Устройство для обработки оптических деталей Советский патент 1984 года по МПК B24B13/00 

Изобретение относится к технологии оптических деталей и может быть использовано для изготовления крупногабаритных зеркал и линз с плоскими, сферическими и асферическими поверхностями высокой точности.

Известно устройство для шлифования и полирования оптических деталей с асферическими поверхностями, содержащее корпус, направляющие, центральный щпиндель, связанный щарнирно с инструментом, установленный на каретке верхний шпиндель, приводы центрального и верхнего шпинделей с редукторами, а также эксцентричную втулку, смонтированную в направляющих в эксцентричном отверстии верхнего шпинделя с возможностью поворота относительно верхнего шпинделя с последующей фиксацией заданной величины эксцентриситета 1.

В данном устройстве инструмент совершает планетарное движение, осуществляемое от двух независимых приводов, а значит скорости вращения центрального и верхнего шпинделей изменяют по-разному, так как в процессе обработки постоянно изменяется действие внешних дестабилизирующих факторов (например, сила трения между деталью и полировальником при движении последнего от центра к краю детали). Поэтому такая конструкция устройства не может обеспечить стабильность обработки и в конечном итоге приводит к снижению точности обработки оптических поверхностей, тем более при увеличении диаметра обрабатываемых деталей, когда из-за действия внешних факторов в еще больше.м диапазоне будет меняться соотношение скоростей вращения верхнего и центрального шпинделей.

Недостатком данного устройства является также трудоемкость установки требуемой величины эксцентриситета.

Цель изобретения - повышение точности обработки оптических поверхностей при увеличении диаметра обрабатываемых деталей.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для обработки оптических деталей, содержащее основную каретку, несущую связанный с приводом верхний щпиндель, расположенный с регулируемым эксцентриситетом относительно центрального шпинделя, установленного с возможностью вращения вокруг своей оси и щарнирно связанного с инструментом, снабжено жестко соединенным с верхним шпинделем корпусом, в котором размещен механизм регулирования эксцентриситета, выполненный в виде дополнительной каретки, установленной с возможностью фиксации и перемещения в направлении, перпендикулярном осям шпинделей, и несущей центральный шпиндель, кинематически связанный с введенным в устройство зубчатым колесом, закрепленным на основной каретке.

На чертеже изображена кинематическая схема устройства.

На суппорте 1 устройства смонтирована в направляющих 2 основная каретка 3. На каретке 3 установлены верхний щпиндель 4, привод с редуктором 5 и неподвижное зубчатое колесо б. На нижнем конце верхнего щпинделя 4 закреплен корпус 7 с раз.мещенным в нем вертикальным валом 8, на верхнем конце которого укреплена зубчатая щестерня 9, входящая в зацепление с зубчаты.м колесом 6. В корпусе 7 установлены также горизонтальный вал 10, конические шестерни 11 или 12, дополнительная горизонтальная каретка 13, несущая центральный шпиндель 14, конические шестерни 15 и 16 и .жестко встроенную гайку 17 с настроечным винтом 18. Коническая шестерня 15 размещена в горизонтальной каретке 13 и находится в шлицевом зацеплении с горизонтальным валом 10. Коническая шестерня 16 расположена на верхнем конце центрального шпинделя 14, на нижнем конце которого закреплен на сферическом шарнире инструмент 19, находящийся в контакте с обрабатываемой деталью 20. На корпусе 7 закреплена отсчетная шкала 21, по которой с помощью указателя 22, укрепленного на горизонтальной каретке 13, устанавливается требуе.мый эксцентриситет. Горизонтальная каретка 13 фиксирована относительно корпуса 7 стопорным винтом 23. Таким образом, дополнительная каретка установлена с возможностью фиксации и перемещения в направлении, перпендикулярном осям шпинделей.

Устройство работает следующи.м образом.

При движении суппорта 1 по расчетной траектории по обрабатываемой детали 20 основная каретка 3 перемещается в направляющих 2 по вертикали под собственным весом. Привод через редуктор 5 приводит во вращение верхний щпиндель 4 и закрепленный на нем корпус 7. При этом зубчатая шестерня 9, обкатываясь вокруг неподвижного зубчатого колеса 6, сообщает вращение вертикальному валу 8 и конической щестерне 11, а через коническую шестерню 12 вращение передается горизонтально.му валу 10. Коническая шестерня 15, находясь в шлицево.м зацеплении с валом 10, с помощью конической шестерни 16 приводит во вращение центральный щпиндель 14 и закрепленный на нем инструмент 19, шарнирное крепление которого позволяет ему самоустанавливаться по обрабатывае.мой детали 20. Таким образом, осуществляется планетарное движение инструмента 19 вокруг двух осей, расположенных х эксцентриситетом е.

Настройка устройства производится следующим образом. Ослабляется стопорный винт 23, с помощью настроечного винта 18 дополнительная каретка 13 с инструментом 19 перемещается вдоль горизонтального вала 10. Величина эксцентриситета определяется по отсчетной шкале 21. укрепленной на корпусе 7 с помощью указателя 22, закрепленного на каретке 13, и фиксируется стопорным винтом 23. Для получения опти.мальной характерист1гки распределения съема материала инструментом с повер.хности оптической детали скорость вращения центрального шпинделя должна превос.чодить скорость вращения верхнего шпинделя в 2-10 раз. В устройстве это достигнуто тем, что диаметр зубчатого колеса 6 превосходит диаметр : убчатой шестерни 9 в 2 10 раз, а конические п естерни 11, 12, 15 и 16 выбраны равного диа.метра.

Необходимо также, чтобы отнонгепие е к диаметру инструмента D находилось в пределах 0,25-0,5. Приведенные математические соотношения были выявлены в результате исследования математической модели и экспериментальных исследований.

Предложенное устройство позволяет сохранить в процессе обработки стабильным отно1нение скоростей вращения инструмента относительно двух осей и, тем самым, повысить точность обработки. Кроме того, упрощается настройка устройства.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБРАБОТКИ ОПТИЧЕСКИХ ДЕТАЛЕЙ, содержащее основную каретку, несущую связанный с приводом верхний шпиндель, расположенный с регулируемым эксцентриситетом относительно центрального шпинделя, установленного с возможностью вращения вокруг своей оси и шарнирно связанного с инструментом, отличающееся тем, что, с целью повышения точности обработки путем увеличения диаметра обрабатываемых деталей, устройство снабжено жестко соединенным с верхним шпинделем корпусом, в котором размещен механизм регулирования эксцентриситета, выполненный в виде дополнительной каретки, установленной с возможностью фиксации и перемещения в направлении, перпендикулярном осям шпинделей, и несущей центральный шпиндель, кинематически связанный с введенным в устройство зубчатым колесом, закрепленным на основной каретке. S (Л