RU1779552C

RU1779552C - Method for shape-forming of astronomic mirror surfaces

Info

Publication number: RU1779552C
Application number: SU894735658A
Authority: RU
Inventors: Алексей Сергеевич Савельев; Владимир Алексеевич Горшков
Original assignee: Научно-производственное объединение "Оптика"
Priority date: 1989-07-24
Filing date: 1989-07-24
Publication date: 1992-12-07

Abstract

Использование: при формообразовании высокоточных поверхностей астрономических зеркал. Сущность: дл сглаживани волнистости путем эквидистантного съема стекла рабочую поверхность инструмента 2 формируют в виде части кольца, перемещают его по поверхности вращающегос зеркала 1 в радиальном направлении и осуществл ют равномерный съем стекла в каждой зоне поверхности . Внутренний г и наружный R радиусы кольца выбирают равными половине диаметра соответственно внутреннего отверсти и наружной поверхности зеркала, а длину дуги кольца %Г I г.З ил.Usage: when forming high-precision surfaces of astronomical mirrors. SUBSTANCE: to smooth out undulations by equidistant glass removal, the working surface of the tool 2 is formed as a part of the ring, it is moved along the surface of the rotating mirror 1 in the radial direction and the glass is uniformly removed in each surface area. The inner r and outer R radii of the ring are chosen equal to half the diameter of the inner hole and the outer surface of the mirror, respectively, and the length of the arc of the ring is% G I g.

Description

$/ У$ / Y

Изобретение относитс к области технологии обработки оптических деталей.The invention relates to the field of technology for processing optical parts.

Известен способ обработки оптических поверхностей полноразмерным инструментом , заключающийс в том, что подбором режимов обработки (скорости вращени детали , длины штриха и его положени и т.д.), а также подрезкой инструмента добиваютс требуемой формы оптической поверхности. Таким способом можно добитьс равномерного (эквидистантного) съема материала со всей поверхности, что необходимо на конечной стадии формообразовани поверхностей крупногабаритных оптических деталей, прошедших технологический цикл обработки, так как они обычно обладают волнистостью, (в насто щее врем ее прин то называть мелкоструктурной ошибкой - МСО), которую необходимо устранить.A known method for processing optical surfaces with a full-sized tool is that by selecting processing modes (speed of rotation of the part, stroke length and position, etc.), as well as cutting the tool, the desired shape of the optical surface is achieved. In this way, it is possible to achieve uniform (equidistant) removal of material from the entire surface, which is necessary at the final stage of shaping the surfaces of large-sized optical parts that have undergone a technological processing cycle, since they usually have waviness (currently it is commonly called a fine-structure error - MSO ), which must be eliminated.

Недостатком способа вл етс низка точность формообразовани ввиду ппохой прогнозируемости указанного техпроцесса, что приводит к необходимости многократного корректировани режимов обработки, что в свою очередь ведет к снижению производительности .The disadvantage of this method is the low accuracy of shaping due to the predictability of the specified process technology, which leads to the need for multiple adjustments to the processing modes, which in turn leads to a decrease in productivity.

Наиболее близким к предлагаемому способу вл етс способ формообразовани поверхностей оптических деталей полноразмерным инструментом, конфигурацию рабочей поверхности которого можно выбрать такого вида, что при заданных режимах обработки он будет осуществл ть эквидистантный съем материала, что позвол ет использовать его дл устранени МСО без изменени общей формы пооерхности.Closest to the proposed method is a method of forming the surfaces of optical parts with a full-sized tool, the configuration of the working surface of which can be selected so that, for given processing conditions, it will carry out equidistant removal of material, which allows it to be used to eliminate MCO without changing the general shape of the surface .

Недостатками способа вл ютс : низка производительность ввиду большого количества времени необходимого дл формировани рабочей поверхности инструмента и его опрессовки, низка точьость, так как произвести полную опрессовку больших полировальников (до шести метров в диаметре) практически невозможно, а неполна опрессовка приводит к ошибкам формы обрабатываемой поверхности.The disadvantages of the method are: low productivity due to the large amount of time required to form the working surface of the tool and crimping it, low accuracy, since it is almost impossible to completely crimp large polishers (up to six meters in diameter), and incomplete crimping leads to errors in the shape of the surface being machined .

Целью изобретени вл етс повышение точности и производительности Формообразовани поверхностей астрономических зеркал.The aim of the invention is to increase the accuracy and productivity of the surface forming of astronomical mirrors.

Поставленна цель достигаетс тем, что обработку ведут инструментом, рабоча поверхность которого сформиоована в части кольца, причем его внутренний г и наружный R радиусы равны соответственно d/2 и D/2, где d - диаметр внутреннего отверсти зеркала и D - наружный диаметр зеркала, а длина цуги I части кольца выбираетс в диапазоне к Г i jrr и вл етс The goal is achieved in that the treatment is carried out by a tool whose working surface is formed in the part of the ring, with its inner g and outer R radii being equal to d / 2 and D / 2, respectively, where d is the diameter of the inner hole of the mirror and D is the outer diameter of the mirror, and the length of the train I of the ring part is selected in the range to G i jrr and is

посто нной величиной во всем интервале радиусов от d/2 до D/2, амплитуду возвратно-поступательного движени инструмента устанавливают из соотно- А . а врем обработки t,constant throughout the range of radii from d / 2 to D / 2, the amplitude of the reciprocating movement of the tool is set from the corresponding A. and processing time t,

шени А - jrjn™Cheney A - jrjn ™

определ ют из 2tthSdetermined from 2tthS

соотношени t relations t

К I Робщ О) K I rtot O)

0 где h - максимальна величина локальной ошибки формы обрабатываемой поверхности;0 where h is the maximum value of the local shape error of the processed surface;

Робщ давление инструмента на деталь; S - площадь части кольца инструмента;Rochel tool pressure on the part; S is the area of the part of the tool ring;

5 а)-углова скорость вращени детали;5 a) the angle of rotation of the part;

К - технологический коэффициент.K is the technological coefficient.

На фиг. 1 изображена обрабатываема In FIG. 1 shows processed

деталь и расположенный на ней полировапьник; на фиг. 2 - интерферограмма аст0 рономического зеркала до обработки указанным способом; на фиг. 3 - интерферограмма зеркала после обработки указанным способом.the part and the polisher located on it; in FIG. 2 - interferogram of an ast0 economic mirror before processing by the indicated method; in FIG. 3 - interferogram of the mirror after processing in the specified way.

Способ реализуетс следующим обра5 зом.The method is implemented as follows.

Поверхности крупногабаритных оптических деталей 1, прошедшие технологический цикч обработки и удовлетвор ющие требован шм по среднему квадратическомуThe surfaces of large-sized optical parts 1, which have undergone a technological cycle of processing and satisfy the requirements of the average rms

С откпонеки.о(СКО), но обладающие МСО необходимо обработать полировальником 2, размер которого в 3-5 раз превышает геометрический размер элементов МСО таким образом, чтобы величина сн того сло мате5 риала на каждом участке поверхности была - одинакова. При этом обща форма оптической поверхности остаетс без изменени , но происходит сглаживание неровностей малэнького размера и МСО устран етс . СS otkponeki.o (RMS), but with MCOs, must be treated with polishing pad 2, the size of which is 3-5 times larger than the geometric size of MCO elements in such a way that the size of the removed material layer on each surface section is the same. In this case, the overall shape of the optical surface remains unchanged, but smoothing of irregularities of a small size occurs and the MCO is eliminated. WITH

0 этой целью контролируют форму поверхности обрабатываемого зеркала и определ ют максимальную локальную ошибку h, котора и определ ет необходимый припуск на обработку. Полировальник изготавливают вTo this end, they control the surface shape of the processed mirror and determine the maximum local error h, which determines the necessary machining allowance. Polisher is made in

5 виде части кольца так, чтобы его внутренний г и наружный R радиусы были равны соответственно d/2 и D/2, где d - диаметр внутреннего отверсти , a D - наружный диаметр зеркала. Длина дуги кольца i выбираетс Б5 of the part of the ring so that its inner r and outer R radii are equal to d / 2 and D / 2, respectively, where d is the diameter of the inner hole, and D is the outer diameter of the mirror. The arc length of the ring i is chosen B

диапазоне - Г От Г и вл етс посто нной величиной во всем интервале радиусов от d/2 до D/2. Детали придают вращательное движение, а инструменту возвратно-поступа- 5 телыюе движение в радиальном нзправлеR - г нии с амплитудой А ТПА В случаеthe range is От From и and is a constant over the entire range of radii from d / 2 to D / 2. The parts give a rotational movement, and the instrument reciprocates with 5 bodies in the radial direction of R - direction with amplitude A TPA In the case of

обработки сферических поверхностей амплитуда может быть несколько увеличена, а при поверхност х с большой асферичностью (несколько дес тков микрон) ее следует уменьшить. Количество оборотов зеркала и двойных ходов полировальника выбирают таким образом, чтобы линейна скорость от возвратно-поступательного движени была намного меньше скорости от вращательного движени и ею можно было бы пренебречь при обработке. Причем, количество двойных ходов не должно быть кратным количеству оборотов дл обеспечени более равномерного съема,When processing spherical surfaces, the amplitude can be slightly increased, and for surfaces with high asphericity (several tens of microns) it should be reduced. The number of revolutions of the mirror and the double strokes of the polishing pad is chosen so that the linear velocity from the reciprocating motion is much less than the velocity from the rotational motion and can be neglected during processing. Moreover, the number of double strokes should not be a multiple of the number of revolutions to ensure a more uniform removal,

Согласно гипотезе Престона сьем материала Н выражаетс зависимостью Н KPVt, где К - технологический коэффициент , Р - удельное давление инструмента на деталь, V - скорость обработки, t - врем обработки,According to the Preston hypothesis, the removal of material H is expressed by the dependence H KPVt, where K is the technological coefficient, P is the specific pressure of the tool on the part, V is the processing speed, t is the processing time,

- Дл того, чтобы обеспечить одинаковый съем на каждом участке поверхности при посто нном давлении, которое задаетс в диапазоне (5-15) г/см , необходимо, чтобы произведение V t было посто нным. В нашем случае скорость обработки пр мо пропорциональна радиусу обрабатываемой зоны (V (а Нтек), следовательно, врем обработки должно быть обратно пропорционально радиусу обработки. Это достигаетс одинаковой длиной дуги кольца дл каждого радиуса, так как в этом случае углова величина дуги обратно пропор- циональна радиусу обрабатываемой зоны- In order to ensure the same removal on each surface section at a constant pressure, which is set in the range (5-15) g / cm, it is necessary that the product V t be constant. In our case, the processing speed is directly proportional to the radius of the treated zone (V (a Ntek), therefore, the processing time should be inversely proportional to the radius of the treatment. This is achieved by the same arc length of the ring for each radius, since in this case the angular value of the arc is inversely proportional national to the radius of the treated area

( ) 3i значит, и врем обработки() 3i means and processing time

КтекKtek

тоже обратно пропорционально радиусу обработки . Необходимое врем обработки дл устранени МСО определ етс из гипотезыalso inversely proportional to the radius of processing. The necessary processing time to eliminate MCO is determined from the hypothesis

Престона т ..... , но, так как Р Preston t ..... but since P

К г VK g V

Р к , где S - площадь полировальника, R to, where S is the area of the polishing pad,

ОABOUT

V а) Ртек.. и, кроме того, кажда точка на поверхности обрабатываетс только часть времени от общего времени обработкиV a) Mercury .. and, in addition, each point on the surface is processed only part of the time from the total processing time

т.общ.. причем t т.общ то to6lu- t.total .. and t t.total to6lu-

Ј Ji КтекЈ Ji Ktek

определ етс выражением т0бщ. 23Th 3defined by the expression 23Th 3

К I Робщ О) K I rtot O)

Дл того, чтобы во всех зонах детали производилс одинаковый съем можно ре- комендовать изготовление полировальникаIn order to ensure the same removal in all areas of the part, it is recommended to manufacture a polishing pad

d A с внутренним радиусом г - - А и наружным радиусом R - + А, хот во многих d A with an inner radius r - - A and an outer radius R - + A, although in many

случа х из-за эффекта завала кра это нецелесообразно .In cases due to the effect of obstruction, this is not practical.

При обработке инструмент должен быть заторможен, чтобы предотвратить его поворот от сил трени , так как в противном случае будут нарушены услови обработки.During processing, the tool must be braked to prevent its rotation from friction forces, since otherwise the processing conditions will be violated.

В предложенном способе обработка производитс инструментом, размер которого значительно меньше диаметра детали , что значительно облегчает и ускор ет процесс формировани и спрессовывани его рабочей поверхности, что в свою очередь ведет к повышению производительности . Спрессовывание в этом случае производитс более полно, что позвол ет избежать измерени формы обрабатываемой поверхности при устранении МСО, а, следовательно, повысить точность формообразовани . Кроме того, ширина кольца I в этом случае по крайней мере в 3 раза шире, чем лепесток маски (3 - наименьшее возможное количество лепестков маски), что позвол ет более полно устран ть МСО на детал х с внутренним отверстием маленького диаметра и следовательно, повысить точность формообразовани .In the proposed method, the processing is carried out by a tool whose size is much smaller than the diameter of the part, which greatly facilitates and accelerates the process of forming and pressing its working surface, which in turn leads to an increase in productivity. Compression in this case is performed more fully, which avoids measuring the shape of the surface being treated while eliminating MCO, and, consequently, improving the accuracy of forming. In addition, the width of the ring I in this case is at least 3 times wider than the mask petal (3 is the smallest possible number of mask petals), which allows more complete elimination of the MCO on parts with an internal hole of small diameter and, therefore, increase forming accuracy.

Способ был реализован на практике при формообразовании плоских, сферических и асферических поверхностей.The method was implemented in practice during the formation of flat, spherical and aspherical surfaces.

На фиг. 2 показана интерферограмма оптической поверхности параболического астрономического зеркала и 630 мм и вершинным радиусом кривизны R0 3200 мм из ситалла СО 115М. Диаметр внутреннего отверсти d 140 мм. Таким образом инструмент дл устранени МСО имел наружный радиус R 315 мм, а внутренний радиус г 70 мм. Амплитуда возвратно-поступательного движени выбиралась из соотношени In FIG. Figure 2 shows the interferogram of the optical surface of a parabolic astronomical mirror with 630 mm and a vertex radius of curvature R0 3200 mm from a CO 115M glass. The diameter of the inner hole is d 140 mm. Thus, the MCO elimination tool had an outer radius of R 315 mm and an inner radius of 70 mm. The amplitude of the reciprocating motion was selected from the relation

А AND

RR

100100

2,5 мм. Из анализа исходной 2.5 mm. From source analysis

интерферограммы (фиг. 2) видно, что максимальна величина локальной ошибки h 0,5 интерференционной полосы или 0,16 мкм. Длина дуги инструмента I interferograms (Fig. 2) shows that the maximum value of the local error h is 0.5 of the interference band or 0.16 μm. Tool Arc Length I

тг 3tg 3

-;- г 165 мм. Технологический коэффициент дл ситалла С0115М К 610 мкм при удельном давлении 1 г/см , скорости обработки 1 мм/сек и времени обработки 1 с. Удельное давление, определ емое из услови Робщ/S, было задано 10 г/см2, а углова скорость детали ш - . Таким образом, врем обработки равн лось-; - g 165 mm. The technological coefficient for С0115М К 610 micron glass at a specific pressure of 1 g / cm, a processing speed of 1 mm / s and a processing time of 1 s. The specific pressure determined from the condition Total / S was set to 10 g / cm2, and the angular velocity of the part w -. Thus, the processing time was

2jrh S2jrh S

К I Робщ ШK I Rosch

2лО,16 32lO, 16 3

6-10 8 165 10 -л6-10 8 165 10 -l

9700 - 162 мм.9700 - 162 mm.

Обработка указанным инструментом в течение этого времени позволила получить поверхность, интерфе-рограмма которой показана на фиг. 3, . МСО уменьшилась с 0,06 Л по с.к.о. до 0,035 Я, что подтверждает достижение поставленной цели.Processing with the indicated tool during this time made it possible to obtain a surface whose interferogram is shown in FIG. 3,. MSO decreased from 0.06 L to s.k.o. to 0.035 I, which confirms the achievement of the goal.

Claims

SUMMARY OF THE INVENTION A method for shaping surfaces of astronomical mirrors in which a reciprocating tool is informed

in the radial direction, and the mirror rotates around its axis, characterized in that, in order to increase the accuracy and productivity of forming, they take a tool in the form of a part of a ring with inner r and outer R radii equal to respectively half the diameters of the inner hole and outer surface mirror, and with a constant in the radial direction arc length selected from the condition 5g I pg.