Станок для шлифования и полирования оптических деталей с асферическими поверхностями

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) зю» В 24 В 1 оо

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTQPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕ1 СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3461687/25-08 .(22) 05.07."82 (46) 23.10.83. Бюл. 1 39 (72) А.Г. Хуснутдинов, С.К. Колосов и l0.П, Контиевский (53) 621.923.5(088,8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР по заявке 11 3253381/25-08, кл. В 24 В 13/00, 1981. (54)(57) СТАнок ДлЯ алйфоВАНИЯ и поЛИРОВАНИЯ ОПТИЧЕСКИМ ДЕТАЛЕЙ С АСФЕРИЧ ЕСКИИИ ПОВЕРХНОСТЯИИ, содержащий нижний шпиндель и верхний шпиндель с эксцентричным отверстием, в котором ,размещена эксцентричная втулка со смонтированными в ней с возможностЬю вращения и осевого перемещения и свя" .занными с механизмом перемещения инструментов дополнительной втулкой и центральным шпинделем, соединенным. с расположенным соосно верхнему шпинделЮ ведущим валом посредством карданной муфты, заключенной в промежу". точный полый вал, связанный через уп" ругие соединительные элементы с

:дополнительной втулкой и втулкой, смонтированной с возможностью осевого перемещения между полым и ведущим валами, кинематически связанными с программным устройством, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения точности асферизации прирасширении диапазона обрабатываемых поверхностей, механизм перемещения инструментов выполнен в виде закреп" ленного на дополнительной втулке корпуса со смонтированной, в нем цилиндри" ческой зубчатой передачей, ведущее колесо которой жестко соединено с центральным валом, а оси ведомых ко" лес шарнирно связаны с подпружиненными поводками, предназначенными для взаимодействия с инструментами, при этом механизм осевого перемещения центрального шпинделя с дополнительной втулкой снабжен приводом, соеди" ненным с ведущим валом и программным устройством.

1 10 923

Изобретение относится к абразив" ной обработке и может быть использовано при шлифовании и полировании оптических деталей с асферическими поверхностями, применяемых в оптикомеханических и оптико-электронных приборах.

Известен станок для шлифования и полирования оптических деталей с асферическими поверхностями, содер- 0 жащий механизм .давления, низкий шпиндель и верхний шпиндель с эксцентричным отверстием, в котором посредством направляющих размещена эксцентричная втулка со смонтированным в ней с воэможностью вращения и осевого перемещения и взаимодействующими с меха. низмами осевого перемещения и перемещения инструментов дополнительной втулкой и центральным шпинделем, связанным с расположенным соосно верхнему шпинделю ведущим валом посредством карданной муфты. На промежуточном валу карранной муфты установлен промежуточный полый вал, связанный посред- 25 ством упругих соединительных элементов с двумя втулками, одна из которых смонтирована между эксцентричной втулкой и центральным шпинделем, а другая - между ведущим и полым валами З0 с воэможностью осевого перемещения.

Полый и ведущий валы кинематически связаны с управляемым от программного устройства двигателем, Причем центральный шпиндель кинематически связан

- З5 с выполненным в виде зубчато-винтовой передачи и радиальных направляющих механизмом перемещения держателей инструментов, а смонтированная на этом центральном шпинделе дополнительная втулка - с зубчатым колесом зубчато-винтовой передачи (11.

Недостатком этого станка является невозможность обработки центральной зоны детали диаметром 50-60 мм, что

45 связано с расположением в центральной части инструмента опор для винтовых передач рабочих инструментов коничес" кой зубчатой передачи, Применение здесь конического колеса с внутрен- 50 ним зацеплением позволяет расположить конические шестерни на периферии инструмента, что дает возможность несколько уменьшить диаметр этой не" обрабатываемой эоны, но не позволяет 55 полностью ее устранить. Кроме того, такое выполнение зубчатой пары приво- дит к. концентрации большой массы на

7 2 краю инструмента, что по мере сближения рабочих инструментов к центру детали приводит к нарушению устойчивости механизма перемещения инструмента в процессе его планетарного движения, а это влияет на устойчивость работы инструментов. К тому же винтовой механизм перемещения инструментов находится вблизи эоны абразивной обработки, что затрудняет его защиту от абразивного износа, приводящего к нарушению его нормальной работы.

Все это приводит к снижению точности асферизации. Кроме того, известная конструкция механизма .перемещения инструментов позволяет обработать с одним типоразмером лишь небольшой диапазон деталей как по крутизне, так и по диаметру, а для обработки деталей в широком диапазоне необходимо иметь несколько типоразмеров механизма перемещения инструментов, Цель изобретения - повышение точности асфериэации при расширении диапазона обрабатываемых поверхностей.

Эта цель достигается тем, что в станке, содержащем нижний шпиндель и верхний шпиндель с эксцентричным отверстием, в котором посредством направляющих размещена эксцентичная втулка со смонтированными в ней с возможностью вращения и осевого перемещения и связанными с механизмом перемещения инструментов дополнительной втулкой и центральным шпинделем, соединенным с расположенным соосно верхнему шпинделю ведущим валом посредством карданной муфты, на промежуточном валу которой установ" лен промежуточный полый вал, связанный посредством упругих соединительных элементов с дополнительной втулкой и втулкой, смонтированной между ведущим и полым валами с возмож" ностью осевого перемещения, а полый и ведущий валы кинематически связаны с управляемым от программного устройства двигателем, механизм перемещения инструментов выполнен в виде закрепленного иа центральном шпинделе зубчатого колеса, взаимодействующеro с шестернями, смонтированными в корпусе, закрепленном на дополнительной втулке, посредством осей, связанных шарнирно с несущими инструменты поводками, а механизм осевого перемещения центрального шпинделя с дополнительной втулкой снабжен приводом, соеди3 104923 ненным с ведущим валом и программным устройством.

На фиг. 1 схематично изображен предложенный станок; на фиг. 2 - раэ" рез Л-И на фиг. 1; на фиг„ 3 " раз" рез Б-Б на фиг, 1; на фиг. 4 " узел J: на фиг, 1, соединение инструмента с гюводком.

В станине 1 станка смонтирован посредством пиноли 2 нижний шпиндель 3, 1р кинематически связанный с приводом.

Пиноль 2 установлена в направляющЖ станины 1. На шпинделе 3 с помощью планшайбы .закреплена обрабатываемая деталь 4, На станине 1 смонтирован корпус 5 верхнего шпинделя 6, связан" . ного с приводом посредством ременной или иной передачи и выполненного с эксцентричным Ьтверстием, в котором с помощью направляющих 7 смонтирована. 20 эксцентричная втулка 8, а в ее отверстии - дополнительная втулка 9, в которой расположен центральный шпиндель 10, соединенный с помощью карданной муфты 11 с ведущим валом 12.

Последний смонтирован посредством втулки 13 в -направляющих полого вала

14 червячного колеса 15, находящегося в зацеплении с червяком 16, связанным с управляемым от программного устройства двигателем (не показан).

Ведущий вал 12 расположен в полом валу 14 соосно оси вращен"- верхнего шпинделя 6 и связан кине. лчески с механизмом 17 осевого возь тно-поступательного перемещения, <оторый взаимодействует с управляемым от программного устройства реверсивным приводом 18. В корпусе 5 соосно полому валу 14 смонтирован другой полый вал

19, на котором закреплено червячное колесо 20, находящееся в зацеплении с червяком 21, Последний кинематически связан с управляемым от программного устройства реверсивным двигателем (не показан). Полый вал 19 связан

45 с помощью направляющих с ведущим валом 12. В направляющих полого вала 14 смонтирована втулка 13, которая связана с дополнительной втулкой 9 посредством упругих соединительных элементов в виде гофрированных трубок 22 и промежуточного полого вала 23, смонтированного на промежуточном валу карданной муфты 11.

Механизм перемещения инструментов

24 выполнен в виде закрепленного на центральном шпинделе 10 ведущего зубчатого колеса 25, находящегося в эа» цеплении с шестернями 26, смонтированными в корпусе 27 посредством осей.

28, Корпус 27 прикреплен к дополнительной втулке 9. С осями 28 связаны шарнирно поводки 29, взаимодействующие одним концом с инструментами 24 посредством шарового шарнира, а другим - с пружиной или устройством 30 силового -замыкания. Шаревой шарнир представляет собой сферический накоч-. нечник гюводка 29, помещенный в гнездо инструмента 24 и снабженный штифтом 31 и защитным кожуяом 32.

Станок работает, следующим образом.

Нижний шпиндель 3 станка с обрабатываемой деталью 4 получает настроечное перемещение вдоль своей оси с гюмощью пиноли 2 по направляющим стани- ны 1 и вращательное движение вокруг своей оси.

Центральный шпиндель 10 и допол" нительная втулка 9 совершают вместе переносное, т.е. поступательное гю окружности с радиусом, равным величине эксцентриситета е, движение вместе с эксцентричной втулкой 8 вокруг оси вращения верхнего шпинделя 6 и враща" тельное — вокруг своих осей от само" стоятельных двигателей. Центральный шпиндель 10 получает вращательное движение от управляемого программном устройством двигателя через карданную муфту 11, ведущий вал 12, попый вал 19 и червячные пары 20 и 21, а втулка 9 - посредством гофрированных трубок 22, промежуточного полого вала

23, втулки 13, полого вала 14 и червячной пары 15 и 16.

При поступательном по окружности перемещении втулки 9 получают такое. же перемещение инструменты 24 в количестве четырех штук (количество инструментов может быть и более четырех) . через корпус 27, оси 28 и поводки 29.

Одновременно с этим инструменты 24 получают также радиальные возвратнопоступательные перемещения по необходимому закону от управляемого программным устройством реверсивного двигателя через червячную пару 20 и

21, ведущий вал 12, карданную муфту

11, центральный шпиндель 1О, зубчатое колесо 25, шестерни 26, оси 28 и поводок 29, При этом инструменты

24 перемещаются по дуге с радиусом, равным длине поводка 29, а изменение направления их перемещения осуществляют реверсированием направления вра1

1049237 щения двигателя центрального шпинделя 10. При этом в зависимости от положения инструментов 24 по отношению к поверхности обрабатываемой детали 4 осям 28 вместе С корпусом 27 и дополнительной втулкой 9 сообщают программированное осевое возвратнопоступательное перемещение вдоль оси от привода 18 через механизм 17 возвратно"поступательного перемещения,. ведущий вал 12., карданную муфту 11 и центральный шпиндель 10, что позволяет в процессе обработки сохранить первоначальное, преимущественно горизонтальное, положение поводков 29 для обеспечения постоянства их нагрузки на инструменты при их перемещении с центра на край обрабатываемой поверхности и обратно. Это особенно важно при увеличении крутизны обрабатываемых поверхностей.

Удельное давление в зоне обработки между поверхностями инструментов

24 и обрабатываемой детали 4 обеспечивается силой тяжести поводков 29 и пружиной 30. Поводки 29, имеющие . на концах шаровые шарниры» позволяют совершать качательные движения инструментом 24 вокруг двух взаимно перпендикулярных осей и удерживать их от вращения вокруг третьей оси с помощью штифтов 31. Все шаровые соеди нения закрыты защитными. кожухами 32, Обработку детали 4 производят перемещающимися в радиальном направле-.. нии инструментами 24 с применением различных микропорошков. При полировании. на рабочую поверхность инстру ментов 24 наносят полирующий слой, Управление процессом обработки осуществляется программным устройством путем изменения частоты вращения втулки 9, обеспечивающим радиальное пере5 мещение инструментов 24 по необходимому закону, Предложенный станок позволяет обрабатывать детали как с отверстием, так и с центральной рабочей зоной (без отверстия .в центре) и исключить при этом влияние механизма перемещения инструментов на устойчивость перемещения этих инструментов при их планетарном движении и абразивного износа механизма перемещения инструментов путем его удаления из зоны абразивной обработки, что позволяет повысить точность асфериэации. К тому же предложенный станок является более

20 универсальным, так как один типораз" мер станка позволяет обрабатывать асферические поверхности в широком диа пазоне как по крутизне, так и по диаметру, а это значительно уменьшает затраты и время на подготовку производства.

Предложенный станок позволяет также повысить точность, так как он исключает ошибки астигматического ха30 рактера в результате создания и стабилизации теплового режима в зоне обработки в процессе полирования и улучшения усреднения работы в радиальных направлениях путем увеличения числа одновременно перемещающихся по определенному закону в радиальном направлении деталей инструментов, т.е. путем увеличения соотношения суммарной площади инструмента и площади обра4р батываемой кольцевой зоны.

1049237

87

1049237

»

»» Заказ 8303/12

Ч

Тираж 795 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета CCCP по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб,, д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r, Ужгород, ул, Проектная, 4

Составитель

Редактор А. Козориз Техред М.Гергель Корректор 11. Патай