GePunOvA – Gesteuerte Politur unrunder Optiken mit variierenden Abtragsfunktionen

Am Beispiel einer elliptischen Planfläche mit variabler Mittendicke bei einer geforderten Formgenauigkeit von besser 150 nm sollte ein Polierprozess entwickelt werden, der auf unrunde Präzisionsoptiken mit örtlich veränderlicher Mittendicke übertragbar ist.

Eine präzisionsoptische Planfläche mit unrunder Außenkontur und schrägen Außenrändern muss gefertigt werden. In der konventionellen Fertigung kann auf einer Hebelpoliermaschine die geforderte Formgenauigkeit für eine runde Planfläche mit gleichmäßiger Mittendicke erreicht werden. Beim Ausschneiden nach dem Polieren bestehen die beiden Risiken, dass sich die Funktionsfläche durch freigesetzte Spannungen verzieht und/oder durch Splitter verkratzt wird. Wird die Außenform vor dem Polieren erzeugt, kann im klassischen Hebelprozess die geforderte Flächengenauigkeit nicht erreicht werden, weil der Abtrag aufgrund der ungleichlangen Achsen über die Fläche variiert.

Geprüft wurden zwei Polierprozess-Varianten nach dem Ausschneiden des geschliffenen Bauteils. Es wurde versucht, den schrägen Rand und die unrunde Kontur durch das Fügen mit einem entsprechenden Gegenstück auszugleichen und klassisch auf der Hebelpoliermaschine zu fertigen. Darüber hinaus wurden für ein CNC gesteuertes Polierverfahren mit einem Membranwerkzeug theoretische und praktische Untersuchungen durchgeführt. Nach dem Bestimmen der Abtragsfunktion wurde die lokale Deformation des Bauteils durch die Einwirkung des Werkzeugs simuliert. Um die elliptische Form gleichförmig zu bearbeiten, wurde das Werkstück mit einer mäandernden Bahnführung bearbeitet. Mit diesen drei Einflussgrößen wurde eine Verweilzeit mit variabler z-Zustellung für die Bearbeitung des Bauteils berechnet.

Der erste Ansatz wurde nicht weiter verfolgt, der zweite führte zu einer erfolgreichen Erfüllung der Zielgrößen.