RU1776544C - Способ формообразовани поверхностей крупногабаритных оптических деталей - Google Patents

Abstract

Использование: в технологии обработки оптических деталей, в частности при автоматизированном формообразовании оптических поверхностей малым инструментом и автоматизированном управлении процессом формообразовани . Сущность: оптическа  поверхность представл етс  в виде кольцевых зон одинаковой ширины. В середины кольцевых зон, имеющих самые большие значени  припуска, последовательно помещают центр инструмента. Определ ют интегральный коэффициент профил  съема дл  каждого положени  инструмента в каждой кольцевой зоне, перекрываемой инструментом . Определ ют требуемое врем  обработки в каждой зоне. Наход т скорость перемещени  инструмента в каждой зоне и перемещают инструмент последовательно по всем круговым зонам, требующим обработки , с соответствующими скорост ми. Зил. со с

Description

Изобретение относитс  к технологии обработки оптических деталей, в частности к технологии автоматизированного формообразовани  оптических поверхностей малым инструментом и автоматизированного управлени  процессом формообразовани .

Известен способ автоматизированного формообразовани  оптических поверхностей Зебра-1 1, заключающийс  в том, что стро т профиль обрабатываемой поверхности , определ ют функцию станка, разбивают поверхность на кольцевые зоны, определ ют величину припуска в каждой зоне , определ ют необходимое усилие инструмента на деталь в каждой кольцевой зоне, последовательно обрабатывают каждую кольцевую зону.

Недостатком способа  вл етс  то, что инструмент считаетс  точечным, что приводит к снижению точности формообразовани , так как в действительности инструмент имеет размер не менее 1/6 диаметра детали . Недостатком  вл етс  также использование управлени  усилием инструмента, так как в этом случае величина снимаемого материала пропорциональна усилию инструмента в небольшом диапазоне, что не позвол ет устран ть одним сеансом обработки ошибки большой величины и, следовательно, приводит к снижению производительности . Кроме того применение указанной системы требует проведени  работ по определению функции станка и технологической посто нной дл  каждой настройки станка и дл  каждого диаметра инструмента, что увеличивает объем подготовительных работ, а следовательно, снижает производительность.

vj

-xl

О СЛ

Наиболее близким к предлагаемому способу  вл етс  способ формообразовани  поверхностей оптических деталей 2. В этом способе инструмент совершает плоскопараллельное круговое движение с экс- центриситетом е относительно шпиндел  инструмента, обеспечива  максимальный съем под центром инструмента. Врем  обработки на каждом участке определ етс  из услови 

г - 6|J T|i KPVf

где dij - величина припуска на ij-том участ- ке;

k - технологическа  посто нна ;

Р - удельное давление инструмента на деталь;

V - скорость обработки;

f - коэффициент профил  сьема. Врем  обработки на каждом участке регулируетс  скоростью перемещени  инструмента , котора  определ етс  из выражени 

v - h

где h - размер элементарного участка поверхности .

Указанный способ позвол ет устран ть одновременно все виды ошибок оптической поверхности.

Недостатком способа  вл етс  то, что он плохо применим дл  асферизации опти- ческих поверхностей;т,к. в этом случае оптимальным  вл етс  движение инструмента по окружности, а в указанном способе он передвигаетс  по элементам квадратной сетки, что снижает точность формообразо- вани  в каждом сеансе, а следовательно, снижает и производительность, так как количество сеансов обработки возрастает.

Целью изобретени   вл етс  повышение точности и производительности формообра- зовани  поверхностей крупногабаритных оптических деталей.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что представл ют оптическую поверхность в виде кольцевых зон одинаковой ширины, последовательно помещают центр инструмента в середины кольцевых зон, имеющих самые большие значени  припуска, определ ют интегральный коэффициент профил  съема дл  каждого положени  инструмента в каждой кольцевой зоне, перекрываемой инструментом при плоскопараллельном круговом движении с эксцентриситетом Ј, из выражени 

0

0

5

5

0

),

где R - радиус инструмента;

Б - эксцентриситет плоскопараллельного кругового движени ;

- текущий номер зоны, перекрываемой инструментом;

j - текущий номер зоны, в которой находитс  центр инструмента;

nj - рассто ние от центра инструмента до кольцевой зоны, в которой определ етс  интегральный коэффициент профил  съема;

f(r) - функци , выражающа  зависимость коэффициента профил  съема от радиуса инструмента и эксцентриситета плоскопараллельного кругового движени , определ ют требуемое врем  обработки в каждой перекрываемой зоне с учетом определенных интегральных коэффициентов профил  съема, определ ют скорость перемещени  инструмента из выражени 

Vljmax -b i ,

где LIJ -длина дуги окружности, перекрываемой инструментом в i-й зоне;

tij - требуемое врем  обработки в i-ой зоне;

Vijmax - максимальное значение скорости перемещени , необходимое дл  устранени  припуска в 1-й зоне, и перемещают инструмент последовательно по всем круговым зонам, требующим обработки, с соответствующими скорост ми.

На фиг.1 показано положение инструмента на обрабатываемой поверхности и разбиение инструмента и детали на кольцевые зоны; на фиг.2 - интерферограмма оптической поверхности до обработки; на фиг.З - интерферограмма этой же поверхности после обработки указанным способом.

Способ реализуетс  следующим образом . После прополировки оптических поверхностей они обладают значительными зональными ошибками, устранение которых  вл етс  первоочередной задачей при др- водке крупногабаритных оптических поверхностей . Еще более важной задачей  вл етс  асферизаци  оптических поверхностей , когда в каждой зоне нужно сн ть определенную величину припуска, чтобы из сферической поверхности получить асферическую поверхность.

С этой целью вс  оптическа  поверхность разбиваетс  на кольцевые зоны одинаковой ширины, максимальное количество которых обычно не превышает 20-30, так как этого вполне достаточно дл  подробного представлени  профил  обрабатываемой детали. По результатам контрол  формы обрабатываемой поверхности строитс  ее профиль в виде отклонений от ближайшей теоретической поверхности посредине каждой кольцевой зоны. В каждой зоне опреде- л етс  величина припуска, которую необходимо сн ть, чтобы поверхность прин ла требуемую форму. В зону с самым большим припуском помещают центр инструмента , диаметр которого может варьироватьс  в широком диапазоне в зависимости от характера обрабатываемой поверхности. В случае узких зональных ошибок размер круговой площадки перекрываемой инструментом при заданном эксцентриситете плоскопараллельного кругового движени  может равн тьс  ширине одной зоны. При плавком характере зональной ошибки, а следовательно, максимальном размере инструмента зона перекрыти  достигает четверти диаметра детали.

На фиг.1 показано положение инструмента на оптической поверхности и их разбиение на кольцевые зоны. Определ ют интегральный коэффициент профил  съема в каждой перекрываемой инструментом зоне как

fHHlj- /pJVW,

где R - радиус инструмента;

е - эксцентриситет плоскопараллельного кругового движени ,

i - текущий номер зоны, перекрываемой инструментом;

J -текущий номер зоны, в которой находитс  центр инструмента;

гц - рассто ние от центра инструмента до кольцевой зоны;

f(r) - функци , выражающа  зависимость коэффициента профил  съема от радиуса инструмента и эксцентриситета плоскопараллельного кругового движени .

Эксцентриситет обычно составл ет 0,1 диаметра выбранного инструмента и остаетс  посто нным в течение всего времени обработки. Интегральный коэффициент профил  съема позвол ет определить интенсивность съема материала в каждой перекрываемой инструментом зоне, так как в каждой зоне работают разные части инструмента , обладающие разными коэффициентами профил  съема.

Определ ют требуемое врем  обработки в каждой перекрываемой инструментом зоне по формуле

„ - «

Ч PVfnHljK

где fi - припуск на обработку в 1-ой зоне, перекрываемой инструментом;

Р - удельное давление инструмента на деталь, которое остаетс  посто нным в течение обработки;

V - скорость обработки, котора  определ етс  величиной эксцентриситета и угловой скоростью вращени  шпиндел  инструмента(У сое). Скорость V посто нна в процессе обработки;

fniHij - интегральный коэффициент профил  съема в i-ой зоне;

К - технологическа  посто нна . Определ ют требуемую скорость перемещени  инструмента в каждой перекрываемой инструментом зоне по формуле

20

v«

где LIJ - длина дуги окружности, перекрываемой инструментом, ввиду того, что инструмент перекрывает несколько зон, за

скорость перемещени  принимаетс  максимальное из полученных значений Vji (VijMax), так как в этом случае в одной из зон будет сн т требуемый припуск, а в остальных зонах только часть припуска. Любое другое из

полученных значений Vij приведет к сн тию хот  бы в одной зоне припуска большего чем требуетс , что недопустимо. Так как значение Vij значительно меньше скорости обработки V,TO ее вли нием на обработку

пренебрегают. Эта скорость только определ ет врем  пребывани  инструмента в каждой обрабатываемой точке (врем , за которое инструмент проходит над каждой точкой, попадающей в зону обработки).

Определ ют оставшуюс  величину припуска A hi во всех перекрываемых инструментом зонах по формуле

45

Ani ni-u -PVtV,HijK

Vljmax

Помещают инструмент в следующую зону с самым большим значением припуска и повтор ют вышеописанные операции до тех пор,

пока не останетс  зон, в которых все ц 0.

После этого придают инструменту плоскопараллельное круговое движение с заданным эксцентриситетом е , обеспечивающее скорость V, прикладывают требуемое усилиенаинструмент ,равноеРл:К2, перемещают инструмент последовательно по всем круговым зонам, требующим обработки с соответствующими расчетными скорост ми

Vljmax.

Если требуетс  дальнейшее улучшение оптической поверхности, то следует повторить весь процесс при тех же значени х припусков, уменьшив диаметр инструмента и значение эксцентриситета. В этом случае могут по витьс  новые зоны обработки, что позволит улучшить обрабатываемую поверхность . Кроме того, можно увеличить припуски на обработку, что позволит использовать инструмент того же или даже большего диаметра.

После обработки контролируют обработанную поверхность и повтор ют весь процесс до тех пор пока поверхность не станет удовлетвор ть предъ вл емым требовани м .

Указанный способ был реализован на практике при обработке оптических деталей на станке АД-1000. На фиг.2 показана ин- терферограмма оптической сферической поверхности диаметром 630 мм и R 1800 мм до обработки, из которой видно, что указанна  поверхность обладает значительной зональной ошибкой. Среднее квадратическое отклонение (с.к.о.) волнового фронта составило 0,42 А(Я 0,63 мкм). На фиг.З показана интерферограмма той же поверхности после сеанса обработки. Видно , что зональна  ошибка уменьшилась и с.к.о. составило 0,08Я.

Указанный способ может примен тьс  как на стадии полировки, так и на стадии шлифовки особенно при асферизации поверхностей с большими отклонени ми от сферы.

Claims (1)

1. Формула изобретени  Способ формообразовани  поверхностей круп ногабаритн ых оптических деталей, при котором малому инструменту сообщают

   плоскопараллельное круговое движение и перемещение относительно неподвижной детали, определ   врем  пребывани  инструмента на каждом участке с учетом коэффициента , характеризующего скорость

   съема материала вдоль радиуса инструмента относительно его центра, отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности и производительности формообразовани , перемещение инструмента отнрсительно детали осуществл ют по кольцевым зонам, а при определении времени пребывани  инструмента упом нутый коэффициент, характеризующий скорость съема, рассчитывают дл  каждой зоны, перекрываемой инструментом, при этом скорость перемещени  инструмента по кольцевым зонам определ ют по формуле

   25

   v«

   где Ц -длина дуги окружности, перекрываемой инструментом в 1-й зоне;

   ту - требуемое врем  обработки в 1-й зоне;

   i-текущий номер зоны, перекрываемой инструментом;

   j - текущий номер зоны, в которой находитс  центр инструмента, и выбирают ее максимальное значение.

   т

   а

   to г- г-

   Ф/ys.J