RU2691821C1 - Pendulum-type dividing machine for making dashed structures on non-planar working surfaces - Google Patents

Pendulum-type dividing machine for making dashed structures on non-planar working surfaces Download PDF

Info

Publication number
RU2691821C1
RU2691821C1 RU2018107177A RU2018107177A RU2691821C1 RU 2691821 C1 RU2691821 C1 RU 2691821C1 RU 2018107177 A RU2018107177 A RU 2018107177A RU 2018107177 A RU2018107177 A RU 2018107177A RU 2691821 C1 RU2691821 C1 RU 2691821C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
carriage
dividing
axis
oscillations
incisal
Prior art date
Application number
RU2018107177A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Анатолий Васильевич Лукин
Андрей Николаевич Мельников
Original Assignee
Акционерное общество "Научно-производственное объединение "Государственный институт прикладной оптики" (АО "НПО ГИПО")
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 "Научно-производственное объединение "Государственный институт прикладной оптики" (АО "НПО ГИПО") filed Critical Акционерное общество "Научно-производственное объединение "Государственный институт прикладной оптики" (АО "НПО ГИПО")
Priority to RU2018107177A priority Critical patent/RU2691821C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2691821C1 publication Critical patent/RU2691821C1/en

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q16/00—Equipment for precise positioning of tool or work into particular locations not otherwise provided for
    • B23Q16/02—Indexing equipment
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/18—Diffraction gratings

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Processing Of Stones Or Stones Resemblance Materials (AREA)

Abstract

FIELD: manufacturing technology.SUBSTANCE: invention relates to production of diffraction grids on non-planar working surfaces with large deflection needle. Dividing machine comprises bed with separating carriage with its displacement drive and dividing carriage position sensor, and cutter carriage made in form of pendulum, with its displacement drive, made with possibility to provide angular self-oscillations of cutter carriage relative to its axis, which is fixed on rotation supports arranged on the bedplate, diamond cutter installed on the cutter carriage with its lifting and lowering mechanism for the stroke formation and the said drives and the mechanism control unit. Dividing carriage is installed on rotation supports with the possibility of rotation relative to the axis located along its support of rotation; at that, the cutter carriage is equipped with a counterweight located at its end below the axis of angular auto-oscillations of the cutter carriage.EFFECT: use of invention makes it possible to expand technological capabilities of machine.7 cl, 5 dwg

Description

Изобретение относится к области станкостроения, а именно, к делительным машинам, и может быть использовано при изготовлении штриховых структур, например дифракционных решеток, на неплоских рабочих поверхностях (сферических, асферических, в том числе тороидальных) с большой стрелкой прогиба (более 10 мм), необходимых для создания, в частности, компактной светосильной спектральной аппаратуры (монохроматоров-осветителей, гиперспектрометров).The invention relates to the field of machine tools, namely, to dividing machines, and can be used in the manufacture of stroke structures, such as diffraction gratings, on non-planar working surfaces (spherical, aspherical, including toroidal) with a large deflection (more than 10 mm), necessary to create, in particular, compact aperture spectral equipment (monochromator-illuminators, hyperspectrometers).

Известна делительная машина для изготовления вогнутых и выпуклых дифракционных решеток [Harada Т., Kita Т. Mechanically ruled aberration-corrected concave gratings // Applied Optics. 1980. Vol. 19. No. 23. Pp.3 987-3993.].Known dividing machine for the manufacture of concave and convex diffraction gratings [Harada T., Kita T. Mechanically ruled aberration-corrected concave gratings // Applied Optics. 1980. Vol. 19. No. 23. Pp.3 987-3993.].

Делительная машина содержит станину, делительную и резцовую каретки, приводы перемещения делительной и резцовой кареток, механизмы подъема и опускания алмазного резца и цилиндрических направляющих резцовой каретки, механизм поворота алмазного резца, блок управления приводами перемещения делительной и резцовой кареток и датчик линейного перемещения делительной каретки. Привод перемещения делительной каретки выполнен с возможностью электронного управления процессом перемещения для обеспечения нарезания штриховых структур. Механизм подъема и опускания цилиндрических направляющих резцовой каретки выполнен с возможностью электронного управления процессом перемещения в целях обеспечения концентричности поверхностей цилиндрических направляющих и сферической подложки изготавливаемой штриховой структуры.The dividing machine includes a frame, a dividing and cutting carriage, drives for moving the dividing and cutting carriages, mechanisms for raising and lowering the diamond cutter and cylindrical guides of the cutting carriage, a turning mechanism for the diamond cutter, a control unit for the drives for moving the separating and cutting carriages and the linear displacement sensor of the dividing carriage. The movement of the dividing carriage is made with the possibility of electronic control of the process of moving to ensure the cutting of stroke structures. The mechanism for raising and lowering the cylindrical guides of the incisal carriage is made with the possibility of electronic control of the displacement process in order to ensure the concentricity of the surfaces of the cylindrical guides and the spherical substrate of the manufactured stroke structure.

Основными недостатками аналога являются конструктивно-технологические ограничения по величине стрелки прогиба изготавливаемых штриховых структур на неплоских поверхностях - не более 10 мм, и сложность конструкции делительной машины, так как она содержит пять систем управления, задействованных в процессе нарезания штриховой структуры на неплоских рабочих поверхностях.The main disadvantages of the analogue are the design and technological limitations on the size of the arrow of the deflection of the manufactured dashed structures on non-planar surfaces - not more than 10 mm, and the design complexity of the dividing machine, since it contains five control systems involved in the process of cutting the dashed structure on non-planar working surfaces.

Прототипом является делительная машина маятникового типа для изготовления периодических штриховых структур, преимущественно дифракционных решеток [Беляков Ю.М, Лукин А.В., Мельников А.Н. Устойчивость функционирования делительной машины маятникового типа к воздействию внешних факторов // Оптический журнал. 2007. Т. 74. №3. С. 23-28].The prototype is a pendulum-type dividing machine for the manufacture of periodic line structures, mainly diffraction gratings [Belyakov Yu.M., Lukin AV, Melnikov A.N. The stability of the functioning of the pendulum-type dividing machine to the effects of external factors. 2007. T. 74. №3. Pp. 23-28].

Данная делительная машина для изготовления периодических штриховых структур, преимущественно дифракционных решеток, содержит станину, делительную и резцовую каретки, приводы перемещения делительной и резцовой кареток, механизм подъема и опускания алмазного резца, блок управления приводами перемещения делительной и резцовой кареток, а также механизмом подъема и опускания алмазного резца, и датчик линейного перемещения делительной каретки. Резцовая каретка выполнена в виде маятника, закрепленного не менее чем на двух опорах с трением упругости, а привод перемещения резцовой каретки - в виде привода обеспечения угловых автоколебаний резцовой каретки. Механизм подъема и опускания алмазного резца расположен на резцовой каретке ниже оси угловых автоколебаний резцовой каретки. На делительной каретке закреплена подложка изготавливаемой штриховой структуры, а на резцовой каретке - алмазный резец для нарезания штрихов.This dividing machine for the manufacture of periodic bar structures, mainly diffraction gratings, contains a frame, a dividing and cutting carriage, drives for moving the dividing and cutting carriages, a mechanism for raising and lowering the diamond cutter, a control unit for the drives for moving the separating and cutting carriages, as well as a mechanism for lifting and lowering diamond cutter, and a linear movement sensor dividing the carriage. The cutting carriage is made in the form of a pendulum fixed on at least two supports with elastic friction, and the drive for moving the tool carriage is in the form of a drive ensuring angular self-oscillations of the tool carriage. The mechanism for raising and lowering the diamond cutter is located on the cutting carriage below the axis of the angular self-oscillations of the cutting carriage. The dividing carriage is fixed to the substrate of the manufactured dashed structure, and the diamond carving for cutting dashes is fixed to the cutting carriage.

Основным недостатком прототипа являются ограниченные функциональные возможности, так как данная делительная машина обеспечивает изготовление дифракционных решеток на неплоских рабочих поверхностях с небольшой стрелкой прогиба - не более 0,2 мм - из-за того, что делительная каретка установлена с возможностью совершать только линейные перемещения, механизм подъема и опускания алмазного резца расположен ниже оси угловых автоколебаний резцовой каретки, а также из-за наличия опор с трением упругости, ограничивающих амплитуду угловых автоколебаний резцовой каретки в пределах ±1°.The main disadvantage of the prototype is limited functionality, since this dividing machine provides for the manufacture of diffraction gratings on non-planar working surfaces with a small deflection arrow - not more than 0.2 mm - due to the fact that the dividing carriage is installed with the ability to perform only linear movements, the mechanism raising and lowering the diamond cutter is located below the axis of the angular self-oscillations of the cutting carriage, and also because of the presence of supports with elastic friction, limiting the amplitude of the angular auto Oscillation of the incisal carriage within ± 1 °.

Техническим результатом изобретения является расширение функциональных возможностей делительной машины маятникового типа, а именно, обеспечение возможности изготовления штриховых структур на неплоских рабочих поверхностях с большой стрелкой прогиба.The technical result of the invention is to expand the functionality of the dividing machine of the pendulum type, namely, the provision of the possibility of manufacturing line structures on non-planar working surfaces with a large deflection arrow.

Технический результат достигается за счет того, что в делительной машине маятникового типа для изготовления штриховых структур на неплоских рабочих поверхностях, содержащей станину с расположенными на ней делительной кареткой с приводом ее перемещения и датчиком положения делительной каретки, и резцовой кареткой, выполненной в виде маятника, с приводом ее перемещения, выполненным с возможностью обеспечения угловых автоколебаний резцовой каретки относительно ее оси, которая закреплена на опорах вращения, расположенных на станине, установленный на резцовой каретке алмазный резец с механизмом его подъема и опускания для формирования штриха и блок управления упомянутыми приводами и механизмом, согласно настоящему изобретению, делительная каретка установлена на опорах вращения с возможностью поворота относительно оси, расположенной вдоль ее опор вращения, в плоскости, перпендикулярной плоскости угловых автоколебаний резцовой каретки, причем геометрическая ось поворота делительной каретки пересекается с геометрической осью, относительно которой резцовая каретка совершает угловые автоколебания, при этом резцовая каретка снабжена противовесом, расположенным на ее конце ниже оси угловых автоколебаний резцовой каретки, а механизм подъема и опускания алмазного резца установлен на противоположном конце резцовой каретки относительно оси ее угловых автоколебаний. Делительная каретка снабжена телескопическим механизмом и противовесом, расположенным ниже геометрической оси поворота делительной каретки. Противовес делительной каретки выполнен с возможностью регулирования по массе и моменту инерции. Датчик положения делительной каретки выполнен в виде датчика поворота. Резцовая каретка выполнена в виде вертикально расположенной рамы и снабжена телескопическим механизмом. Противовес резцовой каретки выполнен с возможностью регулирования по массе и моменту инерции.The technical result is achieved due to the fact that in a dividing machine of the pendulum type for the manufacture of stroke structures on non-planar working surfaces containing a frame with a dividing carriage located on it with a drive of its movement and a dividing carriage position sensor, and a chisel carriage made in the form of a pendulum, with the drive of its movement, made with the possibility of providing the angular self-oscillations of the incisal carriage relative to its axis, which is fixed on the rotational supports located on the frame, A diamond cutter mounted on the incisal carriage with a mechanism for raising and lowering it to form a stroke and a control unit for the mentioned drives and mechanism according to the present invention; the dividing carriage is mounted on rotational supports that can be rotated about an axis located along its rotational supports in a plane perpendicular to the plane angular self-oscillations of the incisal carriage, and the geometric axis of rotation of the dividing carriage intersects with the geometrical axis, relative to which the incisal carriage with completes angular self-oscillations, while the incisal carriage is equipped with a counterweight located at its end below the axis of angular self-oscillations of the incisal carriage, and the mechanism for raising and lowering the diamond cutter is installed at the opposite end of the incisal carriage relative to the axis of its angular self-oscillations. The dividing carriage is equipped with a telescopic mechanism and a counterweight located below the geometric axis of rotation of the dividing carriage. The counterweight of the dividing carriage is made with the ability to control the mass and moment of inertia. The position sensor dividing the carriage made in the form of a rotation sensor. The cutting carriage is made in the form of a vertically located frame and is equipped with a telescopic mechanism. The counterweight of the incisal carriage is adapted to be controlled by the mass and the moment of inertia.

Сущность изобретения поясняется чертежами (фиг. 1-фиг. 5).The invention is illustrated by drawings (Fig. 1-Fig. 5).

На фиг. 1 изображена функциональная схема предлагаемой делительной машины маятникового типа для изготовления штриховых структур на неплоских рабочих поверхностях, на которой стрелками показана возможность поворота делительной каретки и угловых автоколебаний резцовой каретки.FIG. 1 shows a functional diagram of the proposed pendulum-type dividing machine for manufacturing stroke structures on non-planar working surfaces, on which arrows indicate the possibility of rotating the dividing carriage and angular self-oscillations of the incisal carriage.

На фиг. 2 изображены вид сбоку на делительную каретку и траектория движения алмазного резца при формировании штриха в диаметральном сечении световой зоны выпуклой рабочей поверхности подложки изготавливаемой штриховой структуры (световая зона заключена между точками б и г касания лезвия алмазного резца с выпуклой рабочей поверхностью подложки), при этом показаны делительная каретка, механизм подъема и опускания алмазного резца.FIG. 2 shows a side view of the dividing carriage and the trajectory of movement of the diamond cutter when forming the stroke in the diametrical section of the light zone of the convex working surface of the substrate of the dashed structure being made (the light zone is between the points b and g touching the diamond blade of the diamond with the convex working surface of the substrate) the dividing carriage, the mechanism of raising and lowering of a diamond cutter.

На фиг. 3 изображено расположение делительной каретки во время работы предлагаемой делительной машины в начальном положении А, при этом нарезка штриховой структуры выполняется в начальной краевой световой зоне выпуклой рабочей поверхности подложки.FIG. 3 shows the arrangement of the dividing carriage during operation of the proposed dividing machine in the initial position A, while cutting the dashed structure is performed in the initial edge light zone of the convex working surface of the substrate.

На фиг. 4 изображено расположение делительной каретки во время работы предлагаемой делительной машины в среднем положении Б, при этом нарезка штриховой структуры выполняется в диаметральном сечении световой зоны выпуклой рабочей поверхности подложки.FIG. 4 shows the location of the dividing carriage during operation of the proposed dividing machine in the middle position B, while cutting the dashed structure is performed in the diametrical section of the light zone of the convex working surface of the substrate.

На фиг. 5 изображено расположение делительной каретки во время работы предлагаемой делительной машины в конечном положении В, при этом нарезка штриховой структуры выполняется в конечной краевой световой зоне выпуклой рабочей поверхности подложки.FIG. 5 shows the arrangement of the dividing carriage during operation of the proposed dividing machine in the final position B, while cutting the dashed structure is performed in the final edge light zone of the convex working surface of the substrate.

Делительная машина маятникового типа для изготовления штриховых структур на неплоских рабочих поверхностях содержит станину 1, делительную каретку 2, резцовую каретку 3, приводы 4 и 5 перемещения, соответственно, делительной и резцовой кареток, механизм 6 подъема и опускания алмазного резца 7, блок 8 управления приводами 4, 5 и механизмом 6, датчик 9 поворота делительной каретки 2, представляющий собой прецизионный энкодер (датчик положения), встроенный в состав поворотной платформы модели М-062. Вход датчика 9 поворота делительной каретки 2 сопряжен с делительной кареткой 2, а выход подключен к входу блока 8 управления, первый выход которого подключен к входу привода 4, сопряженного с делительной кареткой 2. Второй выход блока 8 управления подключен к входу механизма 6 подъема и опускания алмазного резца 7, а третий выход - к входу привода 5, выход которого сопряжен с резцовой кареткой 3.Pendulum type dividing machine for manufacturing stroke structures on non-planar working surfaces contains a bed 1, a dividing carriage 2, a cutting carriage 3, drives 4 and 5 for moving, respectively, dividing and cutting carriages, a mechanism 6 for raising and lowering a diamond cutter 7, a block 8 for driving control 4, 5 and mechanism 6, the sensor 9 of rotation of the dividing carriage 2, which is a precision encoder (position sensor), built into the structure of the turntable model M-062. The sensor input 9 of the rotation of the dividing carriage 2 is connected to the dividing carriage 2, and the output is connected to the input of the control unit 8, the first output of which is connected to the input of the drive 4 connected to the dividing carriage 2. The second output of the control unit 8 is connected to the input of the lifting and lowering mechanism 6 diamond cutter 7, and the third output - to the input of the drive 5, the output of which is associated with the cutting carriage 3.

Делительная каретка 2 с приводом 4 и датчиком 9 поворота расположена на станине 1. Делительная каретка 2 установлена на опорах 12 вращения с возможностью поворота относительно оси, расположенной вдоль опор 12 вращения и имеет столик 18, на котором закреплена подложка 10 изготавливаемой штриховой структуры.The dividing carriage 2 with the drive 4 and the rotation sensor 9 is located on the bed 1. The dividing carriage 2 is mounted on the rotation supports 12 rotatably about an axis located along the rotation supports 12 and has a table 18 on which the substrate 10 of the manufactured dashed structure is fixed.

Делительная каретка 2 может быть снабжена телескопическим механизмом 16 для подстройки расположения подложки 10 изготавливаемой штриховой структуры относительно алмазного резца 7.The dividing carriage 2 can be equipped with a telescopic mechanism 16 for adjusting the location of the substrate 10 of the manufactured dashed structure relative to the diamond cutter 7.

Делительная каретка 2 может быть снабжена противовесом 13, расположенным ниже ее геометрической оси поворота. Противовес 13 делительной каретки 2 выполнен с возможностью регулирования по массе и моменту инерции на этапе технологической настройки, до операции нарезки штриховой структуры, для обеспечения динамического равновесия делительной каретки 2 относительно ее геометрической оси поворота. Суммарный центр масс делительной каретки 2 и подложки 10 изготавливаемой штриховой структуры расположен на геометрической оси поворота делительной каретки 2. Привод 4 выполнен с возможностью электронного управления процессом поворота делительной каретки 2 и построен на основе использования прецизионной поворотной платформы модели М-062, включающей в свой состав двигатель постоянного тока мощностью 3 Вт и безлюфтовую червячную передачу.The dividing carriage 2 can be provided with a counterweight 13 located below its geometric axis of rotation. The counterweight 13 of the dividing carriage 2 is arranged to be controlled by mass and moment of inertia at the stage of technological adjustment, prior to the operation of cutting the dashed structure, to ensure dynamic equilibrium of the dividing carriage 2 relative to its geometric axis of rotation. The total center of mass of the dividing carriage 2 and the substrate 10 of the manufactured dashed structure is located on the geometric axis of rotation of the dividing carriage 2. The actuator 4 is designed to electronically control the process of rotating the dividing carriage 2 and is based on the use of a precision rotary platform model M-062, which includes 3 W DC motor and backlash-free worm gear.

Резцовая каретка 3 с приводом 5 ее перемещения также расположена на станине 1. На резцовой каретке 3, выполненной в виде маятника, установлен алмазный резец 7 с механизмом 6 его подъема и опускания. Механизм 6 подъема и опускания алмазного резца 7, расположенный на резцовой каретке 3, построен на основе использования типового управляемого электромагнита с напряжением питания постоянного тока, равным 27В. Привод 5 перемещения резцовой каретки 3 предназначен для обеспечения поперечного движения - подачи алмазного резца 7 в виде незатухающих угловых колебаний, что достигается в режиме угловых автоколебаний резцовой каретки 3. Привод 5 выполнен с возможностью обеспечения угловых автоколебаний резцовой каретки 3 относительно ее оси 15, которая закреплена на опорах 11 вращения, расположенных на станине 1.The incisal carriage 3 with the drive 5 of its movement is also located on the bed 1. On the incisal carriage 3, made in the form of a pendulum, a diamond cutter 7 with a mechanism 6 for raising and lowering it is installed. The mechanism 6 of raising and lowering the diamond cutter 7, located on the cutting carriage 3, is based on the use of a typical controlled electromagnet with a DC supply voltage equal to 27V. The actuator 5 to move the incisal carriage 3 is designed to provide transverse movement - supply of the diamond cutter 7 in the form of undamped angular oscillations, which is achieved in the mode of angular self-oscillations of the incisal carriage 3. The actuator 5 is configured to provide angular self-oscillations of the incisal carriage 3 relative to its axis 15, which is fixed on the supports 11 of rotation located on the frame 1.

Опоры 11 вращения с осью 15 обеспечивают большую амплитуду угловых автоколебаний резцовой каретки 3 (в пределах ±20°).The supports 11 of rotation with the axis 15 provide a large amplitude of the angular self-oscillations of the incisal carriage 3 (within ± 20 °).

В плоскости, перпендикулярной плоскости угловых автоколебаний резцовой каретки 3, осуществляется поворот делительной каретки 2, причем геометрическая ось ее поворота пересекается с геометрической осью, относительно которой резцовая каретка 3 совершает угловые автоколебания. Резцовая каретка 3 выполнена в виде вертикально расположенной рамы и может быть снабжена телескопическим механизмом 17 для подстройки своих геометрических размеров по высоте в условиях конкретных размеров подложки 10 изготавливаемой штриховой структуры. Резцовая каретка 3 снабжена противовесом 14, расположенным на ее конце ниже оси 15 угловых автоколебаний резцовой каретки 3. Противовес 14 резцовой каретки 3 выполнен с возможностью регулирования по массе и моменту инерции для того, чтобы резцовая каретка 3 обладала динамическими свойствами маятника с центром масс, расположенным ниже геометрической оси угловых автоколебаний резцовой каретки 3. Регулируемый противовес 14 позволяет подбирать частоту угловых автоколебаний резцовой каретки 3 с целью достижения оптимальной производительности нарезки штрихов. Механизм 6 подъема и опускания алмазного резца 7 установлен на противоположном конце резцовой каретки 3 относительно оси 15 ее угловых автоколебаний. Резцовая каретка 3 вместе с алмазным резцом 7 совершает воспроизводимые быстрые, по отношению к повороту делительной каретки 2, угловые автоколебания с большой амплитудой в плоскости качания. Причем траектория движения алмазного резца 7 в своем рабочем ходе практически равна радиусу кривизны выпуклой рабочей поверхности подложки 10. Путем подбора нагружения и установки регулируемого упора (на всех фигурах упор не показан) достигается плавное вхождение алмазного резца 7 в рабочий слой, нанесенный на выпуклую рабочую поверхность подложки 10, что исключает скол алмазного резца 7.In the plane perpendicular to the plane of the angular self-oscillations of the incisal carriage 3, the pivoting carriage 2 is rotated, and the geometric axis of its rotation intersects with the geometrical axis, relative to which the incisal carriage 3 performs angular self-oscillations. The cutting carriage 3 is made in the form of a vertically positioned frame and can be equipped with a telescopic mechanism 17 for adjusting its geometric dimensions in height in terms of specific dimensions of the substrate 10 of the fabricated line structure. The incisal carriage 3 is provided with a counterweight 14 located at its end below the axis 15 of the angular self-oscillations of the incisal carriage 3. The counterweight 14 of the incisal carriage 3 is adjustable in mass and inertia so that the incisal carriage 3 has the dynamic properties of a pendulum with a center of mass located below the geometric axis of the angular self-oscillations of the incisal carriage 3. Adjustable counterweight 14 allows you to select the frequency of angular self-oscillations of the incisal carriage 3 in order to achieve optimal performance n cutting strokes. The mechanism 6 for raising and lowering the diamond cutter 7 is mounted on the opposite end of the cutting carriage 3 relative to the axis 15 of its angular self-oscillations. The cutting carriage 3 together with the diamond cutter 7 makes reproducible fast, with respect to the rotation of the dividing carriage 2, angular self-oscillations with a large amplitude in the plane of swing. Moreover, the path of movement of the diamond cutter 7 in its working stroke is almost equal to the radius of curvature of the convex working surface of the substrate 10. By selecting the loading and installing an adjustable stop (in all the figures the stop is not shown), the diamond cutter 7 smoothly enters the working layer applied to the convex working surface substrate 10, which eliminates the chipping of the diamond cutter 7.

Перед началом работы делительной машины предварительно рассчитывают амплитуду и частоту угловых автоколебаний резцовой каретки 3 исходя из требуемых размеров изготавливаемой на выпуклой рабочей поверхности подложки 10 штриховой структуры, геометрических размеров и динамических свойств резцовой каретки 3.Before the operation of the dividing machine, the amplitude and frequency of the angular self-oscillations of the incisal carriage 3 are preliminarily calculated based on the required dimensions of the line structure produced on the convex working surface of the substrate 10, the geometrical dimensions and dynamic properties of the incisal carriage 3.

Делительная машина работает следующим образом.Dividing machine works as follows.

Дифракционную решетку формируют непосредственно в материале подложки - в стекле или в металле, либо в тонком металлическом слое, нанесенном, как правило, методом вакуумного испарения на выпуклую рабочую поверхность подложки 10 изготавливаемой штриховой структуры.The diffraction grating is formed directly in the substrate material — in glass or in metal, or in a thin metal layer applied, as a rule, by vacuum evaporation onto a convex working surface of the substrate 10 of the dashed structure.

В исходном нерабочем положении узлов и механизмов делительной машины делительная каретка 2 с противовесом 13, резцовая каретка 3 с противовесом 14, механизм 6 подъема и опускания алмазного резца 7 находятся в статическом состоянии и расположены в вертикальной плоскости, при этом алмазный резец 7 поднят (см. фиг. 1, на которой стрелками показана возможность поворота делительной каретки и угловых автоколебаний резцовой каретки).In the initial non-working position of the units and mechanisms of the dividing machine, the dividing carriage 2 with the counterweight 13, the incisal carriage 3 with the counterweight 14, the mechanism 6 for raising and lowering the diamond cutter 7 are in a static state and arranged in a vertical plane, while the diamond cutter 7 is raised (see Fig. 1, in which the arrows show the possibility of rotating the dividing carriage and the angular self-oscillations of the incisal carriage).

Предварительно, до операции нарезки штрихов дифракционной решетки, осуществляют технологические операции по юстировке подложки 10 и алмазного резца 7.Previously, before the operation of cutting grooves of the diffraction grating, carry out technological operations for the alignment of the substrate 10 and the diamond cutter 7.

В результате юстировки подложки 10 обеспечивается движение ее выпуклой рабочей поверхности по заданной траектории. В результате юстировки алмазного резца 7 устанавливаются требуемая величина технологического зазора между режущей кромкой лезвия алмазного резца 7 и выпуклой рабочей поверхностью подложки 10 в исходном состоянии, необходимая величина нагружения на алмазный резец 7 и требуемая пространственная ориентация режущей кромки лезвия алмазного резца 7.As a result of the alignment of the substrate 10, its convex working surface moves along a predetermined path. As a result of the adjustment of the diamond cutter 7, the required technological gap between the cutting edge of the diamond cutter 7 and the convex working surface of the substrate 10 in the initial state, the required amount of loading on the diamond cutter 7 and the required spatial orientation of the cutting edge of the diamond cutter 7 are set.

При включении делительной машины блок 8 управления, с помощью привода 5 перемещения резцовой каретки 3, выводит резцовую каретку 3, выполненную в виде маятника на опорах 11 вращения, в режим угловых автоколебаний.When the dividing machine is turned on, the control unit 8, using the drive 5 for moving the incisal carriage 3, brings the incisal carriage 3, made in the form of a pendulum on the supports 11 of rotation, into the mode of angular self-oscillations.

Делительная машина готова к операции нарезки штрихов дифракционной решетки.The dividing machine is ready for the operation of cutting the grating grooves.

Цикл нарезки штрихов дифракционной решетки рассмотрим на примере нарезки штриховой структуры в диаметральном сечении световой зоны, расположенной между точками б и г касания лезвия алмазного резца 7 с выпуклой рабочей поверхностью подложки 10 (см. фиг. 2, на которой резцовая каретка 3 не показана).The cycle of cutting the grooves of the diffraction grating will consider the example of cutting the dashed structure in the diametrical section of the light zone located between points b and g touching the blade of the diamond cutter 7 with the convex working surface of the substrate 10 (see Fig. 2, where the cutting carriage 3 is not shown).

Блок 8, подавая управляющие сигналы, синхронизирует работу трех основных систем - привода 4 перемещения делительной каретки 2, привода 5 перемещения резцовой каретки 3 и механизма 6 подъема и опускания алмазного резца 7.Unit 8, giving control signals, synchronizes the operation of three main systems - the actuator 4 moves the dividing carriage 2, the actuator 5 moves the incisal carriage 3 and the mechanism 6 raises and lowers the diamond cutter 7.

На механизм 6 подан управляющий сигнал, поэтому алмазный резец 7 поднят и находится в нерабочем крайнем левом положении а вне указанной световой зоны выпуклой рабочей поверхности подложки 10, при этом делительная каретка 2 расположена неподвижно.The control signal 6 is supplied to the mechanism 6, therefore the diamond cutter 7 is raised and is in the non-working leftmost position a outside the specified light zone of the convex working surface of the substrate 10, while the dividing carriage 2 is stationary.

Далее резцовая каретка 3 перемещает механизм 6 с алмазным резцом 7 в положение б, совпадающее с началом световой зоны выпуклой рабочей поверхности подложки 10.Next, the cutting carriage 3 moves the mechanism 6 with a diamond cutter 7 to position b, which coincides with the beginning of the light zone of the convex working surface of the substrate 10.

С блока 8 на механизм 6 поступает управляющий сигнал, в результате чего алмазный резец 7 опускается, переходя в свое рабочее положение, и начинает формировать штрих последовательно и непрерывно от положения б, проходя положение в, до положения г включительно, совпадающего с окончанием световой зоны выпуклой рабочей поверхности подложки 10. Затем, в положении г, с блока 8 на механизм 6 поступает управляющий сигнал, в результате чего алмазный резец 7 поднимается, переходя в свое нерабочее положение.From block 8 to the mechanism 6 receives a control signal, resulting in a diamond cutter 7 is lowered, moving into its working position, and begins to form a stroke consistently and continuously from position b, passing position c to position g inclusively coinciding with the end of the light zone convex the working surface of the substrate 10. Then, in position g, from block 8 to the mechanism 6 receives a control signal, resulting in a diamond cutter 7 rises, moving into its inoperative position.

Далее резцовая каретка 3 перемещает механизм 6 с алмазным резцом 7 в крайнее правое положение д вне указанной световой зоны выпуклой рабочей поверхности подложки 10. Достигнув крайнего правого положения д, резцовая каретка 3 с механизмом 6 подъема и опускания алмазного резца 7 останавливается. Таким образом, механизм 6 с алмазным резцом 7, пройдя траекторию своего движения от положения а до положения д, завершил рабочий ход. Достигнув крайнего правого положения д, механизм 6 с алмазным резцом 7 начинает перемещаться в противоположном направлении - от положения д к положению а, совершая холостой ход. За время выполнения резцовой кареткой 3 холостого хода, делительная каретка 2 с подложкой 10 совершает поворот на заданный угловой шаг, равный периоду штриховой структуры в угловой мере. При этом величина поворота делительной каретки 2 контролируется датчиком 9. В момент достижения алмазным резцом 7 положения а, делительная каретка 2 с подложкой 10 останавливается, переместившись на угловое расстояние, равное периоду штриховой структуры в угловой мере.Next, the incisal carriage 3 moves the mechanism 6 with the diamond cutter 7 to the extreme right position e outside the specified light zone of the convex working surface of the substrate 10. Having reached the rightmost position e, the incisal carriage 3 with the mechanism 6 raising and lowering the diamond cutter 7 stops. Thus, mechanism 6 with a diamond cutter 7, having passed the trajectory of its movement from position a to position q, completed the working stroke. Having reached the extreme right position d, the mechanism 6 with a diamond cutter 7 begins to move in the opposite direction - from position d to position a , making idling. During the execution of the cut-off carriage 3 idling, the dividing carriage 2 with the substrate 10 makes a turn at a given angular step equal to the period of the dashed structure in the angular measure. The magnitude of the rotation of the dividing carriage 2 is controlled by the sensor 9. When the diamond cutter 7 reaches position a , the dividing carriage 2 with the substrate 10 stops, moving by an angular distance equal to the period of the dashed structure in the angular measure.

Далее описанный выше цикл перемещения алмазного резца 7 - от положения а до положения д - при работе делительной машины повторяется (см. фиг. 2).Next, the above-described cycle of moving the diamond cutter 7 - from the position a to the position d - during operation of the dividing machine is repeated (see Fig. 2).

Процесс нарезки всей штриховой структуры выполняется аналогично процессу, описанному выше, при этом делительная каретка 2 с подложкой 10 проходит последовательно траекторию (с соответствующими остановками на момент нанесения каждого штриха) от своего начального положения А (см. фиг. 3) через положение Б, соответствующее диаметральному сечению световой зоны выпуклой рабочей поверхности подложки 10 (см. фиг. 4) до своего конечного положения В (см. фиг. 5).The process of cutting the entire stroke structure is performed similarly to the process described above, while the separating carriage 2 with the substrate 10 passes successively a trajectory (with corresponding stops at the time of each stroke) from its initial position A (see FIG. 3) through position B, corresponding to the diametral cross section of the light zone of the convex working surface of the substrate 10 (see FIG. 4) to its final position B (see FIG. 5).

Предлагаемая делительная машина маятникового типа для изготовления штриховых структур на неплоских рабочих поверхностях с большой стрелкой прогиба, преимущественно на выпуклых поверхностях, по сравнению с прототипом, является более эффективной по энергетическим затратам в пересчете на формирование одного штриха, поскольку используется автоколебательный режим движения резцовой каретки 3.The proposed pendulum type dividing machine for manufacturing stroke structures on non-planar working surfaces with a large deflection arrow, mainly on convex surfaces, as compared with the prototype, is more efficient in terms of energy costs in terms of the formation of a single stroke, since the self-oscillating movement of the cutting carriage 3 is used.

Использование предлагаемой делительной машины маятникового типа обеспечит возможность изготовления дифракционных решеток на неплоских рабочих поверхностях с большой стрелкой прогиба (например, 50 мм) для компактной светосильной спектральной аппаратуры (монохроматоров-осветителей, гиперспектрометров) за счет поворота делительной каретки, угловых автоколебаний резцовой каретки с большой амплитудой, а также изменения места расположения механизма подъема и опускания алмазного резца на резцовой каретке.The use of the proposed pendulum-type dividing machine will provide the ability to manufacture diffraction gratings on non-planar working surfaces with a large arrow of deflection (for example, 50 mm) for compact high-aperture spectral equipment (monochromator illuminators, hyperspectrometers) due to the rotation of the dividing carriage, angular self-oscillations of the incisal carriage with a large amplitude , as well as changing the location of the mechanism for raising and lowering the diamond cutter on the cutting carriage.

Claims (7)

1. Делительная машина маятникового типа для изготовления штриховых структур на неплоских рабочих поверхностях, содержащая станину с расположенными на ней делительной кареткой с приводом ее перемещения и датчиком положения делительной каретки, и резцовой кареткой, выполненной в виде маятника, с приводом ее перемещения, выполненным с возможностью обеспечения угловых автоколебаний резцовой каретки относительно ее оси, которая закреплена на опорах вращения, расположенных на станине, установленный на резцовой каретке алмазный резец с механизмом его подъема и опускания для формирования штриха и блок управления упомянутыми приводами и механизмом, отличающаяся тем, что делительная каретка установлена на опорах вращения с возможностью поворота относительно оси, расположенной вдоль ее опор вращения, в плоскости, перпендикулярной плоскости угловых автоколебаний резцовой каретки, причем геометрическая ось поворота делительной каретки пересекается с геометрической осью, относительно которой резцовая каретка совершает угловые автоколебания, при этом резцовая каретка снабжена противовесом, расположенным на ее конце ниже оси угловых автоколебаний резцовой каретки, а механизм подъема и опускания алмазного резца установлен на противоположном конце резцовой каретки относительно оси ее угловых автоколебаний. 1. The dividing machine of the pendulum type for the manufacture of stroke structures on non-planar working surfaces, comprising a frame with a dividing carriage located on it with a drive of its movement and a dividing carriage position sensor, and a cutting tool made in the form of a pendulum, with a drive of its movement made providing angular self-oscillations of the incisal carriage relative to its axis, which is fixed on the rotational supports located on the bed, mounted on the incisal carriage a diamond cutter with fur the base of its raising and lowering for forming the stroke and the control unit of the said drives and mechanism, characterized in that the separating carriage is mounted on the rotational supports rotatably about an axis located along its rotational supports in a plane perpendicular to the plane of the angular self-oscillations of the incisal carriage, and the geometric the axis of rotation of the dividing carriage intersects with the geometric axis, relative to which the cutting carriage performs angular self-oscillations, while the cutting carriage is equipped with The counterweight is located at its end below the axis of the angular self-oscillations of the incisal carriage, and the mechanism for raising and lowering the diamond cutter is installed at the opposite end of the incisal carriage relative to the axis of its angular self-oscillations. 2. Делительная машина по п. 1, отличающаяся тем, что делительная каретка снабжена телескопическим механизмом. 2. The dividing machine according to Claim. 1, characterized in that the dividing carriage is equipped with a telescopic mechanism. 3. Делительная машина по п. 1, отличающаяся тем, что делительная каретка снабжена противовесом, расположенным ниже геометрической оси поворота делительной каретки. 3. The dividing machine according to Claim. 1, characterized in that the dividing carriage is provided with a counterweight located below the geometric axis of rotation of the dividing carriage. 4. Делительная машина по п. 3, отличающаяся тем, что противовес делительной каретки выполнен с возможностью регулирования по массе и моменту инерции. 4. The dividing machine according to claim 3, characterized in that the counterbalance of the dividing carriage is made with the possibility of regulation by mass and moment of inertia. 5. Делительная машина по п. 1, отличающаяся тем, что датчик положения делительной каретки выполнен в виде датчика углового положения. 5. The dividing machine according to Claim. 1, characterized in that the position sensor of the dividing carriage is made in the form of an angle position sensor. 6. Делительная машина по п. 1, отличающаяся тем, что резцовая каретка выполнена в виде вертикально расположенной рамы и снабжена телескопическим механизмом. 6. The dividing machine according to Claim. 1, characterized in that the cutting carriage is made in the form of a vertically located frame and is equipped with a telescopic mechanism. 7. Делительная машина по п. 1, отличающаяся тем, что противовес резцовой каретки выполнен с возможностью регулирования по массе и моменту инерции.7. The dividing machine according to Claim. 1, characterized in that the counterweight to the incisal carriage is adapted to be controlled by the mass and the moment of inertia.
RU2018107177A 2018-02-26 2018-02-26 Pendulum-type dividing machine for making dashed structures on non-planar working surfaces RU2691821C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018107177A RU2691821C1 (en) 2018-02-26 2018-02-26 Pendulum-type dividing machine for making dashed structures on non-planar working surfaces

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018107177A RU2691821C1 (en) 2018-02-26 2018-02-26 Pendulum-type dividing machine for making dashed structures on non-planar working surfaces

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2691821C1 true RU2691821C1 (en) 2019-06-18

Family

ID=66947535

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018107177A RU2691821C1 (en) 2018-02-26 2018-02-26 Pendulum-type dividing machine for making dashed structures on non-planar working surfaces

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2691821C1 (en)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1682123A1 (en) * 1989-06-01 1991-10-07 Предприятие П/Я Г-4671 A method of cutting diffraction grating lines and device therefor
RU2027578C1 (en) * 1990-09-17 1995-01-27 Научно-производственное объединение "Государственный институт прикладной оптики" Dividing machine for cutting diffraction gratings
RU2036770C1 (en) * 1990-05-22 1995-06-09 Научно-производственное объединение "Государственный институт прикладной оптики" Dividing machine for making diffraction lattices
RU2130374C1 (en) * 1998-05-26 1999-05-20 Научно-производственное объединение "Государственный институт прикладной оптики" (Федеральный научно-производственный центр) Dividing machine for making periodic structures, mainly, ruled diffraction gratings (versions)
WO2009083631A1 (en) * 2007-12-28 2009-07-09 Universidade De Santiago De Compostela Method for obtaining phase diffraction gratings in a substrate by laser ablation of a target
RU127674U1 (en) * 2012-09-17 2013-05-10 Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) DIVIDING MACHINE

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1682123A1 (en) * 1989-06-01 1991-10-07 Предприятие П/Я Г-4671 A method of cutting diffraction grating lines and device therefor
RU2036770C1 (en) * 1990-05-22 1995-06-09 Научно-производственное объединение "Государственный институт прикладной оптики" Dividing machine for making diffraction lattices
RU2027578C1 (en) * 1990-09-17 1995-01-27 Научно-производственное объединение "Государственный институт прикладной оптики" Dividing machine for cutting diffraction gratings
RU2130374C1 (en) * 1998-05-26 1999-05-20 Научно-производственное объединение "Государственный институт прикладной оптики" (Федеральный научно-производственный центр) Dividing machine for making periodic structures, mainly, ruled diffraction gratings (versions)
WO2009083631A1 (en) * 2007-12-28 2009-07-09 Universidade De Santiago De Compostela Method for obtaining phase diffraction gratings in a substrate by laser ablation of a target
RU127674U1 (en) * 2012-09-17 2013-05-10 Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) DIVIDING MACHINE

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100955131B1 (en) Method and device for centerless cylindrical grinding
JP3026824B2 (en) Aspherical lens manufacturing equipment
US6122999A (en) Lathe apparatus and method
CN102744451B (en) Method and apparatus for machining work by cutting tool
CN110293467B (en) Intelligent ring polishing machine tool and control method thereof
CN106291855B (en) The manual adjustment mechanism of five degree of freedom can be achieved
CN207850379U (en) A kind of plumb aligner laser target micro actuator
JP2013043787A (en) Glass scribing method and glass scribing device
RU185038U1 (en) Pendulum dividing machine for forming dashed structures on non-planar working surfaces
RU2691821C1 (en) Pendulum-type dividing machine for making dashed structures on non-planar working surfaces
CN201516538U (en) Photo-etching system for processing with lasers of double optical heads in parallel
KR100509791B1 (en) Lens spherical surface grinding apparatus
RU185039U1 (en) Pendulum dividing machine for the manufacture of line structures on non-planar working surfaces
RU2687515C1 (en) Pendulum-type ruling machine for forming line structures on convex cylindrical surfaces
RU192433U1 (en) DIVISION MACHINE OF PENDULUM TYPE FOR MANUFACTURE OF HATCH STRUCTURES ON CONCAVATED SURFACES
RU185041U1 (en) DIVISION MACHINE OF PENDULUM TYPE FOR MANUFACTURE OF HATCH STRUCTURES ON CONVEX CYLINDRICAL SURFACES
RU2687514C1 (en) Pendulum-type ruling machine for forming line structures on convex cylindrical surfaces
RU2687516C1 (en) Pendulum ruling machine for production of dashed structures on non-flat working surfaces
RU2725324C1 (en) Pendulum-type dividing machine for making dashed structures on concave surfaces
RU185040U1 (en) DIVISION MACHINE OF PENDULUM TYPE FOR FORMATION OF HATCH STRUCTURES ON CONVEX CYLINDRICAL SURFACES
US20190262911A1 (en) Profiling machine
CN208758896U (en) A kind of workpiece locating mechanism of laser cutting machine
CN208026978U (en) A kind of laser output mirror head for equipment of removing obstacles for laser
CN108942513B (en) A kind of special-shaped polishing disk design and fabrication method for birotor numerical control polishing
RU2725321C1 (en) Pendulum-type dividing machine for forming dashed structures on concave surfaces