WERKSTOFFE VERFAHRENund PRÜFTECHNIK fürFEINOPTIKER · Impressum Herausgeber OptoNet e.V. –...

W E R K STO F F E V E R FA H R E N u n d P R Ü F T E C H N I K

f ü r F E I N O P T I K E R

Impressum

Herausgeber

OptoNet e.V. – Kompetenznetz Optische Technologien

Projektleitung und -koordination

Klaus Schindler, Nora Kirsten – OptoNet e.V.

Autoren

Manfred Farker, Ernst Müller, Ingo Schubert,

unter Mitwirkung von Andreas Fischer,

Uwe Jungstand, Jakob Reinisch, Bernhard Wagner

Redaktionelle Schlussbearbeitung

Uwe Jungstand

Gestalterische Umsetzung

design:lab weimar GmbH

Buchgestalterisches Konzept

Daniel Schmidt | schmidt9.net

Satz & Bildbearbeitung

Christiane Schmidt | schmidt9.net

Druck

Druckhaus Gera GmbH

© 2009 OptoNet e.V.

Alle Rechte vorbehalten.

Unautorisierte Vervielfältigung, Speicherung in

Datenverarbeitungssystemen, Übersetzung

sowie Nachdruck oder Veröffentlichung in an-

deren Medien – vollständig oder auszugsweise –

ist ohne Zustimmung des Herausgebers verboten.

ISBN 978-3-00-029486-0

Dieses Buch kann über OptoNet e.V. bezogen werden:

OptoNet e.V.

Abbe-Zentrum Beutenberg

Hans-Knöll-Straße 1

07745 Jena

www.lehrbuch-feinoptik.de

W E R K STO F F E V E R FA H R E N u n d P R Ü F T E C H N I K

f ü r F E I N O P T I K E R

4

Optische Technologien sind nach Einschätzung nationaler und internationa-

ler Experten die Schlüsseltechnologien des 21. Jahrhunderts. Alle Prognosen

für das zukünftige Wachstum der optischen Industrie gehen davon aus, dass

die Dynamik dieses Prozesses entscheidend von qualifi zierten Fachkräften

abhängen wird.

Im Bereich der Optikfertigung fehlte seit einigen Jahren eine zusammen-

fassende Darstellung von traditionellem und modernem technologischem

Wissen, das einerseits auf bekannten Grundlagen aufbaut, andererseits

aber auch Erfahrungswissen und betriebliches Know-how beinhaltet.

Ein Autorenteam von erfahrenen Ausbildern, Ingenieuren, Berufs- und

Hochschullehrern schloss im Jahre 2003 mit der Herausgabe einer zweibän-

digen Dokumentation zum Grundlagenwissen in der optischen Fertigungs-

und Prüftechnik diese Lücke. Die große Nachfrage nach dem Material

veranlasste uns mit Unterstützung dieses Autorenteams eine überarbeitete

Version in Angriff zu nehmen.

Mit dem jetzt vorliegenden kompakten Band zur Fertigungs- und Prüf-

technik liegt eine Neuaufl age der Dokumentation vor, in der vorhandene

Inhalte weiter abgeglichen, die physikalischen Grundlagen ergänzt und

Kapitel um moderne Fertigungsverfahren erweitert wurden.

So unterschiedlich der Blickwinkel der Autoren auch in dieser Aufl age

hinsichtlich Auswahl und Darstellung der fachlichen Inhalte ist, so vielfäl-

tig ist auch der Kreis der möglichen Adressaten und Einsatzfelder. Genutzt

werden kann das Material für Auszubildende, als Schulungsmaterial für

Mitarbeiter der Optikfertigung, als Lehrmaterial im Rahmen der Qualifi zie-

rung von Optikmeistern oder als Basis-Studienmaterial für Studenten von

optikrelevanten Studiengängen. Aber auch alle anderen, die sich für Fragen

der Herstellung optischer Bauelemente interessieren, sind angesprochen.

An dieser Stelle sei vor allem den Autoren gedankt, die sich mit viel

Engagement und Durchhaltevermögen der Überarbeitung des Materials

gestellt haben.

Koordiniert und fachlich mit großem Einsatz betreut wurde die Neuauf-

lage durch Uwe Jungstand, dem wir für seine redaktionelle Arbeit, seine

fachlichen Ergänzungen und sein persönliches Engagement ganz besonders

danken.

OptoNet e.V.

Jena, im September 2009

V O R W O R T

10

9.4 Winkelprüfung | 267


9.4.2 Maßverkörperungen | 267

9.4.2.1 Feste Winkelendmaße | 267

9.4.2.2 Einstellbare

Winkelendmaße | 269



9.4.3.1 Autokollimations-

fernrohr | 271

9.4.3.2 Werkstattgoniometer | 276

9.4.3.3 Absolutgoniometer | 281

9.4.3.4 OptiWinkel | 282

9.4.3.5 Parallelitätsprüfung am

Planfl ächenprüfgerät | 285

9.5 Form- und Lageprüfung | 287




9.5.2.1 Haarlineal | 288

9.5.2.2 Autokollimationsprüf- und

Kittgerät AZP 1 | 288

9.5.2.3 Zentrierrichtgerät

ZRG-D1 | 290

9.5.2.4 Probegläser und

Probeplatten | 292

9.5.3 Interferometrie | 293

9.5.3.1 Planfl ächenprüfgerät | 295

9.5.3.2 Werkstattinterferometer | 297

9.5.3.3 Digitalinterferometrie | 300

9.5.3.4 Bestimmen und Auswerten

von Passfehlern und Streifen-

mustern | 303

9.5.4 Taktile Formprüfgeräte | 313

9.5.4.1 Rundheitsmessgeräte | 313

9.5.4.2 Zylinderformprüfgeräte | 314

9.6 Oberfl ächenprüfung | 316


9.6.2 Ausgewählte Verfahren, Mess-

und Prüfmittel | 317

9.6.2.1 Lupen | 317

9.6.2.2 Mikroskope | 317

9.6.2.3 Stereomikroskop | 321

9.6.2.4 Tastschnittgerät | 322

9.6.2.5 Laser Scanning

Mikroskop | 324

9.6.2.6 Rasterkraftmikroskop (AFM

– Atomic Force Microscope) | 324

9.7 Spezielle Prüfverfahren | 325

9.7.1 Brennweitenmessung | 325

9.7.2 Transmissions- und Refl exions-

messung von optischen Baue-

lementen und Schichten | 327

9.7.3 Bildverarbeitung | 331

9.7.3.1 Gerätetechnische Grundlagen

der Kameramesstechnik | 332

9.7.3.2 Stufen der

Bildverarbeitung | 332

9.7.3.3 Elektronische CCD-Kameras

und Frame-Grabber | 332

9.7.3.4 Standards und Formate | 333

9.7.3.5 Digitale Bildverarbeitung | 335

9.7.3.6 Farbbilder, Grauwertbilder und

Binärbilder | 335

9.7.3.7 Punktoperationen | 335

9.7.3.8 Filteroperationen | 336

9.7.3.9 Anwendungen der Bildver-

arbeitung in der Optikfertigung | 336

9.7.4 Koordinatenmesstechnik

(KMT) | 337

9.7.4.1 Prinzip der

Koordinatenmesstechnik | 337

9.7.4.2 Bestimmung geometrischer

Basiselemente | 337

9.7.4.3 Erfassung eines

Raumpunktes | 337

9.7.4.4 Koordinatensysteme und

Transformationen | 338

9.7.4.5 Tastkugelradius-

Korrektur | 339

9.7.4.6 Geometrische Basiselemente

und Berechnungsverfahren | 339

9.7.4.7 Mess- und

Auswertestrategie | 339

9.7.4.8 Beurteilung von Mess- und

Berechnungsergebnissen | 339

9.7.4.9 Messabweichungen und

Mess un sicherheit von Koordinaten-

messgeräten | 340

9.7.4.10 Systemkomponenten

und Bauarten von Koordinaten-

messgeräten | 340

9.7.4.11 Längenmesssysteme | 342

9.7.4.12 Tastsysteme | 343

9.7.4.13 Scanning-Verfahren | 344

9.7.4.14 Betriebsarten und

Automatisierungsstufen | 344

9.7.4.15 Software | 344

9.7.4.16 Einsatz der Koordinaten-

messtechnik | 345

9.7.5 Foucaultsche Schatten- oder

Schneidenmethode | 345

9.7.5.1 Einführung | 345

9.7.5.2 Anwendung | 345

9.7.5.3 Prüfgenauigkeit | 345

9.7.5.4 Messprinzip | 345

9.7.5.5 Bearbeitungshinweise zur

Fertigung von Kugelspiegeln | 347

9.7.5.6 Bearbeitungshinweise zur Fer-

tigung von Parabolspiegeln | 349

9.7.5.7 Objektiv- und Linsenprüfung

mit der Schneidenprobe | 351

9.7.5.8 Bearbeitungshinweise zur

Fertigung von Linsen oder

Objektiven | 353

9.7.5.9 Okulartest | 353

11ANHANG1 2 3 4 5 6 7 8 9

9.7.6 Ronchi-Test | 355

9.7.7 Mess- und Prüfverfahren am

Zweifernrohr (Zwof) | 356

9.7.7.1 Grobaufbau des

Prüfgeräts | 357

9.7.7.2 Auswertung der

Intervallgröße | 357

9.7.7.3 Messung des Keilwinkels | 357

9.7.7.4 Bildgüteprüfung | 358

9.7.7.5 Prüfung der Ablenkung von

Keilen mit kleinerem Keilwinkel | 360

9.7.7.6 Vergleich der Ablenkwinkel von

Keilplatten | 361

9.7.7.7 Prüfung von Planspiegeln auf

Ebenheit und Bildgüte mit schräg

A1 Besetzungsberechnung für

Mehrfachtragkörper | 378

A1.1 Runde Teile auf planen oder

wenig gekrümmten

Tragkörpern | 378

A1.2 Linsen auf stärker ge-

krümmten Tragkörpern | 379

A1.3 Drei- und vierlinsige

Tragkörper | 380

A1.4 Beliebige Werkstückfor-

men auf planen Mehrfach-

tragkörpern | 380

A2 Berechnung der

Richtfl ächendurchmesser | 381

A2.1 Plane Richtfl ächen | 381

A2.2 Hohle Richtfl ächen | 382

A3 Pfeilhöhenberechnungen | 383

Literatur | 384

Formelzeichen

& Abkürzungen | 386

Stichwortverzeichnis | 387

Anhang

auffallendem parallelen Strahlenbün-

del | 361

9.7.7.8 Vergleich von Prismen und

Prismengruppen auf Unterschiede in

Ablenkung und Bildgüte | 362

9.7.7.9 Prüfung der Ebenheit von

refl ektierenden Planfl ächen auf Bild-

güte (sphärische Abweichung) | 364

9.7.7.10 Prüfung von 90°-Prismen

und Dachwinkeln | 365

9.7.7.11 Prüfung von Rundoptik | 369

9.7.7.12 Festlegen des ∞-Punktes

bei Fernrohren (Kollimatoren) mit

Auszug | 370

9.7.7.13 Prüfung der Bildgüte von

Fernrohren | 370

9.7.7.14 Einsatz als

Richtungskollimator | 370

9.7.8 Planspiegelprüfungen mit

der Schneidenmethode nach

dem Ritchey-Verfahren | 370

9.8 Prüfmittelüberwachung | 372


9.8.2 Kalibrierintervall | 373

9.8.3 Kalibrierverfahren | 373

9.8.4 Kalibrierkette | 374

9.8.5 Kennzeichnen des

Kalibrierzustandes | 375

9.8.6 Erstellen und Aufbewahren

von Kalibrierschein/

Prüfbericht | 375

9.8.7 Kalibrierzeichen und Überwa-

chungskennzeichen | 376

Prüfplakette (alt) | 376

Prüfplakette (seit 1.10.1999) | 376

Sonderkennzeichnung | 376

Grundplakette | 376

Sperrplakette | 376

Prüfplombe | 376

267…

5

Trennen

Trennen

Den Kern der Optikfertigung

bilden Verfahren der Gruppe

›Spanen mit geometrisch unbe-

stimmter Schneide‹ aus der Fer-

tigungshauptgruppe ›Trennen‹.

In der Vorfertigung gewinnt das

Schleifen zunehmend an Bedeu-

tung gegenüber dem Läppen.

Dennoch wird auch der Darstel-

lung des Läppens breiter Raum

gegeben. Es gehört wie das Polie-

ren zu den wichtigsten Grundfer-

tigkeiten der Feinoptiker. Auch

wenn rechnergestützte Korrek-

turverfahren, z.B. das magne-

torheologische Polieren, zur

Verfügung stehen, müssen die

herkömmlichen Poliermethoden,

die Anfertigung und der Umgang

mit Polierwerkzeugen wie auch

der zweckmäßige Einsatz der

Poliermittel beherrscht werden.

Ausführlich werden daher Hin-

weise und Regeln u.a. zur Pech-

politur, zum Feinpolieren von

Hand und zum Vermeiden von

Polierfehlern wiedergegeben.

Wegen gemeinsamer kinema-

tischer Merkmale werden das

Schleifen, Läppen und Polieren

mit Käfi g-Werkstückhalterungen

trotz verschiedener Abtrennme-

chanismen in einem Gliederungs-

punkt zusammengefasst.

Trennen ist Fertigen durch Formänderung eines fes-

ten Körpers. Dabei werden Werkstoffteilchen durch

örtliches Aufl ösen des Zusammenhalts abgetrennt.

Das Wesen aller Trennverfahren besteht in der Form-

änderung eines Werkstücks, wobei die Endform in der

Ausgangsform enthalten ist. Bei der Herstellung von

Werkstücken mittels Trennverfahren bleiben Masse

und Volumen nicht konstant. Wertvolles Material wird

zerspant. Um diesen Verlust gering zu halten, gehen

den Trennverfahren oft Umformverfahren voraus.

Ziel der Trennverfahren ist die endgültige Formge-

bung geometrisch bestimmter Körper. Dabei ist gerings-

ter Aufwand an lebendiger und vergegenständlichter

Arbeit anzustreben. Die große Anzahl der Trennver-

fahren kann in drei wesentliche Fertigungsgruppen

unterteilt werden:

Zerteilen ist das mechanische, stückweise Trennen

von Rohteilen, z.B. Schneiden, Reißen, Zurichten,

.nehcerB

Spanen ist das mechanische Abtrennen von Werk-

stoffteilchen, z.B. Schleifen, Läppen, Polieren.

Abtragen ist das nicht-mechanische Abtrennen von

Werkstoffteilchen, z.B. Ätzen.

106 Trennen

5.2.4 Verfahren

5.2.4.1 Trennschleifen

Werkstücke aus beliebigen Werkstoffen, auch aus

optischen Gläsern und Kristallen, werden durch

Trennschleifen zerteilt. Das Trennschleifen wird mittels

schmaler rotierender, band- oder drahtförmiger Trenn-

werkzeuge ausgeführt. Das Verfahren wird oft noch als

›Sägen‹ bezeichnet.

In der Optikfertigung werden durch Trennschleifen

Rohteile aus optischem Block- oder Barrenglas bzw. aus

vorgearbeiteten Profi len geschnitten.

Beim Trennschleifen von Glas wird der Block

oder Barren mechanisch, manuell oder pneumatisch

zwischen zwei Spannbacken gehaltert. Nachdem die

Solleingabe des Schneidprogramms über das Steuerpult

der Maschine erfolgt ist, werden die Bearbeitungs-

schritte automatisch eingestellt. Alle technologischen

Schritte, wie Start der Trennschleifscheibe, Werkstück-

zustellung, Zwangswerkstückvorschub, Kühlschmier-

mittelzuführung, Rücklauf der Trennschleifscheibe,

Abnahme und Ablegen der geschnittenen Platte usw.

erfolgen nun bis zum völligen Aufteilen des Blocks

automatisch. Nach abgelaufenem Programm fährt die

Maschine in die Ausgangslage zurück und nach Entnah-

me der Schnittplatten kann die Maschine neu bestückt

und gestartet werden. Der Schneidvorgang erfolgt im

Tauchschnitt, d.h. die Trennscheibe taucht vor dem

Werkstück bis zur maximalen Zustelltiefe ab und fährt

dann langsam in einem Schritt durch das Werkstück

hindurch.

Die Maschinentechnik ist auf den Zweck und die

Abmessung des Werkstücks ausgelegt. Es werden zwei

Hauptverfahren unterschieden:

~ das Außenboardtrennschleifverfahren und

~ das Innenlochtrennschleifverfahren

Neben diesen beiden Verfahren kommen bei der

Bearbeitung von optischem Glas und Kristallen weitere

Spezialschneidverfahren, wie Bandtrennmaschine

und Seiltrennmaschine zur Anwendung. Im Weiteren

werden beide Verfahren einschließlich Werkzeuge

beschrieben.

Das Außenboardtrennschleifverfahren leitet seinen

Namen von den Werkzeugen ab. Sie haben auf dem Um-

fang die eingebrachten Diamantkörner, d.h. die Schnei-

den befi nden sich am Außenrand des SÄGEblattes. Die

Maschinentechnik in der Optik ist vielseitig. Neben

den unterschiedlichen Einscheibentrennsägen werden

auch Mehrscheibentrennsägen verwendet. Auf Ein-

scheibentrennsägen wie in Abb. 5-14 gezeigt, können

Blöcke aus optischem Glas von minimalen Größen bis

zu Abmessungen von 1 m Länge getrennt werden. Der

technologische Ablauf ist, wie oben bereits beschrieben,

vollautomatisch.

Präzisionstrennschleifen von sprödharten Werkstoffen

wird nach unterschiedlichen Verfahren mit Diamant-

trennscheiben durchgeführt. Bei der Wahl des Verfah-

rens entscheidet man sich nach:

~ Form und Abmessung des Rohwerkstücks

~ Rangordnung von Zielen wie Dickentoleranz, Paralle-

lität, Oberfl ächengüte, minimaler Schnittverlust

~ Eigenschaften des Diamanttrennschleifwerkzeugs,

insbesondere seine mechanische Stabilität gegen-

über Schnitt- und Vorschubkräften

Abb. 5-14 | Einscheibentrennmaschine mit eingespanntem Glasblock

107ANHANG5

Tauchtrennverfahren

Bei diesem Verfahren taucht das Trennwerkzeug in das

Werkstück ein.

Abb. 5-15 | Tauchtrennverfahren

Längstrennverfahren

Das Trennwerkzeug wird außerhalb des Werkstücks auf

volle Schnitttiefe abgesenkt.

Abb. 5-16 | Längstrennverfahren

Pendeltrennverfahren

Abb. 5-17 | Pendeltrennverfahren

Harte Werkstoffe, wie Saphir, Rubin und Aluminium-

oxidkeramiken, lassen sich bei großen Trenntiefen

nicht problemlos trennen. Der Werkzeugkern kann die

erforderlichen Trennkräfte nicht mehr ohne Verfor-

mung aufnehmen. Deshalb trennt man diese Werkstoffe

im Pendelschnittverfahren.

Zu den modernen Trennschleifverfahren gehört zweifel-

los das Innenlochtrennschleifen. Wie der Name schon

sagt, befi nden sich die Schneiden nicht auf dem Umfang

des Trennwerkzeugs, sondern auf dem relativ großen

Innenloch, welches einen Durchmesser bis zu 380 mm

haben kann. Die Maschine besitzt eine Werkzeugauf-

nahme ähnlich einem Topf, bei dem das Trennwerkzeug

über den Topfrand gespannt wird. Dieses Verfahren

zeichnet sich durch hohe Genauigkeit, kleinste Rau-

heiten der Werkstückoberfl ächen, einfache und be-

triebssichere Programmierung und leichte Wartung aus.

Der Topf mit dem Werkzeug wird in Drehung versetzt

und das Werkstück wird dabei radial nach außen

bewegt. Das Verfahren eignet sich hervorragend zum

Trennen von optischem Glas, Kristallen und kristalli-

nen Materialien für die mikroelektronische Industrie.

Beim Trennschleifen von bearbeiteten Rundprofi len

und prismatischen Profi len wird von Teil zu Teil eine

maximale Maßabweichung von < 0,05 mm erzielt. Die

erreichte Planparallelität pro Werkstück liegt bei < 15'

und die Oberfl ächerauheit Rt beträgt maximal 5 µm. Die

Stammblattdicken liegen bei 0,3 bis 0,4 mm und die

Diamantbelagbreiten bei 0,5 bis 0,7 mm, was gleichzei-

tig die Schnittverluste angibt. In Abb. 5-18 wird eine

Innenlochtrennmaschine TS 205 der Fa. Meyer & Burger

gezeigt.

Abb. 5-18 | Innenlochtrennmaschine TS 205

Das Diamantgranulat wird galvanisch auf das Innenloch

aufgebracht. Dabei kommen Körnungen von D 46 bis D

121 zum Einsatz. Die Konzentration S 33 entspricht etwa

einer Konzentration von C 23.

Auch beim Einsatz des Innenlochtrennverfahrens

können zwei Schnittverfahren zur Anwendung gelan-

gen: das Tauchschnittverfahren ( Abb. 5-19) oder das

Rotationsschnittverfahren ( Abb. 5-20).

108 Trennen

Abb. 5-19 | Tauchtrennverfahren

Abb. 5-20 | Rotationstrennverfahren

Mittels Präzisionstrennschleifmaschinen können fol-

gende Dickentoleranzen erreicht werden:

~ kleiner als 0,03 mm beim Trennscheiben mit

Außenbesatz

~ größer als 0,003 mm bei Innenlochtrennmaschine

~ größer als 0,001 mm bei Hochgenauigkeitsmaschinen

und kleinen Trenntiefen

Die Werkstückoberfl ächengüte beim Innenlochtrenn-

schleifen ist abhängig von der Laufruhe, der gleich-

mäßigen Vorschubgeschwindigkeit aber auch von der

Korngröße des Werkzeugs.

Grundsätzlich werden Oberfl ächengüten erzielt, die

kein Vorschleifen erforderlich machen. Die Oberfl ächen

haben die Qualität ›wie feingeläppt‹.

Macht sich, da das Werkzeug keine optimalen

Schneidleistungen mehr erbringt, ein Abrichten/ Schär-

fen erforderlich, sollte dies nur mittels einer Spezialvor-

richtung erfolgen. Dazu sind automatische Abrichtein-

heiten nötig, bei denen man die Diamantbeläge mittels

SiC-Schleifscheiben stirnseitig überschleifen kann.

Für das Außenboardtrennschleifen werden auch

Mehrscheibenwerkzeuge eingesetzt. Die SÄGEblätter

werden im benötigten Abstand auf die Werkzeugwelle

aufgezogen. Der auf dem Maschinentisch gehalterte

Glasblock fährt kontinuierlich durch die rotierenden

Trennwerkzeuge und wird in einem Durchlauf kom-

plett in gleichmäßige Streifen zerteilt. Dieses Verfahren

eignet sich besonders bei Mittel- und Großserienferti-

gung, da bei Umstellung auf andere Schneidmaße nur

die Maschinenwelle mit den komplett vorgerichteten

Werkzeugen ausgewechselt werden muss.

Optisches Glas ist ein wertintensiver Werkstoff,

deshalb sollten bei der Bearbeitung materialschonende

Verfahren zur Anwendung kommen. Da das Trenn-

schleifen oftmals der erste Arbeitsgang ist, bei dem aus

einem Block- oder Barrenglas ein Bauteil ausgearbeitet

wird, entstehen besonders große Schnittverluste. Des-

halb sind die angewandten Verfahren und vor allem die

Werkzeuge unter ökonomischen Gesichtspunkten auszu-

wählen. Für das Außenboardtrennschleifen stehen zwei

Grundtypen an Diamanttrennscheiben (siehe

Abb. 5-21) zur Auswahl:

~ Diamanttrennscheibe mit geschlossenem Rand

~ Diamanttrennscheibe mit segmentiertem Rand

Der Durchmesserbereich des Trennwerkzeugs liegt

zwischen 75 mm und 700 mm. Die Belagbreiten liegen

in der Regel bei 0,8 mm für Scheibendurchmesser bis

150 mm. Sie steigen bis etwa 3,2 mm beim Scheiben-

durchmesser von 700 mm. Die geringen Schnittbreiten

bedingen aber gleichzeitig geringere Stammblattdicken,

was zur Destabilisierung und somit zum Abtriften der

Trennscheibe führen kann. Den größten Einfl uss auf

die Qualität und die Leistung des Verfahrens haben die

Spezifi kation und der Trennscheibentyp. Segmentierte

Trennscheiben eignen sich besonders gut bei langen

Schnitten und bei großen Schnitttiefen. Da dabei das

Trennwerkzeug mit einem großen Eingriffsbogen in

den Werkstoff eintritt, muss eine wirkungsvolle Kühl-

schmierung die Reibkräfte verringern und die Wärme

abführen. Für feinere Schnitte sind vollgesinterte Trenn-

scheiben die günstigeren. Empfehlenswert für große

Schnitttiefen sind Trennscheiben mit Durchmesser

400 bis 750 mm, enggezahnte Ausführung, Belagtiefe

5,0 mm, Körnung D126 bis D 301 in Bronze- oder Me-

tallbindung, z.B. BZ 309. Für engtolerierte Schnitte, bei

denen auch gleichzeitig geringste Kantenaussprünge

erwünscht sind, sind Trennscheiben mit geschlossenem

Rand ab Durchmesser 100 bis 550 mm mit einer Bronze-

oder Kunstharzbindung zu wählen. Die Körnung wird

je nach Vorgabe der Rauheit und Maßtoleranz zwischen

M 63 und D 301 gewählt. Die Konzentration C sollte

nicht kleiner gewählt werden als C = 23. Für Spanfl ä-

chen mit großen Querschnitten kann die Konzentration

bis C = 90 betragen.

109ANHANG5

Trennscheiben für das Innenboardtrennverfahren un-

terscheiden sich völlig von denen für das Außenboard-

trennverfahren. Das Diamantgranulat wird galvanisch

auf das Innenloch aufgebracht. Die Konzentrationsbe-

zeichnung S 33 für diese Trennscheiben entspricht in

etwa der Konzentrationsbezeichnung C 23 für normale

Diamantwerkzeuge. Die Körnung wird aufgrund der

Forderung an feinere Schnitte zwischen M 40 bis D

126 gewählt. Die Oberfl ächenrauheit Rt ist < 5 µm, die

Maßabweichung < 0,02 mm pro Schnitt.

Die Schnittqualität und die Schneidleistung sind von

einigen Faktoren abhängig. Das sind:

~ Schnittgeschwindigkeit vc

~ Zerspanbarkeit (Härte) des Glases

~ Vorschubgeschwindigkeit des Werkzeugs vf

~ Werkzeugparameter

Die Schnittgeschwindigkeit (Trennwerkzeugumfangsge-

schwindigkeit) errechnet sich wie folgt:

601000 ·

··= Wz

c

ndv

π

vC Schnittgeschwindigkeit in m/s, d Durchmesser des Werkzeugs in mm, nWz Drehzahl der Werkzeugwelle in min-1

Die Wahl der richtigen Schnittgeschwindigkeit vC muss

unter den Gesichtspunkten der Wirtschaftlichkeit

und der Qualität betrachtet werden. Steigert man die

Schnittgeschwindigkeit, nehmen die Schleifkräfte ab,

da dadurch das Diamantkorn häufi ger zum Eingriff

kommt. Dies führt zu einer geringeren Belastung der

Einzelschneide und dies wiederum zu einem geringeren

Verschleiß des Werkzeugs. Andererseits wird aber mehr

Temperatur ins System gebracht, was zu gefährlichen

Randzonenrissen in der Werkstückoberfl äche führen

kann. Die Schleifzeit bleibt von der Erhöhung der

Schnittgeschwindigkeit unberührt. Die Schnittgeschwin-

digkeit vC sollte zwischen 25 und 40 m/s betragen. Als

optimaler Wert in der Praxis hat sich vC mit 30 m/s

erwiesen.

Die Zeitspanfl äche Zf ist ebenfalls abhängig von der

Zielstellung der Qualität und des eingesetzten Werk-

zeugs. Für Grobschnitte mit gezahnten Trennscheiben

liegt die Zeitspanfl äche Zf zwischen 50 und 100 cm2/min. 2/min. 2

Bei Verwendung von Trennscheiben mit geschlossenem

Rand sollte die Zeitspanfl äche Zf nicht größer als 40 cm2/2/2

min gewählt werden. Da die Zeitspanfl äche Zf sich nur

über die Vorschubgeschwindigkeit vf errechnen lässt,

lauten die Formeln wie folgt:

fefe

ff aZoder

a

Zνν ·==

Zf Zeitspanfl äche in cmf Zeitspanfl äche in cmf2/min, vf Vorschubgeschwindigkeit in cm/min, f Vorschubgeschwindigkeit in cm/min, f

ae Schnitttiefe in cm (0,35 x Trennscheibendurchmesser d)

D

H

X

TE

AS

S

Α

H B

D

S

E

S

T

X

β

A = 14

B=3L2

Abb. 5-21 | Diamanttrennwerkzeug mit geschlossenem und segmentiertem Rand

110 Trennen

1. Beispiel 1. Beispiel

Prismatische Teile sollen mit einer Trennscheibe mit

einem Durchmesser von 350 mm geschnitten werden.

Die Schnittgeschwindigkeit vc soll 27 m/s betragen.

Welche Drehzahl muss am Drehzahlpotentiometer

eingestellt werden?

gegeben: d = 350 mm, vC = 27 m/s

gesucht: nWz

Lösung:

dn c

Wz ·

··=

πν 601000

350

60100027

·

··=πWzn

-1Wz minn 32,473.1=

2. Beispiel 2. Beispiel

Ein Glasblock soll mittels einer Trennscheibe von

500 mm Durchmesser zerspant werden. Wie groß

muss die Vorschubgeschwindigkeit vf sein, wenn die

Zeitspanfl äche Zf 80 cm2/min beträgt?2/min beträgt?2

gegeben: Zf = 80 cm2/min2/min2

gesucht: vf

Lösung:

mmmmdae 17550035,035,0 =·=·=

cmcm

a

Z

e

ff 5,17min

80 2

·==ν

min/7,45

min/57,4

mm

cmf

=

=ν

Bei Bandtrennmaschinen läuft als Werkzeug ein dia-

mantbesetztes, endloses Stahlband über zwei Umlenk-

räder. Ähnliche Maschinen sind aus der Holzindustrie

bekannt. Das Verfahren eignet sich besonders zum

Trennen von Blöcken mit großen Abmessungen. Dabei

können die anfallenden Platten grat- und kantenfrei

gefertigt werden.

Die Bearbeitung von temperaturempfi ndlichen opti-

schen Gläsern und vor allem von Kristallen gestaltet

sich oftmals sehr schwierig. Sowohl beim Trennschlei-

fen mit Außenboardtrennschleifscheiben als auch mit

BandSÄGEN werden hinsichtlich defektfreier Schnitte

und Oberfl ächen keine befriedigenden Ergebnisse er-

zielt. Eine Lösung dieses Problems konnte erst mit dem

SeilSÄGEverfahren erreicht werden.

Das Werkzeug kann blanker oder diamantbesetzter

Stahldraht sein – endlos oder auf Vorratsspulen. Der

Draht arbeitet sich mit gleichmäßiger Geschwindigkeit

in das Werkstück ein. Dieses Verfahren kommt da zur

Anwendung, wo große Werkstücke zerspant werden

sollen. Es werden auf Wasser basierende Kühl- und

Spülmittel verwendet. Um feinere Schnitte mit Schnitt-

verlusten von < 1 mm durchführen zu können, werden

feine Stahldrähte eingesetzt. Zur Unterstützung des

Trennprozesses wird eine Schleifemulsion, bestehend

aus Normalkorund oder Siliziumkarbid mit Wasser,

gleichmäßig in den Sägespalt eingebracht. Die Schnei-

den des Läppmittels bewirken beim schnellen Durchzie-

hen und beim Andrücken des Stahldrahtes gegen das

Werkstück den Materialabtrag.

5.2.4.2 Bohren

Im Unterschied zu den Spiralbohrern der Metallbran-

che sind Bohrer für Glas in der Mitte hohl, ähnlich

einem Rohr, auf dessen Mantelfl äche eine dünne

Schneidlippe aus gesintertem Diamantboard aufgesetzt

(hartgelötet) ist. Somit sind beim Bohren gleichzeitig

mehrere Schneiden im Einsatz, nach den Defi nitionen

der DIN 8580 handelt es sich um ein Schleifverfahren.

Der Zweck des Bohrens besteht in der Glasbranche

allgemein im Einbringen von Löchern in Glasplatten

und Fenster für Befestigungs- und Verbindungsele-

mente. In Brillengläser werden z.B. Befestigungslöcher

zur Halterung an der Fassung eingebracht. Im Optik-

sektor ist der Bohrvorgang meist ein Arbeitsgang, um

Rundlinge für die weitere Fertigung von Linsen zu

gewinnen.

Der Vorgang bzw. das Einbringen der Bohrung läuft

dabei wie folgt ab: Die in Umdrehung versetzte ring-

förmige Schneidlippe mit dem eingesinterten Diamant-

board schleift eine Rille in das zu bohrende Material,

wobei in der Mitte ein Zylinder, der Kern, stehen bleibt

oder beim Durchbohren herausfällt.

Die Konstruktion der Bohrwerkzeuge unterscheidet

sich unwesentlich voneinander. Der Grundkörper ist

ein Rohr mit Gewindeansatz. Die aufgelöteten Dia-

mantkronen können einen geschlossenen oder einen

segmentierten Rand haben. Lediglich Bohrer zum

Bohren kleiner Durchmesser ab 0,8 bis 10,0 mm, sind

galvanisch mehrschichtig hergestellte Bohrer wie sie

in Abb. 5 -22 dargestellt sind. Zum Bohren kleiner

Durchmesser muss, um die Schnittgeschwindigkeit vC

von etwa 2 m/s zu erreichen, mit einer schnelllaufenden

Bohrspindel mit nWz > 9000 min-1 gearbeitet werden.

111ANHANG5

Spülbüchse

Spannzange

Bohrer mit Kernauswerfer

Abb. 5-22 | Bohrspindel mit eingespanntem Bohrer

Größere Kerndurchmesser werden mittels Diaman-

thohlbohrern hergestellt. In der Regel verwendet

man Bohrer mit geschlossenem Rand bis zu einem

Kerndurchmesser von 100 mm. Bei Fertigung von

Kerndurchmessern von > 100 mm werden Bohrer mit

segmentierten Bohrkronen eingesetzt. In der Abb. 5-

23 ist eine schematische Darstellung von Bohrern mit

geschlossenem und segmentiertem Rand zu sehen.

XL 1

L

D

D1

1/2" Gaz

Die Breite der Schneidlippe beträgt bei Bohrern mit

geschlossenem Rand 1 mm, d.h. die Differenz zwischen

innerem (D1) und äußerem Bohrkronendurchmesser (D)

beträgt generell 2 mm. Das Stahlrohr hat eine Wandstär-

ke von 0,6 mm, wodurch ein notwendiges inneres und

äußeres Spiel von jeweils 0,2 mm erreicht wird. Dieser

Freischnitt ist notwendig, damit jegliche Reibung des

Grundkörpers am Glas vermieden und das Kühlschmier-

mittel ungehemmt zwischen Kern und Wandung fl ießen

kann. Nur mit einem ausreichenden Kühlmittelstrom

und -druck können optimale Bohrergebnisse erzielt

werden. Zur Unterstützung einer ausreichenden Küh-

lung sollten bei Bohrern mit vollgesintertem Rand mit

einer Metallsäge Schlitze in die Bohrkrone eingebracht

werden. In Tab. 5-10 werden erprobte Werte für den

Kühlschmiermitteldruck angegeben.

Bohrdurchmesser in mm KSS -Druck in bar

2 – 5 5 – 3

6 – 10 3 – 2

11 – 20 2 – 1

21 – 40 1 – 0,5

41 – 120 0,5 – 0,2

Tab. 5-10 | Kühlschmiermitteldruck

Die Schlitze sollten nach längerem Gebrauch des Boh-

rers nachgearbeitet werden.

Sollen Bohrungen mit einem Durchmesser > 100 mm

eingebracht werden, so sind Bohrer mit segmentierten

Bohrkronen gegenüber vollgesinterten im Vorteil. Die

L2 W

D1

D

XL 1

L

1/2" Gaz

Abb. 5-23 | Bohrer mit geschlossenem und segmentiertem Rand (Gaz: Rohrgewinde, Sonderausführung)

112 Trennen

Kontaktfl äche, die sich bekanntlich beim Bohrer ständig

im Einsatz befi ndet, wird bei großen Bohrerdurchmes-

sern auch immer größer. Das erfordert eine enorme Vor-

schubkraft auf das Werkzeug. Segmentierte Bohrkronen

reduzieren die Schleiffl äche, sodass sich der Druck auf

das Werkzeug stark verringert. Außerdem ermöglichen

die Abstände zwischen den Segmenten den ungehinder-

ten Zutritt des Kühl- und Spülmittels und den besseren

Abtransport des Schleifschlammes.

Da beim Bohren größerer Durchmesser oftmals

ungleich höhere Drücke notwendig sind und die

Griffi gkeit stark nachlässt, sollte versucht werden, die

Wirksamkeit des Bohrers durch Änderung der Bohr-

kronenspezifi kation wie Diamantkonzentration und

Bindung zu verbessern.

Der Bohrprozess kann auf herkömmlichen Säulen-

bzw. Ständerbohrmaschinen ( Abb. 5-24), so auch

auf Bohrwerken aus der Metallbranche durchgeführt

werden. Voraussetzung sollte sein, dass die Maschine

im Drehzahlbereich von etwa 300 bis 9000 min-1 in

Stufen oder stufenlos regelbar ist. Weiterhin sollte die

Maschinenwelle mit der Aufnahme des Werkzeugs eine

Mittelbohrung zum Durchleiten des Kühlschmiermittels

besitzen bzw. die Voraussetzung zur Aufnahme einer

Spüldüse, wie in Abb. 5-22 dargestellt, haben.

Zum Erzielen einer optimalen Schneidleistung beim

Bohren von optischem Glas sind Schnittgeschwindigkeit,

Vorschubgeschwindigkeit, Werkzeugparameter und

eine optimale Kühlmittelzufuhr ausschlaggebend. Die

Schnittgeschwindigkeit vc sollte im Bereich zwischen 1,5

bis 2,5 m/s liegen. In Abb. 5-25 kann man, bezogen

auf den Außendurchmesser des Werkzeugs, die Dreh-

zahl der Arbeitsspindel ablesen und diese direkt an der

Maschine einstellen. Sollten zunehmend Bohrungen

mit dem Durchmesser < 5 mm durchzuführen sein, so

ist es von Vorteil, eine Bohrmaschine mit Drehzahlen

> 10000 min-1 einzusetzen.

Zur Herstellung sehr kleiner Bohrungen

s.a. Kap. 5.3.7

10 20 30 40 50 60 70 mm

1000

2000

3000

4000

5000

6000

min-1

0

v=1,5 m/s

v=2,5 m/s

Abb. 5-25 | Optimaler Umfangsgeschwindigkeitsbereich für Diamanthohlbohrer

Die Werkzeugvorschubgeschwindigkeit vf hat großen

Einfl uss auf die Standzeit und die Griffi gkeit des Werk-

zeugs. Bei zu langsamem Vorschub stumpft der Diamant

ab und der Belag verliert an Griffi gkeit. Der Bohrer

muss ständig nachgeschärft werden. Dabei werden

verbrauchte Diamantkörner aus der Bindung herausge-

rissen und die Standzeit geht zurück. Bei zu hohem Vor-

schub erhitzt sich das Werkzeug, die Diamanten werden

aufgrund der Überlastung frühzeitig aus der Bindung

herausgerissen und somit wirkungslos. Der Bereich der

optimalen Vorschubgeschwindigkeit liegt zwischen 30

bis 40 mm/min. Bei Bohrwerken mit automatisch arbei-

tendem Vorschub können Vorschubgeschwindigkeiten

bis 60 mm/min erreicht werden.

5.2.4.3 Rundschleifen

Zylindrische Flächen an optischen Bauelementen kön-

nen durch Außen- oder Innenrundschleifen hergestellt

werden. Im Unterschied zu den als ›Bohren‹ bezeich-

neten Verfahrensvarianten ( Kap. 5.2.4.2) rotieren

beim Rundschleifen Werkzeug und Werkstück um ihre

Achse. Beim Bohren dagegen bewegt sich das Werk-

stück nicht. Der Zweck des Rundschleifens kann einmal

ein notwendiger Vorfertigungsarbeitsgang aber auch

ein Finisharbeitsgang sein. Da in der Praxis oftmals

nur Kleinstserien von Rundscheiben, Linsen, Filtern, Abb. 5-24 | Glasbohrmaschine mit Werkzeug

113ANHANG5

aber auch Deckgläsern benötigt werden, werden diese

über den Schritt des Rundlings gefertigt. Schwer- oder

nichtverpressbare optische Gläser, die für Linsen be-

nötigt werden, sind von den Glaslieferanten als schei-

benförmige ›Fräslinge‹ zu erhalten. Rundlinge können

in Abmessungen von 3 mm bis 1250 mm hergestellt

werden. Sonderabmessungen mit > 1250 mm Durchmes-

ser sind, da es sich meist um Einzelstücke handelt, nur

nach Realisierung eines entsprechenden Glasabgusses

im Glaswerk herzustellen.

Die Fertigung von Rundscheiben wird auf speziellen

Rondiermaschinen oder auf Rundschleifmaschinen aus

der Metallbearbeitung durchgeführt. Die Ausgangspro-

dukte können quadratisch zugerichtete Platten oder

Bohrlinge mit entsprechendem Aufmaß sein. Aber

auch Säulen mit quadratischem Querschnitt werden

auf der Rundschleifmaschine zu Stäben mit rundem

Querschnitt geschliffen. Die Vereinzelung der Stäbe zu

Rundscheiben kann mittels Mehrfachschneidverfahren

erfolgen. Die quadratisch zugerichteten Platten und

auch die Bohrlinge werden zur besseren Handhabung

und zur sicheren Aufnahme zwischen den rotierenden

Spitzen der Maschine zu Säulen zusammengekittet. Die

Säulenlänge sollte entsprechend der technologischen

Vorgabe immer einheitlich sein, damit keine Verände-

rungen der Einstellwerte an der Maschine während

der Fertigung durchgeführt werden müssen. Dabei ist

darauf zu achten, dass die technologisch vorgegebene

Säulenlänge nicht überschritten wird, da sonst deren

Stabilität nicht mehr gesichert ist. In Tab. 5-11 wer-

den, bezogen auf die Durchmesserbereiche, die Säulen-

längen für gekittete Säulen angegeben. Säulen, die aus

einem Stück bestehen, sollten aus Gründen der erhöh-

ten Bruchgefahr beim Rundschleifen nicht länger als

130 mm sein. Außerdem sollte darauf geachtet werden,

dass Rundscheiben mit einem Durchmesser > 200 mm

aufgrund ihres Gewichts auf Maschinen mit waagerech-

tem Werkstücktisch bearbeitet werden.

Durchmesser in mm Säulenlänge in mm

3,0 – 6,0 bis 35

6,1 – 15,0 bis 70

15,1 – 110,0 bis 130

110,1 – 160,0 bis 100

160,1 – 300 bis 60

Tab. 5-11 | Säulenlängen für gekittete Säulen

An den beiden Stirnseiten der gekitteten Säulen werden

zentrisch an je einer Seite eine Mitnehmer- und eine

Zentrierplatte mit Zentrierbohrung angekittet. Die

fertige Säule wird zwischen den Spitzen der Werk-

stückantriebswelle und des Reitstocks gespannt. Nach

Inbetriebnahme der Maschine wird das Werkzeug an

das Werkstück herangeführt. Dabei dreht sich das

Werkstück im Gegenlauf zum Werkzeug mit niedriger

Drehzahl von 3/min bis 200/min, je nach Rundierdurch-

messer. Die stufenlos einstellbaren Werkstückdreh-

zahlen nWs können aus Abb. 5-26 entnommen werden.

300

300

250

200

150

100

50

200

min-1

10050105

Ø[mm]

Abb. 5-26 | Werkstückdrehzahlen bezogen auf Fertigdurchmesser

Neben der Vorschubbewegung, die senkrecht zur Rota-

tionsachse des Werkzeugs abläuft, führen Werkstück

oder Werkzeug eine oszillierende Bewegung parallel

zur Drehachse aus. Dabei überfährt das Werkstück in

den Umkehrlagen die Schleiffl äche des Werkzeugs um

ca. 50 % der Belagbreite. Damit wird gesichert, dass der

Umfang des Werkstücks gleichmäßig und vollständig

abgeschliffen wird. In der Abb. 5-27 werden die

Verfahren Außen- und Innenrundschleifen schematisch

dargestellt.

a

u

nWz

nWs

a

DW

z DW

s

unWs

nWz

Abb. 5-27 | Schema des Außen- und Innenrundschleifens

Die Werkzeuge zum Rundschleifen sind meist Diamant-

Umfangsschleifkörper, seltener SiC- oder EK-Werkzeuge.

114 Trennen

Die Umfangsschleifscheiben haben einen zylindrischen

oder konischen Passansatz. In Abb. 5-28 ist z.B. ein

Rondierwerkzeug mit Passzylinder für die Maschine

DAMA RDM 500 dargestellt.

T

UX

ØH

ØD

Abb. 5-28 | Rondierwerkzeug (bspw. ØD = 150 mm, x Belaghöhe = 6 mm, T und U werden entsprechend der Rollenlänge festgelegt)

Die Abmessungen des Werkzeugs liegen im Außen-

durchmesserbereich von 70 bis 160 mm und einer

Belagbreite von 25 bis 31,5 mm. Die Werkzeugspezifi ka-

tion wird durch die Qualität der Werkstückoberfl äche

(Rauheit), die nach der Bearbeitung erreicht werden

soll, bestimmt. Die gebräuchlichsten Bindungen sind

Bronzebindungen BZ 335 und BZ 444. Für Oberfl ächen-

rauheiten Rt < 15 µm verwendet man z.B. D 91 bis D 126

und mit einer Konzentration von C 75 bis C 125. Die

Rauheit steht im direkten Verhältnis zur Diamantkorn-

größe. Sie beträgt etwa 15 % der Diamantkorngröße.

Die Schnittgeschwindigkeit liegt zwischen 20 und

30 m/s. Das Zeitspanvolumen hängt von der Diamant-

körnung ab. Bei Verwendung von D126 werden etwa

25 cm3/min, bei D64 nur noch 13/min, bei D64 nur noch 13 cm3/min erreicht.3/min erreicht.3

5.2.4.4 Zentrierschleifen

Das Zentrierschleifen, auch ›Zentrieren‹, wird defi niert

als Rund-, Form- oder Profi lschleifen von Linsenrändern

mit Bezug zur optischen Achse. Zentrieren ist meist der

letzte mechanische Arbeitsgang an einer fertig bearbei-

teten Linse, an der eine Randbearbeitung mit gebunde-

nem Korn vorgenommen wird. Es stellt eine besondere

Form des Außenrundschleifens dar. Dabei ist mit höchs-

ter Präzision und Sauberkeit zum Schutz der fertigen

Flächenpolitur vorzugehen. Beim Zentrieren steht die

Realisierung der zeichnungsgerechten Bearbeitung des

Werkstückrands im Vordergrund. Das sind u.a.:

~ Maßgenauigkeit und Zylindrizität des

Werk stückrands

~ Laufgenauigkeit des Zylinders zur optischen Achse

~ Maßgenauigkeit, Lage- und Laufgenauigkeit von

Fasen, Stufen, Einstichen und anderen Konturen zur

optischen Achse oder zu anderen Bezugsfl ächen

Im Fertigungsablauf von Linsen ist nicht zu vermeiden,

dass ein ungleichmäßiger Flächenabtrag beim Schleifen

und Polieren erfolgt. Bei der Bearbeitung der beiden

sphärischen Linsenfl ächen kann es durch Kittfehler

und Dickentoleranzabweichungen auf dem Tragkörper

oder auf anderen Linsenhalterungen (z.B. Spannfutter)

und durch unrunden Lauf des Tragkörpers zu mehr

oder weniger starken Zylinderhöhenabweichungen

kommen. Man spricht dann vom Keilfehler der Linse.

Keilfehler sind fertigungsbedingt, d.h. sie lassen sich

nicht vermeiden. Linsen, die mit einem Keilfehler

behaftet sind, sind zur Abbildung in einem optischen

System nicht geeignet, da das auf die Linse auftreffen-

de Strahlenbündel ausgelenkt würde. Die Linse wäre

somit unbrauchbar. In Abb. 5-29 wird eine Linse mit

einem Keilfehler dargestellt. Es ist zu erkennen, dass

die als mechanische Achse bezeichnete Symmetrielinie

der Außenform und die optische Achse nicht deckungs-

gleich sind.

Die optische Achse ist die Verbindungslinie, die

durch die Krümmungsmittelpunkte C1 und C2 der

beiden Flächen geht. Die mechanische Achse bildet

die Bezugsachse des Systems.

Senkrecht zur Fläche erhält man im Schnittpunkt der

Bezugsachse die Scheitel- bzw. Flächennormale. Der

Zentrierfehler einer sphärischen Fläche besteht nach

DIN ISO 10110-6 aus dem Kippwinkel σ (sigma) zwi-

schen Bezugsachse und Flächennormale. Zentrierfehler

bzw. Zentriertoleranz sind also für jede Fläche einzeln

anzugeben, nicht für die Linse insgesamt.

Die Toleranzangabe 4/1,5' ( Kap. 3.3.2) bedeutet z.B.,

dass ein Flächenkippwinkel σ von 1,5 Winkelminuten

nicht überschritten werden darf.

Für Asphären, Baugruppen und Kittkeile gelten nach

DIN ISO 10110-6 spezielle Regelungen.

Fläche 1 Fläche 2

optische Achse

Bezugsachse C1

C2

σ1

(=mech. Achse)

Abb. 5-29 | Dezentrierte Linse

115ANHANG5

Ziel des Zentrierens ist die Verkleinerung des Flächen-

kippwinkels auf den zulässigen Wert. Gleichzeitig muss

der Außendurchmesser auf das Fertigmaß geschliffen

werden, dabei ist die geforderte Oberfl ächenrauheit

einzuhalten. Häufi g wird das Zentrieren kombiniert mit

dem Schleifen von Fasen, Absätzen und Einstichen am

Außenzylinder.

Zum Einsatz kommen konventionelle, kurvenge-

steuerte und CNC-Zentriermaschinen. Die Linsen

müssen fl uchtend zur optischen Achse ausgerichtet und

aufgenommen werden. Man unterscheidet dabei zwi-

schen Spannzentrieren, Steckzentrieren und weiteren

Verfahrensvarianten.

Das Spannzentrieren kommt für stärker gekrümmte

Linsenfl ächen in Frage. Dafür werden Kräfte genutzt,

die beim Haltern der Linse zwischen zwei fl uchtenden

Spannglocken ein selbsttätiges Ausrichten der Linse be-

wirken ( Abb. 5-30). Linsen mit schwach gekrümmten

Flächen oder meniskenähnliche Bauelemente können

auf diese Weise nicht ausgerichtet werden. Für die Seri-

enfertigung spannzentrierbarer Linsen können Zentrier-

automaten eingesetzt werden.

C2

Formachse

opt. Achse

C1

Spannglocken

Feder-kraft

Abb. 5-30 | Schematische Darstellung des Spannens zwischen den Zentrierglocken

Zur Entscheidungsfi ndung, welches Verfahren angewen-

det werden kann, ist es erforderlich, den Tangentenwin-

kel αT (Keilwinkel zwischen den optischen Flächen) zu

kennen. Grenzwerte für αT enthält Tab. 5-12. Zusätz-

lich enthält die Tabelle Richtwerte für die Breite b, die

beim Spannzentrieren vorliegen sollte. Dünnere, emp-

fi ndlichere Linsen werden meist steckzentriert.

Tab. 5-12 | Grenzwerte für das Spannzentrieren

> = 18° <= 17

Linsengrundform Winkel αT Breite b

<= 2018°> =

=> 22° 18=<

=> 22° 19=<

=> 30° 17=<

30°> = 17<=

αT

α1+α2

α1-α2

α2-α1

α1+α2

α1

α1

b

α T

b

αT

b α T

b α T

b αT

b

α T

Anhang

Das Verzeichnis enthält vorwiegend Begriffe und Ab-

kürzungen der Optik und der Optikfertigung. Allgemein

verbreitete Formelzeichen (z.B. F für Kraft, D oder d

für Durchmesser) werden nicht aufgeführt. Doppelbe-

legungen sind unvermeidlich, wenn sie Standards oder

dem üblichen Gebrauch entsprechen (z.B. N für Nenn-

maß in Fehlerbetrachtungen und für die Fehleranzahl in

Optik-Toleranzangaben). In speziellen Zusammenhängen

werden im Buch zahlreiche weitere Formelzeichen und

Abkürzungen, die hier nicht aufgelistet sind, verwendet

und erläutert.

Zeichen/

Abkürzung Bedeutung

A Apertur

AKF Autokollimationsfernrohr

b Bildweite

C Diamantkonzentration (C100 = 4,4

Karat/cm3)

CGH Computergeneriertes Hologramm

(computer generated hologram)

c Lichtgeschwindigkeit

c spezifi sche Wärme

D Brechkraft ( = 1/f)

F Kennzeichnung für Feinkörnungen

f Brennweite

f Frequenz

G Zeichnungsangabe für geschliffene

Flächen (groundFlächen (groundFlächen ( )ground)ground

g Gegenstandsweite

h Streifendurchbiegung (ISO 10110-5)

I Lichtintensität

I Istwert (in Fehlerbetrachtungen)

IRR Unregelmäßigkeit, Abweichung von

der Kugelform (irregularity function)

KSM Kühlschmiermittel

m Mittendicke einer Linse

N Fehleranzahl (in

Optik-Toleranzangaben)

N Nennmaß (in Fehlerbetrachtungen)

n, n’ Brechzahl

OPD Optische Wegdifferenz (optical path

difference)

P Zeichnungsangabe für polierte Flächen

(polished(polished( )polished)polished

Q Spanvolumen (cm3)

QWQWQ Zeitspanvolumen (cm3/min)3/min)3

R Krümmungsradius, sphärische Fläche

RMS, rms quadratischer Mittenrauwert (root

mean square, = Rqqq)

Ra arithmetischer Mittenrauwert

Rqqq quadratischer Mittenrauwert ( = rms)

RSI rotationssymmetrische Unregelmäßig-

keit (rotationally symmetric irregularity), rotationally symmetric irregularity), rotationally symmetric irregularity

Anteil von IRR

Rt Rauheit (Gesamthöhe des Profi ls)

r Radius, allg.Radius, allg.Radius, allg.

S Sollwert (in Fehlerbetrachtungen)Sollwert (in Fehlerbetrachtungen)Sollwert (in Fehlerbetrachtungen)

SAG Pfeilhöhenfehler (sagitta error)Pfeilhöhenfehler (sagitta error)Pfeilhöhenfehler (sagitta error)

s Streifenabstand (ISO 10110-5)

T Toleranz, Toleranzfeldbreite

vc SchnittgeschwindigkeitSchnittgeschwindigkeitSchnittgeschwindigkeit

vf VorschubgeschwindigkeitVorschubgeschwindigkeitVorschubgeschwindigkeit

Zf Zeitspanfl äche (cm2/min)2/min)2

α AbsorptionsgradAbsorptionsgradAbsorptionsgrad

α Längenausdehnungskoeffi zientLängenausdehnungskoeffi zientLängenausdehnungskoeffi zient

αT Tangentenwinkel,

RandtangentenwinkelRandtangentenwinkelRandtangentenwinkel

βββ’ AbbildungsmaßstabAbbildungsmaßstabAbbildungsmaßstab

Γ Gangunterschied (nm) bei

SpannungsdoppelbrechungSpannungsdoppelbrechungSpannungsdoppelbrechung

Γ’ VergrößerungVergrößerungVergrößerung

δ Ablenkwinkel, AblenkungswinkelAblenkwinkel, AblenkungswinkelAblenkwinkel, Ablenkungswinkel

ε Einfallswinkel

ε’ Refl exionswinkel, BrechungswinkelRefl exionswinkel, BrechungswinkelRefl exionswinkel, Brechungswinkel

εG Grenzwinkel der Totalrefl ektion

ηηη Viskosität

λ WärmeleitfähigkeitWärmeleitfähigkeitWärmeleitfähigkeit

λ LichtwellenlängeLichtwellenlängeLichtwellenlänge

ν Abbe-Zahl

ρρρ Refl exionsgradRefl exionsgradRefl exionsgrad

σ Standardabweichung (Auswertung von

Messreihen)

σ (Flächen-) Kippwinkel (ISO 10110-6)

σi MaterialspannungenMaterialspannungenMaterialspannungen

τ TransmissionsgradTransmissionsgradTransmissionsgrad

τi ReintransmissionsgradReintransmissionsgradReintransmissionsgrad

τ(λ) spektraler Transmissionsgradspektraler Transmissionsgradspektraler Transmissionsgrad

Φ Strahlenfl uss (allg.), auftreffender

Strahlenfl uss

Φτ durchgelassener Strahlenfl uss

Allgemein verwendete Indizes

Ws – Werkstück, Wz – Werkzeug, P – Prüfbereich,

N – Normal (Probeglas), R – Richtfl äche

Formelzeichen & Abkürzungen

WERKSTOFFE VERFAHRENund PRÜFTECHNIK fürFEINOPTIKER · Impressum Herausgeber OptoNet e.V. –...

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