СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КРИВОЛИНЕЙНОЙ ОТРАЖАЮЩЕЙ ПОВЕРХНОСТИ Российский патент 1996 года по МПК G02B5/10 

Изобретение относится к светотехнике, гелиотехнике и оптической промышленности и может быть использовано при изготовлении криволинейных отражательных поверхностей.

Применяемые в настоящее время способы изготовления криволинейной отражающей поверхности являются достаточно сложными и трудоемкими и заключаются в придании требуемой криволинейной формы плоскоизготовленной отражающей поверхности либо с помощью постоянного поддержания избыточного давления или вакуума с противоположной отражающей поверхности стороны заготовки в процессе всего периода эксплуатации отражающей поверхности, либо с помощью клеящего вещества, удерживающего приданную требуемую криволинейную форму отражающей поверхности также в процессе всего периода ее эксплуатации. Такие способы формообразования требуют при своей реализации либо специального оборудования (форвакуумных насосов, ресиверов и т.п.) и специальной конструкции заготовки для поддержания определенного давления под отражающей поверхностью, либо специального клеящего вещества. При этом качество формообразования формообразуемой отражающей поверхности является довольно низким.

Известен способ изготовления криволинейной отражающей поверхности, заключающийся в деформации плоской заготовки с отражающим слоем путем приложения нагрузки к ее отражающему слою [1]
Однако известный способ формообразовывает только одну отражающую поверхность и не позволяет формообразовывать заготовку с двумя отражающими поверхностями на противоположных сторонах заготовки. При этом точность и качество формообразованной криволинейной отражающей поверхности является невысоким вследствие сложности процесса формообразования оптической поверхности, а прикладываемая нагрузка к отражающей поверхности при деформации может ухудшать ее оптические параметры.

Известен способ изготовления криволинейной отражающей поверхности, заключающийся в деформации плоской заготовки с отражающим слоем путем приложения осесимметричной нагрузки, например, с помощью пуансона, форма рабочей поверхности которого соответствует форме криволинейной отражающей поверхности, к ее отражающему слою, накладывании плоской заготовки нерабочей поверхностью на слой клеящего вещества и снятии нагрузки по окончании процесса затвердевания клеящего состава [2]
Однако известное техническое решение формообразует только одну отражающую поверхность и не позволяет формообразовывать заготовку с двумя отражающими поверхностями на противоположных сторонах заготовки. При этом точность и качество формообразованной отражающей поверхности является невысоким вследствие невозможности формообразования затвердевающим клеящим веществом высокоточной поверхности, а пуансон, создающий нагрузку и прикладываемый к отражающей поверхности, ухудшает ее оптические параметры при деформации.

Наиболее близким техническим решением является способ гибки со сжатием, реализованный в [3] в котором штамп имеет специально обработанные до заданных значений оптической чистоты и шероховатости рабочие поверхности пуансона и матрицы, а также заданной формы рабочие поверхности.

Для обеспечения постоянного соответствия классов оптической чистоты и шероховатости между рабочими поверхностями матрицы и пуансона и соответствующими требуемыми оптическими параметрами поверхностей заготовки центральная часть пуансона и матрицы выполняется легко заменяемой на части матрицы и пуансона с соответствующими оптическими параметрами.

Достигаемым новым техническим результатом изобретения является исключение разрушения оптической поверхности при обработке.

Для достижения технического результата в известном способе изготовления криволинейной отражающей поверхности, заключающемся в накладывании плоской заготовки противоположной отражающей поверхности стороной на матрицу, гибки заготовки путем осевого перемещения пуансона к ее отражающему слою и снятие нагрузки по окончании процесса формообразования криволинейной формы оптической поверхности, при этом шероховатость рабочих поверхностей пуансона и матрицы не хуже соответствующих отражающих поверхностей заготовки, в изобретении форма рабочих поверхностей пуансона и матрицы соответствует форме криволинейной отражающей и противоположной ей поверхности заготовки, а перед гибкой заготовки ее отражающие поверхности обрабатывают раствором поливинилового спирта и осуществляют гибку вытяжкой заготовки пуансоном в матрицу.

Способ изготовления криволинейной отражающей поверхности осуществляют следующим образом.

Плоскую заготовку, выполненную, например, в виде плоского тонкого диска диаметром 250 мм и толщиной 1 мм, например, из стали, с оптическим отражающим слоем из вакуумно-напыленного алюминия на обеих поверхностях заготовки или заготовку аналогичного габарита, выполненную из сплава алюминия АМГ-6 с оптически обработанными одним из стандартных методов отражающими поверхностями со следующими оптическими параметрами: оптическая чистота Р₁ IV V, P₂ III IV, шероховатость: R_z1 0,025 0,050 мкм. R_z2 0,050 0,100 мкм помещают, например, между пуансоном и матрицей с оптической чистотой и шероховатостью их рабочих поверхностей не хуже оптической чистоты и шероховатости соответствующих отражающих поверхностей заготовки и с формой, соответствующей криволинейной форме соответствующих оптических поверхностей. Например, по форме, соответствующей параболической поверхности

где r текущее значение радиуса;
W прогиб, например, рабочей поверхности матрицы, в точке с радиусом r;
W_max прогиб в центре;
а внешний радиус рабочей поверхности для формообразования отражающей поверхности заготовки параболоидной формы.

При этом оптические параметры для пуансона и матрицы следующие: оптическая чистота: Р'₁≥IV и Р''₂≥III и шероховатость R'_z1 ≅ 0,050 мкм и R''_z2≅0,100 мкм. При этом накладывают заготовку соответствующей оптической поверхности на матрицу и осуществляют деформацию заготовки путем ее осесимметричного нагружения с помощью, например, пуансона до пластического деформирования заготовки. Производят формообразование криволинейной параболоидной формы отражающих поверхностей посредством вытяжки заготовки пуансоном в матрицу. Перед деформированием формообразуемой оптической поверхности диска ее можно обработать раствором поливинилового спирта для придания оптической поверхности противозадирных и антифрикционных свойств, что повысит качество формообразованной и оптической поверхности по оптической чистоте и шероховатости.

После окончания процесса формообразования криволинейной (параболоидной) формы оптических поверхностей заготовки снимают нагрузку с заготовки посредством отвода пуансона вверх до матрицы и извлекают готовую заготовку с параболоидальной формой ее оптических поверхностей.

Результаты испытаний оптических параметров: оптической чистоты (Р), шероховатости (R_z и коэффициента отражения на рабочей длине волны 0,63 мкм при формообразовании оптических поверхностей заготовки представлены в таблице.

Результаты испытаний показывают, что способ позволяет формообразовывать сразу две оптические поверхности с более чем в полпорядка более высокой точностью формы поверхности (примеры NN 1 3, 6, 7) при сохранении оптической чистоты, шероховатости и коэффициента отражения на длине волны 0,63 мкм. В случае, если оптическая чистота Р (примеры NN 4, 5) или шероховатость R_z (примеры NN 8, 9) рабочих поверхностей матрицы и пуансона хуже аналогичных параметров соответствующих параметров оптических поверхностей заготовки, происходит ухудшение оптических параметров поверхностей заготовки в результате формообразования вытягиванием заготовки пуансоном в матрицу и, как следствие, ухудшение качества оптической поверхности.

При этом понижается класс оптической чистоты и класс шероховатости до аналогичных классов чистоты и шероховатости соответствующих матрицы и пуансона, ухудшается также коэффициент отражения отражающих поверхностей на 3 7% Оптимальным является соответствие в классах оптической чистоты и шероховатости между рабочими поверхностями матрицы и пуансона и соответствующими оптическими поверхностями заготовки. В случае, если классы чистоты и шероховатости рабочих поверхностей матрицы и пуансона выше, чем аналогичные классы у соответствующих рабочих поверхностей, то, в случае недостаточно высокой твердости материала матрицы и пуансона по сравнению с материалом формообразуемой заготовки, их рабочая поверхность может изнашиваться, вызывая ухудшение качества оптических поверхностей заготовки при ее формообразовании. Причем матрицу и пуансон с высокими оптическими параметрами рабочей поверхности труднее изготовить.

Необходимость прикладывания пуансоном осесимметричной нагрузки к заготовке обусловлена необходимостью обеспечения сохранности оптических параметров заготовки, что невозможно обеспечить при воздействии на нее неосесимметричной нагрузки, вследствие чего происходит нарушение целостности оптической поверхности. ТТТ1 ТТТ2

Использование: в светотехнике, гелиотехнике и оптической промышленности при изготовлении криволинейных отражающих поверхностей. Сущность изобретения: способ заключается в накладывании плоской заготовки противоположной отражающей поверхности стороной на матрицу, гибки заготовки путем осевого перемещения пуансона к ее отражающему слою и снятие нагрузки по окончании процесса формообразования криволинейной формы оптической поверхности. При этом рабочие поверхности пуансона и матрицы выполнены оптическими с частотой и шероховатостью не хуже оптической чистоты и шероховатости соответствующих отражающих поверхностей заготовки, осуществляют вытяжку заготовки нагрузкой в матрицу, а перед гибкой заготовки ее отражающие поверхности обрабатывают раствором поливинилового спирта. 1 табл.

Способ изготовления криволинейной отражающей поверхности, заключающийся в накладывании плоской заготовки противоположной с отражающей поверхностью стороной на матрицу, гибки заготовки путем осевого перемещения пуансона к ее отражающему слою и снятие нагрузки по окончании процесса формообразования криволинейной формы оптической поверхности, при этом шероховатость рабочих поверхностей пуансона и матрицы не хуже соответствующих отражающих поверхностей заготовки, отличающийся тем, что форма рабочих поверхностей пуансона и матрицы соответствует форме криволинейной отражающей и противоположной ей поверхности заготовки, а перед гибкой заготовки ее отражающие поверхности обрабатывают раствором поливинилового спирта и осуществляют гибку вытяжкой заготовки пуансоном в матрицу.