Способ изготовления оптических деталей с асферическими поверхностями 2-го порядка

 

Использование: в оптических цехах, особенно в опытных производствах, где существует необходимость изготовления оптических деталей с изменяющимися от партии к партии размерами и формой. Сущность: сферическую заготовку с радиусом ближайшей сферы шлифуют, полируют, контролируют. Контроль правильности формы и размеров детали осуществляют при шлифовке путем наложения на нее предварительно увлажненных сферических пробных стекол. О правильности размеров и формы детали судят по месту положения и форме пятна, образующегося на матовой поверхности детали Данный способ позволяет просто, с высокой точностью получить асферическую оптическую поверхность, не используя при этом сложное дорогостоящее оборудование. 4 ил.

союз советских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)э В 24 В 13/00

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ (21) 4929099/08 (22) 17.04.91 (46) 23.11.92. Бюл. % 43 (71) Центральный научно-исследовательский институт точного машиностроения (72) М.П. Кравченко (73) Центральный научно-исследовательский институт точного машиностроения (56) Русинов M.M. Несферические поверхности в оптике. — M.: Недра, 1973, с. 277—

279. (54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ОПТИЧЕСКИХ ДЕТАЛЕЙ С АСФЕРИЧЕСКИМИ ПОВЕРХНОСТЯМИ 2-ГО ПОРЯДКА (57) Использование: в оптических цехах, особенно в опытных производствах, где суИзобретение относится к области изготовления оптических деталей с асферическими поверхностями 2-го порядка и может быть использовано в оптических цехах, особенно в опытных производствах, где существует необходимость изготовления оптических деталей с изменяющимися от партии к партии размерами и формой.

Известен процесс изготовления оптических деталей с параболическими поверхностями, описанный, например, в руководящем техническом материале РТМЗ-378-73. Он заключается в том, что сферическую деталь с радиусом ближайшей сферы шлифуют ножевым шлифовальником на станке типа "Парабола". При этом правильность и размеры параболической поверхности проверяют с помощью накладных сферометров или специального шаблона, рабочий профиль которо. Ы 1777576 А3 ществует необходимость изготовления оптических деталей с изменяющимися от партии к партии размерами и формой.

Сущность: сферическую заготовку с радиусом ближайшей сферы шлифуют, полируют, контролируют. Контроль правильности формы и размеров детали осуществляют при шлифовке путем наложения на нее предварительно увлажненных сферических пробных стекол. О правильности размеров и формы детали судят по месту положения и форме пятна, образующегося на матовой поверхности детали. Данный способ позволяет просто, с высокой точностью получить асферическую оптическую поверхность, не используя при этом сложное дорогостоящее оборудование. 4 ил. го соответствует уравнению данной параболы.

Затем деталь полируют и контролируют с помощью бесконтактного автоколлимационного асферометра ГОИ ЮС-51 на теневой установке ВЭ-349 или различными интерферометрами для контроля асферических поверхностей.

Недостатком данного способа является следующее: так как при контроле шаблоном ошибка в точности выполнения профиля составляет 0,005 мм, а сферометр обеспечивает точность не менее 1 — 2, то высокую точность можно получить только при полировке, используя специальное дорогостоящее оборудование для контроля, которое серийно не выпускается промышленностью. .Можно изготовить оптические детали асферической формы, контролируя их в про4 3 4 (Ql

, l м

1777576 цессе полировки, накладывая на них сферические пробные стекла, подобранные по радиусам кривизны к данной детали (1).

Возникновение интерференционной картины между асферической поверхностью детали и сферическим пробным стеклом будет иметь место на очень ограниченных участках, поэтому для контроля точности изготовления детали требуется несколько пробных стекол, Контакт между асферической поверхностью и пробным стеклом сферической формы, а следовательно, интерференционная картина возникает либо по окружности, либо по образующей. Зная уравнение профиля асферической поверхности, можно заранее определить координаты точек контакта этой поверхности со сферическими пробными стеклами известных радиусов кривизны, Тогда, измеряя диаметр зоны контакта-интерференционного кольцевого бугра, можно установить, соответствует ли контролируемая поверхйость требуемой.

Этот способ имеет недостаток, заключающийся в там, что изготавливаемую деталь можно проверить только при полировке. Если при этом обнаруживается, что размеры детали не соответствуют заданным, то деталь снова шлифуют, полируют и измеряют.

Этот процесс может повторяться несколько раз. При этом также трудно достигнуть высокой точности.

Цель изобретения — ускорение процесса изготовления асферических оптических деталей, а, также повышение точности их изготовления, не применяя при этом сложного, дорогостоящего оборудования.

Поставленная цель достигается тем, что предварительно изготовленную сферическую заготовку с радиусом ближайшей сферы шлифуют, накладывая пробные сферические стекла для контроля профиля и размеров. Пробные стекла перед наложением увлажняют, а о правильности поверхности судят по месту положения и форме пятна смачиваемого участка проверяемой матовой поверхности.

Новый способ изготовления асферических оптических деталей обладает существенными отличиями, так как проведение контроля при шлифовке оптических деталей с помощью наложения предварительно увлажненных сферических пробных стекол на шлифуемую асферическую поверхность позволяет получить высокую точность и существенно сократить процесс изготовления асферических оптических деталей.

Осуществление данного способа в случае изготовления выпуклой параболической поверхности, заданной уравнением у -92,46х. Для такой параболы радиус ближайшей сферы

Ог

R6.ñ.-но+ -тг ) иэ по где йо — радиус кривизны при вершине параболы. В нашем случае Ro-46,23, О-диаметр заготовки детали, равный 60 мм.

602

10 Яб.с. 46,23 + 16 46,23 51,1 мм,.

Такой радиус имеет сферическая заготовка. Затем ее шлифуют на станке "Пара15 бола". Сферические пробные стекла (П.С.) выбирают с радиусами, большими Ro, т.е.

Во<й1<йг<".Вп.

В нашем случае R>-47,64 мм, Й2-48,62 мм, Из=50,47 мм, Rn=55 мм. Определяем ко20 ординату у контакта П.С. с параболой (см. фиг. 1)

ЬЯу=х N3 АОуС Rn =уг+Ко, 2 2 где х и у — координаты т. А на параболе

25 Rn радиус параболы в т. А у Rn Ro г г

Получаем для П,С. R> 47,64 мм у1-11,5 мм П.С. Вз=50,47 мм уз=20 мм

П.С. R2 -48,62 мм у2=15 мм П.С. R4=55 мм у4=30 мм

Накладываем увлажненное П.С. на параболоид и, перекатывая его по поверхности детали, наблюдаем различные формы

35 пятна.

Если в зоне контакта (у) R> параболоида меньше>чем радиус П.С., то контакт в точке (см. фиг. 2). Следовательно, необходимо шлифовать середину заготовки.

Если в зоне контакта (у) R„параболоида равен радиусу П.С., то контакт переходит с точки в окружность (см. фиг. 3). Следова тельно, заготовку можно начинать полировать.

45 Если в зоне контакта (у) Rn параболоида больше радиуса П.С„то контакт по узкой полосе на краю П.С. Изменяя режимы шлифования, добиваемся касания П.С. с пара болоидом в заранее рассчитанной зоне с

50 координатой (у), добиваясь пятна, изображенного на фиг. 4, Полировку контролируем аналогичным образом, но уже по интерференционной картине в зоне контакта полированной по55 верхности параболоида с П.C.

Данный способ позволяет изготавливать оптические детали асферической формы 2-го порядка с точностью до 30. Процесс. изготовления ускоряется и не требуется сложного оборудования.

1777576

Составитель М.Кравченко

Техред М. Моргентал Корректор. А.Козориз

Редактор Н.Козлова

Заказ 4129 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Формула изобретения

Способ изготовления оптических деталей с асферическими поверхностями 2-го порядка, при котором сферическую заготовку с радиусом ближайшей сферы шлифуют. до заданного профиля, полируют и контролируют правильность поверхности с помощью специально подобранных сферических пробных стекол, отличающийся тем, что, с целью ускорения процесса и повышения точности изготовления, контроль правильности поверхности осуществляют в процессе шлифовки, при этом сферические

5 пробные стекла перед наложением на контролируемую поверхность увлажняют, а о правильности поверхности судят по месту положения и форме пятна смачиваемсго участка проверяемой матовой поверхности,