Инструмент для обработки оптических деталей

 

Изобретение относится к абразивной обработке оптических деталей. Цель изобретения - повышение точности и производительности обработки. Для этого кинематический узел инструмента выполнен в виде диска, связанного с обрабатывающей частью посредством гибкого элемента. В центре диска выполнено сквозное отверстие для связи инструмента со сферическим наконечником поводка. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 В 24 В 13/06

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4715732/08 (22) 06.07.89 (46) 23.03.92. Бюл. ¹ 11 (71) Государственный институт прикладной оптики (72) Л.Е,Липовецкий и В,В.Грушин (53) 621.922.079(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 1495078, кл. В 24 В 13/06, 1987. (54) ИНСТРУМЕНТ ДЛЯ ОБРАБОТКИ ОПТИЧЕСКИХ ДЕТАЛЕЙ

Изобретение .относится к абразивной обработке оптических деталей и может быть использовано для серийного изготовления точных сферических и асферических линз и зеркал.

Известен инструмент для обработки оптических деталей, имеющий малое пятно контакта между обрабатываемой поверхностью изделия и обрабатывающей поверхностью сферического инструмента. Радиусы кривизны соприкасающихся поверхностей существенно отличаются друг от друга.

Этот инструмент позволяет получать асферические детали, однако, точность их невысока — порядка 10 по отклонению нормалей, так как по мере износа инструмента радиус кривизны его изменяется, при этом изменяется также размер пятна контакта в зоне обработки, Программа перемещения инструмента, рассчитанная на некоторое среднее значение этого пятна, условно принимаемого постоянным, не соответствует динамически изменяющимся его величинам.

Наиболее близким к предлагаемому является инструмент, выполненный в виде. Ж 1720838 А1 (57) Изобретение относится к абразивной обработке оптических деталей. Цель изобретения — повышение точности и производительности обработки. Для этого кинематический узел инструмента выполнен в виде диска. связанного с обрабатывающей частью посредством гибкого элемента. В центре диска выполнено сквозное отверстие для связи инструмента со сферическим наконечником поводка.

2 ил. сферического корпуса с ведущим пальцем, кинематически связанным с корпусом посредством шарового шарнира. Этот инструмент обеспечивает получение деталей средней точности (3 — 5 ), так как размеры

его рабочей части в процессе работы не изменяются, Однако, обработка деталей высокой точности вызывает трудности ввиду того, что инструмент малой площади неустойчив из-за действующего на него со стороны ведущего пальца опрокидывающего момента. При этом эпюра давления в зоне обработки, а вместе с ней и кривая сьема припуска имеет форму треугольника или трапеции, а не прямоугольника, как это предусмотрено расчетом программы движения инструмента, что снижает точность.формообразования и приводит к необходимости увеличивать число сеансов обработки, снижая тем самым производительность труда.

Рассчитать форму треугольника или трапециевидной эпюры давления практически не представляется возможным, так как она зависит от степени наклона инструмента и от силы трения в зоне обработки; определяемой такими переменными факторами, как

1720838

50 состав и количество абразивной суспензии, степени износа инструмента, фактической крутизны обрабатываемой поверхности, температуры полирующей смолы и др.

Цель изобретения — повышение точности и производительности обработки, На фиг.1 представлен инструмент, меридиональное сечение; на фиг,2 — сечение

А — А на фиг,1, Инструмент выполнен в виде сферического корпуса 1 с ведущим пальцем 2, связанным с корпусом 1 с помощью шарового шарнира 3 и штифта 4. По оси корпуса 1 выполнено сквозное отверстие а диаметром не менее диаметра шарового шарнира 3 с выборкой под штифт 4. Инструмент снабжен гибкой оболочкой 5, зафиксированной на сферическом корпусе 1 по его периферии с помощью винтов 6. Кроме того, инструмент снабжен нагрузочным элементом в виде прокладки 7, установленной в соответствующей расточке укаэанного отверстия и закрепленной на гибкой оболочке 5.

Контакт инструмента с обрабатываемой поверхностью 8 имеет место по центральной части 9 гибкой оболочки 5, выполняющей функцию обрабатывающего элемента, конфигурация и размеры которого соответствуют прокладке 7, В случаях, когда гибкую оболочку 5 по ее материалу нецелесообразно использовать в качестве обрабатывающего элемента, на свободной стороне гибкой оболочки 5 соосно с прокладкой 7 закрепляют обрабатывающий элемент 10.

Здесь размещают также опорные башмаки, например, в виде многовитковой спирали

11, в крайнем положении инструмента опорные башмаки опираются на продолжение обрабатываемой поверхности 8 — фальшборт 12, отделенный от световой зоны иэделия канавкой 13.

Возможные колебания корпуса 1 ограничены демпфирующим устройством, BKRIQ чающим нажимное кольцо 14, пружину 15 и сферическую шайбу 16, закрепленную на ведущем пальце 2 винтом 17, позволяющим регулировать усилие пружины 15.

Обрабатывающий элемент 10 целесообразно изготавливать из латуни или оргстекла толщиной 1 — 2 мм при шлифовании и из смолы, полиуретана, сукна такой же толщины при полировании, Склейку обрабатывающих элементов 10 с гибкой оболочкой 5 производят каким-либо универсальным клеем, например "Момент".

Сферический корпус 1, эквидистантный обрабатывающей поверхности и ее продолжению, изготавливают из дюрали, латуни, оргстекла, пластмасс толщиной 5 — 8 мм в зависимости от радиуса сферического наконечника поводка, равного обычно 4-6 мм.

Гибкую оболочку 5 толщиной 1 — 3 мм выполняют из латунной сетки, сукна, полиуретана, ткани, а прокладку 7 толщиной 0,5 — 1,5 мм— из металла или пластмассы, она так же, как и сферический корпус 1, эквидистантна обрабатывающей части 9,10, Опорные башмаки для инструментов— шлифовальников могут быть изготовлены из резины, фторопласта, сукна, смолы и других нешлифующих материалов, а для полировальников — из сукна, полиуретана, смолы и других нецарапающих материалов, Выполняют башмаки в виде спиральной полосы или отдельных элементов, приклеенных к гибкой оболочке 5, общая гибкость которой при этом сохраняется, Диаметр инструмента должен превысить его толщину более чем в 3.— 4 раза, что обеспечивает устойчивое его положение на обрабатываемой поверхности при работе, Ширина фальшборта 12 должна быть порядка четверти диаметра инструмента.

Инструмент работает следующим образом.

Инструмент устанавливают на обрабатываемой поверхности 8, в сквозное отверстие его сферического корпуса 1 вводят шаровой шарнир 3 со штифтом 4 ведущего вальца 2 до упора нижней точки шарового шарнира в прокладку 7 под воздействием рабочей нагрузки P. При включении программного механизма и перемещении ведущего пальца 2 его шаровой шарнир 3 воздействует своей боковой поверхностью на сферический корпус 1, сообщая ему поступательное движение, при этом штифт 4 передает ему вращательное движение вокруг своей оси, Гибкая оболочка 5, скрепленная по ее периферии винтами 6 со сферическим корпусом 1, передает обрабатывающему элементу 9,10 и прокладке 7 усилие, направленное по касательной к обрабатываемой поверхности 8 на минимальном расстоянии от нее, не превышающим толщины обрабатывающего элемента. Это усилие, преодолевающее силу трения в зоне обработки, создает здесь минимально возможный момент, плечо которого равно нулю при изготовлении гибкой оболочки 5 из полирующего материала, например из полиуретана, и использовании центральной зоны 9 в качестве полирующего элемента 10. Это же явление имеет место при изготовлении гибкой оболочки 5 из металлической сетки и использовании ее в качестве шлифующего элемента 10. В других случаях это плечо равно толщине обрабатывающего элемента

1720838

10, т.е. 1 — 2 мм. B известном инструменте это плечо в 5 — 10 раз больше.

Самоустановка обрабатывающего элемента 9,10 на обрабатываемой поверхности

8 имеет место благодаря эластичности гиб- 5 кой оболочки 5 под воздействием рабочей нагрузки P как в статике, так и в динамике— ввиду того, что опрокидывающий момент здесь практически отсутствует.

В крайнем положении обрабатываю- 10 щий элемент 10 выходит на 1 — 2 мм за пределы обрабатываемой поверхности 8 и нависает над канавкой 13, при этом опорные башмаки 11 прижаты к поверхности 8 и фальшборту 12, применяемому здесь не 15 только, как обычно делают для переноса краевого эффекта (срыв края) за пределы световой зоны изделия, но и для сохранения . устойчивого положения инструмента, Учет весьма незначительного сьема ма- 20 териала изделия в зоне опорных башмаков

11 под влиянием веса сферического корпуса

1 и давления пружины 15 трудностей не вызывает, практически этим съемом можно пренебречь ввиду его малости, 25

Пример. В качестве примера рассматривают инструмент для обработки параболоида с фокусом 100 мм диаметром 200 мм и с градиентом асферичности, равным

31 мкм/мм. Диаметр обрабатывающего 30 элемента 10 принимают равным 4 мм, диаметр корпуса 1 — 30 мм. Зазор между притирающимися поверхностями инструмента и изделия при. смещении инструмента от центра изделия к его краю изменяется на 35

2,8 мкм, если скорость этого смещения мала, износ шлифовальника или пластическая деформация полировальника позволяет сохранить состояние притира контактирующих поверхностей, в это время 40, как диаметр обрабатывающего элемента известного инструмента для данного случая не может быть меньшим 10 мм, при этом указанный зазор увеличивается до 18 мкм, т,е. в 6,25 раза, что значительно ухудшает 45 притираемость инструмента к обрабатываемой поверхности, портит ее фактуру, снижает точность и производительность обработки.

Таким образом, повышение точности 50 обработки предлагаемым инструментом по сравнению с известным обеспечивается хорошим притиром инструмента и иэделия, фактическая эпюра давления в случае применения предлагаемого инструмента с высокой степенью точности соответствует расчетной, прямоугольной эпюре давления, так как практическое отсутствие в зоне действия обрабатывающего элемента опрокидывающего момента сохраняет условия контакта притирающихся поверхностей, характерные для статики и динамики.

Известный инструмент создает треугольную или трапециевидную эпюру давления, не соответствующую расчетной прямоугольной, износ инструмента происходит преимущественно по его краям, что делает фактическую эп юру давления еще;. более неопределенной, а сьемы материала изделия неплавными, с получением на готовой поверхности остаточ":ûõ ошибок.

Повышение производительности обработки по сравнению с прототипом связано с увеличением точности при выполнении каждого из сеансов обработки, общее количество которых при использовании предлагаемого инструмента уменьшается, Формула изобретения

1. Инструмент для обработки оптических деталей, выполненный в виде сферического корпуса с ведущим пальцем, кинематически связанным с корпусом посредством шарового шарнира, установленного вотверстии корпуса, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и произ-; водительности обработки, отверстие на корпусе выполнено сквозным, инструмент дополнительно снабжен гибкой оболочкой, зафиксированной на сферическом корпусе по его периферии, и нагрузочным элементом в виде прокладки, установленной в указанном отверстии и закрепленной на гибкой оболочке.

2, Инструмент по п.1, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что он снабжен установленными на свободной стороне гибкой оболочки обрабатывающим элементом, соосным с нагрузочным элементом, и опорными башмаками, установленными на гибкой оболочке.

1720838

Составитель Л.Липовецкий

Техред М.Моргентал Корректор М.Максимишинец

Редактор М.Бланар

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 916 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб;, 4/5