RU2687172C1 - Method of elastic deformation of an optical workpiece for production of off-axis thin aspherical mirror of telescope and mechanism for its implementation (versions) - Google Patents

Method of elastic deformation of an optical workpiece for production of off-axis thin aspherical mirror of telescope and mechanism for its implementation (versions) Download PDF

Info

Publication number
RU2687172C1
RU2687172C1 RU2018136217A RU2018136217A RU2687172C1 RU 2687172 C1 RU2687172 C1 RU 2687172C1 RU 2018136217 A RU2018136217 A RU 2018136217A RU 2018136217 A RU2018136217 A RU 2018136217A RU 2687172 C1 RU2687172 C1 RU 2687172C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
workpiece
substrate
holes
tightening elements
sleeves
Prior art date
Application number
RU2018136217A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владимир Евгеньевич Патрикеев
Александр Павлович Семенов
Николай Сергеевич Добриков
Екатерина Викторовна Куракина
Original Assignee
Акционерное общество "Лыткаринский завод оптического стекла"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Акционерное общество "Лыткаринский завод оптического стекла" filed Critical Акционерное общество "Лыткаринский завод оптического стекла"
Priority to RU2018136217A priority Critical patent/RU2687172C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2687172C1 publication Critical patent/RU2687172C1/en

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00Optical elements other than lenses
    • G02B5/08Mirrors
    • G02B5/10Mirrors with curved faces

Abstract

FIELD: instrument engineering.SUBSTANCE: group of inventions is used in production of off-axis aspherical elements of a composite telescope mirror. Method is used for elastic deformation of thin optical workpiece from glass ceramics by directed attraction to thickened slightly deformed glass-ceramic substrate by means of tightening elements. In edge zone of billet and substrate or only substrate there made are holes for tightening elements, on these places bonding bushings with smooth holes are glued to substrate or with threaded holes – to billet. In the middle zone of the substrate or workpiece also bonding sleeves without holes are glued. Billet is installed on bushings of substrate or directly on substrate, if billet with glued bushings. In the edge holes there fixed are tightening elements of the deformation mechanism, each of which is made in the form of a rod with a nut on the lower end and with a spring fixed in bushings on it and with a nut and a conical washer on the upper end, or with a threaded upper end.EFFECT: technical result consists in simplification of mechanism and method of elastic deformation of optical workpieces of mirrors of telescopes.5 cl, 9 dwg

Description

Изобретение относится к области производства асферических оптических изделий и может быть использован при изготовлении внеосевых элементов (сегментов) крупногабаритных составных зеркал телескопов.The invention relates to the production of aspherical optical products and can be used in the manufacture of off-axis elements (segments) of large composite telescope mirrors.

Зеркала современных телескопов, например, ELT диаметром 39 м или ТМТ диаметром 30 м состоят из состыкованных друг с другом шестигранных внеосевых сегментов из стеклокерамического материала (Zerodur или астроситалла) с асферической поверхностью, размером 1,5 м, в количестве 800 и 500 шт. соответственно. Для ускоренного и массового изготовления подобных зеркал был предложен и осуществлен метод асферизации заготовки в упругодеформированном состоянии (Proc. of SPIE, vol. 7733 773328 - 3, 05.08.2010). Согласно этому методу (см. Fig. 3.2.) требуется изогнуть круглую шлифованную заготовку в заданных расчетных местах таким образом, чтобы получить форму зеркала обратную требуемой. В этом случае области поверхности зеркала, где необходимо выполнить съем материала, будут возвышаться в виде бугров. Затем поверхность шлифуется полноразмерным инструментом, чтобы получить сферическую форму заданного радиуса. После снятия деформаций будет получена асферическая внеосевая поверхность, близкая к требуемой, которую затем надо довести до требований спецификации программно-управляемым шлифованием, а затем полированием малым инструментом или ионно-лучевым пучком. Внутренние эквивалентные напряжения при таком изгибе, должны быть не более 5 МПа, что позволяет гарантированно избежать возникновения пластических деформаций в материале. После выполнения обработки из заготовки вырезается, например, шестигранный сегмент составного зеркала.Mirrors of modern telescopes, for example, ELT with a diameter of 39 m or TMT with a diameter of 30 m consist of six-sided off-axis segments made of glass-ceramic material (Zerodur or Astrositall) with an aspherical surface, 1.5 m in size, in an amount of 800 and 500 pieces. respectively. For the accelerated and mass production of such mirrors, a method of aspherization of the workpiece in an elastically deformed state was proposed and implemented (Proc. Of SPIE, vol. 7733 773328 - 3, 05.08.2010). According to this method (see Fig. 3.2.), It is required to bend a round polished billet at specified design points in such a way as to obtain the shape of a mirror that is the opposite of the required one. In this case, the area of the surface of the mirror, where it is necessary to carry out the removal of material, will rise in the form of mounds. Then the surface is polished with a full-sized tool to get a spherical shape of a given radius. After removing the deformations, an aspherical off-axis surface close to the required one will be obtained, which must then be brought to the requirements of the specification by program-controlled grinding and then polishing with a small tool or ion beam. Internal equivalent stresses in such a bend should be no more than 5 MPa, which allows to avoid the occurrence of plastic deformations in the material. After processing, a hexagonal segment of the composite mirror is cut from the blank, for example.

Известен способ изгибания (упругой деформации) тонких 1,5-метровых заготовок для сегментов телескопа ELT M1 с помощью деформирующего сцепного устройства (Proc. of SPIE vol. 9145, 914539-4, 914539-5, 2014, Emm. Hugot «Stress polishing demonstrator for ELT M1 segment»). Сцепное устройство выполнено в виде 24-х металлических ручек, приклеенных или к заготовке по окружности, или к толстому кольцу-подложке. Для изгибания заготовки в заданных местах к концам некоторых ручек прикладывают силы, что позволяет переносить чистые сдвигающие силы и изгибающие моменты на оптический мениск. Кроме того, применяют однородную нагрузку (давление) к тыльной стороне заготовки, чтобы компенсировать сферическую аберрацию. После снятия всех нагрузок и обработки заготовки было установлено, что остаточное напряжение было на удовлетворительном уровне - не более 4 МПА.A known method of bending (elastic deformation) of thin 1.5-meter blanks for segments of the ELT M1 telescope using a deforming coupling device (Proc. Of SPIE vol. 9145, 914539-4, 914539-5, 2014, Emm. Hugot "Stress polishing demonstrator for ELT M1 segment ”). The hitch is made in the form of 24 metal handles, glued either to the workpiece around the circumference, or to a thick ring-substrate. For bending of the workpiece in given places, forces are applied to the ends of some handles, which allows transferring pure shear forces and bending moments to an optical meniscus. In addition, a uniform load (pressure) is applied to the back side of the workpiece to compensate for the spherical aberration. After removing all the loads and processing the workpiece, it was found that the residual voltage was at a satisfactory level - no more than 4 MPa.

Ближайшим к предлагаемому изобретению по технической сущности будет способ и механизм упругой деформации оптической заготовки для последующего изготовления тонкого внеосевого асферического зеркала телескопа, изложенные в публикации «CELT Report Number 34. Conceptual Design for a TMT, June 2002, раздел 5.3.4, Fig 5-9 and 5-10. Способ упругой деформации заключается в направленном притягивании круглой оптической заготовки к утолщенной малодеформируемой подложке с помощью стягивающих элементов, закрепленных вертикально к окружности заготовки. Для этого над заготовкой сооружается сложный роботизированный механизм, стягивающие элементы приклеивают нижним концом к заготовке, а к верхнему концу их закрепляют по две пружинные тяги, направленные одна- радиально внутрь, другая - вверх и работающие от гидравлических устройств. При подключении соответствующих тяг в работу стягивающие элементы оказывают на клеевые зоны заготовки взаимоперпендикулярные усилия и в результате направленно изгибают заготовку. После демонтажа механизма, асферизацию заготовки осуществляют известным путем, как у первого аналога (Proc. of SPIE, vol. 7733 773328 - 3, 05.08.2010).The closest to the present invention to the technical essence will be a method and mechanism for the elastic deformation of an optical workpiece for the subsequent manufacture of a thin off-axis aspherical telescope mirror, described in the publication “CELT Report Number 34. Conceptual Design for a TMT, June 2002, Section 5.3.4, Fig 5- 9 and 5-10. The method of elastic deformation consists in the directional attraction of a circular optical blank to a thickened low-deformable substrate with the help of tightening elements fixed vertically to the circumference of the blank. To do this, a complex robotized mechanism is constructed above the billet, the lower end of the binder is glued to the billet, and two spring thrusts are fixed to the upper end, one directed radially inward, the other upward and working from hydraulic devices. When connecting the corresponding bracing elements to the glue zones of the workpiece, they are mutually perpendicular to the efforts and, as a result, the workpiece is flexibly directed. After dismantling the mechanism, aspherization of the workpiece is carried out in a known way, as in the first analogue (Proc. Of SPIE, vol. 7733 773328 - 3, 08/05/2010).

Указанный механизм и способ в целом очень сложен и трудоемок как при наладке, так и при осуществлении.The specified mechanism and method as a whole is very complicated and time consuming both during setup and during implementation.

Задачей изобретения является упрощение механизма и способа упругой деформации оптических заготовок зеркал телескопов для их последующей асферизации.The objective of the invention is to simplify the mechanism and method of elastic deformation of the optical blanks of telescope mirrors for their subsequent aspherization.

Технический результат, обусловленный поставленной задачей достигается тем, что в способе упругой деформации оптической заготовки для изготовления внеосевого тонкого асферического зеркала телескопа путем направленного притягивания к утолщенной малодеформируемой подложке с помощью стягивающих элементов, закрепленных по периметру заготовки, в отличие от известного,The technical result due to the task is achieved by the fact that in the method of elastic deformation of an optical workpiece for the manufacture of an off-axis thin telescope aspherical mirror by directional attraction to a thick low-deformable substrate using tightening elements fixed around the perimeter of the workpiece, in contrast to the known,

по варианту 1: в краевой зоне подложки и оптической заготовки выполняют соосные отверстия для стягивающих элементов, на краевые отверстия подложки устанавливают путем приклейки разгрузочные втулки с отверстиями, а в срединной зоне подложки - втулки без отверстий, на втулки устанавливают оптическую шлифованную плоскую заготовку, через краевые отверстия пропускают стягивающие элементы в виде стержней с гайками на концах и с закрепленной во втулках пружиной на нижней гайке, с конической шайбой - под верхней гайкой, гайками притягивают заготовку к подложке, выполняют на заготовке шлифованием сферу, ближайшую к асферической поверхности, раскручивают гайки, устанавливают на разгрузочные втулки разновысотные калиброванные прокладки, снова притягивают заготовку к подложке до касания ее с прокладками и изгибания заготовки, после чего контролируют деформированную заготовку, производят шлифование сферической поверхности заданного радиуса, демонтируют стягивающие элементы и направляют заготовку на окончательную доводку асферической поверхности;Option 1: coaxial holes for tightening elements are made in the edge area of the substrate and the optical preform, gluing unloading sleeves with apertures are installed on the edge openings of the substrate, and sleeves without holes are installed in the middle area of the substrate, an optical ground flat workpiece is installed on the sleeves the openings let through tightening elements in the form of rods with nuts at the ends and with a spring fixed in the sleeves on the lower nut, with a conical washer under the upper nut, nuts attract the tongue to the substrate, perform on the workpiece by grinding the sphere closest to the aspherical surface, unwind the nuts, install different-height calibrated gaskets on the discharge bushings, again attract the workpiece to the substrate before touching it with the gaskets and bending the workpiece, and then controlling the deformed workpiece, produce a spherical surface given radius, dismount the tightening elements and direct the workpiece to the final finishing of the aspherical surface;

по варианту 2: в краевой зоне подложки выполняют отверстия для стягивающих элементов, соосно им к заготовке приклеивают разгрузочные втулки с резьбовыми отверстиями, а в срединной зоне заготовки приклеивают разгрузочные втулки без отверстий, через краевые отверстия в подложке вставляют стягивающие элементы в виде стержней с резьбой на верхнем конце и гайкой на нижнем конце, на которой расположена во втулках пружина, путем закручивания гаек вворачивают стержни в резьбовые отверстия разгрузочных втулок и тем самым притягивают заготовку к подложке, шлифуют на заготовку сферу, ближайшую к асферической поверхности, раскручивают гайки, на подложку в местах расположения разгрузочных втулок устанавливают разновысотные калиброванные прокладки, на них устанавливают заготовку, снова притягивают заготовку к подложке до касания с калиброванными прокладками и изгибания заготовки, после чего контролируют деформированную заготовку, производят шлифование сферической поверхности заданного радиуса, демонтируют стягивающие элементы и направляют заготовку на окончательную доводку асферической поверхности,option 2: in the marginal zone of the substrate, holes for tightening elements are made, unloading sleeves with threaded holes are glued to the workpiece with them, and discharge holes without holes are glued in the middle zone of the workpiece, tightening elements in the form of rods are threaded onto the holes in the substrate the upper end and the nut on the lower end, on which the spring is located in the bushes, screw the rods into the threaded holes of the relief sleeves by tightening the nuts and thereby attract the workpiece the substrate, polished onto the workpiece, the sphere closest to the aspherical surface, unscrew the nuts; on the substrate, at different locations of the discharge sleeves, calibrated spacers of different heights are installed; the workpiece, the grinding of a spherical surface of a given radius is performed, the tightening elements are removed and the workpiece is directed to the final development aspherical surface,

а также тем, что:as well as the fact that:

в механизме для упругой деформации оптической заготовки, включающем стягивающие элементы, закрепленные по периметру заготовки, в отличие от известного:in the mechanism for the elastic deformation of an optical preform, which includes tightening elements fixed along the perimeter of the preform, in contrast to the known:

по варианту 1: стягивающие элементы выполнены в виде стержней с гайками на концах, с пружиной над нижней гайкой с креплением ее между двумя втулками, при этом верхняя гайка закреплена конической шайбой, стягивающие элементы установлены в соосных отверстиях в краевой зоне заготовки и подложки с разгрузочной втулкой с соосным отверстием и калиброванными прокладками между ними;for option 1: tightening elements made in the form of rods with nuts at the ends, with a spring over the lower nut with its fastening between two bushings, while the upper nut is fixed with a conical washer, tightening elements are installed in coaxial holes in the marginal zone of the workpiece and the substrate with a discharge sleeve with coaxial bore and calibrated gaskets between them;

по варианту 2: стягивающие элементы выполнены в виде стержней с резьбой на верхнем конце и гайкой на нижнем конце, на которой расположена во втулках пружина, стягивающие элементы установлены в отверстиях в краевой зоне подложки, с возможностью вворачивания их в резьбовые отверстия разгрузочных втулок, приклеенных к заготовке и совмещенных с отверстиями в краевой зоне подложки.Option 2: tightening elements made in the form of threaded rods at the upper end and a nut at the lower end, on which a spring is located in the bushes, tightening elements installed in the holes in the substrate's edge zone, with the possibility of screwing them into the threaded holes of the discharge sleeves glued to the workpiece and aligned with the holes in the edge area of the substrate.

Предложенная система стягивающих элементов в виде тонких стержней, проходящих через краевые отверстия в заготовке и подложке, позволяет простым закручиванием гаек на концах стержней деформировать (изгибать) заготовку. Система разновысотных прокладок между подложкой и заготовкой обеспечивает деформацию заготовки в нужных местах. Система разгрузочных втулок обеспечивает равномерную разгрузку заготовки на подложке на всех операциях ее деформации и обработки. Простая сборка и разборка всего механизма деформации позволяет быстро проводить последовательные технологические операции вплоть до окончательной асферизации заготовки (деформацию, шлифование, контроль поверхности, ее доводку).The proposed system of tightening elements in the form of thin rods passing through the edge holes in the workpiece and the substrate, allows you to deform (bend) the workpiece simply by tightening the nuts at the ends of the rods. The system of multi-height spacers between the substrate and the workpiece ensures the deformation of the workpiece in the right places. The system of discharge sleeves ensures uniform unloading of the workpiece on the substrate during all operations of its deformation and processing. Simple assembly and disassembly of the entire deformation mechanism allows you to quickly carry out successive technological operations until the final aspherization of the workpiece (deformation, grinding, surface monitoring, its finishing).

Изобретение поясняется чертежом, где:The invention is illustrated in the drawing, where:

Фиг. 1 - вид оптической заготовки;FIG. 1 - type of optical preform;

Фиг. 2 - разрез по краевому отверстию;FIG. 2 - a cut along the edge of the hole;

Фиг. 3-вид подложки;FIG. 3 is a view of the substrate;

Фиг. 4 - разрез по краевому отверстию;FIG. 4 - cut along the edge of the hole;

Фиг. 5 - общая схема процесса деформации;FIG. 5 - the general scheme of the deformation process;

Фиг. 6 - заготовка в соединении с подложкой;FIG. 6 - workpiece in conjunction with the substrate;

Фиг. 7 - механизм для деформации в сборе (вариант 1);FIG. 7 - the mechanism for the deformation assembly (option 1);

Фиг. 8 - схема разновысотных прокладок;FIG. 8 is a diagram of multi-height gaskets;

Фиг. 9 - механизм для деформации в сборе (вариант 2).FIG. 9 - the mechanism for the deformation assembly (option 2).

В качестве примеров исполнения предложенного способа деформации оптической заготовки и стягивающего механизма для осуществления деформации будут приведены два варианта их исполнения для изготовления внеосевого тонкого асферического сегмента зеркала ELT M1 диаметром заготовки 1520 мм из стеклокерамики СО-115 М.As examples of the implementation of the proposed method of deformation of the optical preform and a tightening mechanism for the implementation of the deformation, two variants of their execution will be given for producing an off-axis thin aspherical segment of the ELT M1 mirror with a 1520 mm billet diameter of glass-ceramic CO-115 M.

Вариант 1 - для случая, когда в оптической заготовке допустимо высверлить в краевой зоне небольшие технологические отверстия. Заготовка (фиг. 1) представляет из себя круглый тонкий диск 1 диаметром 1520 мм толщиной 54 мм с отшлифованными плоскими поверхностями. В краевой зоне заготовки высверлены отверстия 2 (фиг. 2), например, 12 шт для стягивающих элементов. Для выполнения процедуры деформации заготовки изготавливается специальная подложка из стеклокерамики. Толщина ее рассчитывается таким образом, чтобы ее деформации были на порядок меньше деформации заготовки и были минимальны. На подложке шлифуется плоская поверхность с отклонением от плоскости менее 1 мкм. Поверхность должна иметь шероховатость, соответствующую требованиям приклейки вспомогательных металлических элементов к стеклокерамике. Подложка (фиг. 3) представляет из себя толстый диск 3 из стеклокерамики диаметром 1520 мм и толщиной 240 мм. В ней, как и в заготовке, высверлены в краевой зоне 12 отверстий 4 (фиг. 3, 4) для стягивающих элементов и три отверстия 5 диаметром 80 мм в срединной зоне для расположения в них трех домкратов для подъема и опускания заготовки.Option 1 - for the case when it is acceptable to drill small technological holes in the optical zone. The blank (Fig. 1) is a round thin disc 1 with a diameter of 1520 mm and a thickness of 54 mm with polished flat surfaces. In the marginal zone of the workpiece drilled holes 2 (Fig. 2), for example, 12 pieces for tightening elements. To perform the workpiece deformation procedure, a special glass-ceramic substrate is manufactured. Its thickness is calculated in such a way that its deformations are an order of magnitude smaller than the deformation of the workpiece and are minimal. A flat surface is ground on the substrate with a deviation from the plane of less than 1 micron. The surface should have a roughness that meets the requirements of gluing auxiliary metal elements to glass ceramics. The substrate (Fig. 3) is a thick disk 3 made of glass-ceramic with a diameter of 1520 mm and a thickness of 240 mm. In it, as well as in the workpiece, 12 holes 4 (Fig. 3, 4) for tightening elements and three holes 80 with a diameter of 80 mm in the middle zone are drilled in the marginal zone to accommodate three jacks for raising and lowering the workpiece.

Общая схема процесса деформации представлена на фиг. 5 и 6, а механизм для деформации в сборе - на фиг. 7. Оптическая заготовка 1 располагается над подложкой 3 таким образом, чтобы отверстия 2 и 4 совпадали, но не непосредственно, а на разгрузочные металлические втулки 6 и 7, приклеиваемые к подложке. Из них часть втулок с отверстиями 6 совмещается с отверстиями 4, а часть втулок без отверстий 7 приклеиваются в расчетных местах в срединной зоне подложки (на фиг. 3 на штрих-пунктирной окружности).The general scheme of the deformation process is shown in FIG. 5 and 6, and the mechanism for strain assembly is shown in FIG. 7. Optical preform 1 is located above the substrate 3 so that the holes 2 and 4 coincide, but not directly, but on the discharge metal bushes 6 and 7, glued to the substrate. Of these, a part of the sleeves with holes 6 is aligned with the holes 4, and a part of the sleeves without holes 7 are glued in the calculated places in the middle zone of the substrate (in Fig. 3 on the dash-dotted circle).

В местах приклейки втулок 6 и 7 наносят клей (в частности DP-190), а чтобы обеспечить необходимую и одинаковую толщину клеевого слоя рекомендуется установить на периферийной окружности подложки под углом примерно 120° три временные технологические втулки с увеличенной (например, на 0,15 мм) высотой. На эти три втулки устанавливают заготовку. Излишки клея выдавливаются. По истечении 4-х часов выдерживания при комнатной температуре клей приобретает необходимую вязкость и три временные втулки удаляют. Этим приемом будет обеспечена равномерная разгрузка заготовки на втулках 6 и 7.At the glueing points of the sleeves 6 and 7, glue is applied (in particular, DP-190), and in order to ensure the necessary and uniform thickness of the adhesive layer, it is recommended to install three temporary technological sleeves with an increased (for example, 0.15) on the peripheral circumference of the substrate at an angle of approximately 120 °. mm) tall. On these three bushings set the workpiece. Excess glue is squeezed out. After 4 hours of incubation at room temperature, the glue acquires the necessary viscosity and three temporary sleeves are removed. This technique will ensure uniform unloading of the workpiece on the sleeves 6 and 7.

Деформация заготовки осуществляется с помощью механизма, состоящего из 12 одинаковых стягивающих элементов, располагаемых в совмещенных отверстиях 2 и 4 краевой зоны заготовки и подложки. Каждый стягивающий элемент (фиг. 7) состоит из тонкого стержня (шпильки) 8 с гайкой 9 на нижнем конце (гайка может быть приварена к шпильке) и гайкой 10 с конической шайбой 11 под гайкой 10. На нижней гайке 9 установлена между ступенчатой втулкой 12 и конической втулкой 13 пружина 14.The deformation of the workpiece is carried out using a mechanism consisting of 12 identical tightening elements located in the combined holes 2 and 4 of the marginal zone of the workpiece and the substrate. Each tightening element (Fig. 7) consists of a thin rod (stud) 8 with a nut 9 at the lower end (the nut can be welded to the stud) and a nut 10 with a conical washer 11 under the nut 10. On the lower nut 9 is installed between the stepped sleeve 12 and a conical sleeve 13 spring 14.

Способ деформации осуществляется в следующей последовательности. На рабочий стол с тремя домкратами устанавливают подложку 3 так, чтобы домкраты вошли в отверстия 5. На подложку 3 приклеивают в заданных позициях втулки 6 и 7 (они должны быть одинаковой высоты). После завершения процесса полимеризации клея на втулки устанавливают оптическую заготовку 1, совместив отверстия 2 и 4 в краевых зонах заготовки и подложки. В эти отверстия вставляют снизу шпильки стягивающих элементов и закручиванием обеих или только верхних гаек прижимают заготовку к подложке (фиг. 6). На заготовке шлифуют сферическую поверхность с радиусом, равным ближайшему радиусу внеосевой асферической поверхности с отклонением от сферы в 1 мкм. Раскручивают гайки и на разгрузочные втулки 6 и 7 устанавливают разновысотные калиброванные прокладки 15 (фиг. 8). Снова притягивают заготовку к подложке до полного касания ее с прокладками 15 и изгибания заготовки. Степень затяжки обеспечивается жесткостью пружин 14. Выполняют измерение полученной поверхности на координатно-измерительной машине, а именно отклонений ее от расчетной. Снова производят шлифование сферической поверхности заданного радиуса, после чего демонтируют стягивающие элементы и направляют заготовку на окончательную доводку асферической поверхности. На всех указанных операциях подъем и опускание заготовки осуществляют с помощью трех домкратов. В дальнейшем из отполированной заготовки вырезают требуемый шестигранник и тем самым отрезаются краевые сегменты с технологическими отверстиями.The method of deformation is carried out in the following sequence. On the work table with three jacks install the substrate 3 so that the jacks entered into the holes 5. On the substrate 3 are glued in the specified positions of the sleeve 6 and 7 (they must be the same height). After the glue polymerization process is completed, optical billet 1 is installed on the grommets by aligning the holes 2 and 4 in the marginal zones of the billet and substrate. The studs are inserted into these openings from the bottom by tightening the elements and tightening both or only the upper nuts press the workpiece against the substrate (Fig. 6). A spherical surface with a radius equal to the nearest radius of an off-axis aspheric surface with a 1 µm deflection from the sphere is ground on the workpiece. Unscrew the nuts and on discharge sleeves 6 and 7 install raznovisotnye calibrated gasket 15 (Fig. 8). Again attract the workpiece to the substrate until it touches the pads 15 and bending the workpiece. The degree of tightening is ensured by the stiffness of the springs 14. The measurement of the surface obtained is carried out on a coordinate measuring machine, namely its deviations from the calculated one. The spherical surface of a given radius is polished again, after which the tightening elements are removed and the workpiece is directed to the final finishing of the aspherical surface. In all these operations, raising and lowering the workpiece is carried out using three jacks. Subsequently, the desired hexagon is cut out of the polished workpiece, and thus the edge segments with technological holes are cut off.

Вариант 2 - для случая, когда наличие отверстий в краевой зоне заготовки недопустимо. Способ будет отличаться видоизменением некоторых операций, а механизм - другим конструктивным решением.Option 2 - for the case when the presence of holes in the edge zone of the workpiece is unacceptable. The method will be different modifications of some operations, and the mechanism - another constructive solution.

В этом случае подложка будет выполнена абсолютно так же, как в варианте 1 (фиг. 3 и 4), а заготовка - в виде диска, только без отверстий в краевой зоне. К нижней поверхности заготовки приклеивают 12 разгрузочных металлических втулок 16 с резьбовыми отверстиями по оси таким образом, чтобы эти отверстия были потом совмещены с отверстиями в краевой зоне подложки (фиг. 9), а также несколько, например, 8 втулок 7 без отверстий - в срединной зоне заготовки 1. Каждый стягивающий элемент механизма деформации выполнен аналогично в виде шпильки 17 с приваренной гайкой 9 на нижнем конце с размещенной на гайке во втулках 12 и 13 пружиной 14, при этом шпилька 17 выполнена с резьбой на верхнем конце (аналог болта) с возможностью вворачивания ее в резьбовое отверстие втулки 16. Процедуры деформации осуществляют следующим образом. Заготовку 1 устанавливают на подложку таким образом, чтобы резьбовые отверстия в приклеенных разгрузочных втулках 16 были совмещены с отверстиями 4 в краевой зоне подложки. В отверстия 4 вставляют шпильки (болты) 17 стягивающих элементов в сборе (фиг. 9), закручивая гайки (головки болта) 9, вворачивают их во втулки 16, тем самым притягивают заготовку 1 к подложке 3. На заготовке шлифуют сферическую поверхность с радиусом, равным ближайшему радиусу внеосевой асферической поверхности. Раскручивают гайки и на подложку устанавливают соосно краевым отверстиям разновысотные калиброванные прокладки 15 (фиг. 9). Снова притягивают заготовку к подложке до полного касания ее с прокладками 15 и изгибания заготовки. Дальнейшие операции (шлифование сферы, контроль, доводка) выполняют аналогично варианту 1.In this case, the substrate will be made absolutely in the same way as in option 1 (Fig. 3 and 4), and the workpiece - in the form of a disk, only without holes in the marginal zone. 12 unloading metal sleeves 16 with threaded holes along the axis are glued to the bottom surface of the workpiece so that these holes are then aligned with the holes in the edge area of the substrate (Fig. 9), as well as several, for example, 8 sleeves 7 without holes - in the middle the workpiece zone 1. Each tightening element of the deformation mechanism is made similarly as a stud 17 with a welded nut 9 at the lower end with a spring 14 placed on the nut in sleeves 12 and 13, while the stud 17 is threaded at the upper end (analog of a bolt) POSSIBILITY screwing it into threaded hole 16. The sleeve deformation Procedures carried out as follows. The workpiece 1 is installed on the substrate so that the threaded holes in the glued relief sleeves 16 are aligned with the holes 4 in the edge area of the substrate. Studs (bolts) 17 of the tightening elements assembled (Fig. 9) are inserted into the holes 4, tightening the nuts (bolt heads) 9, screw them into sleeves 16, thereby attracting the workpiece 1 to the substrate 3. On the workpiece they grind a spherical surface with a radius equal to the nearest radius of an off-axis aspheric surface. Unscrew the nuts and on the substrate establish calibrated gaskets 15 with different heights aligned with the edge holes (Fig. 9). Again attract the workpiece to the substrate until it touches the pads 15 and bending the workpiece. Further operations (grinding the sphere, control, fine-tuning) are performed similarly to option 1.

В обоих вариантах механизм деформации представляет из себя аналог обычного болтового соединения и процесс деформации осуществляется несложной его затяжкой, т.е. они промышленно применимы.In both cases, the deformation mechanism is an analogue of a conventional bolted joint, and the deformation process is carried out with a simple tightening, i.e. they are industrially applicable.

Claims (5)

1. Способ упругой деформации оптической заготовки для изготовления внеосевого тонкого асферического зеркала телескопа путем направленного притягивания к утолщенной малодеформируемой подложке с помощью стягивающих элементов, закрепленных по периметру заготовки, отличающийся тем, что в краевой зоне подложки и оптической заготовки выполняют соосные отверстия для стягивающих элементов, на краевые отверстия подложки устанавливают путем приклейки разгрузочные втулки с отверстиями, а в срединной зоне подложки - втулки без отверстий, на втулки устанавливают оптическую шлифованную плоскую заготовку, через краевые отверстия пропускают стягивающие элементы в виде стержней с гайками на концах и с закрепленной во втулках пружиной на нижней гайке, с конической шайбой - под верхней гайкой, гайками притягивают заготовку к подложке, выполняют на заготовке шлифованием сферу, ближайшую к асферической поверхности, раскручивают гайки, устанавливают на разгрузочные втулки разновысотные калиброванные прокладки, снова притягивают заготовку к подложке до касания ее с прокладками и изгибания заготовки, после чего контролируют деформированную заготовку, производят шлифование сферической поверхности заданного радиуса, демонтируют стягивающие элементы и направляют заготовку на окончательную доводку асферической поверхности.1. The method of elastic deformation of an optical preform for the manufacture of an off-axis thin aspherical mirror of a telescope by directional attraction to a thick non-deformable substrate by means of tightening elements fixed along the perimeter of the preform, characterized in that in the edge area of the substrate and the optical preform are aligned edge holes of the substrate are installed by gluing the discharge sleeves with holes, and in the middle zone of the substrate - sleeves without holes, for watts Streets establish an optical ground flat billet, pass through the edge holes tightening elements in the form of rods with nuts at the ends and with a spring fixed in the sleeves on the lower nut, with a conical washer under the upper nut, nuts attract the billet to the substrate, perform a sphere on the billet by grinding, close to the aspherical surface, unscrew the nuts, install different-height calibrated gaskets on the discharge sleeves, again attract the workpiece to the substrate until it touches the gaskets and the gaskets The bending of the workpiece, after which the deformed workpiece is monitored, the spherical surface of a given radius is polished, the tightening elements are removed and the workpiece is directed to the final finishing of the aspheric surface. 2. Способ упругой деформации оптической заготовки для изготовления внеосевого тонкого асферического зеркала телескопа путем направленного притягивания к утолщенной малодеформируемой подложке с помощью стягивающих элементов, закрепленных по периметру заготовки, отличающийся тем, что в краевой зоне подложки выполняют отверстия для стягивающих элементов, соосно им к заготовке приклеивают разгрузочные втулки с резьбовыми отверстиями, а в срединой зоне заготовки приклеивают разгрузочные втулки без отверстий, через краевые отверстия в подложке вставляют стягивающие элементы в виде стержней с резьбой на верхнем конце и гайкой на нижнем конце, на которой расположена во втулках пружина, путем закручивания гаек вворачивают стержни в резьбовые отверстия разгрузочных втулок и тем самым притягивают заготовку к подложке, шлифуют на заготовку сферу, ближайшую к асферической поверхности, раскручивают гайки, на подложку в местах расположения разгрузочных втулок устанавливают разновысотные калиброванные прокладки, на них устанавливают заготовку, снова притягивают заготовку к подложке до касания с калиброванными прокладками и изгибания заготовки, после чего контролируют деформированную заготовку, производят шлифование сферической поверхности заданного радиуса, демонтируют стягивающие элементы и направляют заготовку на окончательную доводку асферической поверхности.2. The method of elastic deformation of an optical preform for the manufacture of an off-axis thin aspherical mirror of a telescope by directional attraction to a thick low-deformable substrate with the help of tightening elements fixed along the perimeter of the workpiece, which are glued to the preform in the edge area of the substrate discharge sleeves with threaded holes, and in the middle zone of the workpiece, discharge sleeves without holes are glued through the edge holes in the In the attachment, tightening elements are inserted in the form of threaded rods at the upper end and a nut at the lower end, on which the spring is located in the bushes, screw the rods into the threaded holes of the unloading bushings by tightening the nuts, and then grind the sphere closest to the workpiece. aspherical surface, unscrew the nuts, on the substrate at the locations of the discharge sleeves set calibrated razors of different heights, on them set the workpiece, again attract the workpiece to odlozhke to touch with calibrated spacers and bending the workpiece and then monitored the deformed preform produce grinding a spherical surface of given radius, tightening elements dismantled and sent to the final finishing of the workpiece aspherical surface. 3. Способ упругой деформации оптической заготовки по п. 1 и 2, отличающийся тем, что после демонтажа стягивающих элементов заготовку поднимают с помощью домкратов, устанавливаемых в трех отверстиях в срединной зоне подложки.3. The method of elastic deformation of the optical preform according to claim 1 and 2, characterized in that after dismantling the tightening elements, the workpiece is lifted with the help of jacks installed in three holes in the middle zone of the substrate. 4. Механизм для упругой деформации оптической заготовки для изготовления внеосевого тонкого асферического зеркала телескопа, включающий стягивающие элементы, закрепленные по периметру заготовки, отличающийся тем, что стягивающие элементы выполнены в виде стержней с гайками на концах, с пружиной над нижней гайкой с креплением ее между двумя втулками, при этом верхняя гайка закреплена конической шайбой, стягивающие элементы установлены в соосных отверстиях в краевой зоне заготовки и подложки с разгрузочной втулкой с соосным отверстием и калиброванными прокладками между ними.4. Mechanism for elastic deformation of an optical workpiece for manufacturing an off-axis thin telescope aspherical mirror, including tightening elements fixed along the perimeter of the workpiece, characterized in that the tightening elements are made in the form of rods with nuts at the ends, with a spring above the bottom nut with its fastening between two bushings, while the top nut is fixed with a conical washer, tightening elements are installed in coaxial holes in the marginal zone of the workpiece and the substrate with a discharge sleeve with a coaxial hole calibrated shims between them. 5. Механизм для упругой деформации оптической заготовки для изготовления внеосевого тонкого асферического зеркала телескопа, включающий стягивающие элементы, закрепленные по периметру оптической заготовки, отличающийся тем, что стягивающие элементы выполнены в виде стержней с резьбой на верхнем конце и гайкой на нижнем конце, на которой расположена во втулках пружина, стягивающие элементы установлены в отверстиях в краевой зоне подложки с возможностью вворачивания их в резьбовые отверстия разгрузочных втулок, приклеенных к заготовке и совмещенных с отверстиями в краевой зоне подложки.5. Mechanism for elastic deformation of the optical billet for the manufacture of off-axis thin telescope aspherical mirror, including tightening elements fixed along the perimeter of the optical billet, characterized in that the tightening elements are made in the form of rods with a thread on the upper end and a nut on the lower end on which in the sleeves spring, tightening elements are installed in the holes in the edge area of the substrate with the possibility of screwing them into the threaded holes of the discharge sleeves glued to the workpiece and aligned with the holes in the edge area of the substrate.
RU2018136217A 2018-10-15 2018-10-15 Method of elastic deformation of an optical workpiece for production of off-axis thin aspherical mirror of telescope and mechanism for its implementation (versions) RU2687172C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018136217A RU2687172C1 (en) 2018-10-15 2018-10-15 Method of elastic deformation of an optical workpiece for production of off-axis thin aspherical mirror of telescope and mechanism for its implementation (versions)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018136217A RU2687172C1 (en) 2018-10-15 2018-10-15 Method of elastic deformation of an optical workpiece for production of off-axis thin aspherical mirror of telescope and mechanism for its implementation (versions)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2687172C1 true RU2687172C1 (en) 2019-05-07

Family

ID=66430628

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018136217A RU2687172C1 (en) 2018-10-15 2018-10-15 Method of elastic deformation of an optical workpiece for production of off-axis thin aspherical mirror of telescope and mechanism for its implementation (versions)

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2687172C1 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4364763A (en) * 1979-05-25 1982-12-21 Rennerfelt Gustav B Method of making mirror blanks including blanks made according to said method
US5089915A (en) * 1989-07-25 1992-02-18 Chromex, Inc. Fabrication of aspheric surfaces through controlled deformation of the figure of spherical reflective surfaces
RU125128U1 (en) * 2011-12-28 2013-02-27 Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" DEVICE FOR CONVERSION OF SPHERICAL MIRRORS TO ASPHERIC
RU2536322C1 (en) * 2013-04-29 2014-12-20 Открытое акционерное общество "Лыткаринский завод оптического стекла" Positioning and gluing of auxiliary large optical parts
US9314980B2 (en) * 2013-03-19 2016-04-19 Goodrich Corporation High correctability deformable mirror

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4364763A (en) * 1979-05-25 1982-12-21 Rennerfelt Gustav B Method of making mirror blanks including blanks made according to said method
US5089915A (en) * 1989-07-25 1992-02-18 Chromex, Inc. Fabrication of aspheric surfaces through controlled deformation of the figure of spherical reflective surfaces
RU125128U1 (en) * 2011-12-28 2013-02-27 Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" DEVICE FOR CONVERSION OF SPHERICAL MIRRORS TO ASPHERIC
US9314980B2 (en) * 2013-03-19 2016-04-19 Goodrich Corporation High correctability deformable mirror
RU2536322C1 (en) * 2013-04-29 2014-12-20 Открытое акционерное общество "Лыткаринский завод оптического стекла" Positioning and gluing of auxiliary large optical parts

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101955130B1 (en) Precision optical mount for optical devices
CN109940554B (en) Optical lens group clamping ring dismounting device and lens dismounting method
US9969051B2 (en) Holder for pneumatically blocking an optical lens
RU2687172C1 (en) Method of elastic deformation of an optical workpiece for production of off-axis thin aspherical mirror of telescope and mechanism for its implementation (versions)
US7964122B2 (en) Method of shaping an aspherical optical element
WO2015173362A1 (en) Optimum arrangement of actuator and sensor points on an optical element
CN109738977B (en) Prestress loading structure of large-deviation aspherical mirror
CN112034583B (en) High-integration complete machine device for microscope objective
CN209793631U (en) Pressing ring dismounting device for optical lens group
DE102015106184A1 (en) Method for shaping and / or shape correction of at least one optical element
CN205067863U (en) Sphere metal distorting lens
Sporer TMT: stressed mirror polishing fixture study
CN111458834B (en) Large-caliber deformable mirror device suitable for space environment
US8049974B2 (en) Method and apparatus for accurately aligning optical components
CN102049692B (en) Plate spring tensioning tool and machining method
CN212480514U (en) Flange face rubber lining repairing device
Zhu et al. Compliant polishing of thin-walled freeform workpiece
RU2536322C1 (en) Positioning and gluing of auxiliary large optical parts
US8927090B2 (en) Method for bonding bodies and composite body
CN112091773B (en) Diameter-variable universal high-speed fine grinding and polishing tool and assembling method thereof
KR102191516B1 (en) Wafer bonding apparatus
CN109719588B (en) Upper plate mold and method for forming micro lens module on upper plate mold
CN111390652A (en) Preparation method of off-axis aspheric silicon carbide reflector
US9272472B2 (en) Method of shaping an optical element that is elastically deformed by an adhesively-bonded ring
CN115609302A (en) Clamp for clamping barrel assembly and clamping method