用于对光学面进行抛光加工的工具的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种用于对光学面进行抛光加工的工具，带有：基体，基体具有面向光 学面的作用面；设置在基体的作用面上的弹性的中间层；设置在该弹性中间层上的抛光剂 载体。本发明的主题还有这种工具用于加工塑料眼镜镜片的光学面的应用以及用于加工这 种塑料镜片的方法。
【背景技术】
[0002] 眼镜镜片通常在配设制作（Rezeptfertigung)中通过对配设面的切削加工由还 件制得。在该加工步骤之后，镜片的光学特性便由如此制得的表面形状确定。随后还要对 所加工的面进行抛光，由此将实现镜片的在显微镜下光滑的表面和所希望的光学特性。
[0003] 为了抛光，通常使用抛光工具，其由抛光剂载体形成的抛光面近乎适配于镜片的 要抛光的表面的形状。至少近乎适配于要抛光的镜片表面的形状，这对于球形或环形的配 设面的抛光而言尚可容忍（vertretbar)。但对于眼镜镜片来说，高精度的自由形状面就会 增加很多，其往往借助于金刚石工具采用车削方法在CNC受控机床上产生。
[0004] 球形的或点对称的面和自由形状面具有沿着表面变化的曲率。抛光工具在对这 种自由形状面进行抛光加工期间至少沿着这种无规律地弯曲的表面的一部分移动。因此， 抛光工具的弯曲强度或弹性必须能适应于相应的局部曲率，确切地说，抛光压力沿着接触 面尽可能地恒定。只有这样才能得到可确定的恒定的去除量（Abtrag)，抛光表面才能被均 匀地抛光。如果此点未得到保证，表面或者自由形状面的造型就会改变，其光学质量就会恶 化。而因切削加工方法产生的局部不平整之处比如沟痕、波纹或中间缺陷应毫无余地地予 以消除。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于，提出具有开篇所述特性的工具及方法，其允许顺畅地成本低 廉地且在光学方面高品质地对特别是由塑料镜片构成的光学面进行抛光。
[0006] 就本发明的工具而言，所述目的的实现方式为，使得弹性中间层在径向突出于基 体的作用面，而抛光剂载体在径向突出于弹性中间层。
[0007] 首先要介绍一下在本发明的范畴内使用的术语。本发明的工具用来对光学面进行 精细加工，特别是用来对这种光学面进行抛光。这涉及到不改变或者基本不改变该面的形 状的加工。
[0008] 基体用于使得工具与工具机床特别是CNC受控系统连接。为此，该基体通常具有 相应的接纳部。
[0009] 基体具有作用面，作用面在使用中面向要加工的镜片的光学面。作用面因而就是 基体的用来把对于加工所必需的力传递到镜片的光学面上的面。
[0010] 在基体的作用面上设置了弹性的中间层。它尤其是一种弹性的泡沫材料。由于这 种层可弹性变形，本发明的工具的由尚待介绍的抛光剂载体形成的抛光面因而可以在一定 程度上适配于要加工的镜片的造型。
[0011] 在弹性中间层上设置有抛光剂载体。在这里，它是本发明的工具的直接与要加工 的镜片的光学面接触的部分。
[0012] 根据本发明规定，抛光剂载体、弹性中间层和基体作用面的面向要加工的光学面 的面连续地减小，从而抛光剂载体相对于弹性中间层且该弹性中间层相对于基体沿径向分 别具有突伸部分COberhang)。径向是处于要加工的光学面的平面或切向平面上的方向，即 大致垂直于工具旋转轴线的方向。突伸部分相关地意味着，基体的轴向作用力不再直接作 用到弹性中间层的突伸区域上，相应地，弹性中间层的轴向力不再直接作用到抛光剂载体 的突伸区域上。
[0013] 在对塑料透镜进行抛光加工时就存在的技术目的是，产生在显微镜下足够光滑的 无波纹的表面结构。与此相关的是，无论在切削加工时采用车削方法产生的沟槽，还是表面 上的光学干扰波纹，都要予以消除。这种波纹在利用金刚石工具进行的车削过程中在一定 程度上必定产生，其产生原因比如为，金刚石切割轮廓不精确、机床控制的影响和/或车削 机床的机械构件比如机床轴的轴承的轻微的不精确性。此外，在采用车削方法制得的光学 面的中间区域内，产生对于该方法来说常见的表面缺陷，产生这种表面缺陷的主要原因是， 这里的切割速度近乎为零。这种表面缺陷在透镜中心往往因实践中不能始终都完美地调节 车削金刚石的位置而加重。用金刚石车削的透镜的这种在光学上关键的波纹的典型的特征 数据是介于0. 5和3 μ m之间范围内的幅度和大约1毫米至数毫米的波长。通常，如上所述 的中间缺陷在高度上的延展距离约为〇. 5-3 μ m，直径约为l-3mm。
[0014] 本发明为工具设有所述"双重突伸部分"，这允许提供一种工具，其一方面具有大 的有效表面（抛光剂载体的在使用中与镜片的光学面相作用的大的面），另一方面，该有效 表面能良好地适配于镜片的光学面，即使这是构造不规整的光学面例如自由形状面。
[0015] 相反，在现有技术中，这种自由形状面利用相比于光学面较小的抛光工具来加工 (直径例如小于50_)，因为与较大的工具相比，这些抛光工具更易于与要加工的光学面匹 配。
[0016] 利用本发明的工具可以使用具有比较大的有效表面的工具，这允许明显快速地加 工光学面，进而缩短抛光过程。
[0017] 若由工具施加到镜片上的抛光力在工具表面的边缘区域中向外减小，理想地连续 地变为零，则这有利于从光学观察角度来看很有益的抛光结果。否则会在抛光镜片上产生 可见的螺旋形结构，这种结构使得表面质量恶化。
[0018] 就本发明的工具而言，一方面，弹性中间层突出于基体的作用面，另一方面，抛光 剂载体突出于弹性中间层，这能实现使得抛光力朝向边缘近乎理想地连续减小。在工具中 间（在工具机床的驱动轴延长段上）起作用的抛光力在工具边缘变为零，因为那里只存在 不再受支撑的通常柔性的抛光剂载体，轴向起作用的抛光力在该边缘区域中几乎不再作用 到抛光剂载体上。在工具旋转情况下，该边缘区域仅通过离心力分量得到朝向待加工光学 面的小的力分量，特别是当该光学面是凹形光学面时更是如此，该边缘区域还得到取决于 所用抛光剂载体的弯曲强度和弹性的小的力分量。
[0019] 抛光剂载体在过渡区域仅受弹性中间层支撑，在该过渡区域中，通过该弹性中间 层沿轴向施加较小的力（抛光力），该力基本上取决于所述弹性中间层的材料特性。
[0020] 在基体和弹性中间层（泡沫材料）之间比如通过粘接设有附加层，例如耐磨损的 聚氨酯膜，由此可以增大在该过渡区域中沿轴向起作用的力。
[0021] 这样一来，一方面增大了弹性中间层的弯曲强度，但同时，对于抛光过程至关重要 的弹性材料特性没有根本改变。
[0022] 只有在工具的中间区域才能利用轴向起作用的抛光力进行强烈加载，该中间区域 全面地或者基本全面地受基体作用面支撑。
[0023] 根据本发明优选的是，基体作用面的面曲率至少几乎适配于镜片的要加工的光学 面（亦即近乎被构造成配合面）。这允许相当均匀地将力传递到要加工的光学面上。作用 面尤其可以为球形或环形（torisch)。因此要给待加工的不同面（例如凸形或凹形弯曲的 面）提供多个工具。
[0024] 无需精确地把作用面设计成例如与眼镜镜片的自由形状面适配的配合面，在此， 本发明的设计就允许足够均匀地传递力，同时使得抛光力朝向工具边缘连续地减小，从而 能够在去除少量材料的情况下达到良好的表面质量，且上述抛光缺陷不会出现，或者充其 量（allenfalls)以微不足道的程度出现。
[0025] 弹性中间层沿径向突出于基体作用面的突出部分优选为2-10mm，进一步优选为 3-8_。同样优选的是，抛光剂载体沿径向突出于弹性中间层的部分为2-10_，进一步优选 为3-8_。通过在工具边缘区域的该突出部分，实现了提高与要加工的光学面的造型适配的 能力，还将实现朝向工具边缘减小抛光力，这对于抛光面的光学质量来说是重要的。
[0026] 抛光剂载体的有效直径（在抛光剂载体的正相对的边缘处沿其最大的径向延展 距离包括突出的边缘区域在内进行测量）优选为40-80mm，进一步优选为50-70mm。按照该 优选的实施方式，这里的工具具有特别是对于加工塑料镜片来说相当大的直径，进而具有 相当大的有效抛光面，由此可以快速地加工光学面。按照本发明的设计，弹性中间层和抛光 剂载体带有径向突伸的或突出的区域，这允许利用相对于要加工的光学面很大的工具来加 工塑料镜片，而不会有损于光学面的质量。因此，本发明既有大工具的效率优势和加工时间 短暂的优势，又有小工具能匹配于要加工的光学面的不同形状的优势及在加工过程期间使 得压力沿着要加工的面在很大程度上均匀地分布的优势。
[0027] 基体作用面的直径优选为抛光剂载体的有效直径的50-85%。进一步优选的范围 是60-70%。由于导致抛光剂载体突出于基体边缘，得到了能与要抛光的光学面的造型适配 以及朝向工具边缘减小抛光力的上述优点。无论基体作用面还是抛光剂载体，都优选基本 上为圆形构造，以便在工具的通常的旋转运动期间便于均匀地抛光。抛光剂载体可以在圆 周边缘上具有缺口、开口或凹坑，如下面还将予以详述。
[0028] 弹性中间层优选具有泡沫材料，进一步优选该泡沫材料的静态E模量为 0. 1-0. 5N/mm2,更优选为0. 2-0. 4N/mm2。这种泡沫材料有助于抛光力按所希望的方式分布， 且朝向工具边缘减小。静态E模量根据DIN 53513按照静态使用范围的上限进行测量，适 合于形状因数的值为q = 3,材料厚度为25mm。合适的例如为混合细胞（gemischtzellig) 聚氨醋，比如Getzner材料有限公司（Getzner Werkstoffe GmbH)的Sylomer?袍沫材料， 优选例如为Sylomer? SR42。
[0029] 弹性中间层的（轴向）厚度优选可以介于5和15mm之间，进一步优选介于7和 13mm之间。该厚度例如可以为10mm。
[0030] 根据本发明，抛光剂载体可以是泡沫材料，该泡沫材料的厚度优选为0. 4-0. 7g/ cm3,进一步优选为0. 5-0. 6g/cm3。肖氏A硬度优选可以介于80和95之间，进一步优选介于 85和95之间。合适的抛光剂载体例如可由环球光学公司（Fa. Universal Photonics)得 到，其商品名称为LP Unalon?。这是一种微细胞聚氨酯。泡沫材料可以无填充，或者填充有 合适的磨料例如金属氧化物（比如刚玉、Ceroxid、二氧化错）、金刚石、氮化硼等。合适的抛 光剂载体例如为LP-57 (无填充，密度为0. 51g/cm3,肖氏A硬度为88)或