Устройство для обработки плоских поверхностей оптических деталей

 

Изобретение относится к технологии обработки оптических деталей и может быть использовано в приборостроении при изготовлении пластин и призм. Целью изобретения является « обеспечение повышения качества и производительности формообразования плоских поверхностей оптических деталей на стадиях шлифования и полирования за счет равномерного съема материала детали, путем обеспечения постоянного удельного давления на обрабатываемую деталь. Устройство со

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

ШЮМ»

ЩСПУБЛИН

Р1)5 В 24 8 13/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

И АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ.

5 о

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

AO ИЗОЬРЕТЕНИЯМ И ОТНРЬП ИЯМ

НРИ ГКНТ СССР (21) 4657576/08 (223 12.01.89 (46) 30.04.91. Бюл. Р 1б (71) Белорусский политехнический институт (72) А.С.Козерук, И.П.Филонов и И.Б.Петриковец (53) 621.923.5(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 722736, кл, В 24 В 13/00, l988. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБРАБОТКИ ПЛОСКИХ ПОВЕРХНОСТЕЙ ОПТИЧЕСКИХ ЛКТАлей (57) Изобретение относится к техно» логии обработки оптических деталей и может быть использовано в приборостроении при изготовлении пластин и призм. Целью изобретения является ° обеспечение повышения качества и про" изводительности Формообразования плоских поверхностей оптических деталей на стадиях шлифования и полирования эа счет равномерного съема материала детали, путем обеспечения постоянного удельного давления на об" рабатываемую деталь. Устройство со1645107

35 держит каретку 1 с двумя прямолинейными копирами 8, которые закреплены на призматических направляющих 5 и через ползуны 7 и штанги 15 связаны с неподвижной осью 16, установленной соосно со шпинделем 17 детали 18„ В процессе обработки копиры совершают возвратно-поступательное перемещение в плоскости, параллельной обрабатываемой поверхности

Бзобретентте относится к технологии обработки оптических деталей и может быть использовано в приборостроении для шлифования и полирова20 ния пластин H призм, Цель изобретения — повышение качества и производительности обработки за счет уменьшения времени обработки деталей.

На фиг. 1 представлено устройство, общий вид, на фиг.. 2 — разрез

А-А на Фнг. 1; на фиг. 3 — гид Б на Фнг. 1, на фиг. 4 — вид В на фиг.1, -.а Фиг. 5 - разрез Г-Г па фиг.4, на фиг,. 6 - схема, поясняющая получение гриведенных в описании формул, на фиг. 7 — графики зависимости 1/К от Т.

Устройство состоит из каретки 1, установленной на прямолинейных направляющих.2, на которой закреплены плоские направляющие 3. В этих направляющих на шарики 4 установлены призматические направляющие 5 с закреттленными в них рейками 6. На награвляющих 5 установлены ползуны

7 и закреплены прямолинейные копиры

8 с регулирующими, винтами 9. На ползунах 7 закреплены электромагниты

10 с Фиксаторами 11, втулкамн 12 и пружинами 13, а также крышки 14 электромагнитов. Ползуны 7 шарнирно связаны с штангами 15 переменной длины, которые закреплены на оси 16, установленной соосно с шпинделем 17

50 детали 18. Фиксация требуемой длины штанги 15 осуществляется винтами 19, Призматические направляющие 5 через, оси 20 шарнирно связаны с штангами

21, 22, которые вторымтт койцами кре пятся в дисковых зажимах 23-26, уста-" 55 новленньяи на оси 27. ° На последней закреплен также электромагнит 28 и пруяина 29. 0сь 27 закреплена на детали, и попеременно накатываются на ролик 45 с исполнительным механизмом 44, в результате чего пружина регулятора 43 давления изменяет давление в магистрали 42, которое уменьшает рабочее усилие диафрагменного пневмопривода 41. Это приводит к постоянству удельного давления инструмента на деталь при изменяющейся площади их контакта. 7 ил. стсйке 30 и рычаге 31, который соединен.со стойкой 30. Стойка 30 закреплена на каретке 32, установленной на прямолпнейных направляющих 33 и через ролики 34 шарнирно связанной с штангой 35.. Последняя закреплена на шатуне 36 кривошипно-шатунйого механизма 37, который установлен на шпинделе 38. К шатуну 36 и рычагу 38, установленного на стойке 40 кривошипно-шатунного механизма, закреплен диафрагменный пневмопривод 41, который магистралью 42 связан с регулятором 43 давления. Регулятор давления установлен на каретке 1 и снаб" жен исполнительным механизмом 44 с роликом 45, установленным на оси 46.

На шатуне 36 закреплен также поводок

47, который шарнирно связан с инстру" ментом 48.

Устройства работает следующим образом.

На деталь 18 устанавливают соосно инструмент 48 с поводком 47 и включают электромагнит 28, который притя гивает дисковый зажим 23, освобождая от Фиксации штанги 21, 22. Затем смещают каретку 1 по направляющим 2 в сторону оси вращения детали параллельно плоскости, проходящей через оси шпинделей 17, 38 ° При этом смещаются ползуньт 7 по призматическим направляющим 5 в направлении от оси вращения детали, как шарчирио закреи» ленные на вращающихся вокруг иеиодвиж" ной оси 16 штангах 15, а также штан ги 21, 22 в дисковых зажимах 2326.

Каретку 1 смещают до тех пор, пока угол g между горизонтальными осями штанг f5 не будет равен 180, что соответствует совмещению этих осей с прямой, проходящей через ось вращения детали 18. После этого с по- .

5 1645107

6 мощью винта 9 устанавливают тре- пиры 8, кроме смещения с кареткой 1, буемый угол t между рабочей по- буду; смещаться относительно оси враверхностью копира 8 и плоскостью, щения детали 18 по окружности диаперпендикулярной оси симметрии шпик- метром 2 (R < - R<) в плоскости, деля детали 18. Угол f определяется параллельной обрабатываемой поверхas равенства ности детали.

it arctic (Î(-I)/к (Н-R, + R ))

После смещения и фиксации каретки 1 отключают электромагниты 10 и где К - n R

28, в результате чего под действием пружин 13 фиксаторы 11 выходят из

$g 3а (hg Ь ) зацепления с рейками 6, а под дей h=R

i I

h2 R

Э а = 2R sin(g, 2

Ri -Н - К

2К Н !

"о Ьщ ш

2S

R, и R < - Радиусы нижнего, установленного в шпиндель детали, и верхнего, шарнирно связанного с поводком, звеньев, 30

1 — абсолютная длина штриха, L — величина смещения штриха, L длина шатуна, Н - расстояние между осями

35 симметрии шпинделя детали и поводка.

Затем отпускают винты 19 и смещением направляющих 5 вместе с ползунами 7 в направляющих 3 устанавли- 40 вают симметричное относительно оси вращения детали расстояние 2 (R 1 — R ) между вертикальными осями штанг 15 и зажимают винты 19. Такое же расстояние устанавливают между копирами 8, 45 смещая направляющие 5 в направляющих

3. После этого включают электромагни" ты 10 и смещают каретку 1 по нанравляющим 2, а также инструмент 48 с поводком 47 на требуемую величину Ь 50 смещения штриха. Необходимое положение каретки 1 фиксируют на направляющих 2 (фиксатор не показан). При включении электромагнитов 10 к ним притя гиьаются втулки 12 и опускаются не- 55 подвижно закрепленные в них фиксаторы 11, которые входят в зацепление с рейками 6. Поэтому при смещении каретки 1 ползуны 7, направляющие 5 и коствием пружины 29 дисковые зажимы 2326 фиксируют в неподвижном положении штанги 21, 22. Затем включают пнев" модавление в магистрали 42 и вращение шпинделей 17, 38, приводящие в действие деталь 18 и шатун 36 с поводком 47, инструментом 48, штангой 35 и рычагом 39. Движение штанги 35 через ролики 34, каретку 32, стойку 30, рычаг 31, ось 27, дисковые зажимы 23-26, штанги 21; 22, оси 20 и направляющие 5 передается копирам 8, причем штанга 35 совершает возвратно-поступательное движение по дуге, а копиры 8 - прямолинейное возвратно-поступательное движение. После прохождения центром инструмента пути, равного половине длины хорды соответствующей дуги радиусом Ь„, в пределах окружности диаметром 2 (R < — К ) с центром на оси вращения детали 18, инструмент начинает выходить за край детали. В этот момент один из копиров 8 (например,,левый прн перемещении шатуна 36 вправо) начинает накатываться на ролик 45 с исполнительным механизмом 44 и пружина (ие показана) регулятора 43 давления изменяет давление в магистрали 42, в результа-.

;те чего уменьшается рабочее усилие диафрагменного нневмопривода 41> что приводит к постоянству удельного давления инструмента на деталь при изменяющейся площади их контакта. При перемещении инструмента в обратном направлении, когда увеличивается площадь его контакта с деталью, копир 8 скатывается с ролика 45 и регулятор 43 давления посылает сигнал пневмоприводу 41 на увеличение силы прижима инструмента к детали., Увеличение силы прижима продолжается до момента соприкосновения инструмента с деталью всей своей поверхностью, что обеспечивается пол1645107 а

АС = — = R . sin ю

2 1 1 откуда

Ч» = arccos

Р у Р

К (5) 35 (6) 0,02

55 (3)

81 - ah< - пло3

81т

Я вЂ” аЬ2 и

3 где ным скатыванием копира В с. ролика

45. В момент выхода инструмента за край детали с другой ее стороны на ролик 45 начинает накатываться вто5 рой копир 8 и цикл по регулированию давления на инструмент повторяется.

Такая работа предлагаемого устройства позволяет автоматически поддерживать постоянным удельное давление инструмента на деталь, что способствует повышению качества и производительности обработки за счет pasномерного съема материала.

Приведенные в настоящем описании формулы следуют из фиг.6 и следующих соображений. Если к инструменту, полностью контактирующему с деталью, приложено усилие F, . то также же усилие будет приложено и к детали.

Однако при выходе инструмента эа край детали, когда площадь их соприкосновения будет уменьшаться, удельное дав" ление на деталь возрастает. Поэтому для поддержания постояннйм удельного 25 давления инструмента на деталь необходимо уменьшать первоначально приложенное к инструменту усилие F пропорционально уменьшению площади его контакта с деталью, т.е, можно запи- 30 сать выражение где К - коэффициент, для которого справедливо соотношение (2) В Формуле (2) S2 — площадь части инструмента, вышедшего за край детали.

Из равенства (2) и фиг.6 видно, что при полном контакте инструмента 45 с деталью, когда S2. 0 R 1 и, согласно (1), У F>.

При увеличении выхода инструмента за край детали площадь будет увеличиваться., что приведет, согласно (2), к увеличению коэффициента К, и„ следовательно, к уменьшению усилия Р, Площадь S можно определить из равенства (Фиг.б). щади соответствующих сегментов;

Ь =R( и

Ф

2 2 — соответствующие стрелки прогибов, а =АВ, R< и R2 - радиусы детали 1 и инструмента 2.

Иэ треугольника AO1С (фиг.б) следу- . ет, что а = 2 R< зи Ц . (4) Для определения угла { обратимся к треугольнику АО 02 (фнг.6), иэ которого, согласно теоремы косинусов, получают. к - к, + (0,02) — гк, (о,о )» и Й х созе

Отсюда

R, + (О Оа) R< а г

В Формуле (5) О оа - расстояние между центрами детали и инструмента.

Его можно определить иэ треугольника

О МО2 .(Фиг.6) 1 где 1 - абсолютная. длина штриха, Ь вЂ” величина смещения штриха, h - стрелка прогиба, которая определяется по Формуле

О Ш (7)

В выражении (7) L - длина шатуна.

Используя данные формулы, производят расчет коэффициента К в зависимости от изменения величины 0 02 для детали диаметром 350 мм и инструментов диаметрамФ ЗОО и 200 мм.

Результаты этих расчетов приведены на графике фиг.7, где по оси ординат отложены входящая в выражение (1) величина 1/К, а по оси абсциссвеличина Т 0 0 -(R -К2), где

1645107

ВидБ

Фиг. 5 величина R<- R представляет собой и радиус окружности, прохождение которого центром инструмента последний не выходит за край детали и, сле- довательно, усилие Р по формуле (1) не меняется.Из графика видно,что замости 1/К от Т для разных соотноше- ний между диаметрами детали и инструмента являются прямолинейными с угловым коэффициентом

1-1/К . К—

О 0 -(R -КЛ К(00 -R +Г, )

2 I 2 откуда, принимая 0 02-= Н получают

К-1

3 = " 8 К(Н - R + R ) (8)

Это значит что для поддержания постоянным удельного давления ин.— струмента на плоскую деталь необходимо обеспечить изменение прижимного усилия(Г в формуле (1) по прямо- 25 линейному закону, т.е. необходимо использовать прямолинейный копир. Угол наклона рабочей поверхности копира к плоскости, параллельной обрабатываемой поверхности детали, зависит 30 от диаметров детали и инструмента и определяется по формуле (Я).

Предлагаемое устройство можно использовать на любых станках типа DIII„ применяемых в оптической промышленности. На этих станках диаметр нижнего звена может быть в пределах 100700 мм, при этом диаметр верхнего звена выбирают в пределах 0,8-1,4 от диаметра нижнего.

Формула изобретения

Устройство для обработки плоских поверхностей оптических деталей, содержащее основание, привод детали и привод инструмента, выполненный в виде кривошипно-шатунного механизма, регулятор давления и диафрагменный пневмопривод для поджатия инструмента к детали, отличающееся тем, что, с целью повышения качества и производительности обработки, устройство снабжено связанной с шатуном кривошипно-шатунного механизма и предназначенной для установки инструмента кареткой с роликом и оппозитно смонтированными на каретке с возможностью возвратно-поступательного перемещения ползунами с копирами и двумя штангами, одни концых которых шарнирно связаны с основанием, а другие — соответственно с каждым из ползунов, при этом копиры установлены с возможностью взаимодействия с роликом и расположены под углом -к плоскости, перпендикулярной к оси привода детали.

1бч5!О/ иг. Ф

28

23

22

24

26

32

Л

Я гиЯ

IMPS

ce+яа

Фйг.б ! (l645107

0rg

2д Фд И N ЮО gZd 1Ю 7,ми C p.?

Составитель В. Камка

Техред C,ßöðóíàåà .. Корректор И. Самборская

:Редактор И,Товтин

1 аказ S3>4 Тирам 459 Подписное

ИНИЯЙИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

ЮЮ

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Умгород, ул. Гагарина, 101