Устройство для обработки оптических деталей Советский патент 1993 года по МПК B24B13/06 

Изобретение относится к оптико-механической промышленности и может быть использовано для шлифования, полирования и доводки плоских, сферических и асферических поверхностей оптических деталей, а также для доводки точных поверхностей механических деталей.

Целью изобретения является расширение технологических возможностей за счет обработки как осесимметричных, так и осенесимметричных поверхностей.

На фиг.1 представлена кинематическая схема заявляемого устройства, разрез; на фиг.2 - кинематическая схема устройства, вид сверху; на фиг.З - вид траектории относительного движения точек поверхности детали при 90°, 0, f 0; на фиг.4

- вид траектории относительного движения точек поверхностей инструмента и детали при 0° ((X 90°, ед 0, f Одл 0; на фиг.5

- вид траектории относительного движения точек поверхностей инструмента и детали при р 0°, ftJ2 0, f 0, 0; на фиг.6 - вид траектории относительного движения при р 90°, Ш2 0; f 0, ш 0; на фиг.7 - вид траектории относительного движения при р 90°, 0, f Одм 0; на фиг.8 - вид траектории относительного перемещения точки инструмента на поверхности детали при обработке плоских, сферических и асферических осесимметричных поверхностей при параметрах настройки;

5 об/мин, d)2 25 об/мин.р 90°

f 25 дв.ход/мин, I 20 мм, L 15 мм.

Плотность следов траектории увеличивается от центра к периферии детали, что создает условия для соответствующего неравномерного съема материала с поверхности детали; на фиг.9 - вид траектории относительного перемещения точки инструмента на поверхности детали при обработке астигматических осенесимметричных поверхностей и осесимметричных поверхностей прямоугольной формы при параметрах настройки;

I 32 мм. ш 10 об/мин, ад 40 об/мин, f 40 д в. ход/ми.ч, р- 30°. L 15 мм.

Следы траектории вытянуты в направлении, соответствующем астигматической поверхности или в направлении, соответствующем большей стороне прямоугольной формы детали; на фиг. 10 - вид траектории относительного перемещения точки инструмента на поверхности детали при обработке осенесимметричных цилиндрических и тороидальных поверхностей прямоугольной формы при параметрах настройки:

У1 10 об/мин, 0)1 0,1 15мм, 30мм,р 90°, f 20 дв.ход/мин.

Следы траектории вытянуты в направлении большей стороны прямоугольной формы, совпадающем с направлением образующей, соответствующей цилиндрической или тороидальной поверхности.

Устройство содержит корпус 1 с опорным плоским фланцем А, три диска 2-4, свободно лежащие на нем, последовательно один над другим. Корпус 1, диски 2-4 являются элементами кулисно-параллелограмм- ного механизма. К верхнему диску 4 жестко крепится держатель рабочего органа 5, выполненный в виде наклеечного или зажимного приспособления для крепления обрабатываемой детали 6. На верхней поверхности детали 6 установлен инструмент 7, имеющий соответствующую рабочую поверхность (плоскость, сфера, цилиндр и др.) и выполняющий функцию замыкающего звена, связывающего устройство с кинематической цепью поводкового механизма 8 станка при помощи сферического шарнира

д. Положение инструмента и детали может быть взаимообратным, В отверстии корпуса 1 размещен вал кривошипа 10, составляющий с корпусом 1 вращательную пару, на валу кривошипа находится патрон П для установки устройства на вертикальном шпинделе используемого станка для обработки оптических деталей. На корпусе 1 установлен шкив клиноременной передачи 11 для вращения устройства относительно оси вала кривошипа 10.

Верхняя торцовая поверхность А корпуса 1 служит опорой скольжения для лежащего на ней первого диска 2. Корпус 1 и диск 2 связаны между собой двумя рычагами 12 и

13, предотвращающими их взаимный разворот. Рычаги 12 и 13 шарнирно установлены в осях, жестко закрепленных подве на планшайбе 1 и диске 2.

Корпус 1, рычаги 12, 13 и диск 2 образуЮт первый параллелограммный механизм, в котором корпус 1 является условно неподвижным звеном, рычаги 12 и 13 - коромыслами, а диск 2 - шатуном (ведущим звеном). Первый диск 2 имеет кольцевую направляющую С, в которой установлен второй диск 3 с возможностью его относительного поворота на заданный угол р и фиксирования этого положения с помощью зажима 14. Для отсчета угла поворота диск 2 снабжен

шкалой Б.

Верхняя торцовая поверхность В второго диска 3, равно как и соответствующая поверхность А корпуса 1, служит опорой

скольжения для лежащего на ней третьего диска 4,

Второй и третий диски 3 и 4 связаны между собой так же, как корпус 1 с первым диском 2 парой рычагов 15 и 16, установленных на шарниры, и образуют второй парал- лелограммный механизм, для которого условно неподвижным звеном является второй диск 3,

В дисках 2 и 4 выполнены кулисы К1 и К2, симметрично расположенные относительно шарниров. В этих кулисах установлены ползуны 17 и 18, составляющие с ними поступательные пары и входящие во вращательные пары с водилом 19 кривошипа 20. Кривошип 20, выполняющий роль эксцентрика, жестко закреплен на валу 10 и размещен в открытой цилиндрической камере Д корпуса 1. Для изменения величины эксцентриситета е кривошип снабжен регулировочным механизмом 21, например винтовым. Для фиксирования устройства относительно оси вала кривошипа 10 устройство снабжено стопором 22.

Корпус 1, диск 2, ползун 17, водило 19, кривошип 20, вал кривошипа 10 и соответственно диск 3, диск 4, ползун 18, водило 19, кривошип 20, вал кривошипа 10 составляют два кулисных механизма, соответственно первый и второй.

Таким образом, механизм устройства состоит из двух кулисно-параллелограмм- ных механизмов, установленных на общей вращательной паре.

Параллелограммные механизмы служат для преобразования вращательного движения кривошипа 20 в поступательные по двум взаимно перпендикулярным направлениям.

Кулисные механизмы выполняют функцию приводных соответствующих паралле- лограммных механизмов.

Устройство работает следующим образом.

Посредством патрона П устройство устанавливается на вертикальном шпинделе станка для обработки оптических деталей.

При обработке осенесимметричных поверхностей включается стопор 22. При обработке осесим1иетричных поверхностей стопор 22 выключается, а шкив 11 посред- стовм клиноременной передачи подключается к приводу станка. Непосредственно на данном устройстве регулировочным механизмом 21 устанавливается эксцентриситет е кривошипа 20. Поворотом диска 3 задается угол р, положение которого фиксируется зажимом 14.

Число оборотов шпинделя станка ш , число оборотов устройства шг , число двойных ходов f, амплитуда двойных ходов (величина штриха) F, усилие Р на поводке 8 устанавливаются с помощью соответствующих органов управления станка.

На держателе 5 закрепляется деталь (блок деталей) 6. На обрабатываемую поверхность детали устанавливается инструмент

7. Опусканием поводка 8 в сферическое гнездо 9 инструмента 7 и сообщением ему определенного усилия Р осуществляется силовое замыкание контактирующих поверхностей инструмента и детали. На

обрабатываемую поверхность детали подается абразивная суспензия.

Кривошип 20, получая вращение ш от шпинделя станка, вращает водило 19, поворачиваясь в отверстиях ползунов 17 и 18,

заставляет их двигаться поступательно вдоль пазов кулис К1 и К2 дисков 2 и 4, приводя их в движение, перпендикулярное осям кулис. Движение дисков 2 и 4 происходит по опорным поверхностям А и В соответственно корпуса 1 и диска 3.

При этом от работы первого кулисного механизма движение получат все элементы устройства, лежащие над опорным фланцем А корпуса 1.

Элементы устройства, лежащие над опорным фланцем В диска 4, в т.ч. деталь б, будут участвовать в сложном движении, т.к. получают аналогичное движение от работы второго кулисного механизма.

Благодаря параллелограммным механизмам абсолютное движение любой точки М детали будет совершаться одновременно только по двум взаимно перпендикулярным направлениям а-а и б-б, параллельным осям

ОХ и OY поворотной системы координат XOY, жестко связанной с осью вращения вала кривошипа 10.

В результате сложения этих движений любые точки обрабатываемой поверхности

детали 6 будут двигаться с одинаковыми скоростями, совершая путь за полный оборот кривошипа по замкнутым криволинейным траекториям в системе координат XOY, Таким образом, вращательное движение вала кривошипа 10 с помощью двух кулисно-параллелогрэммных механизмов будет преобразовано в колебательное движение любых точек на обрабатываемой поверхности детали по двум взаимно

перпендикулярным направлениям.

Величины проекций путей, проходимых точками на обрабатываемой поверхности детали за один оборот вала кривошипа, на оси ОХ и OY и. следовательно, вид траектории их движений будут зависеть от эксцентриситета е, угла взаимного поворота па- раллелограммных механизмов и их конструктивных размеров.

При р 90° траекторией будет замкнутая кривая, близкая к окружности с радиусом, равным е (фиг.З).

ПриО° /х 90°-замкнутая криволинейная траектория, по форме напоминающая эллипс, с осями, длины которых равны

2е cos p и 2е -sin .

При р 0° - квазилинейная траектория длиной равной 2е.

При обработке осесимметричных поверхностей устройству сообщается дополнительно вращательное движение вокруг оси 0-0 со скоростью (иг.

В результате сложения вращательного движения устройства со скоростью од и вращательного движения вала кривошипа 10 со скоростью о)- любые точки М на обрабатываемой поверхности детали будут совершать путь по сложным циклоидальным траекториям в неподвижной системе координат XOY (фиг.6).

При наличии возвратно-поступательного движения поводка станка с числом двойных ходов f и амплитудой F. сообщаемого инструменту, относительное движение то-- чек обрабатываемой поверхности детали будет происходить по сложным, практически не повторяющимся цикловым траекториям, особенно при имеющем здесь место свободном вращении инструмента 7 относительно вертикальной оси сферического шарнира 9 со скоростью шз , зависящей от многих случайных технологических факторов (фиг.7).

Формула изобретения

Устройство для обработки оптических деталей, содержащее корпус, привод с кривошипом регулируемой длины, кинематически связанным с держателем рабочего

органа, отличающееся тем, что, с целью расширения технологических возможностей путем обработки как осесимметричных, так и осенесимметричных поверхностей, кинематическая связь кривошипа с держателем выполнена в виде трех соосно смонтированных дисков, первый из которых расположен на корпусе и шарнир- но связан с ним посредством двух параллельных рычагов, второй установлен на

первом с возможностью относительного поворота и фиксации, а третий шарнирно связан с вторым другой парой параллельных рычагов и предназначен для крепления держателя рабочего органа, при этом в первом

и третьем дисках смонтированы кулисные механизмы, направляющие которых расположены симметрично относительно шарниров соответствующей пары рычагов, ползуны связаны с водилом. размещенным

по оси дисков и закрепленным на кривошипе, а корпус установлен с возможностью вращения относительно привода кривошипа.

Использование: в оптико-механической промышленности для шлифования, полирования и доводки плоских, сферических, цилиндрических и асферических поверхностей оптических деталей. Сущность: устройство содержит корпус 1, приводе кривошипом 20 регулируемой длины, кинематически связанный с держателем 5 рабочего органа. Кинематическая связь выполнена в виде трех соосно смонтированных плоскопараллельных дисков. Первый диск 2 расположен на корпусе и шарнирно с ним связан посредством двух параллельных рычагов 12 и 13. образующих параллелограммный механизм. Второй диск 3 установлен на первом с возможностью относительного поворота и фиксации. Третий диск 4 установлен на втором и шарнирно связан с ним, равно как и первый диск с корпусом, посредством двух параллельных рычагов 15 и 16, образующих второй параллелограммный механизм. В первом и третьем дисках смонтированы кулисные механизмы, направляющие которых расположены симметрично относительно шарниров соответствующей пары рычагов. Ползуны кулисных механизмов связаны с водилом 19, которое размещено по оси дисков и закреплено на кривошипе 20. Корпус устройства установлен с возможностью вращения относительно вала кривошипа, соединяемого посредством патрона со шпинделем станка. 10 ил. СО с