Rundschleifmaschine (Rundiermaschinen)

Grob und Vorläppmaschinen

Formschleifmaschinen (Fräsmaschinen)

α der Neigungswinkel der Werkzeug- gegen die Werkstückachse,

e der Krümmungsradius der wirksamen Fräserkante.

Letztere wird bei hohlen Flächen positiv, bei erhabenen negativ in die Formel eingesetzt.

Obgleich es möglich erscheint, die Einstellung der Maschine zu errechnen, empfiehlt es sich, nach einem genau geschliffenen Probestück einzustellen. Denn die Krümmungsradien der Linsenflächen müssen sehr genau eingehalten werden, aber die Formelwerte d, e und a. lassen sich nur durch umfangreiche Messungen genau ermitteln, so daß das Ergebnis der Rechnung nur als Näherung zu betrachten ist. Man nimmt deshalb ein Probestück, etwa einen genau geschliffenen Linsenträger, schraubt ihn auf die Maschine und stellt so ein, daß die Diamantscheibe bei Endstellung des Werkzeugvorschubes voll auf dem Probestück aufliegt.

Die Linsenträger werden an diesen Maschinen mit Gewinden aufgenommen, die mit Führungszylindern versehen sind, Einzellinsen mit Zangenspannung oder auf pneumatischen Futtern.Die schwenkbar angeordnete Schleifspindel trägt eine Diamantscheibe, die das

Werkstück in der Mitte berührt, am Rande aber etwas überstehen darf. Mit Hilfe des Kreuzsupportes und der Schwenkeinrichtung wird das Diamantwerkzeug beim Einrichten der Maschine in Arbeitsstellung gebracht. Ein meist kurvengesteuerter Vorschub läßt die Diamant-scheibe während des Schleifens auf die vorgeschriebene Abschlifftiefe in das Werkstück eindringen. Weil das Diamantwerkzeug nicht nur in seiner Achsrichtung sondern auch quer dazu wirken muß, ist seine Schleifkante abgerundet und auch an den Seiten mit Diamant besetzt.

Während anfangs die Fräsmaschinen von den optischen Werken selbst entwickelt und gebaut wurden, bringt heute die Maschinenindustrie mehrere gut durchkonstruierte Modelle auf den Markt.

Die selbsttätigen Feinläpp- und Poliermaschinen nennt man "Hebel- maschinen". Sie führen die zum läppen und Polieren nötigen Bewegungen mit Hilfe eines Hebels aus. Der Optiker muß die Maschine nur einstellen, den Arbeitsgang überwachen und in zweckmäßiger Weise

läpp- oder Poliermittel zuführen. Er kann deshalb mehrere Spindeln gleichzeitig bedienen. Die Hebelmaschinen bestehen deshalb meist aus Einheiten von 6 bis 12 Spindeln. Eine Bauart dieser Maschine hat sich besonders durchgesetzt und wird in mehreren Größen ausgeführt. Ein kräftiger Unterbau aus Profileisen trägt eine Tischplatte. Unter der Platte befinden sich die Antriebselemente, darüber die Teile, welche die Arbeitsbewegungen ausführen. Der Antrieb erfolgt von einer waagerechten Hanptwelle über Reibscheiben auf die senkrechten Exzenterspindeln. Parallel dazu sind die Beckenspindeln angeordnet, die oberhalb des Tisches in Becken münden, in welchen das überschüssige läpp- und Poliermittel aufgefangen wird. Diese Beckenspindeln werden von den Exzenterspindeln aus durch Riemen über Stufenscheiben angetrieben. Sie enden oben in einem Gewindezapfen, auf welchem Zwischenfütter und Linsenkörper oder Schleifschale aufgeschraubt werden können. Die Exzenterspindeln tragen oben Exzenterscheiben durch welche über Pleuel die "Hebel" bewegt werden. Der Hebel ist ein dreieckiger Rahmen, der an einer Ecke um einen senkrechten Bolzen drehbar befestigt ist. Die zweite Ecke ist über das Pleuel mit dem Exzenterbolzen verbunden, der dem Hebel die hin- und hergehende Bewegung erteilt. Die dritte Ecke des Hebels trägt den Kugelstift, der in die läpp- oder Polierschale eingreift und sie nach links und rechts bewegt. Auf dem Zwischenfutter, das auf die Beckenspindel geschraubt ist, wird der erhabene Linsenkörper oder die erhabene Schale befestigt. Die Reibradübertragung ist für jede Spindel einzeln abschaltbar. Um die Hebelbewegungen den Erfordernissen der Arbeit anpassen zu können, sind an den Maschinen verschiedene Verstellmöglichkeiten vorgesehen. Durch Verstellen des Exzenterbolzens kann der Hebelausschlag vergrößert oder verkleinert werden. Außerdem kann der Hebel durch Lösen der Flügelschrauben seitlich verschoben und der Kugelstifthalter durch Lösen einer Schraube vor- und zurückgestellt werden. Die Drehzahl der Exzenterspindel kann durch Verstellen der Reibradscheibe, die der Beckenspindel durch Umlegen des Riemens geändert werden.

Für die Bearbeitung großer Planflächen sind auch Poliermaschinen mit zwei Exzentern entwickelt worden. Zwei, in Umlaufzahl und Ausschlag gut aufeinander abgestimmte Exzenter erteilen dem Hebel eine sehr vielseitige Bewegung, welche Zonenbildung auf den zu polierenden Flächen verhindert. Wenn die großen Poliermaschinen OP 3 von Kärger, Berlin, und 1000 A von Loh, Wetzlar, einspindlig ausgeführt sind, so widerspricht das nicht dem eingangs gesagten. Oft ist es vorteilhaft für einzelne Linsen oder Linsenfolgen Fertigungsgruppen einzurichten, damit in großen Werkstätten die Terminverfolgung vereinfacht wird. In solchen Gruppen werden meist mehr kleine als große Spindeln benötigt. Ergibt die Planung z. B., daß für eine Arbeit sechs kleine und zwei große Spindeln gebraucht werden, so fügt man zu einer sechsspindligen kleinen Poliermaschine zwei große einspindlige hinzu und läßt diese acht Spindeln von einem Mann bedienen. Zur Erhöhung der Einsatzbereitschaft sind beide Typen mit stufenlosen Getrieben ausgerüstet. In der Großserienfertigung werden an den Poliermaschinen oft jahrelang die gleichen, oder ähnliche Arbeiten ausgeführt, so daß die Drehzahlen der Spindeln stets beibehalten werden. In solchen Fällen kann man auf die stufenlose Drehzahlregelung durch Reibräder verzichten und entnimmt der Hauptwelle die Drehbewegung durch halbgekreuzte Riemen, die zunächst die Beckenspindel antreiben. Von dieser führt dann ein zweiter Riemen zur Exzenterspindel. Die einzelnen Spindeln werden dann durch Kupplungen ein- und ausgeschaltet. Die vielen Riemen und Kupplungen machen eine solche Maschine aber sehr reparaturanfällig. Firma Loh, Wetzlar, gibt deshalb bei den schweren Maschinen jeder Spindel einen eigenen Motor, der die Exzenterspindel über eine Schnecke antreibt. Die Kupplungen sind durch elektrische Schalter ersetzt und nur die Beckenspindeln werden noch durch Riemen angetrieben. Solche Maschinen ziehen auch bei großen Arbeiten gut durch und sind äußerst betriebssicher. Lange Zeit glaubte man, daß bei Poliermaschinen keine Zahnräder verwendet werden dürfen. Es hat sich aber gezeigt, daß schrägverzahnte Räder in diesen Maschinen ohne Schaden laufen können. Diese Erkenntnis wird in Zukunft neue Antriebsarten für Poliermaschinen bringen. Auch der endlose Keilriemen wird gelegentlich angewendet. Seinen ausgezeichneten Laufeigenschaften steht jedoch der Nachteil gegenüber, daß beim Ersetzen schadhafter Riemen meist erhebliche Montagearbeit geleistet werden muß. Wegen der besonders niederen Drehzahlen der Poliermaschinen, darf die Dimension der Keilriemen nicht nach den allgemein gelieferten Tabellen ermittelt werden, sondern es muß hier das zu übertragende Drehmoment berücksichtigt werden, weil sonst der Riemen zu schwach ausfällt.

Außerdem für genaue Arbeiten unentbehrlichen Polierhebel, wird für einfachere Arbeiten der Kurbelantrieb verwendet. Der Kugelstift bewegt hierbei die Polierschale kreisend über das Werkstück, das sowohl feststehen, als auch entgegen der Kurbeldrehung auf einer Spindel umlaufen kann. Wegen der starken Reibung polieren solche Maschinen sehr schnell,

jedoch läßt sich an ihnen der Poliervorgang wenig beeinflussen. Man findet diese Antriebsart häufig bei den Etagenmaschinen für Brillengläser, sie kann aber bei entsprechender Abstimmung der Werkzeuge, auch für Feinoptik angewandt werden. Eine Abwandlung dieses Verfahrens wird gelegentlich zum Polieren stark gewölbter erhabener Flächen benutzt. Dabei wird der erhabene Linsenkörper an ein Heft geschraubt, das eine Senkung für die Aufnahme des Kugelstiftes hat. Mit dem Heft versehen wird er in die unten laufende Polierschale eingesetzt und der an einer Kurbel angebrachte Kugelstift in die Senkung des Heftes eingeführt. Das Werkstück wird nun entgegen der Drehung der Polierschale kreisend geführt und bewegt sich dabei ähnlich wie beim Polieren von Hand. Ebenfalls für Linsen mit kleinen Radien sind die Schwinghebelmaschinen geeignet. Der Kugelstift schwingt bei diesen Maschinen um eine hinter der Beckenspindel gelagerte waagerechte Achse. Er steht in jeder Stellung senkrecht auf der zu bearbeitenden Fläche und braucht deshalb nur eine abgerundete Spitze zu haben. Der Polierdruck, der bei dieser Maschine durch Federzug erzeugt wird, bleibt in jeder Stellung gleich. Die Maschinen eignen sich besonders zum Polieren von Mikrolinsen. Um übereinstimmende Anschlußmöglichkeiten zu haben, sind die Spindelköpfe und Zwischenfutter, sowie die Kugelstifte und Kugelpfannen der Optikmaschinen zur Normung vorgeschlagen.

Trittbänke sind einspindlige Maschinen, an denen von Hand gearbeitet wird und die man mit den Füßen antreibt. Obgleich diese Maschinen sehr einfach sind und schon seit Jahrzehnten in der gleichen Form gebaut werden, sind sie auch heute für manche Arbeiten nicht zu entbehren

(z. B. bei Anfertigung von Probegläsern, einzelnen Linsen, Mikrolinsen und zur Durchführung von Korrekturen). Die Doppeltrittbank besteht aus einem Gestell das eine Tischplatte trägt, die zur Aufnahme des Beckens ausgespart ist. Eine eiserne Schwungscheibe, die durch zwei Pedale angetrieben wird, läßt die in das Becken einmündende Arbeitsspindel umlaufen. Gelegentlich sind diese Maschinen auch mit Elektromotoren ausgerüstet, so daß sie wahlweise mit Fuß oder Motor betrieben werden können. Die Ein- Trittbank wird zum Fertigpolieren genauer Planflächen verwendet. Das Schwungrad wird hierbei mit einem Fuße angetrieben und die Drehung durch Riemen auf eine senkrechte Spindel übertragen. Die Spindel soll nur langsam, aber besonders gleichmäßig laufen.

Nach dem läppen und Polieren der Linsen wird der Linsenrand auf einer Zentriermaschine bearbeitet. Die einfache Zentriermaschine besteht aus einem Lagerbock mit einer

in Konuslagern genau laufenden Spindel, die den Zentrierdorn trägt. Auf diesen Dorn wird die Linse gekittet und nach den Spiegelbildern an ihren Flächen ausgerichtet. Den schlagenden Linsenrand schleift man an einer Messingplatte, die durch eine Stellschraube an die Linse geführt wird mit Schmirgel ab. Ein Handrad bewegt die Spindel in Achsrichtung hin und her, damit sich der Linsenrand scharfkantig schleift und nicht ballig wird. Die Maschine hat keine Anschläge zur Begrenzung der Vorschubbewegung, der Arbeiter muß deshalb oft nachmessen, damit er den Linsendurchmesser maßgerecht einhalt. An Zentriermaschinen dieser Art werden Linsen sehr kleinen Durchmessers zentriert, die nur kurze Schleifzeiten erfordern. Zum Zentrieren größerer Linsen wurden Automaten entwickelt, die den Linsenrand mit einem Schleifstein bearbeiten. Bei diesen Maschinen bewegt ein Exzenter die Vorschubeinrichtung über ein Gestänge. Sie führt den auf einer Schwinge gelagerten Stein an den Linsenrand. Der Vorschub läuft bis zu einem, entsprechend dem Linsendurchmesser eingestellten Anschlag. Auch hier wird die Linse an einen Dorn gekittet und nach den Spiegelbildern ausgerichtet. Neuere Maschinen haben Wechselspindeln, die mit der angekitteten Linse zum Abschleifen des Randes in die Maschine eingelegt werden. Die Linsen werden auf einem neben der Maschine aufgestellten Bock ausgerichtet. Gelegentlich ist die Spindel die den Stein trägt an solchen Maschinen schwenkbar, so daß die Linse anschließend facettiert werden kann. Da die Schleifsteine durch Kornverlust ihren Durchmesser ändern, können die Zentriermaße nur mit groben Toleranzen eingehalten werden. Man ersetzte deshalb die Steine durch Diamantscheiben mit denen die Güteklassen acht bis neun der ISA- Passungen ohne Schwierigkeiten einzuhalten sind. Bei den ersten mit Diamantscheiben kufenden Zentriermaschinen ging man von der bisherigen Bauweise ab und stellte Schleifspindel und Zentrierspindel im rechten Winkel zueinander. Bei dieser Anordnung schleift die Stirnseite der Scheibe. Die Facette läßt man an einem zusätzlich aufgespannten Schleifring anlaufen. Während des Schleifvorganges dreht

sich die Linse etwa zweimal und das Diamantwerkzeug läuft mit etwa 8000 U/min. Eingebaute Vorschubgetriebe führen die Zentrierspindel, entsprechend dem eingestellten Maß an die Diamantscheibe. Das Kühlmittel wird von einer Pumpe mehreren Maschinen gleichzeitig zugeführt. Die Maschinen wurden sowohl mit Einlegspindel, wie auch mit Zentrierdornen, die in einem Kegelsitz aufgenommen werden, hergestellt. Für Linsen mit genügend stark gekrümmten Flächen werden Zentriermaschinen gebaut, die die Linsen Zwischen zwei genau laufenden Glocken selbsttätig ausrichten. Diese Maschinen sind sehr leistungsfähig. Sie zentrieren und facettieren je Tag etwa 200 Linsen, wobei eine Person bis zu vier Maschinen bedienen kann.Bei den Maschinen WB 10 der Firma Bothner, Braunschweig, und WG der Firma Loh, Wetzlar werden die Linsen zwischen zwei Glocken aus Stahl oder Messing eingespannt, die mit Kegeln in den beiden gegenüberliegenden Spindeln festsitzen. Der einstellbare Spanndruck wird durch Federzug erzeugt und wirkt auf die rechte Glocke, die über ein Zahnrad zum Einspannen der Linse mit Handhebel bewegt werden kann. Damit sich die Linse vor dem Wirksamwerden des vollen Spanndruckes ausrichtet, weicht die linke Glocke beim Einlegen der Linse in die Bothner WB 10 unter leichtem Federdruck einige Millimeter aus. Der Rand der eingespannten Linse wird von einer Diamantscheibe abgeschliffen, die hinter ihr auf einer Schwinge gelagert ist. Die Schwinge wird durch Federzug, der durch eine Kurvengesteuerte Vorschubeinrichtung geregelt ist und durch eine 1/100 mm anzeigende Anschlagschraube begrenzt wird, gegen die Linse bewegt. Diese Bewegung führt die rechte Seite der Scheibe an die Linse. Eine kombinierte radiale und axiale Weiterbewegung steuert den Schleifvorgang so, daß der rechte Rand der Diamantscheibe die Schrupparbeit und ihr nachfolgender Teil die Schlicht arbeit übernimmt. Ein meist unter 45° ansteigender Bund facettiert die Linse. Hierbei wird die Schleifscheibe um etwa 0,2 mm angehoben, damit der Facettenansatz am Linsenzylinder scharfkantig wird. Hat die Diamantscheibe links und rechts je einen Bund, so können auch beide Linsenseiten facettiert werden. Eine auf die Zentrierspindel aufsteckbare Kopiereinrichtung gestattet es, den Rand der zentrisch eingespannten Linse unrund, z. B. vierkantig, abzuschleifen. Die Kühlflüssigkeit, ein Öl-Petroleumgemisch, wird mittels eines in die Spritzkappe der Diamantscheibe eingeführten Rohres durch eine eingebaute Pumpe zugeführt. Das gebrauchte öl fließt in einen, im Sockel der Maschine untergebrachten Kasten, wo sich der Schleifschlamm absetzt und das so gereinigte öl in eine zweite Kammer überfließt.

Beide Typen sind so eingerichtet, daß auch optisch ausgerichtete Linsen zentriert werden können. Zum Abschleifen der Ränder optisch ausgerichteter Linsen empfiehlt die

Firma Bothner Braunschweig ein Verfahren, das von den bisherigen abweicht und in der Patentanmeldung PA 436785 beschrieben ist. Hierbei wird der Linsenrand an der Innenseite einer Diamantscheibe geschliffen und facettiert, wodurch die Linse mit einer größeren Fläche am Schleifwerkzeug anliegt und deshalb der Schleifdruck besser verteilt ist. Für die Ausführung wird die auch als Fräsmaschine dienende Type WB 15 genannt.