DE102006007204B4

DE102006007204B4 - Werkzeug zur spanabtragenden Bearbeitung von Materialien in der Optikfertigung

Info

Publication number: DE102006007204B4
Application number: DE200610007204
Authority: DE
Original assignee: Mapal Fabrik fuer Praezisionswerkzeuge Dr Kress KG
Current assignee: Mapal Fabrik fuer Praezisionswerkzeuge Dr Kress KG
Priority date: 2006-02-15
Filing date: 2006-02-15
Publication date: 2009-01-15
Anticipated expiration: 2026-02-16
Also published as: DE102006007204A1

Abstract

Werkzeug zur spanabtragenden Bearbeitung von Materialien in der Optikfertigung, wie Brillenlinsen aus Kunststoff, mit einer Mittelachse (M), mit mindestens einer geometrisch definierten Frässchneide (5) und mit mindestens einer definierten Drehschneide (7), an der das zu bearbeitende Werkstück (41) vorbeibewegt wird, und vorzugsweise mit mindestens einer Einstellvorrichtung für die Fräs- und/oder Drehschneide, dadurch gekennzeichnet, dass
– die Drehschneide (7) Drehschneidenbereiche (7a, 7b, 7c) aufweist,
– sich an die Drehschneide (7) eine Spanfläche (23) anschließt, auf der bei der Bearbeitung eines Werkstücks (41) von der Drehschneide (7) abgetragene Späne ablaufen, wobei die Drehschneide (7) – von der Mittelachse (M) des Werkzeugs (1) aus gesehen – die äußere Begrenzungslinie der Spanfläche bildet,
– eine Bezugsebene gegeben ist, die eine die Mittelachse (M) des Werkzeugs (1) schneidende Längsachse aufweist, die mit der Mittelachse (M) einen Winkel α einschließt, sowie eine Querachse, die die Längsachse unter einem Winkel von 90° schneidet und...

Description

Die Erfindung betrifft ein Werkzeug zur spanabtragenden Bearbeitung von Materialien in der Optikfertigung gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.
Werkzeuge der hier angesprochenen Art sind bekannt ( DE 101 43 848 C2 ). Auch eine Anmeldung der Anmelderin betrifft ein derartiges Werkzeug ( DE 10 2004 058 962 A1 ). Derartige Werkzeuge dienen dazu, Werkstücke aus Materialien, wie sie in der Optikfertigung Verwendung finden, spanabtragend zu bearbeiten. Insbesondere bei der Herstellung von Brillengläsern kommt es darauf an, Oberflächen zu schaffen, die exakt die gewünschten Maße und Oberflächenqualitäten aufweisen. Bei Abweichungen müssen manuelle und damit aufwendige Justierarbeiten an dem Werkzeug und insbesondere an der Vorrichtung und der Steuerung derselben durchgeführt werden, die mit einem derartigen Werkzeug ausgestattet ist. Immer wieder kommt es dabei vor, dass im Zentrum der zu bearbeitenden Oberfläche Material stehen bleibt, ein sogenannter Mittenpeak, der nur mit hohem Aufwand beseitigt werden oder zum Ausschuss der des Werkstücks führen kann.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Werkzeug zur spanabtragenden Bearbeitung von Materialien in der Optikfertigung zu schaffen, bei dessen Einsatz auch bei einer Änderung der Position der Drehschneide ein Mittenpeak der oben angesprochenen Art vermieden werden kann.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Werkzeug vorgeschlagen, das die in Anspruch 1 genannten Merkmale aufweist. Es ist mit mindestens einer geometrisch definierten Frässchneide und wenigstens einer geometrisch definierten Drehschneide ausgestattet und ist vorzugsweise mit einer Einstellvorrichtung zumindest für die Drehschneide versehen. Es zeichnet sich dadurch aus, dass die Drehschneide Bereiche aufweist die mit der zu bearbeitenden Oberfläche des Werkstücks in Eingriff bringbar sind. Dabei können die Bereiche gleiche oder aber auch jeweils verschiedene Krümmungsradien zeigen. An die Drehschneide schließt sich eine Spanfläche an, auf der die bei der Bearbeitung des Werkstücks mittels der Drehschneide abgetragenen Späne ablaufen. Dabei bildet die Drehschneide, von der Mittelachse des Werkzeugs aus gesehen, die äußere Begrenzungslinie der Spanfläche. Das Werkzeug zeichnet sich durch eine Bezugsebene aus, die eine die Mittelachse des Werkzeugs schneidende Längs- sowie eine Querachse aufweist. Die Längsachse schließt mit der Mittelachse des Werkzeugs einen Winkel α ein. Sie liegt also bei einer Draufsicht auf die Stirnseite des Werkzeugs nicht in einer Ebene, auf der die Mittelachse senkrecht steht, sondern ist von außen, also von der Umfangsfläche des Werkzeugs aus gesehen, nach innen geneigt und fällt in Richtung auf die Mittelachse des Werkzeugs ab. Die senkrecht zur Längsachse verlaufende Querachse schließt mit der Mittelachse einen Winkel von 90° ein. Die Bezugsebene ist auf diese Weise so definiert, dass sie zwar von der Umfangsfläche des Werkzeugs aus in Richtung auf die Mittelachse desselben abfällt, dass sie aber quer zu dieser Neigungsrichtung gegenüber der Mittelachse nicht verschwenkt ist. Die der Dreh schneide zugehörige Spanfläche ist der Bezugsebene so zugeordnet, dass sich zumindest eine Berührung zwischen Spanfläche und Bezugsebene ergibt, wobei eine Berührungslinie gegeben ist. Denkbar ist es aber auch, dass die Spanfläche und die Bezugsebene sich schneiden, wobei dann eine Schnittlinie gegeben ist. Bei dem Werkzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 1 ist vorgesehen, dass die Schnitt- beziehungsweise Berührungslinie die Mittelachse des Werkzeugs unter dem oben bereits erwähnten Winkel α schneidet. Bei der Bearbeitung eines Werkstücks wird in der Regel die Drehschneide mit dem sich zu bearbeitenden Werkstück so in Eingriff gebracht, dass die Drehschneide von dem Werkstück Späne abträgt. In der Regel dreht sich das Werkstück, wobei die zu bearbeitende Oberfläche des Werkstücks sich in Richtung auf die Spanfläche bewegt. Von der Drehschneide abgetragene Späne laufen dann auf der Spanfläche ab. Das Werkzeug zeichnet sich dadurch aus, dass die Spanfläche mindestens einen Bereich umfasst, der gegenüber der Bezugsebene vorspringt und zwar dergestalt, dass der Bereich entgegen der Bewegungsrichtung des Werkstücks vorspringt.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Werkzeugs zeichnet sich dadurch aus, dass die Spanfläche die Bezugsebene schneidet und um die Schnittlinie verschwenkt ist. Dadurch entsteht ein Bereich der Spanfläche, der gegenüber der Bezugsebene vorspringt und zwar dergestalt, dass er entgegen der Bewegungsrichtung des Werkstücks aus der Bezugsebene vorspringt.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass die Spanfläche ebene Bereiche aufweist, die gegeneinander verkippt sind. Dabei verläuft die Kippachse parallel zur Berührungslinie zwischen Spanfläche und Bezugsebene oder unter einem spitzen Winkel zu dieser und schneidet die Mittelachse des Werkzeugs oder verläuft in unmittelbarer Nähe zu dieser. Die ebenen Bereiche der Spanfläche sind so angeordnet, dass sie in etwa tangential an einer gedachten Fläche anliegen, die gewölbt ausgebildet ist und zwar so, dass sie in Draufsicht auf die Spanfläche konkav ist.
Bevorzugt wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, das sich dadurch auszeichnet, dass die benachbarten Spanflächenbereiche gleiche Winkel mit benachbarten Bereichen einschließen.
Weiterhin wird ein Ausführungsbeispiel des Werkzeugs bevorzugt, das sich dadurch auszeichnet, dass die Spanflächen – in Umfangsrichtung des Werkzeugs gesehen – in Bereichen mit gleichem Abstand zur Mittelachse des Werkzeugs gleich breit sind. Dabei können die Spanflächen sich von der Umfangsfläche des Werkzeugs aus gesehen in Richtung auf dessen Mittelachse verjüngen, also quasi keilförmig ausgebildet sein.
Besonders bevorzugt wird ein Ausführungsbeispiel des Werkzeugs, das sich dadurch auszeichnet, dass die Spanfläche drei oder vier derartige Bereiche aufweist.
Bei einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel des Werkzeugs ist vorgesehen, dass die Spanfläche – in Draufsicht gesehen – konkav ausgebildet, also nicht durch einen Polygonzug realisiert ist.
Weitere Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
1 einen Teil-Längsschnitt durch ein Werkzeug;
2 eine perspektivische Ansicht des Werkzeugs gemäß 1 von schräg vorne;
3 stark vergrößert ein Detail eines Werkzeugs herkömmlicher Bauart;
4 stark vergrößert ein Detail eines ersten Ausführungsbeispiels eines Werkzeugs;
5 stark vergrößert ein Detail eines zweiten Ausführungsbeispiels;
6 stark vergrößert ein Detail eines dritten Ausführungsbeispiels;
7 eine Prinzipskizze zur Erläuterung eines ersten Bearbeitungsverfahrens mittels des Werkzeugs und
8 bis 11 Prinzipskizzen zur Erläuterung eines zweiten Bearbeitungsverfahrens mittels des Werkzeugs.
1 zeigt ein Werkzeug 1 zur spanabtragenden Bearbeitung von Materialien in der Optikfertigung, insbesondere ein Linsenbearbeitungswerkzeug im Teil-Längsschnitt. Oberhalb einer Mittellinie M ist das Werkzeug 1 im Längsschnitt wiedergegeben, unterhalb derselben in Seitenansicht.
Das Werkzeug 1 weist einen Grundkörper 3 mit mindestens einer Frässchneide 5 und wenigstens einer Drehschneide 7 auf. Die Frässchneide 5 ist Teil einer in den Grundkörper 3 eingesetzten Messer platte 9, während die Drehschneide 7 Teil eines Drehstahls 11 ist. Diese ist mittels einer vorzugsweise vorgesehenen ersten Einstelleinrichtung 13 in Richtung der Stirnseite 15 des Werkzeugs 1 verlagerbar, also in Richtung der Mittelachse M. Eine vorzugsweise vorgesehene zweite Einstelleinrichtung 17 dient dazu, den Drehstahl 11 mehr oder weniger weit über die Umfangsfläche 19 des Werkzeugs 1 hinauszuschieben, also in radialer Richtung zur Mittelachse M einzustellen.
Entsprechend ist vorzugsweise mindestens eine weitere Einstellvorrichtung vorgesehen, mittels derer die Frässchneide 5 beziehungsweise die zugehörige Messerplatte 9 sowohl in axialer als auch in radialer Richtung einstellbar. Die Einstellbarkeit der hier angesprochenen Schneiden ist grundsätzlich bekannt, sodass hierauf nicht näher eingegangen wird.
Der Drehstahl 11 wird mittels mindestens einer Spannschraube 21 im Grundkörper 3 des Werkzeugs 1 so fixiert, dass er vorzugsweise gegen beide Einstelleinrichtungen 13 und 17 angepresst wird.
Aus 1 ist ersichtlich, dass der Drehstahl 11 gegenüber der Mittelachse M um einen Winkel α geneigt ist. Im übrigen ist er so im Grundkörper 3 des Werkzeugs 1 fixiert, dass die Drehschneide – in radialer Richtung gesehen – gegenüber einem Flugkreis der Frässchneide 9 zurückspringt. Darüber hinaus ist die Drehschneide 7 gegenüber der Stirnseite 15 des Werkzeugs 1 und gegenüber den aktiven Frässchneiden 5 in axialer Richtung, also in Richtung der Mittelachse M, zurückversetzt.
Bei der Bearbeitung eines Werkstücks mittels des hier beschriebenen Werkzeugs findet zunächst eine Fräsbearbeitung der relevanten Werkstückoberfläche statt, bei der das Werkzeug 1 um seine Mittelachse M rotiert. Die mindestens eine Frässchneide 5 trägt von der Oberfläche des Werkstücks Späne ab.
Im Anschluss an eine Fräsbearbeitung wird die mindestens eine Drehschneide 7 mit der fräsbearbeitenden Oberfläche des Werkstücks in Eingriff gebracht. Dazu wird das Werkzeug 1 angehalten und so verdreht, dass die Drehschneide 7 Späne abtragen kann. Die von der Drehschneide 7 abgetragenen Späne laufen auf der sich an die Drehschneide 7 anschließenden Spanfläche 23 ab.
In 1 ist oben eine Drehschneide 7 dargestellt. Unmittelbar unterhalb der Mittellinie M ist ein Teil einer Drehschneide 7 erkennbar. Da diese identisch ausgebildet ist wie die oben erläuterte Drehschneide, ist sie mit der gleichen Bezugsziffer gekennzeichnet.
2 zeigt das Werkzeug 1 in vergrößerter Darstellung und zwar in perspektivischer Ansicht. Gleiche Teile sind mit gleichen Bezugsziffern versehen, sodass insofern auf die Beschreibung zu 1 verwiesen wird.
Da das Werkzeug 1 in perspektivischer Ansicht wiedergegeben ist, sind sowohl die Umfangsfläche 19 als auch die Stirnseite 15 des Werkzeugs 1 zu erkennen, ebenso die mindestens eine Frässchneide 5 der Messerplatte 9, als auch die im Bereich der Mittelachse M angeordnete Drehschneide 7 des Drehstahls 11. Dieser kann unmittelbar mit der Drehschneide 7 versehen sein oder aber seinerseits eine Schneidplatte 25 aufweisen. Vorzugsweise umfasst diese einen Hartmetallgrundkörper 27 sowie ein Schneidplättchen aus besonders widerstandsfähigem Material, vorzugsweise einen Einsatz 29 aus polykristallinem Diamant (PKD) oder dergleichen.
In 2 ist eine horizontale Linie H gestrichelt eingezeichnet, die durch die Drehschneide 7 verläuft. Die horizontale Linie H wird im Bereich der Drehschneide 7 von einer vertikalen Linie V geschnitten. Der Schnittpunkt der Linien H und V markiert den Mittelpunkt der zu bearbeitenden Fläche des Werkstücks, also insbesondere das Zentrum eines zu bearbeitenden Brillenglases. Der Punkt der Drehschneide 7, der diesem Schnittpunkt zugeordnet ist, wird als Referenzpunkt R bezeichnet.
Im Bereich des Referenzpunktes R berührt die Drehschneide 7 die zu bearbeitende Oberfläche eines Werkstücks, das gemäß der Darstellung in 2 von rechts nach links an der Drehschneide 7 vorbeibewegt wird, vorzugsweise durch Rotation. Von der Drehschneide 7 im Bereich des Referenzpunktes R abgetragene Späne des Werkstücks laufen auf der sich senkrecht in die Bildebene von 2 erstreckenden Spanfläche 23 ab.
Wird die Mittelachse M des Werkzeugs 1 in die Bildebene von 2 projiziert, so fällt diese bei der hier gewählten Darstellung mit der horizontalen Linie H zusammen. Zu beachten ist jedoch, dass die Mittelachse von rechts nach links in 2 gesehen abfällt, links also einen größeren Abstand zur horizontalen Linie H aufweist als rechts. Das Werkzeug 1 berührt also mit dem Referenzpunkt R der Drehschneide 7 den Schnittpunkt der vertikalen Linie V mit der vertikalen Linie H und ist um die Linie V verschwenkt.
3 zeigt stark vergrößert ein Detail eines Werkzeugs 1 herkömmlicher Bauart. Gleiche Teile sind mit gleichen Bezugsziffern versehen, sodass insofern auf die Beschreibung zu den in 1 und 2 verwiesen wird.
Die Vergrößerung gibt den Bereich um den Schnittpunkt der Linien H und V wieder, auf dem der Referenzpunkt R liegt, mit dem die Drehschneide den Schnittpunkt berührt. Ersichtlich sind der Drehstahl 11 und die erste Einstelleinrichtung 13, die dazu dient, die Drehschneide 7 in axialer Richtung des Werkzeugs, also in Richtung seiner Mittelachse M einzustellen. Der Drehstahl ist hier mit einer Schneidplatte 25 versehen, die einen Hartmetallgrundkörper 27 mit einem Einsatz 29 umfasst, der sich durch eine besondere Härte auszeichnet und vorzugsweise aus Polykristallinendiamant (PKD) besteht. Aber auch andere harte Materialien können hier verwendet werden.
Der Drehstahl 11 ist so angeordnet, dass die zugehörige Drehschneide 7 senkrecht zur horizontalen Linie H verläuft, also mit der vertikalen Linie V zusammenfällt. Die Drehschneide 7 verläuft damit durch den Schnittpunkt der Linien H und V.
Durch horizontale Linien L1, L2 und L3, die hier parallel zur horizontalen Linie H verlaufen, werden drei Drehschneidenbereiche 7a, 7b und 7c definiert, wobei der obere Drehschneidenbereich 7c zwischen der oberen Linie L3 und der oberen Begrenzungslinie L4 der Schneidplatte 25 liegt. Die Drehschneidenbereiche 7a, 7b und 7c können gleiche Krümmungsradien aufweisen. Es ist damit möglich, bei Verschleiß des einen Bereichs den nächsten Drehschneidenbereich mit dem zu bearbeitenden Werkstück in Eingriff zu bringen.
Denkbar ist es aber auch, die Drehschneidenbereiche 7a bis 7c mit unterschiedlichen Krümmungsradien auszubilden und verschiedene Drehschneidenbereiche bei Bearbeitung unterschiedlicher Werkstücke einzusetzen, um verschiedene Oberflächenkrümmungen zu realisieren.
Auf jeden Fall bedarf es einer Verschwenkung der Drehschneide, um die verschiedenen Drehschneidenbereiche mit dem Werkstück in Eingriff zu bringen. Dazu wird das Werkzeug 1 drehwinkelgesteuert um seine Mittelachse M verdreht.
Bei einer Verdrehung des Werkzeugs 1 um seine in 1 dargestellte und anhand von 2 erläuterte Drehachse M bewegt sich der auf der Drehschneide 7 liegende Referenzpunkt R des Drehschneidenbereichs 7a auf der Hilfslinie E, die in der Ansicht gemäß 2, die auch in 3 übernommen wurde, einer Ellipse entspricht. Der Referenzpunkt R bewegt sich also in 3 bei einer Drehbewegung des Werkzeugs 1 um seine Mittelachse M auf der Linie E. Ist also der unterste Drehschneidenbereich 7a verschlissen, oder soll ein Drehschneidenbereich 7b beziehungsweise 7c mit einem anderen Krümmungsradius anstelle des Drehschneidenbereichs 7a zum Einsatz kommen, wird das Werkzeug 1 so verdreht, dass der Referenzpunkt R des Drehschneidenbereichs 7a auf der Hilfslinie E nach unten verlagert wird. Dabei findet bei der Projektion der Bewegung der Drehschneide 7 auf die in 3 vorliegende Bildebene eine scheinbare Schwenkbewegung der Drehschneide 7 gegen den Uhrzeigersinn statt. Dies führt dazu, dass bei einer Drehbewegung des Werkzeugs, bei der die Drehschneide 7 in 3 von oben nach unten verlagert wird, der Referenzpunkt R' des Drehschneidenbereichs 7b auf der Linie H angeordnet ist aber nicht auf dem Schnittpunkt der Linien H und V zu liegen kommt. Es ist vielmehr so, dass der Referenzpunkt R' des Drehschneidenbereichs 7b auf der Linie H links von dem Schnittpunkt der Linien H und V angeordnet ist. Aus diesem Grund ist eine optimale Bearbeitung der Oberfläche des Werkstücks nicht möglich: In der Mitte des Werkstücks wird ein Materialbereich stehen bleiben, ein sogenannter Mittenpeak.
4 zeigt ein stark vergrößertes Detail eines ersten Ausführungsbeispiels eines Werkzeugs. Gleiche Teile sind mit gleichen Bezugsziffern versehen, sodass insofern auf die Beschreibung zu den vorangegangenen Figuren verwiesen wird.
Erkennbar ist eine vorzugsweise vorgesehene erste Einstelleinrichtung 13, mittels derer die Drehschneide 7 in Richtung der Mittelachse M des Werkzeugs 1 einstellbar ist. Bei der Vergrößerung wird besonders deutlich, dass die Drehschneide 7 nicht unmittelbar Teil des Drehstahls 11 sein muss, sondern dass dieser vorzugsweise mit einer Schneidplatte 25 versehen ist, die einen Hartmetallgrundkörper 27 sowie einen PKD-Einsatz 29 umfasst. Der Grundaufbau derartiger Schneidplatten ist bekannt, sodass darauf nicht näher eingegangen wird.
Die Drehschneide 7 tritt mit dem Bereich ihres Referenzpunktes R mit der zu bearbeitenden Oberfläche eines Werkstücks im Schnittpunkt der Linien V und H in Eingriff. Aus der Darstellung wird deutlich, dass der Referenzpunkt R auf dem Schnittpunkt der horizontalen Linie H mit der vertikalen Linie V liegt.
In 2 ist eine Hilfslinie E eingezeichnet. Auf dieser bewegt sich der Referenzpunkt R der Drehschneide, wenn das Werkzeug 1 um seine Mittelachse M verdreht wird, die, wie gesagt, gegenüber der horizontalen Hilfslinie H verschwenkt ist. Naturgemäß bewegt sich der Referenzpunkt R bei einer Drehung des Werkzeugs 1 um seine Mittelachse M auf einer Kreisbahn. Eine Projektion dieser durch die Hilfslinie E angedeuteten Kreisbahn auf die Bildebene von 2 ergibt bei verschwenktem Werkzeug eine Ellipse, die die vertikale Linie V im Referenzpunkt R der Drehschneide tangiert und die horizontale Linie H senkrecht schneidet.
Bei dem in 4 dargestellten Ausführungsbeispiel des Werkzeugs 1 ist der Schneidstahl 11 so in den Grundkörper 3 des Werkzeugs 1 eingesetzt, dass die Drehschneide 7 um den Referenzpunkt R – wie durch einen Pfeil 31 angedeutet – im Uhrzeigersinn verschwenkt ist, sodass der oberhalb der horizontalen Linie H liegende Bereich der Drehschneide 7 nach rechts über die vertikale Linie V vorsteht, während der unterhalb der Linie H liegende Bereich der Drehschneide 7 gegenüber der vertikalen Linie V zurückspringt.
In der vergrößerten Darstellung gemäß 4 ist erkennbar, dass die Drehschneide 7 mehrere Bereiche aufweist. Ein erster Drehschneidenbereich 7a reicht von einer unterhalb der horizontalen Linie H verlaufenden Linie L1 bis zu einer oberhalb der horizontalen Linie H verlaufenden Linie L2, ein weiterer Drehschneidenbereich 7b reicht von der Linie L2 zu einer darüber liegenden Linie L3, und ein dritter Drehschneidenbereich 7c reicht von der Linie L3 bis zur oberen Begrenzungslinie L4.
Entsprechend weist die senkrecht in die Bildebene von 4 hineinverlaufende Spanfläche 23 hier nicht näher gekennzeichnete Spanflächenbereiche auf, die den Drehschneidenbereichen 7a, 7b und 7c zugeordnet sind. Von der Drehschneide 7 beziehungsweise den Drehschneidenbereichen 7a, 7b, 7c abgetragene Späne laufen also auf der Spanfläche 23 beziehungsweise den den Drehschneidenbereichen zugeordneten Spanflächenbereichen ab.
Der unterhalb der Linie L1 liegende Drehschneidenbereich wird zur Bearbeitung eines Werkstücks nicht verwendet.
Es wird ohne Weiteres deutlich, dass die Anzahl der Drehschneidenbereiche an verschiedene Anwendungsfälle des Werkzeugs 1 angepasst werden kann. Es ist also insbesondere auch möglich, vier und mehr derartige Bereiche vorzusehen.
Die Drehschneidenbereiche 7a, 7b, 7c können gleiche Krümmungsradien aufweisen, sodass nach Verschleiß des einen Bereichs durch Verdrehen des Werkzeugs 1 um seine Mittelachse M ein weiterer Drehschneidenbereich mit dem Werkstück in Eingriff gebracht werden kann. Ist also beispielsweise der Drehschneidenbereich 7a, auf dem der Referenzpunkt R liegt, verschlissen, so wird das Werkzeug 1 so verdreht, dass der Drehstahl 1 sich in 4 von oben nach unten bewegt. Die Verdrehung wird so weit durchgeführt, dass der Referenzpunkt R' des Drehschneidenbereichs 7b auf dem Schnittpunkt der Linien H und V angeordnet ist. Bei einer weiteren Drehbewegung des Werkzeugs 1 um seine Mittelachse M bewegt sich der Drehschneidenbereich 7c so weit nach unten, dass dessen Referenzpunkt R'' auf dem Schnittpunkt der Linien H und V liegt.
Zu beachten ist, dass bei einer Drehbewegung des Werkzeugs 1 um die Mittelachse M der Drehschneidenbereich 7a, auf dem der Referenzpunkt R in 4 liegt, auf der Hilfslinie E verlagert wird, also aus der Sicht in 4 auf einer elliptischen Bahn.
Dadurch, dass die Drehschneide 7 bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 4 um den Referenzpunkt R in Richtung des Pfeils 31 verschwenkt ist, liegen die Drehschneidenbereiche 7b und 7c beim Verdrehen des Werkzeugs 1 um seine Mittelachse M sehr nahe am Referenzpunkt R, sodass sich auch beim Verschwenken der Drehschneide 7 praktisch keine Bearbeitungsfehler einstellen.
Um dies zu erreichen, ist die Drehschneide 7 so verschwenkt, dass der obere Drehschneidenbereich 7c die Hilfslinie E berührt. Wird also die Drehschneide 7 durch Verdrehen des Werkzeugs 1 um die Mittelachse M verdreht, in 4 von oben nach unten bewegt, so liegt der mittlere Abschnitt des Drehschneidenbereichs 7c bei erreichen der horizontalen Hilfslinie H so, dass der Referenzpunkt R des Drehschneidenbereichs 7c auf dem Schnittpunkt der Linien H und V liegt.
5 zeigt stark vergrößert ein Detail eines zweiten Ausführungsbeispiels des Werkzeugs 1. Gleiche Teile sind mit gleichen Bezugsziffern versehen, sodass insofern auf die vorangehenden Figuren verwiesen wird, um Wiederholungen zu vermeiden.
Das Ausführungsbeispiel gemäß 5 unterscheidet sich gegenüber dem ersten Ausführungsbeispiel gemäß 4 lediglich dadurch, dass der Verlauf der Drehschneide 7 nicht durch Verschwenken des Drehstahls 11 beziehungsweise der Schneidplatte 25 realisiert wird. Vielmehr ist der Drehstahl 11 so positioniert, wie dies anhand von 3 dargestellt wurde: Die Schneidplatte 25 verläuft senkrecht zur horizontalen Linie H. Es zeigt aber, dass die Drehschneide 7 anders als beim Ausführungsbeispiel gemäß 3 verläuft. Zwar liegt der Referenzpunkt R des Drehschneidenbereichs 7a im Schnittpunkt der horizontalen Linie H mit der vertikalen Linie V, die Drehschneide 7 folgt aber im Wesentlichen der Hilfslinie E. Dies wird dadurch erreicht, dass die Drehschneide 7 ebene Drehschneidenbereiche 7a, 7b und 7c aufweist, die einen stumpfen Winkel miteinander einschließen. Erreicht wird dieser Verlauf der Drehschneide dadurch, dass die Spanfläche 23 ebene Bereiche aufweist, die gegeneinander verkippt und so angeordnet sind, dass sie in etwa tan gential an der Hilfslinie E anliegen. In Draufsicht gesehen ist also die Spanfläche im Wesentlichen konkav ausgebildet. Auch bei der vergrößerten Darstellung in 5 sind die gradlinigen Bereiche der Drehschneide und die ebenen Bereiche der Spanfläche nicht erkennbar. Insgesamt zeigt sich aber, dass der Drehschneidenbereich 7a durch den Schnittpunkt der Linien H und V verläuft, während die Drehschneidenbereiche 7b und 7c und deren Referenzpunkte R' und R'' nach rechts gegenüber der vertikalen Linie V vorspringen.
Bei der Bearbeitung eines Werkstücks wird dieses, wie gesagt in Rotation versetzt, sodass die zu bearbeitenden Werkstückflächen sich in 5 von rechts nach links bewegen und auf die Spanfläche 23 auflaufen. Entgegen dieser Bewegungsrichtung springen die oberhalb des Referenzpunktes R liegenden Bereiche der Spanflächen und der Drehschneide vor.
Auch hier können die Drehschneidenbereiche 7a, 7b und 7c gleiche oder verschiedene Krümmungsradien aufweisen. Soll nach der Bearbeitung eines Werkstücks mit dem Drehschneidenbereich 7a das Werkstück mit einem Drehschneidenbereich 7b oder 7c bearbeitet werden, muss das Werkzeug 1 um seine Mittelachse M verdreht werden, sodass der Drehmeißel 11 gegenüber der horizontalen Linie H in 5 nach unten verlagert wird. Dadurch kommt der Referenzpunkt R' des Drehschneidenbereichs 7b im Bereich des Schnittpunktes der Linien H und V zu liegen.
Grundsätzlich ist auch hier festzuhalten, dass der in 5 im Bereich des Referenzpunktes R liegende Bereich des Drehschneidenbereichs 7a bei einer Drehung des Werkzeugs auf der Hilfslinie E entlang bewegt wird, was scheinbar zu einer Drehbewegung der Drehschneide 7 entgegen dem Uhrzeigersinn bewirkt. Kommt der Referenzpunkt R' des Drehschneidenbereichs 7b auf der horizontalen Linie H zu liegen, so springt er gegenüber dem Schnittpunkt der Linien H und V deshalb nicht nach links zurück, weil er, wie 5 zeigt, in der Ausgangslage gegenüber der vertikalen Linie V nach rechts vorverlagert ist. Entsprechend ist der Drehschneidenbereich 7c gegenüber der vertikalen Linie V noch weiter nach rechts, also entgegen der Bewegungsrichtung des zu bearbeitenden Werkstücks vorverlagert.
Diese Ausgestaltung der Drehschneide 7 beziehungsweise der zugehörigen Spanfläche 23 führt dazu, dass bei einer Einstellbewegung, also bei einer Drehung des Werkzeugs 1 um seine Mittelachse M die Referenzpunkte R' und R'' der Drehschneidenbereiche 7b und 7c im Bereich Schnittpunktes der Linien H und V zu liegen kommen.
Dabei bleibt festzuhalten, dass bei einer Einstellung des Werkzeugs 1 dieses zwar um seine Drehachse M verdreht wird, dass diese Drehbewegung aber nicht dazu führt, dass die Linien H und V verlagert werden. Die Drehschneide 7 bewegt sich also quasi unter dem Kreuz der Hilfslinien H und V weg, sodass verschiedene Drehschneidenbereiche zum Schnittpunkt der Linien H und V verlagert werden.
Die Drehschneidenbereiche beziehungsweise zugehörigen Spanflächenbereiche sind – vorzugsweise jeweils um gleiche Winkel – so zueinander verkippt, dass jeweils der Abschnitt der Drehschneidenbereiche 7a, 7b und 7c, der bei der Bearbeitung eines Werkstücks im Schnittpunkt der Linien H und V liegt, die Hilfslinie E tangiert. Die Drehschneidenbereiche entsprechen also an die Hilfslinie E angelegten Tangenten.
6 zeigt in starker Vergrößerung ein Detail eines dritten Ausführungsbeispiels des Werkzeugs 1. Gleiche Teile sind mit gleichen Bezugsziffern versehen. Es wird zur Vermeidung von Wiederholungen auf die Beschreibung zu den vorangegangen Figuren verwiesen.
Bei dem in 6 wiedergegebenen Ausführungsbeispiel ist der Drehstahl 11 wiederum in der Grundstellung angeordnet, wie sie auch in 3 erläutert wurde und wie sie in 5 dargestellt ist.
Der einzige Unterschied gegenüber dem in 5 dargestellten Ausführungsbeispiel ist der, dass die Spanfläche 23 und damit die die Spanfläche begrenzende Drehschneide 7 nicht aus einzelnen ebenen Segmenten zusammengesetzt ist. Es ist vielmehr vorgesehen, dass die Spanfläche und die Drehschneide der Kontur der Hilfslinie E folgen. In Draufsicht auf die Spanfläche 23 gesehen, ist diese also konkav gewölbt. Der Unterschied zu dem in 5 dargestellten Ausführungsbeispiel besteht darin, dass die Spanfläche 23 und die Drehschneide 7 mit der Hilfslinie E zusammen fallen und nicht polygonförmig ausgebildet sind. Damit folgt die Spanfläche 23 bei einer Drehbewegung des Werkzeugs 1 gemeinsam mit der Drehschneide 7 genau der Hilfslinie E.
Die Hilfslinie E, die von den Segmenten der Spanfläche 23 beziehungsweise der Drehschneide 7 bei dem Ausführungsbeispiel in 5 in Bereichen tangiert wird, liegt bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 6 ganz an der Spanfläche 23 beziehungsweise der Drehschneide 7 an. Bei einer Drehbewegung des Werkzeugs 1 um die Mittelachse M folgen also die Drehschneidenabschnitte 7a, 7b und 7c der Hilfslinie E, sodass die mit dem Werkstück in Eingriff tretenden Abschnitte der Drehschneidenbereiche 7a, 7b, 7c und damit deren Referenzpunkte R, R', R'' auf der Hilfslinie E und auf dem Schnittpunkt der Linien H und V liegen und eine optimale Bearbeitung des Werkstück möglich ist. Insbesondere wird vermieden, dass in der Mitte des bearbeitenden Werkstücks Material stehen bleibt und damit ein Mittenpeak verbleibt.
Allen Ausführungsbeispielen gemäß den 4 bis 6 ist also gemeinsam, dass bei der Darstellung gemäß den Figuren zumindest ein Bereich der Drehschneide 7 und ein Bereich der Spanfläche 23 gegenüber der vertikalen Linie V nach rechts vorspringt, also entgegengesetzt zur Bewegungsrichtung des zu bearbeitenden Werkstücks. Dieses Vorspringen wird bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 4 dadurch erreicht, dass die Drehschneide 7 beziehungsweise die zugehörige Spanfläche 23 um den Referenzpunkt R im Uhrzeigersinn, also in Richtung des Pfeils 31, verschwenkt ist. Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 5 werden Spanflächenbereiche vorgesehen, die entsprechende Drehschneidenbereiche aufweisen. Diese sind jeweils eben ausgebildet und grenzen aneinander an, schließen aber einen – vorzugsweise jeweils gleichen – Winkel miteinander ein. Die Anordnung der Drehschneidenbereiche ist so gewählt, dass sie – in Draufsicht auf die Spanfläche 23 gesehen –, eine konkave Umhüllende berühren, nämlich die Hilfslinie E. Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 6 verläuft die Spanfläche 23 entlang der Hilfslinie E, entsprechend fällt die Drehschneide 7 mit der Hilfslinie E zusammen.
Das Vorspringen mindestens eines Bereichs der Spanfläche 23 und damit der zugehörigen Drehschneide 7 lässt sich auch noch folgendermaßen beschreiben:
Durch eine unveränderte Drehschneide 7 beziehungsweise Spanfläche 23, wie sie gemäß 3 im Stand der Technik bekannt ist, wird eine Bezugsebene definiert. Diese weist eine Längsachse auf, die die Mittelachse M des Werkzeugs 1 schneidet und mit dieser einen Winkel α einschließt, wie er in 1 dargestellt ist. Die Bezugsebene weist auch eine senkrecht zur Längsachse verlaufende Querachse auf. Diese schneidet die Mittelachse unter einem Winkel von 90°. Die Bezugsebene schneidet damit die Bildebene der 3 bis 6 im Bereich der vertikalen Linie V und steht senkrecht auf der horizontalen Linie H.
Bei einem Werkzeug 1 gemäß dem Stand der Technik, wie es in 3 dargestellt ist, fällt die Drehschneide 7 mit der Schnittlinie zwischen der Bezugsebene und der Bildebene von 3 zusammen, also mit der vertikalen Linie V.
Bei den erfindungsgemäßen Werkzeugen 1 nach den 4 bis 6 ist vorgesehen, dass zumindest Bereiche der Drehschneide 7 und damit der Spanfläche 23 gegenüber dieser Bezugsebene nach rechts, also entgegen der Bewegungsrichtung des zu bearbeitenden Werkstücks vorstehen.
Eine erste Möglichkeit, dieses Vorstehen zu realisieren, besteht darin, die Drehschneide 7 in Richtung des Pfeils 31 gemäß 4 zu verschwenken, also im Uhrzeigersinn. Dadurch stehen die oberhalb des Referenzpunktes R liegenden Drehschneidenbereiche gegenüber der Bezugsebene vor.
Ein derartiges Vorspringen kann aber auch durch eine polygonartige Ausgestaltung der Drehschneide 7 und der zugehörigen Spanfläche 23 realisiert werden, wie dies anhand von 5 erläutert wurde. Dabei können die Spanflächenbereiche parallele Seitenkanten aufweisen, die auf die Mittelachse M zulaufen oder aber sich in Richtung auf die Mittelachse verjüngende Spanflächenbereiche, deren Grenzlinien auf radial verlaufenden Linien gegenüber der Mittelachse M angeordnet sind.
Schließlich ist es gemäß 6 möglich, den Vorsprung von mindestens einem Bereich der Drehschneide 7 und der Spanfläche 23 gegenüber der Bezugsebene dadurch zu realisieren, dass die Spanfläche und damit die Drehschneide durchgehend – in Draufsicht gesehen – konkav ausgebildet sind.
Optimale Ergebnisse ergeben sich dabei dadurch, dass die Drehschneide 7 möglichst dem Verlauf der Hilfslinie E folgt. Dies ist bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 4 annäherungsweise möglich. Eine bessere Annäherung ergibt sich bei der polygonartigen Ausgestaltung gemäß 5. Eine optimale Anpassung ist bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 6 möglich.
Es zeigt sich hier, dass bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 4 die Spanfläche 23 die gedachte Bezugsebene schneidet, sodass sich eine Schnittlinie ergibt, die durch Bezugspunkt R verläuft. Die Bezugsebene und die anhand von 5 erläuterte polygonförmig gewölbte Spanfläche berühren sich, wobei die Berührungslinie gemäß 5 durch den Bezugspunkt R verläuft. Auch bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 6 ergibt sich zwischen der gedachten Bezugsebene und der Spanfläche 23 eine Berührungslinie, die durch den Bezugspunkt R verläuft.
In allen Fällen schließt die Schnittlinie beziehungsweise die Berührungslinie mit der Mittelachse M einen Winkel α ein.
7 zeigt eine Vorrichtung 33 zur spanabtragenden Bearbeitung von Materialien in der Optikfertigung mit Hilfe eines Werkzeugs 1, das in Zusammenhang mit den 1 bis 6 erläutert wurde. Vorrichtungen der hier angesprochenen Art sind grundsätzlich bekannt, sodass hier nur kurz auf die Funktionsweise eingegangen wird.
Die Vorrichtung 33 weist eine Werkzeugspindel 35 auf, die das Werkzeug 1 aufnimmt. Dabei ist das Werkzeug 1 um die Drehachse 37 in Rotation versetzbar, was durch einen Pfeil 39 angedeutet ist. Es kann auch drehwinkelgesteuert gehalten werden. Bei der Darstellung gemäß 7 ist durch einen abgebrochenen Bereich des Werkzeugs 1 erkennbar, dass dieses gerade mit einer Frässchneide 5 ein Werkstück 41 bearbeitet, um eine konkav ausgebildete Fläche 43 herauszuarbeiten. Es handelt sich hier um die sogenannte Rezeptfläche einer Brillenlinse. Als Werkstück 41 ist hier also eine Linse für eine Brille zu erkennen, die von einer Werksstückspindel 45 gehalten und um eine Drehachse 47 drehbar ist. Bei der Bearbeitung des Werkstücks 41 kann die Werkstückspindel 45 auch in Richtung der Drehachse 47 verlagert werden, was durch einen Doppelpfeil 49 angedeutet ist. Die Rotation des Werkstücks 41 um die Drehachse 47 ist durch einen Pfeil 51 angedeutet.
Aus 7 ist erkennbar, dass die Drehachse 37 der Werkzeugspindel 35 und die Drehachse 47 der Werkstückspindel 45 um einen Winkel β gegeneinander verschwenkt sind.
Die in den 2 bis 6 dargestellte und erläuterte Hilfslinie E ist elliptisch ausgebildet, wobei die Hauptachse der Ellipse dem Flugkreisdurchmesser D der Drehschneide 7 entspricht. Dreht sich also das Werkzeug 1 um seine Mittelachse M so liegt die Drehschneide 7 auf diesem Flugkreis.
Die Nebenachse der Ellipse hat eine Länge von D·cosβ, wobei β dem Winkel entspricht, den die Drehachse 47 der Werkstückspindel 45 mit der Drehachse 37 der Werkzeugspindel 35 einschließt. Dabei ist festzuhalten, dass die Drehachse 37 mit der Mittelachse M des Werkzeugs 1 zusammenhält.
Anhand der 8 bis 11 soll die Drehbearbeitung des Werkstücks 41 beschrieben werden. Zur Vereinfachung sind hier die Werkzeugspindel 35 sowie die Werkstückspindel 45 nicht dargestellt. Auch von dem Werkzeug 1 ist nur der Bereich wiedergegeben, der die Drehschneide 7 umfasst.
Bei der Bearbeitung eines Werkstücks 41, also bei der Bearbeitung einer Linse, erfolgt zunächst eine Fräsbearbeitung, wie sie aus 7 ersichtlich ist. Vor Beginn des Drehbearbeitungsvorgangs wird die Rotation des Werkzeugs 1 zunächst gestoppt. Dann wird die Drehschneide 7 des Werkzeugs 1 durch drehwinkelgeregelte Drehung des Werkzeugs 1 um die Drehachse 37 der Werkzeugspindel 35, also um die Mittelachse M des Werkzeugs 1, in eine vorbestimmte Winkellage gebracht. Während der Drehbearbeitung wird das Werkzeug 1 nicht in Rotation versetzt. Es wird aber gegenüber der Fläche 43 des Werkstücks 41 ausgerichtet, nämlich drehwinkelgeregelt um seine Mittelachse M gedreht, damit die Drehschneide 7 des Drehstahls 11 mit der Fläche 43 in Eingriff gebracht werden kann. Zu Be ginn des Drehbearbeitungsvorgangs wird die Drehschneide 7 mit einem radial außenliegenden Bereich der Fläche 43 in Eingriff gebracht. Während des Drehbearbeitungsvorgangs findet eine lagegeregelte Relativbewegung des Werkstücks 41 und des Werkzeugs 1 in wenigstens einer der beiden Richtungen der Drehachsen 37 und 47 statt. Dies ist durch den Doppelpfeil 49 und durch einen Doppelpfeil 53 angedeutet, der in den 8 bis 11 senkrecht verläuft. Im übrigen ist noch festzuhalten, dass während der Drehbearbeitung des Werkstück 41, wie durch den Pfeil 51 angedeutet, um die Drehachse 47 rotiert. In den 8 bis 11 ist die Drehrichtung des Werkstücks 41 so gewählt, dass die zu bearbeitenden Werkstückflächen sich auf die Spanfläche 23 zu bewegen also in die Bildebene der 8 bis 11 hinein.
Während der Bearbeitung der Fläche 43 des Werkstücks 41 wird das Werkzeug 1, senkrecht zur Drehachse 49 der Werkstückspindel 45 von oben nach unten bewegt, was durch einen Doppelpfeil 53 angedeutet ist, gegebenenfalls auch – wie durch einen Doppelpfeil 55 angedeutet – verschwenkt, sodass sich die Drehschneide 7 von einer radial außenliegenden Position, wie sie in den 8 und 10 dargestellt ist, zu einer radial innenliegenden Position gemäß den 9 und 11 bewegt. Damit wird die gesamte Fläche 43 einer Drehbearbeitung unterzogen.
Durch die drehwinkelgeregelte Verschwenkmöglichkeit des Werkzeugs 1 kann die Drehschneide 7, beziehungsweise ein vorbestimmter Drehschneidenbereich, an die Fläche 43 des Werkstücks 41 angelegt werden. Weist das Werkzeug 1 mehrere Drehschneiden 7 auf, wie dies anhand der 1 und 2 erläutert wurde, kann nach Verschleiß einer Drehschneide 7 eine weitere Drehschneide des Werkzeugs mit der Fläche 43 in Eingriff gebracht werden, indem das Werkzeug 1 um einen vorgegebenen Drehwinkel um seine Mittelachse M entsprechend dem Doppelpfeil 55 verdreht wird. Auf diese Weise ist es auch möglich, die verschiedenen Drehschneiden 7 eines Werkzeugs gezielt mit der Fläche 43 in Eingriff zu bringen, beispielsweise um Drehschneiden mit unterschiedlichen Krümmungsradien einzusetzen.
Die Drehbearbeitung dient der Feinbearbeitung der Fläche 43 des Werkstücks 41, insbesondere dazu, nach der Fräsbearbeitung noch vorhandene Ungenauigkeiten und Rauheiten spanabtragend zu beseitigen.
Bei der Drehbearbeitung der Fläche 43 wird die Drehschneide 7 ausgehend von der in 8 dargestellten Position durch lagegeregelte Relativbewegung von Werkstück 41 und Werkzeug 1 in den beiden durch die Pfeile 49 und 53 dargestellten Achsrichtungen sowie durch drehwinkelgeregelte Drehung des Werkzeugs 1 entsprechend dem Doppelpfeil 55 in Abhängigkeit von der Drehwinkelstellung des Werkstücks 41 um die Drehachse 47 entlang eines spiralförmigen Wegs, der vorzugsweise die Form einer archimedischen Spirale ähnelt, über die Fläche 43 des Werkstücks 41 geführt. Vorzugsweise wird der dabei realisierte Spiralabstand einerseits kleiner als der Spiralabstand des spiralförmigen Weges während der Fräsbearbeitung, andererseits aber größer als bei herkömmlichen Drehbearbeitungsverfahren. Dadurch kann die Rautiefe der bearbeitenden Fläche 43 in vorbestimmbaren Grenzen gehalten werden. Durch den verhältnismäßig großen Radius der Drehschneide 7 ergibt sich eine sehr kleine kinematische Rauhigkeit der Fläche 43.
Das zu bearbeitende Werkstück 41 ist in den 8 und 9 in einer ersten Drehposition dargestellt, und in den 10 und 11 um 90° verdreht. Es zeigt sich, dass die konkave Wölbung der Fläche 43 in den um 90° verdrehten Bereichen eine unterschiedliche Krümmung aufweisen kann.
Wenn bei einer Drehbearbeitung der Fläche 43 unterschiedliche Krümmungsradien realisiert werden sollen, kann die Drehschneide 7 Drehschneidenbereiche mit unterschiedlichen Krümmungen aufweisen. Um die Drehschneide mit dem Werkstück 41 beziehungsweise der zu bearbeitenden Fläche 43 in Eingriff zu bringen, bedarf es einer durch den Doppelpfeil 55 angedeuteten Verschwenkung des Werkzeugs 1 um seine Drehachse M und damit des Drehstahls 11, der die Drehschneide 7 aufweist. Es wird deutlich, dass der Drehstahl mit der Drehschneide 7 in 8 einen kleineren Winkel gegenüber der Drehachse 49 des Werkstücks 41 aufweist, als dies in 10 der Fall ist. Am Schluss der Bearbeitung einer Fläche 43 wird der im Bereich der Drehachse 49 liegende Abschnitt der Fläche 43 bearbeitet, sodass der die Drehschneide 7 aufweisende Drehstahl horizontal angeordnet ist. Dies ergibt sich aus den Darstellungen gemäß den 9 und 11.
Bei der Bearbeitung eines Werkstücks 41 mit einer Fläche 43, die unterschiedliche Krümmungsbereiche aufweist, kann eine Drehschneide 7 mit unterschiedlichen Drehschneidenbereichen 7a, 7b und 7c, wie sie oben beschrieben wurden, die unterschiedliche Krümmungsradien aufweisen, eingesetzt werden.
Es ist aber auch möglich, eine Drehschneide 7 mit unterschiedlichen Drehschneidenbereichen 7a, 7b und 7c vorzusehen, die jeweils den gleichen Krümmungsradius aufweisen. Eine derartige Drehschneide kann insbesondere verwendet werden, wenn die Fläche 43 in allen Drehwinkelpositionen den gleichen Krümmungsradius aufweist. Bei Verschleiß eines ersten Drehschneidenbereichs 7a, kann die Drehschneide 7 verschwenkt werden, um den nächsten Drehschneidenbereich 7b mit der zu bearbeitenden Oberfläche der Fläche 43 in Eingriff zu bringen.
In beiden Fällen erfolgt also zur Bearbeitung einer Fläche 43 eine Schwenkbewegung der Drehschneiden, die durch eine Drehung des Werkzeugs 1 um seine Mittelachse M realisiert angedeutet wird.
Bei der Bearbeitung des Zentrums der Fläche 43 liegt er aktive Teil der Drehschneide 7 auf der Drehachse 47 des Werkstücks 41. Diese verläuft bei der Darstellung gemäß den 3 bis 6 durch den Schnittpunkt der Linien H und V. Die Drehschneide 7 liegt bei der Bearbeitung des Werkstücks 1 stets in der Bildebene der 8 bis 11 und schneidet damit die Drehachse 47 des Werkstücks 41.
Bei den Ausführungsbeispielen des Werkzeugs 1 gemäß den 5 bis 6 wird bei einer Verschwenkung der Drehschneide 7, die dazu dient, einen anderen Drehschneidenbereich mit dem Werkstück 1 in Eingriff zu bringen, ein Drehschneidenbereich zur Verfügung gestellt, der gegenüber der oben beschriebenen Bezugsebene in Richtung auf den Betrachter der 8 bis 11 vorspringt. Damit ist sichergestellt, dass bei einer Verschwenkung der Drehschneide, wie sie anhand der 3 bis 6 erläutert wurde, die aktive Drehschneide, also der Drehschneidehnbereich, der mit der zu bearbeitenden Fläche 43 in Eingriff tritt, stets in der Bildebene der 8 bis 11 liegt.
Auf diese Weise wird vermieden, dass im Zentrum der Fläche 43 Material stehen bleibt, also eine Mittenpeak entsteht, wodurch teure Nachbearbeitungen der Fläche 43 entfallen.
Für die Bearbeitung einer Fläche 43 eines Werkstücks 41 mittels einer Drehschneide ist Folgendes wichtig:
Betrachtet man die 8 und 9, so zeigt sich, dass die Drehschneide 7 während der Bearbeitung einer Fläche 43 eines Werkstücks 41 aus einer ersten Position am Rand des Werkstücks (8) in eine zweite Position in der Mitte des Werkstücks 41 (9) verlagert wird. Damit liegt dann ein Referenzpunkt der Drehschneide 7 im Schnittpunkt der in den 3 bis 6 erwähnten Linien H und V.
Betrachtet man 8, so zeigt sich, dass bei einer relativ schwach gekrümmten Fläche 43 der die Drehschneide 7 aufweisende Drehstahl relativ flach gegenüber der Drehachse 47 der Werkstückspindel geneigt ist.
Um die Drehschneide 7 aus ihrer in 8 dargestellten Ausgangsposition in ihre in 9 wiedergegebenen Endposition zu verlagern, bedarf es einerseits einer Bewegung des Werkzeugs 1 entlang des Doppelpfeils 53 und andererseits einer Verschwenkung des Werkzeugs 1 um seine Mittelachse entsprechend dem Doppelpfeil 55.
Während der Bearbeitung wird das Werkstück 41 um seine Drehachse 47 entsprechend dem Pfeil 51 in Rotation versetzt.
Entsprechendes gilt für die 10 und 11. Diese beiden Figuren zeigen ebenfalls die Bearbeitung der Fläche 43 des Werkstücks 41. Dabei ist die Drehschneide 7 zu Beginn der Bearbeitung gemäß 10 in einem äußeren Randbereich der Fläche 43 angeordnet und am Ende der Beareitung in der Mitte der Fläche 43, also im Bereich der Drehachse 47. Es wird deutlich, dass die Fläche 43 in 10 stärker gekrümmt ist als die in 8. Entsprechend ist der die Drehschneide 7 aufweisende Drehstahl deutlich stärker gegenüber der Drehachse 47 geneigt. Um die Drehschneide 7 aus ihrer radial äußeren Position in Richtung zur Drehachse 47 zu bewegen, muss das Werkzeug 1 entsprechend dem Doppelpfeil 53 nach unten bewegt und entsprechend dem Doppelpfeil 55 verschwenkt werden.
In 8 und 10 wird ein und dasselbe Werkstück 41 gezeigt. Es ist bei der Darstellung gemäß 10 um 90° gegenüber der Darstellung in 8 verdreht. Das heißt, die Fläche 43 ist entlang einer ersten Durchmesserlinie gemäß 8 relativ wenig gekrümmt und entlang einer zweiten senkrecht auf der ersten Durchmesserlinie stehenden zweiten Durchmesserlinie stärker gekrümmt.
Während einer Drehung des Werkstücks 41 muss also je nach Drehstellung der Fläche 43 die Drehschneide 7 die in 8 dargestellte wenig geneigte Position und die in 10 dargestellte stärker geneigte Position einnehmen. Dadurch wird sichergestellt, dass vorzugsweise derselbe Drehschneidenbereich mit der zu bearbeitenden Fläche 43 in Eingriff bleibt.
Während der Bearbeitung der Fläche 43 findet zusätzlich zur Drehung des Werkstücks 41 um seine Drehachse 47 eine Verlagerung in Richtung dieser Drehachse 47 statt, was durch den Doppelpfeil 49 angedeutet ist.
Wird eine Fläche 43 mit in allen Drehwinkelstellungen des Werkstücks 41 gegenüber der Drehachse 47 gleichen Krümmungsradien bearbeitet, bedarf es der vom Drehwinkel des Werkstücks 41 abhängigen Verschwenkung der Drehschneide 7, wie sie aus dem Vergleich der 8 und 10 ersichtlich ist, nicht. Bei einer Fläche 43, die relativ schwach gekrümmt ist, läuft die Drehschneide 7 gemäß den 8 und 9 von außen nach innen, ausgehend von einem relativ schwachen Kippwinkel des Drehstahls der Drehschneide 7 gegenüber der Drehachse 47.
Ist die Fläche 43 gemäß 10 stärker gekrümmt, muss der die Drehschneide 7 aufweisende Drehstahl bei den radial außen liegenden Bereichen der Fläche 43 entsprechend dem Doppelpfeil 55 stärker angewinkelt seien. Er wird dann aus der in 10 dargestellten Ausgangslage entsprechend dem Doppelpfeil 53 nach unten bewegt und entsprechend dem Doppelpfeil 55 hier gegen den Uhrzeigersinn verschwenkt.
Bei den 8 bis 11 wird die Fläche 43 mit einem mittleren Bereich der Drehschneide 7 bearbeitet, der von der Linie L geschnitten wird. Dieser Bereich bleibt also durch eine entsprechende Schwenkbewegung gemäß dem Doppelpfeil 55 stets mit der Fläche 43 in Eingriff.
Soll ein abweichender Drehschneidenbereich mit gleichem oder anderem Krümmungswinkel mit der Fläche 43 in Eingriff gebracht werden, muss die Drehschneide 7 um die Mittelachse des Werkzeugs 1 verschwenkt werden, die mit der Senkrechten auf den Bildebenen der 8 bis 11 den Winkel α einschließt, wie er anhand von 1 erläutert wurde. Die Verstellung des aktiven Drehschneidenbereichs erfolgt also auch entsprechend dem Doppelpfeil 55.
Nach der Einstellung der Drehschneide 7 wird dann wiederum die Fläche 43 entsprechend den Bildern 8 bis 11 bearbeitet. Die Drehschneide 7 wird entsprechend dem Doppelpfeil 53 senkrecht nach oben und unten bewegt und gleichzeitig einer Schwenkbewegung entsprechend dem Doppelpfeil 55 unterworfen, damit der dann eingestellte Drehschneidenbereich mit der Fläche 43 in Eingriff bleibt.
In der Regel wird die Fläche 43 während eines Bearbeitungsvorgangs, wie er aus den 8 bis 10 ersichtlich ist, mit ein und demselben Drehschneidenbereich bearbeitet. Denkbar ist es aber auch, die Steuerung des Werkzeugs 1 so auszubilden, dass während der Bearbeitung einer Fläche 43 unterschiedliche Drehschneidenbereiche eingesetzt werden.
Die Verschwenkung der Drehschneide 7 dergestalt, dass unterschiedliche Drehschneidenbereiche mit der Fläche 43 in Eingriff kommen, führt aufgrund der speziellen Anordnung beziehungsweise Ausgestaltung der Drehschneide gemäß der 4 bis 6 dazu, dass kein Mittenpeak auf der Fläche 43 im Bereich der Drehachse 47 stehen bleibt.
Insgesamt zeigt sich, dass durch eine sehr einfache Maßnahme die Bearbeitung eines Werkstücks 41 mit einer Fläche 43 mittels einer Drehschneide 7 verbessert werden kann.

Claims

Werkzeug zur spanabtragenden Bearbeitung von Materialien in der Optikfertigung, wie Brillenlinsen aus Kunststoff, mit einer Mittelachse (M), mit mindestens einer geometrisch definierten Frässchneide (5) und mit mindestens einer definierten Drehschneide (7), an der das zu bearbeitende Werkstück (41) vorbeibewegt wird, und vorzugsweise mit mindestens einer Einstellvorrichtung für die Fräs- und/oder Drehschneide, dadurch gekennzeichnet, dass – die Drehschneide (7) Drehschneidenbereiche (7a, 7b, 7c) aufweist, – sich an die Drehschneide (7) eine Spanfläche (23) anschließt, auf der bei der Bearbeitung eines Werkstücks (41) von der Drehschneide (7) abgetragene Späne ablaufen, wobei die Drehschneide (7) – von der Mittelachse (M) des Werkzeugs (1) aus gesehen – die äußere Begrenzungslinie der Spanfläche bildet, – eine Bezugsebene gegeben ist, die eine die Mittelachse (M) des Werkzeugs (1) schneidende Längsachse aufweist, die mit der Mittelachse (M) einen Winkel α einschließt, sowie eine Querachse, die die Längsachse unter einem Winkel von 90° schneidet und mit der Mittelachse (M) des Werkzeugs (1) einen Winkel von 90° einschließt, – eine Schnitt- oder Berührungslinie zwischen der Spanfläche (23) und der Bezugsebene gegeben ist, die die Mittelachse (M) des Werkzeugs (1) unter dem Winkel (α) schneidet, und dass – die Spanfläche (23) und damit die Drehschneide (7) mindestens einen Bereich aufweist, der gegenüber der Bezugsebene entgegen der Bewegungsrichtung des Werkstücks vorspringt.
Werkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Spanfläche (23) und damit die Drehschneide (7) gegenüber der Bezugsebene um die Schnittlinie verschwenkt ist.
Werkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Spanfläche (23) und damit die Drehschneide (7) ebene Bereiche aufweist, die gegeneinander verkippt und so angeordnet sind, dass sie in etwa tangential an einer – in Draufsicht auf die Spanfläche (23) – konkav ausgebildeten gedachten Fläche anliegen.
Werkzeug nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Winkel, den benachbarte Spanflächenbereiche beziehungsweise Drehschneidenbereiche (7a, 7b, 7c) einschließen, gleich sind.
Werkzeug nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Spanflächenbereiche – in Umfangsrichtung des Werkzeugs (1) gesehen – gleich breit sind.
Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Spanfläche (23) drei oder vier Spanflächenbereiche aufweist.
Werkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Spanfläche (23) und damit die Drehschneide (7) – in Draufsicht gesehen – konkav ausgebildet ist.