RU2609610C1 - Method of forming of aspherical surfaces of large optical parts and device for its implementation - Google Patents
Method of forming of aspherical surfaces of large optical parts and device for its implementation Download PDFInfo
- Publication number
- RU2609610C1 RU2609610C1 RU2015132317A RU2015132317A RU2609610C1 RU 2609610 C1 RU2609610 C1 RU 2609610C1 RU 2015132317 A RU2015132317 A RU 2015132317A RU 2015132317 A RU2015132317 A RU 2015132317A RU 2609610 C1 RU2609610 C1 RU 2609610C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- tool
- axis
- small
- along
- forming
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B24—GRINDING; POLISHING
- B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
- B24B13/00—Machines or devices designed for grinding or polishing optical surfaces on lenses or surfaces of similar shape on other work; Accessories therefor
- B24B13/06—Machines or devices designed for grinding or polishing optical surfaces on lenses or surfaces of similar shape on other work; Accessories therefor grinding of lenses, the tool or work being controlled by information-carrying means, e.g. patterns, punched tapes, magnetic tapes
Abstract
Description
Данное изобретение относится к области технологии обработки оптических деталей и может быть использовано для формообразования поверхностей крупногабаритных оптических деталей.This invention relates to the field of processing technology of optical parts and can be used to shape surfaces of large optical parts.
Техническим результатом предлагаемого способа является повышение точности и производительности процесса формообразования поверхностей крупногабаритных оптических деталей, преимущественно высокоточных астрономических зеркал малым инструментом при автоматизированном управлении процессом формообразования.The technical result of the proposed method is to increase the accuracy and productivity of the process of forming surfaces of large optical parts, mainly high-precision astronomical mirrors, with a small tool with automated control of the forming process.
Примером подобного решения является известный способ формообразования поверхностей оптических деталей малым инструментом (1), при котором строят топографическую карту отклонений обрабатываемой поверхности, определяют необходимый припуск на обработку на каждом участке поверхности, перемещают инструмент по заданной траектории и сообщают ему движение съема так, чтобы его центр в процессе перемещения находился в пределах каждого участка в течение времени, необходимого для снятия припуска, причем осуществляют движение съема плоскопараллельным перемещением инструмента с эксцентриситетом ε смещения центра инструмента относительно оси вращения инструмента, при этом величину ε которого выбирают из условия:An example of such a solution is the well-known method of shaping the surfaces of optical parts with a small tool (1), in which a topographic map of the deviations of the processed surface is built, the necessary allowance for processing on each surface area is determined, the tool is moved along a given path and the movement of the tool is communicated to it so that its center during the movement was within each section for the time necessary to remove the allowance, and carry out the movement of the removal of plane by moving the tool with an eccentricity ε of the displacement of the center of the tool relative to the axis of rotation of the tool, the value of ε of which is chosen from the condition:
ε<(Dд-Dсв)/4,ε <(D d -D sv ) / 4,
где: Dд - текущий диаметр детали, a Dсв - световой диаметр детали.where: D d - the current diameter of the part, and D St. - the light diameter of the part.
При этом размер инструмента для конкретного значения припуска на обработку на каждом участке обрабатываемой поверхности определяется из условия:The size of the tool for a specific value of the allowance for processing on each section of the machined surface is determined from the condition:
d+2ε≤A, d + 2ε≤A,
где A - наименьший геометрический размер оптической поверхности с положительным припуском, d - диаметр инструмента.where A is the smallest geometric size of the optical surface with a positive allowance, d is the diameter of the tool.
Такой выбор значения ε позволяет обрабатывать всю поверхность детали, избегая опрокидывания инструмента на ее краях. Наличие эксцентриситета обеспечивает удобный для обработки профиль съема с максимумом в центре.This choice of ε allows you to process the entire surface of the part, avoiding tipping the tool at its edges. Existence of an eccentricity provides a profile of removal, convenient for processing, with a maximum in the center.
Основным недостатком данного способа формообразования является то, что он плохо применим для асферизации оптических поверхностей, так как в этом случае оптимальным является движение инструмента по окружности, а в указанном способе он передвигается по элементам квадратной сетки, что снижает точность формообразования в каждом сеансе и приводит к снижению производительности из-за возрастания количества сеансов обработки.The main disadvantage of this method of forming is that it is poorly applicable for aspherizing optical surfaces, since in this case the movement of the tool around the circle is optimal, and in this method it moves along the elements of a square grid, which reduces the accuracy of forming in each session and leads to decreased performance due to an increase in the number of processing sessions.
Наиболее близким к предлагаемому способу формообразования является способ (2) формообразования поверхностей крупногабаритных оптических деталей, при котором малому инструменту сообщают плоскопараллельное круговое движение и перемещение относительно неподвижной детали, определяя время пребывания инструмента на каждом участке с учетом коэффициента, характеризующего скорость съема материала вдоль радиуса инструмента относительно его центра, причем оптическую поверхность представляют в виде кольцевых зон одинаковой ширины, перемещение инструмента относительно детали осуществляют по кольцевым зонам, последовательно помещая центр инструмента в середине кольцевых зон, имеющих самые большие значения припуска. Диаметр инструмента может варьироваться в широком диапазоне в зависимости от характера обрабатываемой поверхности, причем в случае узких зональных ошибок размер круговой площадки, перекрываемой инструментом при заданном эксцентриситете плоскопараллельного кругового движения, может равняться ширине одной зоны. При определении времени пребывания инструмента в каждой перекрываемой инструментом зоне коэффициент, характеризующий скорость съема, рассчитывают для каждой такой зоны, при этом скорость перемещения инструмента по кольцевым зонам определяют по формулеClosest to the proposed method of shaping is a method (2) of shaping the surfaces of large optical parts, in which the small tool is informed of plane-parallel circular motion and movement relative to the stationary part, determining the residence time of the tool in each section taking into account a coefficient characterizing the material removal speed along the tool radius relative to its center, and the optical surface is represented in the form of annular zones of the same width, move of the tool relative to the workpiece carried by the annular zones, successively placing the tool center in the middle annular zone having the largest values of allowance. The diameter of the tool can vary over a wide range depending on the nature of the surface being machined, and in the case of narrow zonal errors, the size of the circular area covered by the tool at a given eccentricity of plane-parallel circular motion can equal the width of one zone. When determining the residence time of the tool in each zone covered by the tool, the coefficient characterizing the removal rate is calculated for each such zone, while the speed of movement of the tool along the annular zones is determined by the formula
Vij=Lij/tij,V ij = L ij / t ij ,
где Lij - длина дуги окружности, перекрываемой инструментом в i-й зоне;where L ij is the length of the arc of a circle overlapped by the tool in the i-th zone;
tij - требуемое время обработки в i-й зоне;t ij is the required processing time in the i-th zone;
i - текущий номер зоны, перекрываемой инструментом;i is the current number of the zone covered by the tool;
j - текущий номер зоны, в которой находится центр инструмента,j is the current number of the zone in which the center of the instrument is located,
и выбирают ее максимальное значение.and select its maximum value.
Эксцентриситет плоскопараллельного кругового движения обычно составляет 0,1 диаметра выбранного инструмента и остается постоянным в течение всего времени обработки, при этом скорость обработки определяется величиной эксцентриситета и угловой скоростью вращения шпинделя инструмента и в процессе обработки остается постоянной.The eccentricity of plane-parallel circular motion is usually 0.1 of the diameter of the selected tool and remains constant throughout the entire processing time, while the processing speed is determined by the magnitude of the eccentricity and the angular speed of rotation of the tool spindle and remains constant during processing.
Данный способ формообразования позволяет осуществлять асферизацию оптических поверхностей, убирая определенную часть припуска в каждой требуемой зоне обрабатываемой оптической поверхности в процессе формообразования и устраняя зональные ошибки.This method of shaping allows asphericization of optical surfaces, removing a certain part of the allowance in each desired area of the processed optical surface during shaping and eliminating zonal errors.
Основными недостатками данного способа формообразования поверхностей крупногабаритных оптических деталей является достаточное влияние на точность формообразования:The main disadvantages of this method of forming surfaces of large optical parts is a sufficient effect on the accuracy of forming:
- эффекта срыва края заготовки;- the effect of disruption of the edge of the workpiece;
- неравномерности съема на граничных участках кольцевой зоны и в ее центре из-за износа инструмента при его движении по кольцевой зоне.- uneven removal at the boundary sections of the annular zone and in its center due to wear of the tool when it moves along the annular zone.
Из существующей практики формообразования поверхностей крупногабаритных оптических деталей малым инструментом, в том числе при автоматизированном управлении процессом формообразования (3) известно использование устройства инструмента, принцип которого основан на управлении временем обработки. Инструмент состоит из трех малых полировальников, установленных с помощью фиксируемых ползунов в направляющих, расположенных в корпусе инструмента под углом 120° друг к другу.From the existing practice of shaping the surfaces of large-sized optical parts with a small tool, including the automated control of the shaping process (3), it is known to use a tool device, the principle of which is based on controlling the processing time. The tool consists of three small polishers mounted with fixed sliders in guides located in the tool body at an angle of 120 ° to each other.
Корпус инструмента имеет ниппель под поводок обрабатывающего станка, а малые полировальники соединены с ползунами шаровыми шарнирами.The tool body has a nipple for the leash of the processing machine, and small polishers are connected to the sliders by ball joints.
Шпиндель станка с закрепленной на нем обрабатываемой деталью совершал равномерное вращение, давление инструмента на деталь было постоянным, изменение скорости вдоль радиуса детали учитывалось.The machine spindle with the workpiece attached to it performed uniform rotation, the tool pressure on the part was constant, the change in speed along the radius of the part was taken into account.
Достоинствами использования такой схемы обработки являются простота реализации и возможность полной автоматизации процесса формообразования.The advantages of using such a processing scheme are ease of implementation and the ability to fully automate the process of shaping.
К ее недостаткам следует отнести:Its disadvantages include:
- невозможность устранения локальных ошибок типа общего или местного астигматизма;- the inability to eliminate local errors such as general or local astigmatism;
- наличие специфического износа инструмента при его движении по кольцевой зоне, когда граничные участки кольцевой зоны обрабатываются менее интенсивно, чем центр кольцевой зоны, в результате чего оптическая поверхность обрабатываемой детали приобретает "гофрированный" вид.- the presence of specific wear of the tool during its movement along the annular zone, when the boundary sections of the annular zone are processed less intensively than the center of the annular zone, as a result of which the optical surface of the workpiece becomes “corrugated”.
Задачей предлагаемого изобретения является разработка способа, позволяющего повысить точность формообразования поверхностей крупногабаритных оптических деталей благодаря устранению локальных и зональных ошибок обрабатываемой поверхности, и повышение производительности процесса обработки.The objective of the invention is to develop a method that improves the accuracy of the formation of surfaces of large optical parts by eliminating local and zonal errors of the processed surface, and increasing the productivity of the processing process.
Техническим результатом предлагаемого способа является максимальное устранение влияние краевых эффектов заготовки, а также сведение до минимума эффекта неравномерности съема в центральной и граничных участках кольцевых зон обрабатываемой поверхности.The technical result of the proposed method is the maximum elimination of the influence of the edge effects of the workpiece, as well as minimizing the effect of uneven removal in the central and boundary sections of the annular zones of the processed surface.
Технический результат достигается тем, что в ходе процесса формообразования поверхностей, включающего перемещение малого инструмента относительно обрабатываемой поверхности оптической детали по расчетным кольцевым зонам, при котором малому инструменту сообщают плоскопараллельное круговое движение с эксцентриситетом относительно оси шпинделя станка, формообразование симметричных зон обрабатываемой поверхности ведут одновременно двумя жестко связанными между собой малыми инструментами, установленными со смещением относительно друг друга в одной кольцевой зоне обрабатываемой поверхности в одной плоскости, проходящей через ось обрабатываемой поверхности, с одновременной осцилляцией по хорде кольцевой зоны вдоль зональных ошибок, осуществляющейся, например с помощью возвратно-поступательного перемещения каретки станка с заданной амплитудой и частотой.The technical result is achieved by the fact that during the process of shaping surfaces, including the movement of a small tool relative to the surface of the optical part along the calculated annular zones, in which the small tool is informed by plane-parallel circular motion with eccentricity relative to the axis of the machine spindle, the formation of symmetrical zones of the machined surface is carried out simultaneously by two rigidly interconnected small tools installed with offset relative to each other in one annular zone of the machined surface in one plane passing through the axis of the machined surface, with simultaneous oscillation along the chord of the annular zone along zonal errors, carried out, for example, by reciprocating movement of the machine carriage with a given amplitude and frequency.
Технический результат достигается также тем, что осесимметричный съем материала в процессе формообразования ведут при сообщении обрабатываемой оптической детали вращения вокруг своей оси.The technical result is also achieved by the fact that axisymmetric removal of the material during the shaping process is carried out when the processed optical part rotates about its axis.
Для этого используют устройство для формообразования поверхностей крупногабаритных оптических деталей, выполненное в виде малых полировальников, закрепленных на ползунах, фиксируемых в направляющих, выполненных в установленном на шпинделе обрабатывающего станка корпусе инструмента, имеющего также ниппель под поводок шпинделя обрабатывающего станка.To do this, use the device for shaping the surfaces of large-sized optical parts, made in the form of small polishing pads, mounted on sliders, fixed in guides made in the tool body mounted on the spindle of the processing machine, which also has a nipple for the spindle lead of the processing machine.
Инструмент снабжен двумя полировальниками, расположенными в направляющих по обе стороны от оси ниппеля инструмента и имеющими эллипсовидную форму, ширина которых равна ширине зональных ошибок поверхности, причем направляющие расположены в одной плоскости, проходящей через ось ниппеля инструмента.The tool is equipped with two polishers located in the guides on both sides of the axis of the tool nipple and having an elliptical shape, the width of which is equal to the width of the zonal errors of the surface, and the guides are located in the same plane passing through the axis of the tool nipple.
Техническим результатом использования подобной конструкции инструмента является то, что достигается, как сказано выше, устранение влияние краевых эффектов заготовки, а также сведение до минимума эффекта неравномерности съема в центральной и граничных участках кольцевых зон обрабатываемой поверхности.The technical result of using a similar tool design is that, as mentioned above, the influence of the edge effects of the workpiece is eliminated, as well as minimizing the effect of uneven removal in the central and boundary sections of the annular zones of the processed surface.
Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявленные способ и устройство для его осуществления отличаются наличием новой совокупности существенных признаков, заключающихся в том, что:Comparative analysis with the prototype shows that the claimed method and device for its implementation are distinguished by the presence of a new set of essential features, namely:
- в способе формообразования поверхностей перемещением малого инструмента относительно обрабатываемой поверхности оптической детали по расчетным кольцевым зонам, при котором малому инструменту сообщают плоскопараллельное круговое движение с эксцентриситетом относительно оси шпинделя станка, процесс формообразования симметричных зон обрабатываемой поверхности ведут одновременно двумя жестко связанными между собой малыми инструментами, установленными со смещением относительно друг друга в одной кольцевой зоне обрабатываемой поверхности в одной плоскости, проходящей через ось обрабатываемой поверхности, с одновременной осцилляцией по хорде кольцевой зоны вдоль зональных ошибок;- in the method of forming surfaces by moving a small tool relative to the machined surface of the optical part along the calculated annular zones, in which a plane-parallel circular motion with eccentricity relative to the axis of the machine spindle is informed to the small tool, the process of forming symmetrical zones of the machined surface is carried out simultaneously by two small tools rigidly connected to each other, installed with displacement relative to each other in one ring zone processed along erhnosti in a plane passing through the axis of the treatment surface, with simultaneous oscillation of the chord of the annular zones along the zonal errors;
при этом осесимметричный съем материала в процессе формообразования ведут при сообщении обрабатываемой оптической детали вращения вокруг своей оси;in this case, axisymmetric material removal during shaping is carried out when the processed optical part rotates about its axis;
- в конструкции инструмента, используемого при реализации данного способа формообразования и выполненного в виде малых полировальников, закрепленных на ползунах, фиксируемых в направляющих, расположенных в корпусе инструмента, имеющего также ниппель под поводок обрабатывающего станка, имеется два полировальника, выполненных эллипсовидной формы, ширина которых равна ширине зональной ошибки поверхности, причем направляющие расположены вдоль одной плоскости, проходящей через ось ниппеля инструмента.- in the design of the tool used in the implementation of this method of shaping and made in the form of small polishing pad mounted on sliders fixed in guides located in the tool body, which also has a nipple for the leash of the processing machine, there are two polishing pad made of ellipsoid shape, the width of which is equal to the width of the zonal error of the surface, and the guides are located along one plane passing through the axis of the tool nipple.
При исследовании отличительных признаков описываемых способа и устройства для его осуществления не выявлено каких-либо аналогичных технических решений, касающихся предложенных вариантов выполнения предложенного способа и устройства для его осуществления.In the study of the distinguishing features of the described method and device for its implementation did not reveal any similar technical solutions regarding the proposed embodiments of the proposed method and device for its implementation.
Таким образом, заявленные технические решения соответствуют условию "НОВИЗНА".Thus, the claimed technical solutions meet the condition of "NEW".
Кроме того, заявленные технические решения не вытекают явным образом из известного уровня техники (1, 2, 3) и в них не выявлены признаки, отличающие данные решения от прототипа, и не выявлено влияние предусматриваемых существенными признаками заявленного изобретения преобразований на достижение технического результата.In addition, the claimed technical solutions do not follow explicitly from the prior art (1, 2, 3) and they do not reveal signs that distinguish these solutions from the prototype, and the effect of the transformations provided for by the essential features of the claimed invention on the achievement of the technical result is not revealed.
Следовательно, заявленные технические решения соответствуют условию "ИЗОБРЕТАТЕЛЬСКИЙ УРОВЕНЬ".Therefore, the claimed technical solutions meet the condition "INVENTIVE LEVEL".
Существо заявленных способа формообразования асферических поверхностей крупногабаритных оптических деталей и устройства для осуществления способа поясняется чертежами, где:The essence of the claimed method of forming the aspherical surfaces of large optical parts and devices for implementing the method is illustrated by drawings, where:
- на рис. 1 (а; б) представлена схема обработки с представлением положения инструмента на обрабатываемой поверхности и разбиения детали на кольцевые зоны;- in fig. 1 (a; b), a processing diagram is presented with a representation of the position of the tool on the surface being machined and the partition of the part into annular zones;
- на рис. 2 и 3 представлены для конкретного примера обработки соответственно интерферограммы волнового фронта, отраженного от оптических поверхностей, до и после обработки;- in fig. 2 and 3 are presented for a specific processing example, respectively, of a wavefront interferogram reflected from optical surfaces before and after processing;
- на рис. 4 (а; b) показана конструкция инструмента, используемого при реализации данного способа.- in fig. 4 (a; b) shows the design of the tool used in the implementation of this method.
а - вид спереди на инструмент,and - a front view of the tool,
b - вид в плане.b - plan view.
- на рис. 5 показана схема обработки.- in fig. 5 shows a processing diagram.
- на рис. 6 представлен профиль обрабатываемой поверхности.- in fig. 6 shows the profile of the treated surface.
Способ формообразования асферических поверхностей крупногабаритных оптических деталей осуществляют следующим образом.The method of forming the aspherical surfaces of large optical parts is as follows.
После прополировки оптических поверхностей крупногабаритных оптических деталей, преимущественно высокоточных астрономических зеркал, перед изготовителем стоит задача устранения значительных зональных ошибок и задача асферизации оптической поверхности. С этой целью вся оптическая поверхность разбивается на расчетные кольцевые зоны одинаковой ширины, вполне достаточного количества для подробного представления профиля обрабатываемой детали, количество которых не превышает 20-30. По результатам контроля формы обрабатываемой поверхности строится ее профиль в виде отклонения от ближайшей теоретической поверхности посредине каждой кольцевой зоны. В каждой зоне определяется величина припуска, которую необходимо снять, чтобы поверхность приняла требуемую форму. В зону с самым большим припуском помещают центр инструмента, размер которого варьируется в зависимости от характера обрабатываемой поверхности. Формообразование ведут перемещением малого инструмента относительно обрабатываемой поверхности оптической детали по расчетным кольцевым зонам, при котором малому инструменту сообщают плоскопараллельное круговое движение с эксцентриситетом относительно оси шпинделя рабочей головки станка.After polishing the optical surfaces of large-sized optical parts, mainly high-precision astronomical mirrors, the manufacturer is faced with the task of eliminating significant zonal errors and the task of aspherizing the optical surface. To this end, the entire optical surface is divided into design ring zones of the same width, a sufficient amount for a detailed representation of the profile of the workpiece, the number of which does not exceed 20-30. Based on the results of controlling the shape of the processed surface, its profile is constructed in the form of a deviation from the nearest theoretical surface in the middle of each annular zone. In each zone, the amount of allowance is determined, which must be removed so that the surface takes the required shape. In the zone with the largest allowance, the center of the tool is placed, the size of which varies depending on the nature of the surface being machined. Forming is carried out by moving a small tool relative to the machined surface of the optical part along the calculated annular zones, in which the small tool is informed of plane-parallel circular motion with eccentricity relative to the axis of the spindle of the working head of the machine.
Величина эксцентриситета плоскопараллельного движения инструмента выбирается обычно в пределах 0,1 размера выбранного инструмента и остается постоянной в течение всего времени обработки. Применительно к используемому в данном процессе формообразования виду инструмента в виде двух эллипсовидной формы полировальников, ширина которых равна ширине зональной ошибки поверхности, величина эксцентриситета плоскопараллельного движения может быть выбрана равной до 1/3 от ширины кольцевой зоны, находящейся под воздействием инструмента полировальника эллипсовидной формы.The magnitude of the eccentricity of plane-parallel movement of the tool is usually selected within 0.1 of the size of the selected tool and remains constant throughout the entire processing time. In relation to the type of tool used in this process of shaping, in the form of two ellipsoidal shapes of polishing pads, the width of which is equal to the width of the zonal error of the surface, the eccentricity of plane-parallel motion can be chosen equal to 1/3 of the width of the annular zone under the influence of the elliptical polishing tool.
При этом процесс формообразования симметричных зон обрабатываемой поверхности ведут одновременно двумя жестко связанными между собой малыми инструментами-полировальниками, установленными со смещением относительно друг друга в одной плоскости, проходящей через ось обрабатываемой поверхности, с наложением на инструмент одновременной осцилляцией по хорде кольцевой зоны вдоль зональных ошибок. Осцилляцию осуществляют, например, с помощью сообщения возвратно-поступательного перемещения каретке, несущей рабочую головку с инструментальным шпинделем обрабатывающего станка.In this case, the process of shaping the symmetrical zones of the treated surface is carried out simultaneously by two small polishing tools rigidly connected to each other, mounted offset from each other in the same plane passing through the axis of the processed surface, with the oscillation being superimposed on the tool along the chord of the annular zone along zonal errors. Oscillation is carried out, for example, by means of a reciprocating movement message to a carriage carrying a working head with a tool spindle of a processing machine.
Величина осцилляции инструмента по хорде кольцевой зоны вдоль зональных ошибок может быть выбрана равной длине дуги проходящей через центр кольцевой зоны, находящейся под воздействием инструментов полировальников. Границы дуги определяются размером большой оси инструмента полировальника эллипсовидной формы.The magnitude of the oscillation of the tool along the chord of the annular zone along zonal errors can be chosen equal to the length of the arc passing through the center of the annular zone under the influence of polishing tools. The boundaries of the arc are determined by the size of the major axis of the elliptical polisher tool.
При этом осесимметричный съем материала в процессе формообразования ведут при сообщении обрабатываемой оптической детали вращения вокруг своей оси.In this case, axisymmetric material removal during shaping is carried out when the processed optical part rotates about its axis.
Скорость вращения обрабатываемой оптической детали, например, при использовании станка мод. АПД 250; АПД 600; АПД 1000 MP; АД1К составляет 20 об/мин, АПД 1000 В 4 об/мин.The rotation speed of the processed optical part, for example, when using the machine mod. APD 250; APD 600; ADF 1000 MP; AD1K is 20 rpm, APD 1000
Предложенное устройство устанавливается на шпинделе станка и представляет собой смонтированные на общем корпусе 1 ниппель 2 под поводок рабочей головки обрабатывающего станка и расположенные в одной плоскости 3 (рис. 4), проходящей через ось ниппеля 2 инструмента, направляющие 4 (пазы), в которых установлены с возможностью перемещения по ним и фиксацией в требуемом положении ползуны 5, несущие закрепленные на них, например наклеиванием, малые, например смоляные, полировальники 6.The proposed device is mounted on the spindle of the machine and is mounted on a
Рабочая часть (например, смоляная, см. пунктир на рис. 5) малых полировальников 6, в свою очередь, выполнена эллипсовидной формы, причем их ширина равна ширине зональной ошибки поверхности обрабатываемой оптической детали.The working part (for example, resin, see the dotted line in Fig. 5) of
В процессе формообразования ползуны 5 малых полировальников 6 устанавливаются в направляющих пазах 4 на расстоянии от оси ниппеля 2 инструмента, равном величине радиуса обрабатываемой поверхности, до узловой точки максимального положительного отклонения в зональной ошибке поверхности и располагаются, совмещая большую ось эллипса рабочей части полировальника 6 с хордой кольцевой зоны вдоль зональных ошибок.In the process of shaping, the
В качестве примера реализации способа формообразования поверхностей крупногабаритных оптических деталей и использования инструмента для его реализации выбрано асферическое зеркало ∅340 мм (параметры зеркала приведены в таблице ниже).As an example of the implementation of the method of shaping the surfaces of large-sized optical parts and the use of a tool, an ∅340 mm aspherical mirror was chosen for its implementation (mirror parameters are given in the table below).
После предварительной обработки методом управляемого шлифования и последующей полировки поверхности зеркала была получена информация о состоянии формы асферической поверхности путем анализа интерферограммы волнового фронта и построения профиля поверхности для дальнейшего разбиения профиля на необходимое количество кольцевых зон (на рис. 5 показана одна кольцевая зона). Для обработки асферической поверхности оптической детали предлагаемым способом и инструментом для его реализации использовался автоматизированный доводочный комплекс АПД-600.After preliminary processing by controlled grinding and subsequent polishing of the mirror surface, information was obtained on the shape of the aspherical surface by analyzing the wavefront interferogram and constructing a surface profile for further dividing the profile into the required number of ring zones (Fig. 5 shows one ring zone). To process the aspherical surface of the optical part with the proposed method and tool for its implementation, the automated finishing complex APD-600 was used.
Оптическая деталь устанавливается в оправу на столе АПД-600, позволяющем осуществлять вращение оптической детали вокруг своей оси во время обработки, и центрируется путем совмещения оптической оси с осью вращения стола. Поводок рабочей головки станка устанавливается в центр обрабатываемой оптической детали путем перемещения каретки станка по координатам Χ, Υ. Далее необходимо установить ползуны 5, несущие установленные на них инструменты - полировальники эллипсовидной формы 6 на расстоянии от оси ниппеля 2 инструмента (расстояние эквивалентно радиусу максимального отклонения в кольцевой зоне выбранной для обработки от оптической оси обрабатываемой детали и рассчитывается по ранее построенному профилю поверхности) путем перемещения ползунов 5 в направляющих 4. Затем корпус 1 инструмента устанавливается на поверхность детали. Перемещая каретку станка по оси Ζ, поводок рабочей головки устанавливается в ниппель 2. При необходимости на рабочей головке устанавливается требуемый эксцентриситет относительно оси шпинделя для сообщения плоскопараллельного кругового движения в процессе обработки. Величина и частота осцилляции по хорде вдоль зональных ошибок задается программно и осуществляется путем возвратно-поступательного перемещения каретки автоматизированного доводочного комплекса АПД-600. Скорость вращения рабочего стола с установленной обрабатываемой деталью также задается программно. При проведении обработки оптической поверхности указанного выше асферического зеркала ∅340 мм были выбраны следующие технологические параметры:The optical part is mounted in a frame on the APD-600 table, which allows rotation of the optical part around its axis during processing, and is centered by combining the optical axis with the axis of rotation of the table. The leash of the working head of the machine is installed in the center of the processed optical part by moving the carriage of the machine along the coordinates Χ, Υ. Next, you need to install the
- скорость вращения стола с установленной обрабатываемой деталью 3 об./мин;- table rotation speed with installed
- величина эксцентриситета относительно оси шпинделя для сообщения плоскопараллельного кругового движения 10 мм;- the magnitude of the eccentricity relative to the axis of the spindle for communication plane-parallel circular motion of 10 mm;
- скорость вращения рабочей головки, осуществляющей плоскопараллельное круговое движение в процессе обработки, 200 об./мин;- the rotation speed of the working head, carrying out plane-parallel circular motion during processing, 200 rpm./min;
- величина осцилляции по хорде вдоль зональных ошибок 40 мм;- the magnitude of the chord oscillations along zonal errors of 40 mm;
- частота осцилляции по хорде вдоль зональных ошибок 300 мм/мин;- the frequency of oscillations along the chord along zonal errors of 300 mm / min;
- время обработки 30 мин;- processing time 30 min;
- полное усилие на инструмент (давление) 500 г.- total force on the tool (pressure) 500 g.
В случае наличия двух или более кольцевых зон, требуемых для обработки, необходимо переустановить ползуны 5, несущие установленные на них инструменты - полировальники эллипсовидной формы 6, на расстоянии от оси ниппеля 2 инструмента для следующей кольцевой зоны. После проведения обработки необходимо повторно провести измерения формы поверхности путем получения интерферограммы волнового фронта, отраженного от обработанной поверхности, и построения ее профиля для последующей обработки (при необходимости).If there are two or more annular zones required for processing, it is necessary to reinstall the
Технологический цикл продолжается до получения заданных параметров формы поверхности рис.3.The technological cycle continues until the specified parameters of the surface shape are obtained (Fig. 3).
Предложенный процесс формообразования прошел опробирование на оптическом участке АО "НПО "Оптика" при изготовлении асферических зеркал с габаритными параметрами 120-820 мм в диаметре и асферичностью (отклонением от заданной асферической поверхности) 10-80 мкм.The proposed shaping process was tested on the optical section of NPO Optika JSC in the manufacture of aspherical mirrors with overall parameters of 120-820 mm in diameter and asphericity (deviation from a given aspherical surface) of 10-80 microns.
В процессе изготовления зеркал были достигнуты следующие результаты:In the process of manufacturing mirrors, the following results were achieved:
Следовательно, заявленные технические решения соответствуют условию "ПРОМЫШЛЕННАЯ НОВИЗНА".Therefore, the claimed technical solutions meet the condition "INDUSTRIAL NOVELTY".
Источники информацииInformation sources
1. А.С. №1324829 на "Способ формообразования поверхностей оптических деталей", от 06.01. 1986, МКИ: B24B 13/06.1. A.S. No. 1324829 on the "Method of forming surfaces of optical parts", from 06.01. 1986, MKI: B24B 13/06.
2. А.С. №1776544 на "Способ формообразования поверхностей крупногабаритных оптических деталей" от 25.04.1991, МКИ: B24B 13/06 (прототип).2. A.S. No. 1776544 on the "Method of forming surfaces of large optical parts" from 04.25.1991, MKI: B24B 13/06 (prototype).
3. Г.М. Попов, М.В. Попова "Шлифовка и полировка больших высокоточных поверхностей, используемых в астрономической оптике", научно-технический журнал «Оптико-механическая промышленность» №8, август 1970 г., с. 46-49, рис. 1 (прототип).3. G.M. Popov, M.V. Popova "Grinding and polishing of large high-precision surfaces used in astronomical optics", scientific and technical journal "Optical-mechanical industry" No. 8, August 1970, p. 46-49, fig. 1 (prototype).
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2015132317A RU2609610C1 (en) | 2015-08-03 | 2015-08-03 | Method of forming of aspherical surfaces of large optical parts and device for its implementation |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2015132317A RU2609610C1 (en) | 2015-08-03 | 2015-08-03 | Method of forming of aspherical surfaces of large optical parts and device for its implementation |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2609610C1 true RU2609610C1 (en) | 2017-02-02 |
Family
ID=58457547
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2015132317A RU2609610C1 (en) | 2015-08-03 | 2015-08-03 | Method of forming of aspherical surfaces of large optical parts and device for its implementation |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2609610C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2793080C1 (en) * | 2022-09-29 | 2023-03-28 | Федеральное государственное учреждение "Федеральный научно-исследовательский центр "Кристаллография и фотоника" Российской академии наук" (ФНИЦ "Кристаллография и фотоника" РАН) | Method for axisymmetric correction of optical parts of arbitrary shape |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU427837A1 (en) * | 1971-10-07 | 1974-05-15 | Н. П. Заказное , Т. Д. Савостин | DEVICE FOR THE MANUFACTURE OF SPHERICAL SURFACES |
| US4128968A (en) * | 1976-09-22 | 1978-12-12 | The Perkin-Elmer Corporation | Optical surface polisher |
-
2015
- 2015-08-03 RU RU2015132317A patent/RU2609610C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU427837A1 (en) * | 1971-10-07 | 1974-05-15 | Н. П. Заказное , Т. Д. Савостин | DEVICE FOR THE MANUFACTURE OF SPHERICAL SURFACES |
| US4128968A (en) * | 1976-09-22 | 1978-12-12 | The Perkin-Elmer Corporation | Optical surface polisher |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| ПОПОВ Г.М. и др. Шлифовка и полировка больших и высокоточных поверхностей, Оптико-механическая промышленность, N8, 1970, с.46-49. * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2793080C1 (en) * | 2022-09-29 | 2023-03-28 | Федеральное государственное учреждение "Федеральный научно-исследовательский центр "Кристаллография и фотоника" Российской академии наук" (ФНИЦ "Кристаллография и фотоника" РАН) | Method for axisymmetric correction of optical parts of arbitrary shape |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN204935308U (en) | Optics cone mirror burnishing device | |
| JP2008508109A (en) | Method and apparatus for treating an optical workpiece surface | |
| CN104339243A (en) | Grinding machine tool and method for processing aspherical monocrystalline silicon lens on machine tool | |
| JP2011189476A (en) | Method for polishing | |
| RU2609610C1 (en) | Method of forming of aspherical surfaces of large optical parts and device for its implementation | |
| JP2006218554A (en) | Method for creating shape of tool grinding wheel | |
| KR100659433B1 (en) | Method for machining aspherical surface, method for forming aspherical surface, and system for machining aspherical surface | |
| JP2019055452A (en) | Convex lens processing device, convex lens processing method and grindstone | |
| KR100805524B1 (en) | Apparatus and method for grinding and polishing without tilting axis | |
| JP2013173206A (en) | Edging device for spectacle lens and method for manufacturing spectacle lens | |
| GB1454248A (en) | ||
| JP2017124460A (en) | Method and apparatus for continuously processing non-spherical shape of workpiece by cup shaped grind stone | |
| CN207840935U (en) | The intelligent flexible burnishing device of aspherical optical element | |
| SU528181A1 (en) | The method of processing aspherical surfaces | |
| US5085007A (en) | Toric lens fining apparatus | |
| RU2680328C2 (en) | Method of forming toric surfaces of optical parts | |
| JP2009113162A (en) | Polishing device and method | |
| JPWO2015068500A1 (en) | Polishing tool, polishing method and polishing apparatus | |
| RU2127182C1 (en) | Method for manufacturing of optical lenses | |
| JP3756130B2 (en) | Aspherical lens polishing method using cam type spherical center polishing machine | |
| US946571A (en) | Process for grinding bifocal lenses and other spherical surfaces. | |
| KR20190136343A (en) | Lens both sides manufacture system including turn-over device and the lens manufacture method using the system | |
| SU865619A1 (en) | Method of working the aspherical surfaces of an optical component | |
| SU1682130A1 (en) | Machine for two-side finishing of spherical surfaces | |
| SU1098764A1 (en) | Apparatus for grinding and polishing aspherical surfaces of optical parts |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20200804 |