Устройство для шлифования и полирования асферических поверхностей оптических деталей

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ШЛИФОВАНИЯ И ПОЛИРОВАНИЯ АСФЕРИЧЕСКИХ ПОВЕРХНОСТЕЙ ОПТИЧЕСКИХ ДЕТАЛЕЙ, содержащее шпиндель изделия и шпиндель инструмента с ме.ханизмом регулирования давления, выполненным в виде установленных на шпинделе втулок, кинематически связанных с нажимными роликами , предназначенными для деформирования упругого кольцевого инструмента, отличающееся тем, что, с целью повышения точности обработки, устройство снабжено механизмом качания нажимных роликов, выполненным в виде конической передачи, ведомые колеса которой закреплены на втулках , а ведущее кинематически связано с введенным в устройство приводом с программным управлением скоростью качания. (Л со оо о: 4

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1098764 зов В 24 В 13/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3520267/25-08 (22) 15. 12.82 (46) 23.06.84. Бюл. № 23 (72) Л. Е. Липовецкий, Ю. П. Контиевский и А. Г. Хуснутдинов (53) 621.923.5 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР по заявке № 3426842/25-08, кл. В 24 В 13/00, 17.02.82 (прототип) (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ШЛИФОВАНИЯ И ПОЛИРОВАНИЯ АСФЕРИЧЕСКИХ ПОВЕРХНОСТЕЙ ОПТИЧЕСКИХ

ДЕТАЛЕЙ, содержащее шпиндель изделия и шпиндель инструмента с механизмом регулирования давления, выполненным в виде установленных на шпинделе втулок, кинематически связанных с нажимными роликами, предназначенными для деформирования упругого кольцевого инструмента, отличиюи ееся тем, что, с целью повышения точности обработки, устройство снабжено механизмом качания нажимных роликов, выполненным в виде конической передачи, ведомые колеса которой закреплены на втулках, а ведущее кинематически связано с введенным в устройство приводом с программным управлением скоростью качания.

1098764

Изобретение относится к абразивной обработке и может быть использовано при шлифовании и полировании оптических деталей с асферическими поверхностями второго и высших порядков высокой точности для оптико-механических и оптико-электронных приборов.

Известно устройство, содержащее шпиндель изделия, шпиндель инструмента с упругим кольцевым инструментом, установленным на нем с возможностью деформирования в осевом направлении с помощью механизма регулирования зонального давления инструмента на изделие, включающего узлы нажимных роликов, связанных с втулками, расположенными на шпинделе инструмента с возможностью установочного поворота. Механизм регулирования зонального давления инструмента на изделие позволяет не только производить настройку устройства для предварительной обработки асферической поверхности, начиная от исходной сферы, но и корректировать съем в отдельных зонах в процессе доводочной, окончательной обработки. Это выполняется путем перенастройки как положения консолей, несущих узлы нажимных роликов, так и изменением давления в сильфонах, входяших в указанные узлы и определяющих нагрузку на ролики.

При расчете количества консолей, их положения относительно обрабатываемой поверхности и давления на ролики принимают во внимание закон изменения припуска на обработку, определяемый относительным расположением заданной асферической поверхности второго или высшего порядков и исходной сферической поверхностью заготовки. Эпюра давления инструмента на изделие, которая может быть точно обеспечена в точках контакта роликов с инструментом, между двумя соседними роликами определяется только изгибом плоскопараллельного кольцевого инструмента и в обшем случае может не совпадать с кривой, рассчитанной в соответствии с законом изменения припуска, совпадая с ней в отдельных частных случаях обработки асферических поверхностей, порядок уравнения которых совпадает с порядком уравнения изогнутой оси кольцевого инструмента. С увеличением количества консолей и роликов точность управления процессом формообразования повышается (1).

Однако размешение большого числа консолей на ограниченном пространстве внутри кольцевого инструмента ограничивает точность обработки асферических поверхностей, особенно для случае получения деталей средних и малых диаметров (менее

100 мм).

Цель изобретения — повышение точности обработки.

1О

Поставленная цель достигается тем, что устройство для шлифования и полирования асферических поверхностей оптических деталей, содержашее шпиндель изделия, шпиндель инструмента с упругим кольцевым инструментом, установленным на нем с возможностью деформирования в осевом направлении с помошью механизма регулирования зонального давления инструмента на изделие, включающего узлы нажимных роликов, связанных с втулками, установленными на оси инструмента с возможностью поворота, снабжено механи".,;îì синхронного качания нажимных роликов во взаимно противоположных направлениях вокруг оси шпинделя инструмента, выполненным в виде двух конических зубчатых колес, соединенных между собой вспомогательной шестерней, установленных на упомянутых втулках и связанных с узлами нажимных роликов и с введенным в устройство приводом с программным управлением скоростью качания нажимных роликов.

На фиг. 1 схематично изображено предлагаемое устройство; на фиг. 2 — разрез

А-А на фиг. 1; на фиг. 3 — разрез Б-Б на фиг. !.

Шпиндель 1 изделия смонтирован с возможностью его установки под углом ск по отношению к оси шпинделя 2 инструмента.

Привод вращения шпинделя 1 не показан.

На шпинделе 1 с помошью планшайбы закреплена обрабатываемая деталь 3, с которой находится в контакте упругий кольцевой инструмент 4. Последний кинематически связан со шпинделем 2 посредством шаровых пальцев 5. Эти пальцы 5 закреплены на шпинделе 2 с возможностью установки их на требуемом расстоянии от его оси.

Для деформирования инструмента 4 в осевом направлении служит механизм регулирования зонального давления инструмента 4 на изделие 3, который содержит узлы нажимных роликов, и механизм синхронного качания их во взаимно противоположных направлениях вокруг оси шпинделя 2 инструмента

Узлы нажимных роликов включают ролики 6 и .7, контактирующие с нерабочей поверхностью инструмента 4 и смонтированные посредством подшипников на коромыслах

8 и 9. Коромысла 8 и 9 шарнирно связаны с каретками 10 и 11 и сильфонами 12 и

13. Узлы нажимных роликов соединены с механизмом синхронного их качания посредством рычагов 14 и 15 с направляюшими для кареток 10 и 11. Другими концами рычаги 14 и 15 закреплены на втулках 16 и 17, смонтированных на шпинделе 2 инструмента соосно как между собой, так и с упомянутым шпинделем с возможностью качания во взаимно противоположных направлениях от реверсируемого привода 18 с программным управлением скоростью ка1098764 чания нажимных роликов посредством червяка 19 и находящегося с ним в зацеплении червячного колеса 20, смонтированного на одном валу с ведущей конической шестерней 21. Последняя находится в зацеплении

5 с двумя ведомыми коническими зубчатыми колесами 22 и 23, закрепленными соответственно на втулках 16 и 17.

Шпиндель 2 инструмента связан с при.водом вращения инструмента (не показан) с помощью червячного редуктора 24. Ры- 10 чаги 14 и 15 прикреплены к втулкам 16 и

17 с возможностью настройки их угла наклона по отношению к оси шпинделя 2 инструмента. Шпиндель 2 инструмента и все узлы, кинематически с ним связанные, смонтированы в корпусе 25, который установлен в направляющих станины 26 станка и снабжен механизм 27 для его перемещения.

Устройство работает следующим образом.

Шпиндель 1 изделия с обрабатываемой деталью 3 устанавливают по отношению к рр оси шпинделя 2 инструмента под углом, равным углу ближайшего к асферической поверхности конуса при его основании. На обрабатываемую поверхность детали 3 устанавливают упругий кольцевой инструмент 4.

Опуская корпус 25 посредством механизма 27 по направляющим станины 26, вводят в пазы инструмента 4 шаровые наконечники .пальцев 5, а нажимные ролики 6 и 7 вводят в контакт с нерабочей поверхностью инструмента 4. С помощью сильфонов 12 и 13 создают в зоне обработки необходимое рабочее давление. Перемещением роликов 6 и 7 с помощью кареток 10 и 11 устанавливают их в начальной зоне обработки согласно расчету.

Упругому кольцевому инструменту 4 сообщают вращательное движение от привода посредством редуктора 24, шпинделя 2 и пальцев 5, а изделию сообщают вращатель ное движение вместе с его шпинделем от их привода.

Роликам .6 и 7 сообщают синхронное качательное движение во взаимно противоположных направлениях вокруг оси шпинделя инструмента от привода 18 с программным управлением скоростью качания на- 4 жимных роликов посредством червяка 19, червячного колеса 20, ведомой конической шестерни 21, двух ведущих конических зубчатых колес 22 и 23, втулок 16 и 17, рычагов 14 и 15 и коромысел 8 и 9.

В зону обработки подают абразивную суспензию. При полировании на рабочей поверхности инструмента закрепляют полирующий слой.

Переменная по зонам скорость качания роликов 6 и 7, а тем самым и различное время воздействия на отдельные зоны изделия 3 переменных рабочих нагрузок, варьируемых в широких пределах благодаря изменению давления в сильфонах 12 и 13 и симметричному расположению роликов 6 и 7, контактирующих в каждый данный момент с одной, общей для них кольцевой зоной обрабатываемой поверхности, задается программным устройством привода 18 согласно расчету, предусматривающего съем припуска, заключенного между заданной асферической поверхностью и фактической поверхностью заготовки, имеющейся накануне каждого сеанса обработки. В первом сеансе обработку производят от исходной сферы, в остальных — от поверхности, определенной в процессе ее контроля.

Одновременно управление скоростью качания нажимных роликов 6 и 7 и рабочей нагрузкой на них позволяет уменьшить диапазоны регулирования обоих факторов и светси к минимуму динамические нагрузки на все узлы, участвующие в качательном движении — от роликов 6 и 7 до привода 18.

Кроме того, возникает возможность повышения точности формообразования асферических поверхностей за счет применения на заключительных этапах процесса доводки в отдельных зонах изделия наименее интенсивных режимов обработки.

Повышение точности асферизации в предложенном устройстве обеспечивается возможностью реализации во всех зонах обрабатываемой поверхности требуемого в данном сеансе или в данный момент распределения работы по зонам путем дозирования как переменных рабочих нагрузок, так и переменного времени их воздействия на каждую данную зону изделия при помощи привода с программным управлением скоростью качания нажимных роликов, кинематически связанного с втулками, соединенными с узлами нажимных роликов.

Симметричное расположение узлов качающихся нажимных роликов благодаря синхронному их движению во взаимно противоположных направлениях вокруг оси шпинделя инструмента обеспечивает устойчивый контакт инструмента с изделием без отрыва его от обрабатываемой поверхности, стабильную и надежную реализацию требуемой эпюры давления в динамических условиях работы нажимных роликов.

Предлагаемая конструкция устройства качания двух симметрично расположенных нажимных роликов позволяет уравновесить относительно плоскости симметрии устройства их веса, уменьшить деформации изгиба и скручивания шпинделя и увеличить точность позиционирования, т.е. фактического расположения нажимных роликов в расчетных зонах обрабатываемой поверхности и тем самым повысить точность обработки.

1098764

Составитель A.Êîçëîâà

Редактор Н. Бобкова Техред И. Верес Корректор И. Муска

Заказ 4278!12 Тираж 737 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и оз крытий

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

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4