befindet sich dabei immer in der Ebene der beiden linearen Bewegungsachsen x und y. Dieses wird bei einem Vergleich der Fig. 3 und 4 deutlich. Die Schnittkante 14 wird immer durch den größten Radius der Schleiflippe bestimmt und ist auch bei fortschreitender Werkzeugabnutzung immer etwa radial zur Mitte des Werkstücks gerichtet. In Fig. 4 ist neben der in vollen Linien dargestellten Abnutzungskontur auch die neue Kontur des Werkzeugs in gestrichelten Linien eingezeichnet. Aufgrund dieser besonderen Werkzeuggeometrie schärft sich die Schnittkante während des Schleifvorgangs stets selbst, so daß die Formgebung für die zu bearbeitende Oberfläche nicht beeinträchtigt ist. Die durch Verschleiß eintretende Verringerung des Schnittkantenradius kann im Rechnerprogramm der Maschine leicht berücksichtigt werden.
Das Schleifmaterial der Schleiflippe 13 besteht aus feinverteilten Diamantteilchen. Hierbei besteht die Schleiflippe 13 entweder aus gesintertem Material, in welches die Diamantteilchen feinverteilt eingebettet sind, oder die feinverteilten Diamantteilchen sind galvanisch gebunden auf die ringförmige Schleiflippe 13 aufgetragen.
Zur Beschreibung des für die Kunststoffbearbeitung vorgesehenen Fräswerkzeugs 2' wird jetzt auf die Fig. 5 bis 7 Bezug genommen. Wie aus Fig. 5 hervorgeht, ist das Fräswerkzeug 2' bezüglich seiner Rotationsform scheibenförmig ausgebildet. Zu diesem Zweck ist das Fräswerkzeug 2' mit einer Mehrzahl, im gezeigten Beispiel mit acht am Umfang gleichmäßig verteilten Haltearmen 17 versehen, die sich von einem zentralen Nabenteil 18 nach außen strecken. An den äußeren Enden der Haltearme 17 sind im Durchmesser übereinstimmende Schneidplatten 19 befestigt. Die Ringschneiden 20 der Schneidplatten 19 sind radial zur Rotationsachse c des Fräswerkzeugs 2' ausgerichtet und definieren eine formgebende torische Hüllfläche, die durch gestrichelte Linien in Fig. 5 angedeutet ist. Die torische Hüllfläche ist bezüglich ihrer von ihrem größten Radius gebildeten Ebene etwa radial zur Mitte des Werkstücks gerichtet. Hierbei befindet sich der jeweils tiefste Punkt 16' der formgebenden torischen Hüllfläche immer in der Ebene der beiden linearen Bewegungsachsen x und y.
In Fig. 6 ist dargestellt, daß die Schneidplatten 19 an den Haltearmen 17 jeweils durch eine zentrale Schraube 21 befestigt sind. Mit Hilfe der Schraube 21 wird die eingestellte Drehstellung der Schneidplatte 19 am Haltearm 17 fixiert. Wie in Fig. 6 durch das Winkelmaß β angedeutet ist, wird von dem Kreisumfang der Ringschneide 20 für den Fräsvorgang nur ein Winkel von etwa 90° benutzt, d.h. nur etwa ein Viertel des Ringschneidenumfangs wird für den Fräsvorgang herangezogen. Dies bedeutet, daß die Schneidplatten 19 nach Verschleiß des ersten Ringschneidensektors noch dreimal in eine neue Position gedreht werden können.
Zur näheren Erläuterung des Verfahrensablaufs wird nunmehr nachstehend auf die Fig. 8 bis 11 Bezug genommen. Dieser Verfahrensablauf erfaßt alle möglichen Bearbeitungsvorgänge, nämlich den Randbearbeitungsvorgang (Fig. 8), den Facettierungs-Arbeitsgang (Fig. 9), den Einstech-Arbeitsgang (Fig. 10) und den die Flächenbearbeitung im Rahmen des vorliegenden Verfahrens abschließenden Arbeitsgang mit Bearbeitung entlang des spiralförmigen Weges (Fig. 11). In den rechtsseitigen Ansichten der Fig. 8, 9, 10 und 11 ist die relative Bewegung der Werkzeugmitte gegenüber dem Werkstück in punktierten Linien angegeben. Tatsächlich bewegt sich aber nicht das Werkzeug gegenüber dem Werkstück, sondern umgekehrt das Werkstück gegenüber dem Werkzeug.
Die Schilderung des Verfahrensablaufs erfolgt am Beispiel der Bearbeitung eines Brillenglasrohlings 1 an einem sprödharten Material mittels eines Schleifwerkzeugs 2. Die Bearbeitung eines Brillenglasrohlings aus Kunststoff mittels eines Fräswerkzeugs wird entsprechend vorgenommen. Die Verfahrensschritte Randbearbeitung und Facettieren sind im Verfahrensablauf wahlfreie, wenn auch bevorzugt mitablaufende Vorgänge. Die Fig. 8 bis 11 zeigen die Sequenz der angewendeten Verfahrensschritte. Die nur in Fig. 8 symbolisch angegebenen Achsen x, y, b und c gelten für alle Fig. 8 bis 10.
Das aufgeblockte Werkstück 1 wird zunächst durch seitliche Verlagerung auf der x-Achse dem Werkzeug 2 angenähert, worauf das Werkstück 1 auf der y-Achse gegenüber dem stets ortsfest verbleibenden Werkzeug 2 verlagert wird, bis das Werkstück 1 sich etwa auf gleicher Höhe mit der Werkzeugachse befindet und der Werkstückrand die kreisförmige Schnittkante 14 tangiert. Hierbei wird bei Rotation von Werkzeug und Werkstück um die jeweiligen Rotationsbewegungsachsen c bzw. b Material vom Werkstückrand abgetragen. Durch weitere seitliche Bewegung des Werkstücks 1 auf der x-Achse und kontinuierliches Zustellen auf der y-Achse wird jetzt eine Bearbeitung des Brillenglasrohlings auf die durch die Brillengestellform vorgegebene Umfangskontur vorgenommen. Bei der Zustellung des Werkstücks 1 auf der y-Achse erfolgt der Werkzeugangriff am Werkstückrand etwa nach Art einer Schraubenlinie.
Nach Fertigstellung der Umfangskontur wird die obere Werkstückumfangskante mittels des Werkzeugs facettiert. Dieser Arbeitsgang erfolgt in kontinuierlicher Abfolge mit den anderen Arbeitsgängen unter ständiger Rotation von Werkstück und Werkzeug. Hierbei wird entsprechend dem Ausmaß und der Richtung der gewünschten Facettierung das Werkstück 1 sowohl dem Werkzeug 2 auf der x-Achse weiter angenähert als auch das Werkstück in einer damit überlagerten Bewegung auf der y-Achse nach unten gefahren, bis die gewünschte Facettenfläche 22 erzielt ist.
In weiterer kontinuierlicher Verfahrensschrittabfolge wird unter ständiger Rotation von Werkstück und Werkzeug um die zugehörigen Rotationsachsen das Werkstück 1 gegenüber dem Werkzeug 2 beim Einstech-Arbeitsgang durch koordinierte, programmgesteuerte Bewegung auf den x- und y-Achsen weiter verlagert, bis Werkzeug und Werkstück etwa die in Fig. 10 gezeigte Relativlage einnehmen. An dieser Stelle des Verfahrensablaufs ist die Hauptmenge des zu entfernenden Rohlingmaterials abgetragen. Hierbei ist eine der zu erzeugenden Oberfläche so weit wie möglich angepaßte ringmuldenförmige Fläche 23 entstanden. Außerdem ist ein Außenrand 24 erzielt, welcher der Sollaußenkontur der optisch wirksamen Brillenglasinnenfläche entspricht. Damit ist der Einstech-Arbeitsgang abgeschlossen.
Nunmehr erfolgt wiederum in kontinuierlicher Verfahrensschrittabfolge der in Fig. 11 verdeutlichte letzte Arbeitsgang, welcher der Abtragung der Restmenge des überschüssigen Rohlingmaterials bis zur endgültigen Formgebung der Oberfläche dient. Hierbei erfolgt eine überlagerte Bewegung zwischen dem um seine Achse b rotierenden Werkstück 1 und dem um seine Achse c rotierenden sonst ortsfesten Werkzeug 2 in Richtung der x- und der y-Achse mit spiralförmigem Verlauf der in Fig. 12 dargestellten Bearbeitungsbahn 25 auf der bearbeiteten Oberfläche. Bei diesem letzten Arbeitsgang verschwindet die aus dem Einstech-Arbeitsgang herrührende ringmuldenförmige Fläche, d.h. die etwa kegelförmige Zentralspitze dieser Fläche. Wegen des großen Durchmessers der formgebenden Schnittkante 14 des Werkzeugs 2 entsteht an der spiralförmigen Bearbeitungsbahn nur eine sehr geringe Nutbildung, d.h. eine sehr geringe Spitzenhöhe über dem Nutgrund. Diese beträgt beispielsweise bei einem Durchmesser der Schnittkante 14 von 70 mm nur 0,0642 mm, bei einem Spitzenabstand von 5 mm. Diese Verhältnisse sind in Fig. 13 dargestellt. Es resultiert mithin nach dem letzten Verfahrensschritt, d.h. dem Arbeitsgang mit Bearbeitung entlang des spiralförmigen Weges, eine bearbeitete Oberfläche, die bereits so formgenau ist, daß der dem erfindungsgemäßen Verfahren nachfolgende Feinschleif- und Polieraufwand gering ist.
Zur Vereinfachung wurde die Erzeugung einer sphärisch-konkaven Oberfläche gezeigt und beschrieben. Selbstverständlich können auch andere, eingangs genannte Flächenformen durch entsprechende Programmsteuerung der x- und y-Achsen erzeugt werden.
Es wird ein Verfahren zur Erzeugung einer Oberfläche aus einem Brillenglasrohling beschrieben, das sowohl für sprödharte Materialien als auch für Kunststoffe geeignet ist. Hierbei wird ein scheibenförmiges, rotationssymmetrisches Werkzeug verhältnismässig großen Durchmessers verwendet, mit dessen Hilfe in mindestens zwei Arbeitsgängen, einem Einstech-Arbeitsgang und einem formgebenden Arbeitsgang mit Materialabtragung entlang eines spiralförmigen Weges, das zu entfernende Rohlingmaterial mit hoher Schleif- bzw. Fräsleistung abgetragen wird. Hierbei resultiert aus dem letzten Arbeitsgang eine spiralförmig von außen nach innen verlaufende Bearbeitungsbahn mit geringer Restspitzenhöhe bei relativ großem Spitzenabstand. Die erzeugte Oberfläche bedarf nur geringer Feinschleif- und Poliernachbearbeitung. Wahlweise kann in das Verfahren sowohl ein an die Brillengestellform anpassender Randbearbeitungsvorgang als auch ein den Brillenglasrand facettierender Arbeitsgang integriert sein. Weiterhin werden Werkzeuge zur Durchführung des Schleif- bzw. Fräsverfahrens vorgeschlagen.

Claims (8)

  1. Verfahren zur Erzeugung einer konkaven Oberfläche an einem Brillenglasrohling (Werkstück), die der fertigen Brillenglasinnenfläche schon weitgehend entspricht, mittels eines Fräsoder Schleifwerkzeugs, bei welchem das aufgeblockte Werkstück und das Werkzeug in einem CNC-gesteuerten Bearbeitungsvorgang mit zwei linearen Bewegungsachsen (x- und y-Achse) und zwei unter einem Winkel (α) zueinander verlaufenden Rotationsbewegungsachsen, von denen die eine dem Werkstück (b-Achse) und die andere dem Werkzeug (c-Achse) zugeordnet ist, zueinander relativbeweglich geführt sind, wobei zur Formgebung der Oberfläche die Materialabtragung entlang eines spiralförmigen Weges auf der Oberfläche vorgenommen wird, indem das Werkzeug und das Werkstück entlang der x-, y- und b-Achsen relativ zueinander gesteuert bewegt werden, und als Werkzeug ein scheibenförmiges rotationssymmetrisches Werkzeug verwendet wird, das derart angeordnet ist, daß sich der tiefste Punkt (16, 16') des Werkzeugs in bezug auf das Werkstück in einer durch die b- und x-Achsen definierten Ebene befindet, dadurch gekennzeichnet, daß der Materialabtragung entlang des spiralförmigen Weges ein Einstech-Arbeitsgang vorgeschaltet ist, bei dem das Werkstück um seine Achse (b) rotiert und das Werkzeug mindestens in Richtung der y-Achse bewegt wird, bis eine der zu erzeugenden konkaven Oberfläche mindestens im Bereich des Außenrandes des Werkstücks angepaßte ringmuldenförmige Fläche erzielt ist, so daß mindestens im Bereich des Außenrandes die am Werkstück hergestellte Oberfläche der Sollaußenkontur der optisch wirksamen Brillenglasinnenfläche entspricht.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Einstech-Arbeitsgang der Brillenglasrand zur Anpassung an die Kontur des Brillengestells in einem Randbearbeitungsvorgang bearbeitet wird, wobei Werkzeug und Werkstück zunächst durch seitliche Relativbewegung auf der x-Achse einander angenähert werden, worauf Werkzeug und Werkstück durch Relativbewegung auf der y-Achse zueinander verlagert werden, bis das Werkstück sich etwa auf gleicher Höhe mit der Werkzeugachse befindet und der Werkstückrand die kreisförmige Schnittkante des Werkzeugs tangiert, so daß bei Rotation von Werkzeug und Werkstück um die jeweiligen Rotationsbewegungsachsen (c- und b-Achsen) Material vom Werkstückrand abgetragen wird, wobei durch seitliche Relativbewegung auf der x-Achse und kontinuierliches Zustellen auf der y-Achse eine Bearbeitung des Brillenglasrohlings auf die durch die Brillengestellform vorgegebene Umfangskontur vorgenommen wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in einer einzigen Aufspannung des Werkstücks der Randbearbeitungsvorgang, der Einstech-Arbeitsgang und die Bearbeitung entlang des spiralförmigen Weges in kontinuierlicher Abfolge durchgeführt werden.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Einstech-Arbeitsgang und ggf. nach dem Randbearbeitungsvorgang die obere Werkstückumfangskante mittels des Werkzeugs facettiert wird, wobei der Facettierungs-Arbeitsgang in kontinuierlicher Abfolge mit den anderen Arbeitsgängen durchgeführt wird.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel (α) zwischen der Werkstückachse (b) und der Werkzeugachse (c) während aller Arbeitsgänge 105° beträgt.
  6. Scheibenförmiges Schleifwerkzeug mit einer ringförmigen Schleiflippe zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 5 zur Erzeugung einer konkaven Oberfläche aus einem spröd-harten Brillenglasrohling, dadurch gekennzeichnet, daß die Schleiflippe (13) am Werkzeug (2) asymmetrisch ausgebildet ist und mit ihrem größten Radius in einer kreisförmigen formgebenden Schnittkante (14) ausläuft, und daß die der Schleiflippe (13) abgewandte, in die Schnittkante (14) mündende Rückfläche (15) des Werkzeugs (2) zur Werkzeugrotationsachse (c) unter dem Winkel (α) zwischen der Werkstück- (b) und der Werkzeugrotationsachse (c) verläuft.
  7. Fräswerkzeug zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 5 zur Erzeugung einer konkaven Oberfläche aus einem Kunststoff-Brillenglasrohling, dadurch gekennzeichnet, daß es bezüglich seiner Rotationsform scheibenförmig ausgebildet ist und mit einer Mehrzahl von am Umfang gleichmäßig verteilten Haltearmen (17) versehen ist, an deren äußeren Enden Schneidplatten (19) befestigt sind, die radial zur Rotationsachse (c) des Fräswerkzeugs (2') ausgerichtet sind und deren Schneiden (20) eine formgebende torische Hüllfläche definieren.
  8. Fräswerkzeug nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneidplatten (19) um ihre Kreismitte drehbar und in der jeweiligen Drehstellung an den Haltearmen (17) befestigbar sind.
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