旋光性表面的精細機械加工工具的拋光圓盤及其生產方法

2023-05-25 01:41:01 2

專利名稱：旋光性表面的精細機械加工工具的拋光圓盤及其生產方法
技術領域：
本發明涉及如權利要求的第1條和第3條的前序部分所述的用於旋光性表面的
精細機械加工的工具的一種拋光圓盤。當前，這種拋光圓盤被大量地應用，特別是 用在處方眼鏡片的製造中。本發明還涉及這種拋光圓盤的生產方法。
下面以具有旋光性表面的工件為例應用術語"眼鏡片"時，應能理解，這意味 著眼鏡片不僅可以用無機玻璃製造，而且也可以用所有其它常用材料製造，諸如聚
碳酸酯、CR39、 Hi—Index、等等，這些也被稱之為塑料。
背景技術：
眼鏡片的旋光性表面的機械加工可以粗略地分成為兩個加工階段，即首先是旋 光性表面的預加工以生產出處方的宏觀幾何形狀，然後是旋光性表面的精細加工以 消除預加工之後留下的任何痕跡而得到符合要求的微觀幾何形狀。儘管眼鏡片的旋 光性表面預加工，特別是根據眼鏡片的材料，可以用磨削、銑削和/或車削來進行， 但是在精細機械加工過程中，通常是對眼鏡片的旋光性表面進行精細磨削、研磨和/ 或拋光。
對於這樣的精細機械加工，現有技術(見例如同類專利文件DE-A-IO 2005 010 583)廣泛地採用不同於剛性拋光圓盤的適應性拋光圓盤，這種拋光圓盤有包括至少 三層的結構；第一層是面向工具主軸的相對較硬的或稱剛性的支承體；第二層較軟， 例如是泡沫材料層，其固定於第一層；靠在第二層上的第三層是研磨或拋光薄膜， 其面對工件，作為工具的機械加工工作部分。由於泡沫材料層的可彈性變形性，拋 光薄膜可在一定範圍內適應被加工表面的幾何形狀，不管從"靜態"來說，也就是 從一個眼鏡片到另一眼鏡片，還是從"動態"來說，也就是在給定的眼鏡片的機械 加工過程中，皆如此。其中，拋光圓盤和眼鏡片之間有相對運動。泡沫材料層的彈 性還對拋光圓盤在拋光過程中的磨削性能有相當大的影響。在採用這種有終止於泡沫材料層的外邊緣的拋光薄膜的拋光圓盤時，已經發 現，拋光薄膜的邊緣或由邊緣形成的邊稜可能被加工進眼鏡片的被加工表面。這可 能導致眼鏡片的旋光性表面上出現肉眼可見的因而不符合需要的拋光薄膜邊緣的 "印跡"，也就是出現非常細微的像劃痕一樣的微觀結構。
為了消除這一問題，已經有人提出把拋光薄膜的尺寸確定為其超出泡沫材料層
的外周邊(見DE-A-10 2005 010 583的圖1和4)。超出泡沫材料層的外周邊，就不 會再有任何明顯的拋光壓力作用在被機械加工的表面上。但是，由本申請人進行的 試驗已經表明，僅僅採用那種措施在所有情況下都不能給出所期望的結果。
最後，專利文件EP-B-1 711 311揭示了一種有三層結構的拋光圓盤，其中，中 間的彈性層做成為沿著徑向從內向外逐漸地變軟，以便對具有不規則自由形態曲面 的眼鏡片進行拋光，以期得到無需進行後機械加工的表面質量。這種從內向外逐漸 變軟的設計是成功的，特別是在中間層沿著徑向從內向外有逐漸增大的軸向厚度的 情況中，其支承體、中間層和拋光薄膜一起終止於拋光圓盤的圓柱形外圓周表面。 但是，現有技術的這種作法不能解決由拋光薄膜的邊緣產生的拋光圓盤在被加工表 面上的"印跡"問題。

發明內容
從DE-A-10 2005 010 583所代表的現有技術出發，本發明要解決的問題是提供 一種設計結構最簡單的拋光圓盤，其可用於對眼鏡片的旋光性表面進行精細機械加 工的工具，其中，這種拋光圓盤的邊緣不會被以微觀結構的形式印在被加工表面上。
本發明要解決的問題還在於為這樣的拋光圓盤提供一種簡單的生產方法。
這個問題可用權利要求l、 3和15中所闡述的本發明的特徵來解決。本發明的 有益的或有利的進一步擴展構成權利要求2、 4到14和16到18的主題。
按照本發明的第一方面，提供一種用於對眼鏡片的旋光性表面進行精細機械加 工的工具的拋光圓盤，它包括主體，該主體有一中心軸線並且中間層固定於其上， 該中間層比所述主體軟並且拋光劑載體貼靠在其上，相對於中心軸線而言，中間層 有軸向厚度大致恆定的徑向內部區域和與之鄰接的有徑向外部尺寸的徑向外部區 域，該尺寸從主體向拋光劑載體逐漸增大，這使得中間層在其徑向外部區域對拋光 劑載體的彈性支承向著拋光劑載體的外邊緣逐漸減小。按照本發明的第二方面，提供一種用於對眼鏡片的旋光性表面進行精細機械加 工的工具的拋光圓盤，它包括主體，該主體有一中心軸線並且中間層固定於其上， 該中間層比主體軟並且拋光劑載體貼靠在其上，相對於中心軸線而言，中間層有軸 向厚度大致恆定的徑向內部區域和與之鄰接的徑向外部區域，其中，在所述旋光性 表面的精細機械加工過程中，由中間層的徑向外部區域將拋光劑載體的外邊緣保持 為離開旋光性表面一距離。
因此，在這兩種情況下，在本發明的拋光圓盤中，中間層在功能上分成為軸向 厚度大致恆定的徑向內部區域和與之鄰接的徑向外部區域，這個徑向外部區域被設 計成其能夠防止拋光圓盤的邊緣被以微觀結構的形式印在被加工表面上。與
EP-B-1711 311的現有技術不同，由於這個徑向內部區域有大致恆定的軸向厚度，拋 光圓盤的彈性或稱柔性在其半徑範圍內不會有變化。結果，能夠有利地做到工具和 工件之間的規定的恰當的相對運動，以達到均勻的拋光磨削。Preston的假說認為 拋光磨削正比於拋光壓力與工具和工件之間的相對速度的乘積。因此工件可被在分 布狀況高度恆定的情況下亦即以形狀保持不變的方式進行拋光。只是在拋光圓盤的 邊緣區域，在中間層的徑向外部區域所在之處，拋光磨削減輕了，這是由於減小了 其處的拋光劑載體的彈性支承(權利要求l)，或者是由於在其處拋光劑載體被"保 持為離開了"被加工表面(權利要求3)，因此可降低拋光圓盤的邊緣被"印在"被 加工表面上的可能性。
在拋光圓盤的邊緣區域，在中間層的徑向外部區域所在之處，在本發明的拋光 圓盤的第一方案中，中間層可附加地確保徑向向外超出中間層的徑向內部區域的 拋光劑載體外邊緣的運動受到阻尼，因此在旋光性表面的精細機械加工過程中不能 自由振蕩或抖擺，因而也不能敲擊被加工表面而印在其上。在本發明的拋光圓盤的 第二方案中，中間層的徑向外部區域甚至把拋光劑載體的徑向超出中間層的徑向內 部區域的外邊緣"拉離"被加工表面，因而可避免所述"印跡"。
在本發明的拋光圓盤的第一方案中，由中間層的徑向外部區域形成的外周輪廓 在原理上可以有任何所希望的幾何形狀，只要中間層的徑向外部區域的徑向外部尺 寸是從主體向拋光劑載體逐漸增大的(最好是連續地增大)，例如，中間層的徑向外 部區域可以有復曲面的外圓周表面。但是，為了使拋光圓盤的生產簡單，應該將中 間層的徑向外部區域構形為有大致截頭圓錐形狀的外圓周表面。
在本發明的拋光圓盤的第二方案中，中間層可以在徑向外部區域在面對拋光劑載體那一側有圓周倒角或圓角邊緣，其中，在倒角或圓角邊緣的區域，拋光劑載體 也固定於，優選的是，牢固地粘合於中間層。此外或作為對此的一種替換，圓周倒 角或圓角邊緣可以成形在主體的面對中間層的那一側的外圓周表面上，而把中間層 以其徑向外部區域固定在，優選的是，粘合在主體的倒角或圓角邊緣上。中間層和/ 或主體上的這樣的倒角或圓角邊緣可以用簡單的方式成形，例如在中間層是用某種 泡沫材料製成的情況中可以用噴射水流切割，或在主體是用塑料注塑模製的情況中 可以通過注塑模子的適當設計來成形。
在原理上，主體可以有面對中間層的端面，這個端面是按照被加工表面的宏觀
幾何形狀預成形的，例如以復曲面的方式預成形，如DE-A-10 2005 010 583中所述 的那樣。但是，本申請人進行的試驗已經表明，對大多數機械加工情況來說，如果 主體有面對中間層的大致球面的端面，就可以了，可將中間層牢固地粘合於這樣的 端面。 一方面，這可簡化拋光圓盤的生產，另一方面，對於在處方製造中眼鏡片的 精細機械加工，可減少必須要用的拋光圓盤的數目。
在本發明的拋光圓盤的第一和第二方案中，拋光劑載體可以在其中心區域設置 至少一個開孔。拋光劑載體中的這個開孔可確保中間層的內部區域和拋光劑載體的 外表面之間的流體連通，中間層通常是用泡沫材料製成的並在機械加工作業中像海 綿那樣浸飽了液體拋光劑，而拋光劑載體機械加工地接觸被加工工件的表面。這樣， 液體拋光劑可更容易流動並且還可流過拋光圓盤內部而達到拋光劑載體和被加工工 件的表面之間的接觸區域，這可確保這些接觸區域因拋光劑載體的溼潤增強以及拋 光劑載體上有更均勻的拋光劑膜而得到更好的衝洗和冷卻。因此，不存在拋光劑載 體的將會有害於工件表面質量的任何局部硬化。而且，拋光劑載體中的開孔可有利 地確保中間層內由於其變形而可能建立起來的液壓壓力的釋放，否則，中間層內的 壓力升高可能導致中間層的例如局部毀壞，以及還可確保拋光圓盤的"內部冷卻"。
如果在主體的方向拋光劑載體中的這個至少一個開孔鄰接於中間層中的切孔， 那將會更好。中間層中的那個切孔可以有利地用作液體拋光劑儲池。
如果中間層中設置切孔，可將它延伸到主體。這樣連續的切孔不僅特別容易加 工，而且還可有利地使由切孔形成的液體拋光劑儲池的容量最大化。如果再在主體 中設置鄰接於中間層中的切孔的切孔，則拋光劑儲池的尺寸可進一步增大。
還有，如果中間層中的切孔的直徑是從拋光劑載體的開孔向著主體逐漸增大 (最好是連續地增大)，例如形成由中間層的圓錐形內圓周表面限定的切孔，那將是優選的。結果，以類似於中間層的徑向外部區域的徑向外部尺寸從主體向拋光劑載 體逐漸增大的方式，中間層的徑向內部區域對拋光劑載體的彈性支承是從接近拋光 劑載體中的開孔的區域向著該開孔逐漸減小，甚至在相當高的拋光壓力下也能消除 拋光劑載體的開孔邊緣被印在被加工表面上的危險。
本申請人進行的試驗已經表明，在拋光圓盤的非變形狀態，中間層的徑向外部
區域的最大徑向寬度應該是在中間層的最大總寬度的3%到10%之間，以便將拋光
劑載體以大致恆定的方式彈性地支承在儘可能大的表面上，而不會有使拋光圓盤的 邊緣印在被加工表面上的任何危險。
本發明的拋光圓盤可以有利地用在對特別是眼鏡片上的旋光性表面進行精細
機械加工的工具上，這種拋光圓盤包括可附連於機械加工工具機的工具主軸的主體； 有保持部分的鉸接部件，該保持部分被引導而能夠相對於主體作傾斜和縱向運動， 該保持部分在主體方向鄰接于波紋管部分，鉸接部件通過波紋管部分固定於主體並 可隨之轉動；以及壓力介質室，其由主體和鉸接部件限定，並且其可選擇性地承受 液體或氣體壓力介質的作用，其中這種拋光圓盤是以一種可互換的方式被保持在鉸
接部件的保持部分上。
為了確保這種拋光圓盤能夠儘可能容易地被更換，優選的是通過一種快速緊配 連接把拋光圓盤保持在鉸接部件的保持部分上
還提供一種用於生產本發明的第一方案的拋光圓盤的特別簡單的方法，作為本 發明的進一步延續，這種方法包括以下步驟
(a) 成形主體，例如通過機械加工來成形，或特別是用塑料通過注塑模製來成 形，後一種方式是特別成本有效的；
(b) 提供用於中間層的平展的厚度大致恆定的原材料，例如泡沫材料板，其 很容易從市場上廉價購買；
(c) 把中間層的原材料拉繃在衝制裝置的衝制墊塊的凸形球面上，並用有環形 切刀的衝頭衝制出中間層，這裡，中間層亦即衝下來的那塊原材料的外圓周表面是 以一種特別簡單的方式產生的，因為它實際上是"自動"形成的，並且它在衝下來 的那塊材料的非變形的平展狀態已經有大致的截頭圓錐形狀；
(d) 任選地切割拋光劑載體，使之匹配於非變形的中間層亦即非變形的材料 衝塊的較大端面。如果拋光劑載體已經通過例如在泡沫材料零件上的所謂"鑄造皮"
(用於脫離鑄模的脫模層)與中間層成形為一體，那麼這樣單獨的切割工序可省略，它是作為這種製造技術的結果而產生的，並且通常是從市場上可買到的泡沫材料板 上切下來的；以及
(e)把主體、中間層和拋光劑載體(如果單獨提供)粘合起來，以形成上述的 類似夾層餅的組件。
還有，拋光劑載體的切割可以採用用於衝制中間層的衝頭和衝制墊塊來進行， 這樣就無需為此採用單獨的工具，並且切割操作可以快速地進行。最後，如果中間 層和拋光劑載體分別採用各自的原材料，那麼前者的衝制和後者的切割可在同一操 作步驟中進行。這也有助於實現拋光圓盤的快速、精確生產。


下面將通過幾個優選實施例並參照附圖更詳細地說明本發明，其中相同的附圖 標記標示相同的或對應的部分。各附圖中
圖1是用於眼鏡片的旋光性表面的精細機械加工的工具的比實物有所放大的縱 向剖視圖，其上可拆裝地裝有本發明的第一實施例的拋光圓盤，該拋光圓盤是在加
工接觸於被加工表面；
圖2是圖1的工具從前上方向觀看的立體圖，其中，拋光圓盤已被從工具上拆
下，以顯露出工具和拋光圓盤之間的界面的工具那一側；
圖3是圖1的拋光圓盤從左下方向觀看的立體圖，其中，拋光圓盤已被從工具
上拆下，以顯露出工具和拋光圓盤之間的界面的拋光圓盤那一側；
圖4是圖3的從工具上拆下來的拋光圓盤的從圖1的下方觀看的下視圖5是圖3的拋光圓盤沿著圖4中的剖切線V-V的剖視圖6是圖3的拋光圓盤沿著圖4中的剖切線VI-VI的剖視圖7是用於衝制本發明的第一實施例的拋光圓盤的中間層的裝置的示意性縱向
剖視圖，用這一裝置可以在中間層的徑向外部區域成形出大致截頭圓錐形狀的外圓
周表面；
圖8是用圖7所示的裝置衝制而成的中間層的示意性剖視圖，該中間層可被粘 合於主體和拋光劑載體，而形成本發明的第一實施例的拋光圓盤；
圖9是本發明的第二實施例的拋光圓盤的剖視圖，其對應於圖5的剖視圖，比 例較之圖5更放大了，拋光劑載體上有中心開孔
圖10是本發明的第三實施例的拋光圓盤的剖視圖，其對應於圖5的剖視圖，比例較之圖5更放大了，中間層的外圓周上有圓周倒角，拋光劑載體固定於其上； 圖11是本發明的第四實施例的拋光圓盤的剖視圖，其對應於圖5的剖視圖，比
例較之圖5更放大了，主體的外圓周上有圓周倒角，中間層固定於其上；以及
圖12是本發明的第五實施例的拋光圓盤的剖視圖，其對應於圖5的剖視圖，
該實施例類似於圖IO的第三實施例，比例較之圖5更放大了，其中，圖12中的上
圖表示出怎樣在中間層的朝向拋光劑載體那一側將外周邊緣弄圓，其作法是在中間 層的下側做出圓周倒角，該中間層尚未固定於主體，通過使中間層變形並牢固地粘 合於主體，並且倒角區域也粘合於主體，最終就形成拋光圓盤成品。
具體實施例方式
參照圖l、 5、 6和9一12，用於對特別是眼鏡片L上的旋光性表面F進行精細 機械加工的工具12的拋光圓盤10包括主體14，其有一中心軸線M並且中間層16 固定在其上，中間層16比主體14軟並且拋光劑載體18貼靠在其上。重要的是，相 對於中心軸線M，中間層16有一軸向厚度D大致恆定的徑向內部區域20和與之鄰 接的徑向外部區域22，這個徑向外部區域22是特殊設計的並以特殊方式固定，而 能夠防止拋光圓盤10的邊緣被以非常細微的像劃痕一樣的微觀結構的形式印在眼 鏡片L的被加工表面旋光性表面F上，這將在下文作更詳細的說明。在圖l、 5、 6 和9一12中，虛線表示中間層16的徑向內部區域20和徑向外部區域22之間的邊界。
如圖1和2中所示，工具12包括主體24，而主體24可連接於機械加工工具機(未 詳示)的工具主軸26 (圖l中以虛線表示)。工具12還包括總的以附圖標記28表 示的鉸接部件，它有保持部分34，該保持部分通過球頭連接30和引導件32被引導 而能夠相對於主體24傾斜和縱向運動，拋光圓盤10以可更換的方式被保持在那個 保持部分上，這將在下文詳細說明。保持部分34通過波紋管部分36連接於主體24， 鉸接部件28通過波紋管部分36固定於主體24，並且鉸接部件28可隨主體24轉動。 主體24和鉸接部件28限定壓力介質室38，介質室38可以選擇性地承受適當的液 體或氣體壓力介質(例如油或壓縮空氣)經由引導件32內的通道40的作用，以便 在加工眼鏡片L的旋光性表面F過程中經由保持部分34和靠在其上的拋光圓盤10 施加機械加工壓力。可以在本申請人的專利文件DE-A-10 2005 010 583 Al和EP-A-1 473 116中看到工具12的更詳細的結構，在這一方面這裡引用之，以避免重複。
可以看出，鉸接部件28的保持部分34在相對於工具12的主體24的橫向是由引導件32支承著。同時，在壓力介質室38承受壓力介質經由通道40的作用以及在 保持部分34被外力(在圖1中是從上向下)向主體24方向推動時，引導件32將在 軸向跟隨保持部分34運動，反之亦然。而且，鉸接部件28的保持部分34可以依靠 球頭連接30在引導件32上向引導件43傾斜，這時，鉸接部件28的波紋管部分36 相應地變形。
為了確保拋光圓盤10的穩固保持以及確保拋光圓盤10可隨工具12的保持部 分34轉動，鉸接部件28的保持部分34和拋光圓盤10的主體14的互相面對的表面 上，也就是在圖1中的保持部分34的上端表面42上以及在主體14的下側面44上， 成形有互相嚙合的特別是形狀相配的互補形狀的結構。在圖2 (工具12)和圖3 (拋 光圓盤10)中可以清楚地看到這些結構。
因此，優選地用塑料注塑模製的鉸接部件28的保持部分34是設置在其端面42 上，並帶有可傳遞轉動的中心突起46，在俯視圖中可以看見，突起46大致呈六角 星的形狀(像Torx⑧那樣的外廓)。在轉動傳遞突起46的相對兩側在保持部分34 的端面42上各設有大致蘑菇形的定位突起48，其上成形有環槽50。還有，保持部 分34的端面42上設有總共四個大致圓柱形的定向突起52，它們在轉動傳遞突起46 的兩側布置成對並圍繞中心軸線M相對於定位凸起48錯開90° 。
另一方面，同樣優選地用塑料諸如ABS(丙烯腈一丁二烯一苯乙烯)，例如BASF 公司的Terluran GP 35，注塑模製而成的拋光圓盤10的主體14的下側44是成形 為像蜂巢，帶有對中地布置的與工具12上的轉動傳遞突起46相配的輪廓54，各加 強筋56從蜂巢以星形的方式延伸到主體14的外邊緣，還有兩個基本上空心的圓柱 形定位部分58，它們布置在配對輪廓54的相對兩側，在加強筋56之間，與工具12 上的定位凸起48協作，而可將拋光圓盤10以快速緊配連接的方式保持在鉸接部件 28的保持部分34上。為此目的，在圖4的俯視圖上可以看出，各定位部分58上開 有十字形的縫口而使每個定位部分上形成四個彈性臂60，每個彈性臂60的自由端 有碰鎖舌62 (見圖3)，其徑向向內地朝向各自所在的定位部分58的對稱軸線並且 其尺寸和布置使得其可碰鎖進工具12上的各對應的定位凸起48。
所以，對熟悉本技術領域的人來說，很明顯，轉動傳遞突起46和配對輪廓54 的形狀相配嚙合可確保拋光圓盤10基本上無遊隙地隨工具12運動特別是轉動，同 時以一種功能上與此分離的方式，定位凸起48與定位部分58協作，而藉助軸線方 向的碰鎖把拋光圓盤10保持在工具12上。這裡，與加強筋56協作的定向突起52可確保拋光圓盤10不會被角度錯位的方式附連在工具12上，而如果放錯位了，拋 光圓盤10就會以其下側44平面接觸工具12的端面42，定位凸起48和定位部分58 之間也不會形成碰鎖。由於給定了拋光圓盤IO和工具12之間的正確的相對角度位 置，以及拋光圓盤IO被安裝在工具12上，加強筋56就延伸於一對定向突起52之 間，也就是這些加強筋56是相對於主體14的定位部分58圍繞中心軸線M布置成 錯開90度的角度。
從圖1和3 — 6可以看出，主體14的下側44通過徑向地向外超出主體14的圓 柱形外圓周表面64並有如圖1、5和6中所示的鉤形斷面的環形突肩66鄰接於外圓 周側面。這個環形突肩66可用作供自動化拋光圓盤更換裝置(未示)的抓手(也未 示)抓取的手柄。
圖1和5中，主體14的鄰接於中間層16的上端面68在圖示的各實施例中成 形為大致球面的並且其與中間層16的彎曲程度一致。但是，根據被加工表面F的 微觀幾何形狀，端面68也可以有不同的形狀，例如復曲面的。
關於主體14的結構形狀，最後還應說說，圖3和4中所示的環形突肩66在其 外圓周設置有兩個缺口70，在俯視圖中觀看，它們是半圓形的。這兩個缺口用於標 記拋光圓盤IO，兩個缺口 70之間圍繞中心軸線M的角度間隔(圖4中以附圖標記 72標示)可用於端面68的彎曲程度(以屈光度表示)的編碼指示。
可以用例如適當的粘結劑把中間層16牢固地固定於主體14的端面68。中間層 16的材料可以是例如開胞的聚氨酯泡沫材料，其可向例如德國柏林的Getzner Werkstoffe GmbH以商標名稱Sylomer R購買。其硬度約為肖氏硬度指標A60。中 間層16的面對拋光劑載體18的上側面可以設有但也不必設有最終的"鑄造皮"(用 於脫離鑄模的脫模層)，它是作為製造技術的產物而產生的並可使中間層16有附加 的剛性。這樣的"鑄造皮"可以作為選項形成拋光劑載體本身。中間層16在其徑向 內部區域20內的厚度D，根據不同的機械加工要求，可以是在例如2到10mm之 間。前已提到，中間層16的在徑向內部區域20內的這個厚度D是大致恆定的，因 此，在這個徑向內部區域20內中間層16對拋光劑載體18的彈性支承同樣是大致恆 定的。
在第一實施例中，中間層16的徑向外部區域22的徑向外部尺寸r從主體14向 拋光劑載體18連續地增大，就是其增大的方式使中間層16的徑向外部區域22有大 致截頭圓錐形的外圓周表面74，這個表面相對於中心軸線M的傾斜度大於主體14的端面68上的任何法向表面相對於中心軸線M的傾斜度，因此中間層16在其徑向 外部區域22內對拋光劑載體18的彈性支承向著拋光劑載體18的外邊緣76連續地 減小。前面已經提到，與DE-A-10 2005 010 583中的已知的拋光劑載體的自由的無 支承的外邊緣相比，這意味著可減小拋光圓盤10的邊緣區域的拋光壓力以及由其產 生的拋光磨削力度，同時，拋光劑載體18的外邊緣76的軸向運動受到阻尼。結果， 這可防止外邊緣76，特別是由這個邊緣形成的圖1和5中的拋光劑載體18的上凸 緣被不希望地"印在"眼鏡片L的被加工表面F上。
在這裡還應說說(見圖5)，在拋光圓盤10的非變形狀態，亦即在拋光圓盤IO 不被壓靠在被加工的眼鏡片L的表面F上時，中間層16的徑向外部區域22的最大 徑向厚度b約在中間層16的最大總寬度B的3X到10X之間。最後還應指出，主 體14的外圓周表面64和中間層16的外圓周表面74之間的過渡不必是平滑的。具 體地說，主體可以相對於中間層徑向地向外突出，如DE-A-10 2005 010 583中所揭 示的那樣。
圖1中形成工具的機械加工工作部分的拋光劑載體18，也稱為"拋光薄膜"或 "拋光墊"，是一種市場上可買到的彈性的並耐磨損的精細研磨劑載體或拋光劑載 體，諸如聚氨酯薄膜，其厚度為0.5到1.4mm，硬度在肖氏硬度指標D12和D45之 間。如果是用拋光圓盤10進行預拋光加工，可將拋光劑載體18設計為較厚一些， 而另一方面，在精細拋光加工的情況中，可將其設計得較薄一些。
從以上給出的說明已經可以看出，拋光劑載體18的徑向尺寸是選擇為使其(在 這一實施例中在圖1和5的俯視圖中觀看它是圓的)以其外邊緣76終止於位於其下 面的中間層16的外圓周表面74。
最後，在圖示的實施例中，拋光劑載體18是用適當的粘結劑固定於中間層16。 但是，也可以用某種其它方法或多或少可靠地連接至中間層16，例如可將其硫化到 中間層16上或用尼龍毛刺搭扣進行連接。無論採用何種方法，拋光劑載體18和中 間層16之間的連接必須足夠牢固，在機械加工過程中的任何時刻，拋光劑載體18 都應能隨中間層16運動特別是隨之轉動。
在被機械加工的眼鏡片L的旋光性表面F的精細機械加工過程中，這種加工是 用由某種適當的液體供給到拋光圓盤10和眼鏡片L之間的接觸表面的自由微粒(主 要是通過可以從外面進行調整的柔性管子(未示)進行供給)以實際上已知的方式 進行，工具12和眼鏡片L是被以實際上已知的方式基本上同步地驅動，亦即被向同一方向並以基本上相同的速度驅動。同時，在這一過程中，工具12和眼鏡片L 被互相相對樞轉，這可使拋光圓盤10和眼鏡片L之間的接觸點不斷地改變。熟悉 本技術領域的人早已熟悉這些精細機械加工方法，例如在用這些方法機械加工自由 成形表面的情況中，是以圍繞"最好的配合半徑"的中心點亦即被加工的眼鏡片L 的表面F的近似中心點的某一固定的設定值進行樞轉運動，或者，工具12和眼鏡 片L之間的相對運動是在兩個CNC (計算機數字控制)線性坐標軸和任選的CNC 迴轉坐標軸上以一種路徑控制方法來產生，所以，這裡不必對這些加工方法作任何 更詳細的描述。
用於生產上述拋光圓盤10的一種特別簡單的方法包括以下步驟，下面參照圖7 和8說明這些步驟
(a) 成形特別是用塑料通過注塑模製來成形主體14，其中，主體14的包括配 對輪廓54、加強筋56和定位部分58 (帶有受迫變形的碰鎖舌62)的整個幾何形狀 同時地成形在下側44、外周上的環形突肩66和大致球面的端面68上，並且無需後 機械加工，也就是"直接可用的工具"。
(b) 提供用於中間層16的平展的厚度D為大致恆定的原材料，其可從市場上購買。
(c) 把中間層16的原材料拉繃在衝制裝置82的衝制墊塊80的凸形球面78 上，如圖7中所示意的那樣，並用衝制裝置82的有環形切刀84的衝頭86衝制出中 間層16，還可任選地把中間層16保持在衝墊表面78上。這樣可製成如圖8所示的 中間層16，此時其處於非變形的平展狀態，有第一端面88、第二端面90和外圓周 表面74，其中，依靠上述的衝制方法，外圓周表面已經具有了大致的截頭圓錐形狀。
(d) 切割拋光劑載體18，使之匹配於中間層16的較大(第二)端面90。這 最好是借用用於衝制中間層16的衝頭86和衝制墊塊80來進行，甚至可以在同一操 作步驟即上一操作步驟中進行。
(e) 把主體14、中間層16和拋光劑載體18粘合起來，以形成類似夾層餅的 組件，如圖1、 5和6中所示，其中拋光劑載體18是粘合在中間層16的第二端面 90上，而中間層16是以其第一端面88粘合在主體14上。在這一過程中，由於主 體14的端面68的向前彎曲，中間層16可進一步"擴展"，也就是，與處於非變形 狀態的中間層16相比(見圖8)，在成品拋光圓盤10上(見圖1和3到6)，中間層 16的大致截頭圓錐形狀的外圓周表面74的相對於中心軸線M的傾斜度將進一步增大。
至此，還應說說，在非變形的平展狀態有圓柱形外圓周表面的中間層往主體的 前端曲面上的粘合也能使中間層"擴展"，以致可使中間層的外圓周表面也有大致(輕 微的)截頭圓錐形狀。但是，與上述本發明的拋光圓盤的設計不同，那種作法不能 導致這樣的狀況，就是，中間層對拋光劑載體的可認為是垂直於主體端面的彈性支 承向著拋光劑載體的外邊緣逐漸減小。
為了避免重複，對下面的幾個實施例，僅說明它們與上面參照附圖1到8所述 的第一實施例的不同之處。
在圖9所示的第二實施例中，拋光劑載體18在其中心區域附加地設有(至少) 一個連續的開孔92，在圖示的這一例子中，這個開孔是圓形的並可通過切割或衝制 來成形。優選的是，拋光劑載體18上的開孔92佔有拋光劑載體18的面對被加工的 眼鏡片L的表面F的總端面面積的0.25~2%。在機械加工過程中，開孔92可確保 壓力均衡並提供來自中間層16的內部的液體拋光劑，這將對拋光圓盤10的這一原 本不利的區域有較好的清洗和冷卻作用。在拋光圓盤10以相當高的速度轉動因而離 心力"迫使"拋光劑徑向地向外移動時，這樣的拋光劑"中心"供給方式特別有利。
在圖9所示的實施例中，拋光劑載體18上的開孔92在主體14的方向鄰接中 間層16上的切孔94，該切孔延伸至主體14。中間層16上的這個切孔94還平滑地 鄰接於主體14上的切孔96。中間層16上的切孔94和主體14上的切孔96在機械 加工過程中都用作(延伸的)液體拋光劑儲池。
儘管主體14上的切孔96是圓柱形的，但中間層16上的切孔94的直徑是從拋 光劑載體18上的開孔92向主體14連續地逐漸增大。可以用與衝制中間層16的大 致截頭圓錐形外圓周表面74相同的方法來產生切孔94的這一形狀，其中，適當的 衝制裝置的衝頭上自然應該有直徑較小的環形切刀，以及衝制墊塊的表面應該有利 地有大於圖7中所示的曲率。
中間層16的大致截頭圓錐形的並限定了中間層16上的外通切孔94的內周表 面在原理上具有與中間層16的大致截頭圓錐形外圓周表面相同的作用，就是說，它 也能導致這樣的狀況中間層16的徑向內部區域20對拋光劑載體18的彈性支承從 接近拋光劑載體18上的開孔92的區域向開孔92逐漸減小，這使得甚至在相當高的 拋光壓力下也能確保拋光劑載體18上的開孔92的邊緣不會被印在被加工表面F上。
這樣的中心開孔92、切孔94和切孔96也用在圖10到12所示的另幾個實施例中。
圖10到12所示的幾個實施例的共同特點是，在旋光性表面F的精細機械加工
過程中，由中間層16的徑向外部區域22將拋光劑載體18的外邊緣76保持為離開 旋光性表面F—距離。在圖10到12中這個距離表示在每個圖的左邊。
為此目的，在圖IO所示的第三實施例中，中間層16在徑向外部區域22在面 對拋光劑載體18的那一側設有圓周倒角98或圓角邊緣，其中，拋光劑載體18在倒 角98或圓角區域也固定於即粘合於中間層16，使得在加工旋光性表面F的過程中 拋光劑載體18的外邊緣76實際上被拉離旋光性表面F，以防止外邊緣76被印在被 加工表面F上。
在圖11和12所示的另兩個實施例中也可達到相應的效果。例如，在圖11所示 的第四實施例中，在主體14的外圓周表面64上在其面對中間層16的那一側成形出 圓周倒角100或圓角邊緣，中間層16以其徑向外部區域22固定在即粘合在這個倒 角或圓角邊緣上，這樣做，在機械加工旋光性表面F的過程中，也可由中間層16， 更具體地說，是它的徑向外部區域22，將拋光劑載體18的外邊緣76保持為離開旋 光性表面F。
圖12表示出如何利用中間層16的背對拋光劑載體18的那一側上的圓周倒角 104 (見圖12中的上圖)在拋光圓盤IO成品上形成在中間層16的面對拋光劑載體 18的那一側上的圓周圓角邊緣102 (圖12中的下圖)，這個中間層尚未被固定於主 體14，這個圓周圓角邊緣102在原理上類似於圖10所示的第三實施例，但它最終 形成中間層16的徑向內部區域20和徑向外部區域22之間的"較軟"的過渡。對熟 悉本技術領域的人來說，很明顯，只有在中間層16上的倒角104被拉平而粘合於主 體14並且中間層16因此而變形或彎曲時，中間層16上的圓角邊緣102才會產生， 拋光圓盤成品10上的拋光劑載體18的形狀也隨之產生。
最後，可以把上述各個措施組合起來。例如也可把中間層16和主體14上的倒 角(或圓角邊緣)98、 100和/或104用在圖1、 5和6具體地表示的第一實施例中， 根據不同的機械加工要求，可將它們互相組合(圖10與圖11和/或圖12組合；圖 11與圖12組合)。對應的各個措施(中間層16的頂面和/或底面上的倒角，和/或主 體14上的倒角)也可應用在中間層16上的切孔94的區域(圖9所示的第二實施例)， 這樣可把開孔92的邊緣(任選地附加地)拉離被加工表面F，以避免產生任何印跡。 中間層16的限定切孔94的內圓周表面也可以有不同的基本形狀，例如可以是圓柱形的。
至此，已經揭示了一種可用於對作為工件的眼鏡片的旋光性表面進行機械加工 的工具的拋光圓盤，這種拋光圓盤包括主體，其有一中心軸線並且其上固定有比主 體軟的中間層，拋光劑載體貼合在中間層上。相對於中心軸線而言，中間層有一軸 向厚度大致恆定的徑向內部區域和與之鄰接的徑向外部區域。後者是以特殊的方式 成形的或固定於主體，這可防止拋光圓盤的邊緣被以非常細微的像劃痕一樣的微觀 結構的形式印在工件的被加工表面上。還提出了可用於生產這樣的拋光圓盤的一種 簡單的方法。附圖標記一覽
10 拋光圓盤
12 工具
14 主體
16 中間層
18 拋光劑載體
20 中間層的徑向內部區域
22 中間層的徑向外部區域
24 主體
26 工具主軸
28 鉸接部件
30 球頭連接
32 引導件
34 保持部分
36 波紋管部分
38 壓力介質室
40 通道
42 端面
44 下側
46 轉動傳遞突起
48 定位凸起
50 環槽
52 定向突起
54 配對輪廓
56 加強筋
58 定位部分
60 彈性臂
62 碰鎖舌
64 外圓周表面
66 環形突肩
68 端面70 缺口
72 角度間隔
74 外圓周表面
76 外邊緣
78 衝制墊塊表面
80 衝制墊塊
82 衝制裝置
84 環形切刀
86 衝頭
88 第一端面
90 第二端面
92 開孔
94 切孔
96 切孔
98 倒角
100 倒角
102 圓角邊緣
104 倒角
b 中間層的徑向外部區域的徑向寬度
d 中間層上的切孔的直徑
r 中間層的徑向外部區域的徑向外部尺寸
B 中間層的總寬度
D 中間層的軸向厚度
F 旋光性表面
L 眼鏡片
M 中心軸線
權利要求
1.一種用於對特別是眼鏡片(L)的旋光性表面(F)進行精細機械加工的工具(12)的拋光圓盤(10)，所述拋光圓盤包括主體(14)，所述主體具有一中心軸線(M)並且中間層(16)固定於其上，所述中間層比所述主體(14)軟並且拋光劑載體(18)貼靠在其上，其特徵在於，相對於所述中心軸線(M)而言，所述中間層(16)有軸向厚度(D)大致恆定的徑向內部區域(20)和與之鄰接的有徑向外部尺寸(r)的徑向外部區域(22)，所述徑向外部尺寸從所述主體(14)向所述拋光劑載體(18)逐漸增大，這使得所述中間層(16)在其所述徑向外部區域(22)內對所述拋光劑載體(18)的彈性支承向著所述拋光劑載體(18)的外邊緣(76)逐漸減小。
2. 如權利要求1所述的拋光圓盤(10)，其特徵在於，所述中間層(16)的 所述徑向外部區域(22)有大致截頭圓錐形狀的外圓周表面(74)。
3. —種用於對特別是眼鏡片(L)的旋光性表面(F)進行精細機械加工的 工具(12)的拋光圓盤(10)，所述拋光圓盤包括主體(14)，所述主體具有一中心 軸線(M)並且中間層(16)固定於其上，所述中間層比所述主體(14)軟並且拋 光劑載體(18)貼靠在其上，其特徵在於，相對於所述中心軸線(M)而言，所述 中間層(16)有軸向厚度(D)大致恆定的徑向內部區域(20)和與之鄰接的徑向 外部區域(22)，其中，在所述旋光性表面的精細機械加工過程中，利用所述中間 層(16)的所述徑向外部區域(22)將所述拋光劑載體(18)的所述外邊緣(76) 保持為離開所述旋光性表面(F) —距離。
4. 如權利要求3所述的拋光圓盤(10)，其特徵在於，所述中間層(16) 在所述徑向外部區域(22)在面對所述拋光劑載體(18)那一側有圓周倒角(98) 或圓角邊緣(102)，其中，在所述倒角(98)或圓角邊緣(102)的區域，所述拋 光劑載體(18)也固定於所述中間層(16)。
5. 如權利要求3或4所述的拋光圓盤(10)，其特徵在於，在所述主體(14) 的外圓周表面(64)上在面對所述中間層(16)的那一側形成有圓周倒角(100) 或圓角邊緣，所述中間層(16)以其徑向外部區域(22)固定在該倒角或圓角邊緣 上。
6. 如前面任一權利要求所述的拋光圓盤(10)，其特徵在於，所述主體(14)有面對所述中間層(16)的大致球面的端面(68),所述中間層(16)牢固地粘合 於所述端面。
7. 如前面任一權利要求所述的拋光圓盤(10)，其特徵在於，所述拋光劑 載體(18)在其中心區域設有至少一個開孔(92)。
8. 如權利要求7所述的拋光圓盤(10),其特徵在於，所述拋光劑載體(18) 中的所述至少一個開孔(92)在所述主體(14)的方向鄰接所述中間層(16)中的 切孔(94)。
9. 如權利要求8所述的拋光圓盤(10)，其特徵在於，所述中間層(16) 中的所述切孔(94) 一直延伸到所述主體(14)。
10. 如權利要求9所述的拋光圓盤(10)，其特徵在於，所述中間層(16) 中的所述切孔(94)鄰接於所述主體(14)中的切孔(96)。
11. 如權利要求8到10中的任一權利要求所述的拋光圓盤(10)，其特徵在 於，所述中間層(16)中的所述切孔(94)的直徑(d)從所述拋光劑載體(18) 中的所述開孔(92)向所述主體(14)逐漸增大。
12. 如前面任一權利要求所述的拋光圓盤(10)，其特徵在於，在所述拋光 圓盤(10)的非變形狀態，所述中間層(16)的所述徑向外部區域(22)的最大徑 向寬度(b)是在所述中間層(16)的最大總寬度(B)的3%到10%之間。
13. —種用於對特別是眼鏡片(L)上的旋光性表面(F)進行精細機械加工 的工具(12)，包括主體(24)，所述主體可被附連於機械加工工具機的工具主軸(26);鉸接部件(28)，所述鉸接部件有保持部分(34)，所述保持部分被引導而能夠 相對於所述主體(24)作傾斜和縱向運動，所述保持部分在所述主體(24)的方向 鄰接于波紋管部分(36)，所述鉸接部件(28)通過所述波紋管部分固定於所述主 體(24)並且能夠隨之轉動；壓力介質室(38)，所述壓力介質室由所述主體(24)和所述鉸接部件(28) 限定，並且可選擇性地承受某種壓力介質的作用；以及如前面任一權利要求所述的拋光圓盤(10)，所述拋光圓盤被以一種可更換的 方式保持在所述鉸接部件(28)的所述保持部分(34)上。
14. 如權利要求13所述的工具(12)，其特徵在於，所述拋光圓盤(10)通 過一種快速緊配連接(48、 58)保持在所述鉸接部件(28)的所述保持部分(34) 上。
15. —種用於生產如權利要求1所述的拋光圓盤(10)的方法，包括以下步驟形成所述主體(14);提供用於所述中間層(16)的有一大致恆定的厚度(D)的平展的原材料；把用於所述中間層(16)的所述原材料拉繃在衝制墊塊(80)的凸形球面(78) 上，並用有環形切刀(84)的衝頭(86)衝制出所述中間層(16);任選地切制所述拋光劑載體(18)，使之匹配於非變形的所述中間層(16)的 較大的端面(90);以及把所述主體(14)、所述中間層(16)和所述任選的拋光劑載體(18)粘合起 來而形成像夾層餅一樣的組件。
16. 如權利要求15所述的方法，其特徵在於，所述主體(14)是用塑料注塑模製的。
17. 如權利要求15或16所述的方法，其特徵在於，所述拋光劑載體(18) 的切制可採用用於衝制所述中間層(16)的所述衝頭(86)和所述衝制墊塊(80) 來進行。
18. 如權利要求17所述的方法，其特徵在於，所述中間層(16)的衝制和 所述拋光劑載體(18)的切制可在同一操作步驟中進行。
全文摘要
揭示了一種用於對作為工件的特別是眼鏡片(L)上的旋光性表面(F)進行精細機械加工的工具(12)的拋光圓盤(10)，它包括主體(14)，該主體有一中心軸線(M)並且中間層(16)固定於其上，該中間層比所述主體軟並且拋光劑載體(18)貼靠在其上。相對於中心軸線而言，中間層有軸向厚度(D)大致恆定的徑向內部區域(20)和與之鄰接的徑向外部區域(22)。後者是以一種特殊的方式成形的並固定於主體，因而能夠防止拋光圓盤的邊緣以非常細微的像劃痕一樣的微觀結構的形式被印在工件的被加工表面上。還提出了可用於生產這樣的拋光圓盤的一種簡單的方法。
文檔編號B24B13/01GK101318304SQ200810125919
公開日2008年12月10日 申請日期2008年6月5日 優先權日2007年6月6日
發明者L·厄本, P·菲利普斯 申請人:薩特隆股份公司