Инструмент для обработки оптических деталей Советский патент 1992 года по МПК B24B13/06 

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

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 съема 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

Ё

VI

ю о

00

со

00

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 указанного 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 изделия канавкой 13.

Возможные колебания корпуса 1 ограничены демпфирующим устройством, включающим 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

0 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

5 или отдельных элементов, приклеенных к гибкой оболочке 5, общая гибкость которой при этом сохраняется.

Диаметр инструмента должен превы0 сить 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.

5 Инструмент работает следующим образом.

Инструмент устанавливают на обрабатываемой поверхности 8, в сквозное отверстие его сферического корпуса 1 вводят

0 шаровой шарнир 3 со штифтом 4 ведущего вальца 2 до упора нижней точки шарового шарнира в прокладку 7 под воздействием рабочей нагрузки Р. При включении программного механизма и перемещении веду5 щего 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 вок0 руг своей оси.

Гибкая оболочка 5, скрепленная по ее периферии винтами 6 со сферическим корпусом 1, передает обрабатывающему элементу 9,10 и прокладке 7 усилие, на5 правленное по касательной к обрабатываемой поверхности 8 на минимальном расстоянии от нее, не превышающим толщины обрабатывающего элемента. Это усилие, преодолевающее силу трения в зоне

0 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

5 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

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

Самоустановка обрабатывающего элемента 9,10 на обрабатываемой поверхности 8 имеет место благодаря эластичности гибкой оболочки 5 под воздействием рабочей нагрузки Р как в статике, так и в динамике - ввиду того, что опрокидывающий момент здесь практически отсутствует.

В крайнем положении обрабатывающий 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 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 съема материала 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.

П р и м е р. 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 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 2,8 мкм, если скорость этого смещения мала, износ шлифовальника или пластическая деформация полировальника позволяет сохранить состояние притира контактирующих поверхностей, в это время , 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 притираемость инструмента к обрабатываемой поверхности, портит ее фактуру, снижает точность и производительность обработки.

Таким образом, повышение точности обработки предлагаемым инструментом по

сравнению с известным обеспечивается хорошим притиром инструмента и изделия, 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 эпюру давления еще ;. более неопределенной, а съемы материала изделия неплавными, с получением на готовой поверхности остаточмых 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, отличающий- с я тем, что он снабжен установленными на свободной стороне гибкой оболочки обрабатывающим элементом, соосным с нагрузочным элементом, и опорными

башмаками, установленными на гибкой оболочке.

Фиг.1

Изобретение относится к абразивной обработке оптических деталей. Цель изобретения - повышение точности и произво- дительности 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.

Редактор М.Бланар

Составитель Л.Липовецкий

Техред М.МоргенталКорректор М.Максимишинец

Фиг. 2