SU916256A1

SU916256A1 - Machine for producing optical parts with aspheric surfaces

Info

Publication number: SU916256A1
Application number: SU802950737A
Authority: SU
Inventors: Lev V Tevelev; Oleg G Karlin; Amirkhan G Khusnutdinov
Original assignee: Lev V Tevelev; Oleg G Karlin; Amirkhan G Khusnutdinov
Priority date: 1980-07-04
Filing date: 1980-07-04
Publication date: 1982-03-30

Description

Изобретение относится к автоматизированному оборудованию для абразивной обработки оптических деталей с асферическими поверхностями, применяемых в оптико-механических и оптико-электронных приборах.The invention relates to automated equipment for the abrasive processing of optical parts with aspherical surfaces used in optical-mechanical and optical-electronic devices.

Известен станок для управляемой доводки оптических поверхностей, который содержит шпиндели изделия, инструмента, механизмы для их взаимного перемещения, снабженные управляемыми приводами, устройство для соэда· ния рабочего давления в зоне обработки, датчик информации о погрешностях обрабатываемой поверхности, устройство суммирования сигналов, датчик положения инструмента, программатор, выдающий программу обработки детали в приводы станка синхронно с сигналами датчика положения инструментаСИ.A known machine for controlled debugging of optical surfaces, which contains the spindles of the product, tool, mechanisms for their mutual movement, equipped with controlled drives, a device for connecting working pressure in the processing zone, a sensor for information about the errors of the processed surface, a signal summing device, a tool position sensor , a programmer issuing a part processing program to the machine drives synchronously with the signals of the SI tool position sensor.

Указанный станок не содержит никаких средств, препятствующих образованию местных ошибок из-за ухудшения условий притира при возрастании градиента асферичности по мере обработки детали, а также возникновению ошибок астигматического характера из-за синхронизма между различными составляющими движения ин— струмента, а именно они чаще всего препятствуют получению деталей высокой точности при обработке малым, _ по сравнению с размерами детали, ин^э струментом.The specified machine does not contain any means that prevent the formation of local errors due to the deterioration of grinding conditions with an increase in the asphericity gradient as the part is machined, as well as the occurrence of astigmatic errors due to synchronism between the various components of the tool movement, namely, they most often prevent obtaining precision parts when processing small _ compared with part dimensions yn ^e strument.

Цель.изобретения - повышение точности асферических деталей и оперативности управления процессом фор._ мообразования.The purpose of the invention is to improve the accuracy of aspherical parts and the efficiency of process control form._ formation.

^υ Поставленная, цель достигается тем, что станок для обработки оптических деталей с асферическими поверхностями, содержащий шпиндели изделия, инструмента и механизм для их пере15 мещения друг относительно друга, снабженные управляемыми приводами, устройство для создания рабочего давления в зоне обработки, датчик информации о погрешностях обрабаты20 ваемой поверхности, датчик положения инструмента, сумматоры и программатор, входы которого связаны с датчиком информации о погрешностях детали и датчиком положения инстру мента, а выходы - с первым входом сумматоров, снабжен тремя идентичными устройствами динамической коррекции программы, каждое из которых содержит блок памяти, генера30 тор опорного уровня, генератор слу3 чайных чисел и блок деления, -один вход которого соединен с выходом сумматора, другой через переключатель - с выходами блока памяти и генератора опорного уровня, информационный вход блока памяти соединен 5 с выходом сумматора, входы синхронизации блока памяти и генератора опорного уровня объединены и подключены к первому выходу датчика положения инструмента, выход генератора опорного Ю уровня через переключатель соединен • со вторым входом сумматора, вход генератора случайных чисел через переключатель подключен к первому и второму выходам датчика положения инет- 15 румента, выход его - к третьему входу сумматора, а выход блока деления соединен с соответствующим приводом На чертеже изображена схема предлагаемого станка. 20 ^υ The goal is achieved by the fact that the machine for processing optical parts with aspherical surfaces, containing the spindles of the product, tool and a mechanism for moving them relative to each other, equipped with controllable actuators, a device for creating working pressure in the processing zone, an information on the error of processing 20 surface, tool position sensor, adders and programmer, the inputs of which are connected to the sensor for information about part errors and the tool position sensor, and the outputs to the first input of the adders, it is equipped with three identical devices for dynamic correction of the program, each of which contains a memory unit, a reference level generator 30, a random number generator and a division unit, one input of which is connected to the output of the adder, the other through a switch - with the outputs of the memory unit and the reference level generator, the information input of the memory unit is connected 5 to the output of the adder, the synchronization inputs of the memory unit and the reference level generator are combined and connected to the first output of the instrument position sensor , the output of the generator of the reference level U through a switch is connected • to the second input of the adder, the input of the random number generator through the switch is connected to the first and second outputs of the Internet position sensor 15, its output is to the third input of the adder, and the output of the division unit is connected to the corresponding drive The drawing shows a diagram of the proposed machine. 20

Асферизуемая деталь устанавливается на шпиндель 1 изделия, снабженный управляемым приводом 2, Для придания малому, по сравнению с размерами детали, инструменту 3 циклического25 движения с небольшой амплитудой предназначен управляемый привод 4. Для перемещения инструмента 3 в радиальном направлении заготовки предназначен механизм 5, также снабженный ™ управляемым приводом 6. ⁰ An aspherable part is mounted on the spindle 1 of the product equipped with a controlled drive 2. To give a small, compared to the size of the part, tool 3 with a cyclic25 movement with a small amplitude, a controlled drive 4 is designed. To move the tool 3 in the radial direction of the workpiece, a mechanism 5, also equipped with ™ controlled drive 6. ⁰

Для создания рабочего давления в зоне обработки имеется механизм 7, прижимающий с заданным усилием инструмент 3 к поверхности детали.Датчик 8 информации о погрешностях обра-*' батываемой поверхности связан с программатором 9, выходы которого соединены с сумматорами. 10, выходы которых через введенные устройства 11 динамической коррекции программы соеди- 40 , йены с управляемыми приводами 2, 4 и 6 станка.To create a working pressure in the processing zone, there is a mechanism 7 that presses the tool 3 against the surface of the part with a predetermined force. A sensor 8 for information on the errors of the machined surface * is connected to the programmer 9, the outputs of which are connected to the adders. 10, the outputs of which through the introduced devices 11 of the dynamic correction of the program are connected 40 yen with controlled drives 2, 4 and 6 of the machine.

Для синхронизации работы всех элементов станка предназначен датчик 12 положения инструмента, который 45 соединен с программатором 9 и устройством 11 динамической коррекции.To synchronize the operation of all elements of the machine, the tool position sensor 12 is intended, which 45 is connected to the programmer 9 and the dynamic correction device 11.

Введенное устройство 11 динамической коррекции программы обработки состоит из четырех функциональных 50 блоков: блока 13 запоминания, генератора 14 опорного уровня, генератора 15 случайных чисел, блока 16 деления. Переключателями В1-В2 выбирается один из описанных ниже режимов кор- 55 рекции программы обработки детали.The introduced device 11 of the dynamic correction of the processing program consists of four functional 50 blocks: a memory block 13, a reference level generator 14, a random number generator 15, and a division block 16. Switches B1-B2 select one of the correction modes described below for the part program.

Станок работает следующим образом.The machine operates as follows.

Шлифование асферических поверхностей .Grinding aspherical surfaces.

При выполнении шлифования дат- ^βυчик 8 информации о погрешностях обрабатываемой поверхности, представляющий собой теневое фотометрическое устройство, не используется. Информация о погрешностях поверхности вво-65 дится непосредственно в программатор 9.When performing grinding, the ^β-ray 8 data on the errors of the machined surface, which is a shadow photometric device, is not used. Information about surface errors vvo-65 is given directly in the programmer 9.

Из программатора 9 программа обработки поверхности, представляющая последовательность чисел, характеризующих режима обработки детали в точках, соответствующих сигналам датчика 12 положения инструмента, поступает в сумматор 10 и через него в устройство 11 динамической коррекции программы.From the programmer 9, the surface treatment program, representing a sequence of numbers characterizing the processing mode of the part at points corresponding to the signals of the tool position sensor 12, enters the adder 10 and through it into the device 11 of the dynamic program correction.

Датчик 12 положения инструмента, связанный с механизмом 5 для радиального перемещения инструмента 3, выдает сигналы о начале цикла радиального перемещения инструмента относительно поверхности детали, промежуточных положениях инструмента и конце цикла перемещения т.е. максимальном расстоянии инструмента от центра детали по трем выходам А,The tool position sensor 12 associated with the mechanism 5 for radial movement of the tool 3, gives signals about the beginning of the cycle of radial movement of the tool relative to the surface of the part, intermediate positions of the tool and the end of the movement cycle the maximum distance of the tool from the center of the part at three outputs A,

В и С соответственно, причем расстояние между соседними положениями инструмента, фиксируемое сигналами датчика 12, может выбираться в весьма широких пределах от нескольких микрон до нескольких милиметров.B and C, respectively, moreover, the distance between adjacent tool positions, recorded by the signals of the sensor 12, can be selected over a very wide range from a few microns to several millimeters.

При шлифовании устройство 11 динамической коррекции может выполнять три вида коррекции программы. Положение переключателей на чертеже соответствует выполнению коррекции программы первого вида. При этом по сигналу начала цикла, поступающему по выходу А, генератор 14 опорного уровня вырабатывает число, большее предыдущего на заданную величину.When grinding, the dynamic correction device 11 can perform three types of program correction. The position of the switches in the drawing corresponds to the correction of the first type of program. In this case, according to the signal of the beginning of the cycle arriving at the output A, the reference level generator 14 generates a number greater than the previous one by a predetermined value.

1это число поступает на блок 16 деления в качестве делителя, В качестве делимого на вход блока деления поступают из сумматора 10 числа, соответ ствуювдие задаваемому режиму работы приводов. С выхода схемы 16 деления скорректированные числа поступают на цифроаналоговые преобразователи приводов станка. Таким образом, если устройство 11 динамической коррекции подключено к приводу б, обеспечивающему радиальное перемещение инструмента, то с каждым циклом, по мере увеличения градиента асферичности, обеспечивается все более медленное перемещение инструмента, что необходимо для лучшего притира.1, this number is fed to the division block 16 as a divider. As a dividend, the numbers received from the adder of the division block are 10 numbers, corresponding to the set operating mode of the drives. From the output of the division circuit 16, the corrected numbers are supplied to the digital-to-analog converters of the machine drives. Thus, if the device 11 of the dynamic correction is connected to the drive b, providing a radial movement of the tool, then with each cycle, as the gradient of asphericity increases, an ever slower movement of the tool is provided, which is necessary for better grinding.

Другое положение переключателя В2 переводит устройство 11 на выполнение коррекции программы второго вида. По сигналу датчика 12 положения инструмента, поступающему по выходу А (начало цикла), сбрасывается инфор,мация в блоке 13 запоминания и устанавливается исходный уровень в генераторе 14 опорного уровня. При поступлении из программатора 9 на сумматор 10 первого числа в цикле, оно суммируется с числом, поступившим с генератора 14 опорного уровня. Суммарное число запоминается блоком ' до прихода следующего сигнала начала цикла и поступает в блок 16 деления. С выхода блока 16 деления скорректированное число поступает в цифроаналоговые преобразователи приводов станка.Another position of the switch B2 translates the device 11 to perform the correction of the program of the second type. The signal of the sensor 12 of the position of the tool, arriving at the output A (beginning of the cycle), resets the information in the memory unit 13 and sets the initial level in the generator 14 of the reference level. Upon receipt from the programmer 9 to the adder 10 of the first number in the cycle, it is summed with the number received from the generator 14 of the reference level. The total number is memorized by the block 'until the next cycle start signal arrives and enters the division block 16. From the output of block 16 division, the corrected number goes to the digital-to-analog converters of the machine drives.

Все последующие числа данного цикла, обработки , поступающие на думматор 10, не изменяют состояние блоков 13 и 14. По сигналу начала следующего цикла вновь сбрасывается информация в блоке 13 запоминания, а генератор 14 опорного уровня формирует число, большее предыдущего на заданную величину, и работа продолжается как описано выше.All subsequent numbers of this cycle, the processing received at the dummy 10, do not change the state of blocks 13 and 14. At the beginning of the next cycle, the information in the memory block 13 is reset again, and the reference level generator 14 generates a number greater than the previous one by a predetermined value, and work continues as described above.

Таким образом, задаваемое исходной программой распределение работы по зонам детали трансформируется, приближаясь к распределению, соответствующему эквидистантному съему материала .Thus, the distribution of work specified by the initial program over the zones of the part is transformed, approaching the distribution corresponding to the equidistant removal of the material.

Для выполнения коррекции программы третьего вида вход генератора 15 случайных (псевдослучайных) чисел переключателем В1 подключается к выходу А (начало цикла) или В (положение инструмента) датчика 12 положения инструмента, в зависимости от того, нужен периодический или непрерывный ввод случайных поправок к скоростям приводов.To perform the correction of the program of the third type, the input of the generator of 15 random (pseudo-random) numbers with the switch B1 is connected to the output A (beginning of the cycle) or B (tool position) of the tool position sensor 12, depending on whether periodic or continuous input of random corrections to the drive speeds is needed .

С выхода генератора 15 случайные числа поступают на третий вход сумматора 10.From the output of the generator 15, random numbers are fed to the third input of the adder 10.

Далее устройство 11 работает /·: как описано выше.Further, the device 11 operates / ·: as described above.

Таким образом, не изменяя в среднем задаваемого исходной программой распределения работы, по зонам детали, устройство динамической коррекции программы, подключенное к приводу детали или инструмента, обеспечивает рассиИхронизирование их движений, что необходимо для исключения ошибок астигматического характера.Thus, without changing the average distribution of work defined by the initial program over the part zones, the program dynamic correction device connected to the part or tool drive ensures their synchronization of movements, which is necessary to eliminate astigmatic errors.

. Выполнение коррекции програь®«ы третьего вида может быть совмещено с выполнением коррекции первого или второго вида.. The correction of the third program type ® s can be combined with the correction of the first or second type.

Полирование асферических поверхностей.Polishing aspherical surfaces.

При выполнении полирования информация о погрешностях обрабатываемой поверхности вводится в программатор 9 непосредственно с теневого фотометрического устройства, что существенно повышает оперативность управления процессом и точность асферизации. Это, тем не менее, не препятствует вводу информации о погрешностях детали, полученной другим путем. Возможен, естественно (как и при шлифовании) прямой ввод программы обработки в программатор 9, если такая программа имеется.When performing polishing, information about the errors of the processed surface is entered into the programmer 9 directly from the shadow photometric device, which significantly increases the efficiency of process control and the accuracy of aspherization. This, however, does not prevent the input of information about the errors of the part obtained in another way. It is possible, naturally (as with grinding), to directly enter the processing program into programmer 9, if such a program exists.

В остальном работа станка при полировании асферических деталей ничем не отличается от описанной выше.The rest of the work of the machine when polishing aspherical parts is no different from that described above.

Таким образом, предлагаемый станок для изготовления оптических деталей с асферическими поверхностями· позволяет гибко и оперативно прово- .Thus, the proposed machine for the manufacture of optical parts with aspherical surfaces · allows flexible and quick wire.

<дить сложные виды коррекции програм$ мы обработки асферических поверхностей, необходимые для получения деталей высокой точности.<to develop complex types of correction of aspherical surface machining programs necessary for obtaining high precision parts.

В данном случае повьваение точности обработки в процессе форморбра10 эования достигается тем, что введенное устройство выполняет, как минимум, три вида коррекции Программы обработки.In this case, a higher accuracy of processing during the forming process is achieved by the fact that the introduced device performs at least three types of correction of the Processing Program.

С целью предупреждения возникновения местных и зональных ошибок, »5 возникающих из-за ухудшения притира по мере возрастания градиента асферичности в процессе асферизации детали, введенное устройство динамической коррекции программы, не изменяя задаваемого программатором распределения работы по зонам формируемой поверхности., периодически, в начале каждого цикла перемещения инструмента относительно поверхности детали, изменяет радиальную скорость перемещения инструмента в соответствии с изменением градиента асферичности.In order to prevent the occurrence of local and zonal errors, »5 arising due to deterioration of lapping as the asphericity gradient increases during the aspheric process of a part, the introduced device for dynamic program correction without changing the distribution of work specified by the programmer over the zones of the formed surface., Periodically, at the beginning of each the cycle of moving the tool relative to the surface of the part, changes the radial velocity of the tool in accordance with the change in the aspheric gradient.

С целью предупреждения воэникнове30 ния зональных' ошибок, возникающих изза локальных изменений физических условий (температура, ‘фактура поверхности и т.п.) на различных зонах обрабатываемой поверхности вследствие фиксированного распределения работы по зонам детали, введенное устройство динамической коррекции программы периодически изменяет задаваемое программатором относительное распределение работы по зонам обрабатываемой поверхности, приближая его к соответствующему эквидистантному съему материала.In order to prevent the occurrence of zonal errors arising due to local changes in physical conditions (temperature, surface texture, etc.) on different zones of the surface being processed due to a fixed distribution of work over the zones of the part, the introduced dynamic program correction device periodically changes the relative distribution of work over the zones of the treated surface, bringing it closer to the corresponding equidistant material removal.

С целью предупреждения возникновения местных ошибок астигматическо45 го характера, возникающих из-за синхронизма между различными составляющими движения инструмента относительно детали, введенноё устройство динамической коррекции программы, не изменяя в среднем задаваемого 'программатором относительного распределения работы по зонам детали, непрерывно или периодически вводит случайные (псевдослучайные) поправки к скорости движения приводов станка.In order to prevent the occurrence of local astigmatic errors of 45 nature, arising due to the synchronism between different components of the tool movement relative to the part, the introduced dynamic program correction device, without changing the average relative distribution of work specified by the programmer on the part zones, continuously or periodically introduces random (pseudo-random ) corrections to the speed of the machine drives.

Claims

Claim

StanoK. For the manufacture of optical parts with aspherical surfaces, containing spindles of the product, tool and a mechanism for moving them relative to each other, equipped with controlled drives, a device for creating working pressure in the processing zone, a sensor for information about the errors of the processed surface, a tool position sensor, adders and programmer the inputs of which are connected to the output of the sensor of information about the errors of the machined surface and the outputs of the tool position sensor, and the outputs to the first the input of adders, characterized in that, in order to improve the accuracy of aspherization and the efficiency of controlling the forming process, the machine is equipped with three identical devices for dynamic correction of the program, each of which contains a memory unit, a reference level generator, a random number generator, a division unit and two switches, one input of the division unit is connected to the output of the adder, the other through the first switch with the outputs of the memory unit and the generator of the reference level, the signal input of the memory unit is connected to the output of the sums The clock synchronizing inputs of the memory block and the reference level generator are connected to the first output of the instrument position sensor, the output of the reference level generator is connected to the second input of the adder via the first switch, the input of the random number generator through the second switch is connected to the first and second outputs tool position sensor, the output is to the third input of the adder, and the output of the division unit is connected to the corresponding controlled drive.