Способ изготовления асферических поверхностей Советский патент 1990 года по МПК B24B13/00 

Изобретение относится к технологии изготовления оптических деталей и может быть использовано при изготовлении оптических деталей асферическими поверхностями.

Цель изобретения - повышение точности изготовления асферических поверхностей.

Способ изготовления асферических оптических поверхностей заключается в деформировании рабочей поверхности детали, механической обработке поверхности и сня- тии деформаций. Деформацию рабочей поверхности детали осуществляют путем теплоизоляции оснований или образующей детали, а зависимости ot требуемого знака стрелки прогиба, нагрева детали до температуры отжига и охлаждении ее со скоростью , где V - скорость охлаждения детали; №тж - скорость охлажден детали при стандартном отжиге данного материала, а снятие деформаций осуществляют путем теплоизоляции оснований или образующей, детали, в зависимости от требуемого знака

стрелки прогиба, нагрева детали до температуры отжига и охлаждении ее со скоростью v причем . При нагреве детали ли до верхней температуры отжига и охлаждении ее со скоростью, превышающей скорость отжига детали, в ней возникают остаточные напряжения сжатия или растяжения, в зависимости от преобладающего теп- лоотвода от детали. При полной теплоизоляции оснований детали возникают напряжения сжатия, при теплоизоляции по образующей - напряжения растяжения. При этом поверхность детали деформируется, причем прогиб для пластин описывается уравнением (1) знак «- соответствует напряжению растяжения

(), (I)

гдед- коэффициент, зависящий от скорости охлаждения, скорости теплоотвода, механи- характеристик материала детали; А - диаметр детали; г текущая координата радиуса.

ел

00 00 ел

со

Уравнение I можно представить в следующем виде:

W(r)±(W{f,-)), - отступление от параболоида вращения.

После механической обработки плоскости путем шлифования и полирования и снятия остаточных напряжений, обработанная поверхность приобретает форму, противоположную первоначальной деформированной, т.е. W(r)).

В случае неполного устранения остаточных напряжений, профиль поверхности останется параболоидом вращения, но имеющим меньщий прогиб в центре и другое фокусное расстояние. Снятие остаточных напряжений целесообразно осуществлять, теплоизолировав основания или образующую деталь, со скоростью охлаждения, меньшей скорости охлаждения первичной термообработки, но равной или больше скорости отжига детали. При неравномерном теплоот- воде возможно получить оптические поверхности и более сложные, чем параболоид вращения. .

По предлагаемому способу были изготовлены параболоиды вращения с фокусным расстоянием и диаметром 100 мм из стекла марки КВ. При этом плоскопараллельную пластину (1 деталь) помещают между пластинами асбестового картона, которые теплоизолируют оба основания пластины и нагревают до температуры отжига 600°С, после чего охлаждают со скоростью 300 град/ч. При этом режиме термообработки получили параболоид вращения с положительной стрелкой прогиба (выпуклая поверхность) с фокусным расстоянием / -461 мм.

При теплоизоляции образующей пластины (2 деталь) и проведении термообработки по аналогичному режиму получили также параболоид вращения с отрицательной стрелкой прогиба (вогнутая поверхность) с фокусным расстоянием мм. После термообработки обе детали подвергаются механической обработке, заключающейся в шлифовании и полировании способом свободного притира до получения плоскости.

Окончательную термообработку осуществляют путем помещения детали между пластинами асбестового картона, которые теплоизолируют оба основания детали 1 детали и теплоизолируют образующую второй детали. Обе детали помещают в электропечь и нагревают до температуры 600°С, после чего охлаждают со скоростью 10°С, скоростью охлаждения при традиционном отжиге.

После окончательной термообработки были получены параболоиды вращения, причем для первой детали и отрицательной стрелкой прогиба, для второй детали F -460 и положительной стрелкой прогиба.

При этом отнощении фокусного расстояния деформированной детали и прощедщей окончательную термообработку равнялось 1. При повторении окончательной термообработки предлагаемым способом тех же деталей, но охлаждая их со скоростью 120 град/ч,

5 т.е. скоростью, больщей скорости охлаждения при традиционном отжиге, но меньшей скорости охлаждения при первичной термообработке, отнощение фокусных расстояний равнялось -1,6 в обоих случаях.

,, Как видно из приведенных примеров реализации предлагаемого способа, повышение точности изготовления асферических поверхностей происходит вследствие того, ЧТОБ процессе окончательной термической обработки происходит полное или частичное снятие

5 деформаций, что обеспечивает изменение формы поверхности без дополнительной механической обработки.

Формула изобретения

Способ изготовления асферических поверхностей оптических деталей, включающий предварительную деформацию рабочей поверхности обрабатываемой детали, ее механическую обработку и снятие деформаций, отличающийся тем, что, с целью повыше ния точности изготовления перед деформацией детали проводят теплоизоляцию ее оснований или образующей в зависимости от требуемого направления прогиба обрабатываемой поверхности, а деформирование

0 и снятие деформаций с рабочей поверхности обрабатываемой детали производят ее нагревом до температуры отжига материала детали и охлаждением, при этом при предварительной деформации охлаждение осуществляют со скоростью у 2 №тж, а при

45 снятии деформации скорость охлаждения выбирают из условия , где v - скорость охлаждения детали; гьтж -скорость охлаждения детали при стандартном отжиге данного материала.

Изобретение относится к технологии изготовления оптических деталей и может быть использовано при изготовлении оптических деталей с асферическими поверхностями. Изобретение позволяет повысить точность изготовления оптических поверхностей. Для этого перед механической обработкой последовательно проводят теплоизоляцию оснований или образующей детали в зависимости от требуемого знака стрелки прогиба, а деформацию детали путем ее нагрева до температуры отжига и охлаждения со скоростью, большей скорости охлаждения при стандартном отжиге. После механической обработки проводят снятие деформаций путем отжига со скоростью охлаждения, меньшей скорости охлаждения при предварительной термообработке или равной скорости охлаждения при стандартном отжиге.