Способ полирования сферических поверхностей Советский патент 1993 года по МПК B24B11/10 

Изобретение относится к абразивной обработке материалов и может быть использовано при изготовлении оптических деталей из стекла, кварца, керамики и других материалов, применяющихся в оптико-механической, радиоэлектронной, приборостроительной и других областях промышленности.

Целью изобретения является повышение точности формообразования деталей в виде полусферы.

Установка обрабатываемой детали, при которой центр ее сферической поверхности смещается относительно оси перемещения инструмента, позволяет увеличить съем с края обрабатываемой поверхности, что совместно с увеличением угла а (по сравнению с /3) позволяет устранить местную ошибку формы в крайних зонах и улучшить точность формообразования поверхностей

деталей, особенно деталей в виде полусферы.

При. полировании сферических поверхностей оптических деталей выполненных,в виде полусферы, необходимо, чтобы рабочая поверхность инструмента изнашивалась без изменения ее радиуса кривизны, то есть настройка станка по кинематическим параметрам должна обеспечивать увеличение износа инструмента в центральных зонах по отношению к крайним. Это может быть достигнуто при значительной величине несимметрии штриха, то есть при увеличении среднего значения угла а, которое в случае обработки деталей в виде полусферы в большинстве случаев невозможно из-за необходимости захода за полусферу детали. Кроме того, распределение давления (Р(г) , r - радиус круговых зон инструмента) в этом случае таково, что на краю детали обеспечивается минимальный съем обрабач ю

о

-N

CN

тываемого материала. Указанное приводит к неравномерному износу инструмента и ухудшению точности формообразования полусферы.

Для устранения погрешностей формообразования полусферы необходимо расстроить станок таким образом, чтобы вершина конической поверхности, по. которой перемещается ось инструмента, не совпадала с центром обрабатываемой сферической поверхности, а отстояла от нее на расстояние d (внутрь сферы или наоборот в зависимости от знака кривизны обрабатываемой детали). Перераспределение давления, возникающее в этом случае создает условие для более интенсивного съема материала с края обрабатываемой, поверхности, что приводит к повышению точности формообразования. Кроме того, перемещение инструмента, при котором его ось (образующая конической поверхности) двигается не по окружности (как в случае прототипа), а по эллипсу, большая полуось которого рас- положена.вдоль линии перемещения по углу «/приводит к увеличению эффективности управления точностью формообразования. Из указанного следует, что при способе полирования сферических поверхностей деталей в виде полусферы в соответствии с предлагаемым техническим решением значительно улучшается точность формообразования как по отношению формы от заданной так и по величине местных ошибок.

На чертеже изображена схема полирования детали в виде полусферы, на которой обрабатываемая деталь 1 вращается, инструмент, ось которого 2 перемещается по конической поверхности с изменением угла а от «1 доО2 и вращается в том же направлении. Центр инструмента в процессе полирования перемещается по детали по эллиптической траектории при изменении углов а и Д Вершина конической поверхности 0, образующей которой является ось .инструмента О1 О1, расположен на расстоянии d от центра обрабатываемой сферической поверхности 0 радиуса ;R.

и

Пример. Для осуществления способа используют сферический полировальный инструмент Аквапол диаметром 48 мм с центральным отверстием 23 мм для полирования блока оптических деталей (трехлинзо- вый блок, полусфера) диаметром 30 мм с радиусом кривизны ,33 мм из стекла марки ТК14 с требованием по точности фор- мы , А ,5 интерференционных кольца и чистоте РГУ по ГОСТ 11141-84.

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

Полирование осуществляют на станке мод. 2ПК-100 при следующих режимах:

Частота вращения блока, об/мин 1000 - Давление прижима, МПа 0,05

В качестве CQTC используют воду.

Полирование линз осуществлялось по предлагаемому способу и по способу, принятому в качестве прототипа. При этом определялась точность формообразования по величине N и AN.

Результаты испытаний приведены в таблице.

Из таблицы, следует, что при отношении ,16 и отношении ,61 (пример 1) из-за значительной неравномерности давления при максимальном «возникают значительные местные ошибки по всей обрабатываемой поверхности (рваный цвет) и обработка точных оптических поверхностей невозможна.. При отношении d/R 0,04 и отношении 0,70 обработка крайних зон детали малоэффективная, что приводит к увеличению отклонения формы обрабатываемой детали от заданной и возникновению значительной местной ошибки (срыв края).

При 0,04 -р 0,16 и 0,61 Ј 0,70

(примеры 2-4) отклонение формы обрабатываемой поверхности от заданной не превышает и местная ошибка ,5 интерференционных колец, что соответствует требованиям к точным оптическим поверхностям, что соответствует поставленной цели. Полирование линз по способу, принятому в качестве прототипа (пример 6), вообще не позволяет удовлетворить требованиям, предъявленным к указанным деталям ни по отклонению формы (, контроль при помощи пробного стекла затруднителен) ни по величине местной ошибки (A ).

Способ полирования сферических поверхностей оптических деталей испытывался в условиях ИСМ АН УССР и завода Юпитер (г.Валдай) при полировании линз объектива ТелИОС-44-4М.

Предложенный способ полирования позволяет обрабатывать детали в виде полу- сферы даже на станках, технические характеристики которых обеспечивают обработку деталей с относительной высотой блока, менее 0,9R(2 ПК-100. ЗПК-50 и др.), обеспечивая при этом высокую точность формообразования (N 5, AN 0,5).

Формула изобретения

Способ полирования сферических поверхностей, при котором инструмент и деталь располагают под углом друг к другу в вертикальной плоскости, сообщают им вращение вокруг своих осей, а инструмент перемещают по конической поверхности с вершиной; лежащей на оси вращения детали, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью повышения точности формообразования деталей в виде полусфер, вершину конуса смещают относительно центра обрабатываемой сферы, а перемещение инструмента осуществляют по конической поверхности с основанием в виде эллипса, большая ось

которого лежит в упомянутой вертикальной плоскости, при этом отношения величины смещения вершины конуса к радиусу обрабатываемой сферы и величин углов перемещения инструмента вдоль малой и большой осей эллипса выбирают соответственно из условий:.

10 0,04 Ј 0,16;

А

0,61 ,70.

Использование: в абразивной обработке материалов при изготовлении оптических деталей из стекла, кварца, керамики и .. 2 других материалов, применяющихся в оптико-механической, радиоэлектронной, приборостроительной и других областях промышленности. Сущность: обрабатываемую деталь 1 устанавливают так, что центр ее сферической поверхности 0 удален от вершины качания инструмента по конической поверхности с основанием в виде эллипса на расстояние d, определяемое из соотношения 0,04 d/R 0,16, где R - радиус обрабатываемой поверхности. Углы качания инструмента вдоль малой и большой осей эллипса устанавливают, исходя из соотношения 0,61 / /а 0,70, где а О2- -Я1-,#1, Q.I минимальный и максимальный углы между осями инструмента и обрабатываемой детали в вертикальной плоскости. 1 ил. 1 табл. ел

Угол перемещения инструмента по дол готе .