Способ обработки крупногабаритных оптических деталей Советский патент 1992 года по МПК B24B13/06 

Изобретение относится к технологии автоматизированной обработки оптических поверхностей крупногабаритной астрономической оптики и металлооптики малоразмерным инструментом.

Известны способы автоматизированной обработки оптических поверхностей 1.

Известен способ обработки, реализованный в автоматизированных оптических станках моделей АД1000М и АД2000М, разработанных НПО Оптика, г. Москва 2. По этому способу предварительно обработанная и осветленная деталь устанавливается на неподвижный стол. Шпиндель осцилляции может перемещаться только по трем координатам X, Y и Z с управлением от системы ЧПУ или ЭВМ. Инструмент, совершая

круговое осциллирующее движение, прижимается к изделию и по командам системы ЧПУ перемещается по зонам оптической по,- верхности. Управляющая программа системы ЧПУ рассчитывается на основе топограммы. Учитывается время пребывания инструмента в каждой локальной зоне, то есть величина снимаемого припуска, направление и скорость перемещения инструмента. Усилие прижима остается постоянным.

Наиболее близким по технической сущности является способ обработки крупногабаритных оптических деталей 3, при котором совершающий круговую осцилляцию малоразмерный инструмент прижимают к детали с расчетным усилием и

v| VI VI СП v| v|

СО

последовательно перемещают его по локальным дефектным или кольцевым зонам, осуществляя съем материала. При этом траекторию движения инструмента по управляемым координатам задают от системы ЧПУ, обеспечивая положение оси шпинделя круговой осцилляции нормально к оптической поверхности в любой ее точке. Это исключает осевую осцилляцию инструмента, тогда как по способу 2 наклон оси круговой ос- цилляции для слежения за нормалью к оптическойповерхностинепредусматривается.

Недостатком данного способа является то, что асферизация изделий при съемах в несколько десятков микрон практически неосуществима, так как требует перемещения инструмента по кольцевым зонам с высокой скоростью, что при позиционировании порталом неприемлемо.

Цель изобретения - повышение производительности.

Сущность изобретения в том, что согласно способу обработки крупногабаритных оптических деталей малоразмерному инструменту сообщают круговую осцилляцию, перемещают его в плоскости, перпендикулярной оси детали, и нормально к обрабатываемой поверхности путем поворота инструмента. Оси оптической детали и круговой осцилляции располагают в одной плоскости, поворот инструмента осуществляют в упомянутой плоскости, при этом детали сообщают поворот вокруг своей оси.

На фиг.1 изображена схема, показыва- ющая текущие координаты шпинделя круговой осцилляции; на фиг.2 - схема, показывающая текущее положение координат локальных дефектных зон; на фиг.З - станок для осуществления способа обработ- ки крупногабаритных оптических деталей.

Способ осуществляется следующим образом.

В исходном положении оптическую деталь 1 (см. фиг.1) закрепляют на планшайбе 2 станка ориентированно относительно линейной координаты X и круговой координаты С так, чтобы ось вращения детали 1 (экстремальная точка О) совпадала с осью вращения планшайбы 2. При этом шпин- дель 3 круговой осцилляции в исходном положении занимает вертикальное положение, а его ось совпадает с осью О детали 1.

Затем осуществляют контроль детали 1 и на основе полученной топографии обрабатываемой поверхности определяют характер, контуры и координаты локальных дефектных зон (пятен) Л1-Л5 (см. фиг.2). Каждая из таких зон характеризуется линейной координатой X (или R) и круговой координатой С (углом у ). а также формой и размерами контура дефекта и необходимой величиной съема материала детали 1. Кроме того, положение каждой локальной дефектной зоны Л1-Л5 характеризуется линейной координатой Z (см. фиг. 1) и круговой координатой В, которая определяет положение шпинделя 3 круговой осцилляции нормально к обрабатываемой поверхности 4 под расчетным углом ft в зависимости от радиуса ближайшей сферы детали 1 и координаты X.

Малоразмерный инструмент 5 (шлифо- вальник или полировальник) закрепляют в шпинделе б (см. фиг.З}, установленном с расчетным эксцентриситетом е (см. фиг.1) на шпинделе 3 круговой осцилляции. Диаметр инструмента 5 для конкретной топо- граммы выбирают примерно равным размеру минимальной локальной дефектной зоны Л.

По командам управляющей программы системы ЧПУ шпиндель 3 круговой осцилляции из исходного (вертикального) положения быстро переводят в точку начала обработки перпендикулярно обрабатываемой поверхности, а детали 1 сообщают поворот вокруг своей оси О. Оси детали 1 и круговой осцилляции располагают в одной плоскости. Поворот инструмента 5 осуществляют в упомянутой плоскости.

Например, при обработке дефектной зоны Л1 с координатами Xt, Zi. инструменту 5 придают от привода 7 (см.фиг.З) круговой осцилляции и привода 8 инструмента 5 (при необходимости) плоскопараллельное круговое осциллирующее движение, при этом инструмент 5 прижимается к обрабатываемой поверхности 4 (см. фиг. 1) с расчетным усилием. Деталь 1 поворачивают вокруг ее оси на угол yi (см. фиг.2), если дефектная зона Л1 находилась вне линии радиуса диаметральной плоскости X. При этом шпиндель 3 (см. фиг.1) круговой осцилляции поворачивают вокруг точки D на угол , a сама точка D перемещается в положение О1 с координатами X1, Z. Перемещения точки D по координатам X и Z и поворот на угол , зависящие от вылета инструмента 5 и радиуса ближайшей сферы детали 1, подсчитывают по формулам известным образом.

Если размеры локальной дефектной зоны Л1 превышают диаметр инструмента 5, то он в относительном движении обходит всю площадь зоны Л по траектории и со скоростью, определяемой управляющей программой, при этом шпиндель 3 круговой

осцилляции отрабатывает от ЧПУ перемещения по координатам X, Z./J, а планшайбе 2 от ЧПУ сообщают поворот вокруг ее оси О таким образом, чтобы обрабатываемая в данный момент часть локальной дефектной зоны, проходила через плоскость X.

По окончании обработки дефектной зоны Л1 отключают давление прижима инструмента 5 и привода 7 и 8 (по необходимости).

Далее в зону обработки, сообщая дета- ли 1 поворот вокруг ее оси О, вводят следующую локальную дефектную зону Ла и так далее, пока не будут обработаны все локальные дефектные зоны.

Затем деталь после отстоя дллвырав- нивания ее температуры и исключения тепловых деформаций вновь подвергают оптическому контролю, составляется новая топография и управляющая программа для очередного технологического сеанса, число которых зависит от требуемого качества оптической поверхности А, а также от предельной разрешающей способности средств контроля.

При необходимости выполнить асфери- зация изделия с большим (десятки микрон) съемом материала по кольцевым зонам детали 1 по координате С сообщают вращение (поворот) вокруг ее оси О с постоянной угловой скоростью, а инструмент 5 перемещают по координате X в пределах радиуса детали 1 с переменной скоростью. Или, наоборот, детали 1 сообщают вращение вокруг ее оси О с переменной угловой скоростью, а инструмент 5 перемещают по координате X с постоянной скоростью. Возможно также со- . четание переменных скоростей как по координате 3, так и по координате С.

Во всех случаях программируется в зависимости от радиуса ближайшей сферы Рсф детали 1 отработка перемещений по

координатам В и Z. Кроме того, для повышения производительности при больших съе- мах на предварительных проходах применяют принудительное вращение инструмента 5 вокруг его оси дополнительно к его круговому движению вокруг оси шпинделя 3 круговой осцилляции, что дает возможность изменять величину снимаемого пропуска. В этом случае можно применять как шлифовальники или полировальники, работающие на свободном абразиве, так и алмазные быстроходные шлифовальники с глицериновой эмульсией в качестве СОЖ (высокопроизводительная технология тонкого алмазного шлифования - ТАШ).

Обработка оптической поверхности А детали 1 по данному способу значительно сокращает технологическое время, увеличивая производительность за счет уменьшения числа управляемых координат и сокращения наибольшего пути необходимого перемещения инструмента 5 по координате X до величины радиуса детали 1 (вместо диаметра).

А неподвижный портал 9 (см. фиг.З) улучшает условия обслуживания станка и наблюдение за процессом обработки.

Формула изобретения

Способ обработки крупногабаритных оптических деталей, при котором малоразмерному инструменту сообщают круговую осцилляцию, перемещают его в плоскости, перпендикулярной оси детали, и нормально к обрабатываемой поверхности путем поворота инструмента,отличающийся тем. что, с целью повышения производительности, оси оптической детали и круговой осцилляции располагают в одной плоскости, поворот инструмента осуществляют в упомянутой плоскости, при этом детали сообщают поворот вокруг своей оси.

ГО Ъ

Использование: в области технологии автоматизированной обработки оптических поверхностей крупногабаритной астрономической оптики и металлооптики малораз- мерным инструментом. Сущность: совершающий круговую осцилляцию малоразмерный инструмент прижимают к детали с расчетным усилием, последовательно перемещают его по дефектным локальным или кольцевым зонам, осуществляя съем материала. При этом траекторию движения инструмента по управляемым координатам задают от системы ЧПУ, обеспечивая положение оси круговой осцилляции инструмента нормально к оптической поверхности в любой ее точке и в одной плоскости с осью детали. Детали сообщают перемещение по круговой управляемой координате С. а инструменту сообщают принудительное регулируемое вращение вокруг собственной оси.3 ил.

Фиг.З