Способ формообразования поверхностей астрономических зеркал

 

Использование: при формообразовании высокоточных поверхностей астрономических зеркал. Сущность: для сглаживания волнистости путем эквидистантного съема стекла рабочую поверхность инструмента 2 формируют в виде части кольца, перемещают его по поверхности вращающегося зеркала 1 в радиальном направлении и осуществляют равномерный съем стекла в каждой зоне поверхности . Внутренний г и наружный R радиусы кольца выбирают равными половине диаметра соответственно внутреннего отверстия и наружной поверхности зеркала, а длину дуги кольца %Г I яг.З ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (51)5 В 24 В 13/06---..

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) 3 с

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4735658/08 (22) 24.07.89 (46) 07.12.92. Бюл, hb 45 (71) Научно-производственное объединение

"Оптика" (72) А.С.Савельев и В.А,горшков (56) Бардин А.Н. "Технология оптического стекла", М., "Высшая школа", 1963, с. 304 — 306.

Заказнов Н.П. и др. "Изготовление асферической оптики", M., "Машиностроение", 1978, с. 166-169. 183 (прототип), (54) СПОСОБ ФОРМООБРАЗОВАНИЯ ПОВЕРХНОСТЕЙ АСТРОНОМИЧЕСКИХ 3ЕРКАЛ (57) Использование: при формообразовании высокоточных поверхностей астрономических зеркал. Сущность: для сглаживания волнистости путем эквидистантного съема стекла рабочую поверхность инструмента 2 формируют в виде части кольца, перемещают его по поверхности вращающегося зеркала 1 в радиальном направлении и осуществляют равномерный съем стекла в каждой зоне повер- . хности. Внутренний r и наружный R радиусы кольца выбирают равными половине диаметра соответственно внутреннего отверстия и наружной поверхности зеркала, а длину дуги кольца — r (! (zr. 3 ил.

Л

1779552 сти;

Изобретение относится к области технологии обработки оптических деталей, Известен способ обработки оптических поверхностей полноразмерным инструментом, заключающийся в там, что подбором режимов обработки (скорости вращения детали, длины штриха и его положения и т,д.), а также подреэкой инструмента добиваются требуемой формы оптической поверхности, Таким способом можно добиться равномерного (эквидистантнаго) съема материала со всей поверхности, что необходимо на конечнойй стадии формообразования поверхностей крупногабаритных оптических деталей, прошедших технологический цикл обработки, так как они обычно обладают

"валнистостью", (в настоящее время ее принята называть мелкоструктурной ошибкой—

МСО), которую необходимо устранить, Недостатком способа является низкая точность формообразования ввиду плохой прогнозируемости указанного техпрацесса, что приводит к необходимости многократного корректирования режимов обработки, что в свою очередь ведет к снижению производительностии, Наиболее близким к предлагаемому способу является способ формообразования поверхностей оптических деталей полноразмерным инструментам, конфигурацию paGaчей поверхности котарога можно выбрать такого вида, что при заданных режимах обработки ан будет осуществлять эквидистантный съем материала. чта позналяет использовать его для устранения МСО без изменения общей формы поверхности.

Недоcòàòêàìè способа являются: низкая производительность ввиду большага количества времени неабхадимога для формирования рабочей поверхности инструмента и ега опрессавки, низкая точность, так как произвести палну1о опрессавку больших полировэльникав (да шести метров н диаметре) практически невозможна, а неполная апрессавка приводит к ошибкам формы обрабатываемой поверхности.

Целью изобретения является повышение точности и праизвадигельности формообразования паве рхнастей acTpcfнамических зеркал. . Поставленная цель достигается тем, чта обработку ведут инструментам, рабочая lGверхность которого сфармиаанана в ниде части кольца, причем его внутренний г и наружный R радиусы равны соответственна

d/2 и D/2, где d — диаметр внутреннега отверстия зеркала и D — наружный диаметр зеркала, э длина дуги 1 части кольца выбирается вдиапаэоне — Г

55 постоянной величиной во всем интервале радиусов от d/2 до D/2, амплитуду возвратно-поступательного движения инструмента устанавливают из cooTHGR — r шения А = „, а время обработки t, определяют из соотношения

2лhS

К Робщ а> где h — максимальная величина локальной ошибки формы обрабатываемой поверхноРобщ — давление инструмента на деталь;

S — площадь части кольца инструмента; а — угловая скорость вращения детали;

К вЂ” технологический коэффициент.

На фиг. 1 изображена обрабатываемая деталь и расположенный на ней полировальник; на фиг. 2 — интерфераграмма астрономического зеркала до обработки укаэанным способом; на фиг. 3 — интерфераграмма зеркала после обработки укаэанным способом.

Способ реализуется следующим образом.

Понерхности крупногабаритных оптических деталей 1, прошедшие технологический цикл обработки и удавлетваря ащие требованиям по среднему квадратическому аткланени:а(СКО), на обладающие МСО необходима обработать полиравальником 2, размер которого в 3 — 5 раз превышает геометрический размер элементов MCO таким образом, чтобы величина снятого слоя материала на каждом участке поверхности была одинакова. I lpga этом общая форма оптической поверхности остается беэ изменения, lo происходит сгла>кивание неровностей маленького размера и МСО устраняется, С этой цель1а контролируют форму поверхности обрабатываемого зеркала и определяют мэксимэльну а локальную ошибку h, которая и определяет необходимый припуск на обработку. Палиравальник изготавливают и виде части кольца так, чтобы ега внутренний

r и наружный R радиусы были равны соответственно cl/2 и D/2, где cl — диаметр внутреннега отверстия, а D — наружный диаметр зеркала, Длина дуги кольца l выбирается в

X диапазоне — Г < I <>т Г и является посто2 яннал величиной ва всем интервале радиусов ат d/2 да О/2; Детали придают вращательное днижение, а инструменту возвратно-поступательное. дни>кение в радиальном напранлеЯ вЂ” r удаи A 00 8 слу

100 обработки сферических поверхностей амплитуда мажет быть несколько увеличена, а при поверхностях с большой асферично1779552 стью (несколько десятков микрон) ее следует уменьшить. Количество оборотов зеркала и двойных ходов полировальника выбирают таким образом, чтобы линейная скорость от возвратно-поступательного движения была 5 намного меньше скорости от вращательного движения и ею можно было бы пренебречь при обработке. Причем, количество двойных ходов не должно быть кратным количеству оборотов для обеспечения более 10 равномерного съема.

Согласно гипотезе Престона съем материала Н выражается зависимостью Н =

=KPVt, где К вЂ” технологический коэффициент, P — удельное давление инструмента на 15 деталь, V — скорость обработки, t — время обработки, Для того, чтобы обеспечить одинаковый съем на каждом участке поверхности при постоянном давлении которое задается в 20 диапазоне (5 — 15) г/см, необходимо, чтобы произведение V t было постоянным. В нашем случае скорость обработки прямо пропорциональна радиусу обрабатываемой зоны (V = й) Втек), следовательно, время 25 обработки должно быть обратно пропорционально радиусу обработки. Это достигается одинаковой длиной дуги кольца для каждого радиуса, так как в этом случае угловая величина дуги робратно прапор- 30 циональна радиусу обрабатываемой зоны (тр = „), а, значит, и время обработки

I тек тоже обратно пропорционально радиусу обработки. Необходимое время обработки для 35 устранения МСО определяется из гипотезы

Престона t =, но, так как P =

Робщ, где S — площадь полировальника, 40

V = а) RTeK,. и, кроме того, каждая точка на поверхности обрабатывается только часть времени от общего времени обработки ! тобщ., пРичем t = тобщ 2, то тобщ 45

2 7г тек опРеДелЯетсЯ выРажением,бщ.

2zch S

K I Робщ И

Для того, чтобы во всех зонах детали производился Од наковый съем можно ре- 50 комендовать изготовление полировальника

О с внутренним радиусом r = — - А и наруж2

D ным радиусом R = — + А, хотя во многих 55

2 случаях из-за эффекта "завала кр-я" это нецелесообразно.

При обработке инструмент должен быть заторможен, чтобы предотвратить его поворот от сил трения, так как в противном случае будут нарушены условия обработки.

В предложенном способе обработка производится инструментом, размер которого значительно меньше диаметра детали, что значительно облегчает и ускоряет процесс формирования и опрессовывания его рабочей поверхности, что в свою очередь ведет к повышению производительности. Опрессовывание в этом случае производится более полно, что позволяет избежать измерения формы обрабатываемой поверхности при устранении МСО, а, следовательно, повысить точность формообразования. Кроме того, ширина кольца I в этом случае по крайней мере в 3 раза Шире, чем лепесток "маски" (3 — наименьшее возможное количество лепестков маски), что позволяет более полно устранять МСО на деталях с внутренним отверстием маленького диаметра и следовательно, повысить точность формообразования.

Способ был реализован на практике при формообразовании плоских, сферических и асферических поверхностей.

На фиг. 2 показана интерферограмма оптической поверхности параболического астрономического зеркала Р 630 мм и вершинным радиусом кривизны Во=3200 мм из ситалла СО 115М. Диаметр внутреннего отверстия.d = 140 мм. Таким образом инструмент для устранения МСО имел наружный радиус R = 315 мм, а внутренний радиус r =

=70 мм. Амплитуда возвратно-поступательного движения Bûáèðàлась из соотношения

R — г

А = = 2,5 мм, Из анализа исходной

100 интерферограммы (фиг. 2) видно, что максимальная величина локальной ошибки

h = 0,5 интерференционной полосы или

0,16 мкм. Длина дуги инструмента I = л 3

r = 165 мм. Технологический коэффи4 циент для ситалла С0115М К = 6 10 мкм при удельном давлении 1 г/см, скорости обработки 1 мм/сек и времени обработки 1 с. Удельное давление, определяемое из условия Робщ/S было задано 10 г/см, а угло2

Л вая скорость детали м = —, Таким образом, 3 время обработки равнялось

2 ah S т

К Робщ О

2 л0,16 3 — 9700 = 162 мм.

6 10 165 10 л

1779552

Обработка указанным инструментом в течение этого времени позволила получить поверхность, интерферограмма которой показана на фиг. 3, МСО уменьшилась с

0,06 Л по с.к.о, до 0,035 Л, что подтверждает достижение поставленной цели.

Формула изобретения

Способ формообразования поверхностей астрономических зеркал, при котором инструменту сообщают возвратно-поступательное движение в радиальном направлении, а зеркалу — вращение вокруг своей оси, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и производительности

5 формообразования, берут инструмент в виде части кольца с внутренним r и наружным

Rрадиусами,,равными соответственно половине диаметров внутреннего отверстия и наружной поверхности зеркала, и с посто10 янной в радиальном направлении длиной

Л дуги, выбираемой иэ условия — r

1779552

Составитель А. Савельев

Редактор С. Кулакова Техред М Моргентал Корректор С. Пекарь

Заказ 4410 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, >I(-35, Раушская наб., 4/5

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