Способ изготовления оптических асферических деталей

СОЮЭ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 4982 1) С 03 В 23/О ОПИСАН ОБРЕТЕНИ госуддРственнцй комитент сссРпо делдм изав етений и отк цтий(56) 1. Закаэнов Н.П., Горелик В.В, Изготовление асферической оптики, М., "Машиностроение", 1978.2. Авторское свидетельство СССР В 374238, кл. С 03 В 23/035, 1970 (прототип)..(54)(57) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ОПТИЧЕС- КИХ АСФЕРИЧЕСКИХ ДЕТАЛЕЙ иэ полированных сферических заготовок путем нагрева и пластической деформации,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что,с целью повышения качества и воспроизводимости формы детали, а также снижения трудоемкости процесса,нагрев ведут до нижней температурыотжига и после вьдержки осуществляют пластическую деформацию путеммногократного нагрева до. верхнейтемпературы отжига и охлаждения донижней температуры отжига с вьдержками на границах цикла, при этомскорость нагрева и охлаждения сос"тавляет О, 1-10 град/с, а разницаих в пределах цикла - в 10-100 раэ.Изобретение относится к способам изготовления оптических деталей с криволинейной поверхностью и может быть использовапо на заводах оптического стекла. 5Известны способы изготовления деталей с криволинейной поверхностью технического назначения путем механической обработки 11.Недостатки известных способов 10 получения асферических криволинейных поверхностей путем механической обработки заключаются в сложности и высокой стоимостц оборудования, многостадцйпости механической обработки,15 малой производительности оборудова-иця обуславливающей высокую стоимость оптической детали.Наиболее близким к предлагаемому является способ изготовления опти ческих асферических деталей иэ полированных сферических заготовок путем нагрева и пластической деформации, По этому способу полированную сферическую заготовку стекла помещают 25 в форму на воздушную подушку. Последняя образуется путем пропускания сжатого воздуха через отверстие в чаше формы. Заготовка центрируется иразогревается, после чего подача 30 ажатого воздуха прекращается и в чаше создается вакуум, под дейстъцем которого происходит пластическая деформация заготовки. Заготовка стекла изгибается и принимает конфигурацию, соответствующую внутрен 35 ней поверхности формы. По окончании моллирования заготовку вынимают из формы 1 21,Недостатки данного способа за 40 ключаются в низком качестве криволинейной поверхности детали из-за контакта с формой, плохой воспроизводимости геометрии детали из-за разгара формы и в трудоемкости изготов 45ленця форм.Цель изобретения - повышение качества и воспроизводимости формы детали, и снижение трудоемкости процесса.50Поставленная цель достигается тем,ч.о согласно способу изготовленияоптических асферических деталей изполированных сферических заготовоквключающему нагрев и пластическую 55деформацию, нагрев ведут до нижнейтемпературы отжига и после выдержкиосуществляют пластическую деформацию путем многократного нагрева до верхней температуры отжига и охлаждения до нижней температуры отжига с выдержками на границах цикла, при этом скорость нагрева и охлаждения составляет 0,1-10 град/с, а разница их в пределах цикла - в 10-100 раз.Принципиальное отличие предлагаемого способа от известных заключается в том, что изменение первоначальной формы является результатом накопления пластических деформаций, обусловленных релаксацией термических напряжений, возникающих в процессе термоциклической обработки заготовки. При различии скоростей нагрева ц охлаждения менее чем в 10 раз отклонение (в пределах погрешности измерения), от первоначальной формы (даже в случае нескольких сотен циклов термической обработки) не обнаружено. При различии скоростей нагрева и охлаждения более чем в 100 раз, процесс асфери- зации затягивается во времени и приводит к геометрии поверхности, которая не описывается кривыми второго порядка.Отклонение от первоначальной формы будет тем больше, чем больше проведено термоциклов, чем сильнее различаются скорости нагрева и охлаждения, чем шире выбран интервал температур в цикле. В качестве нижней границы термического цикла выбирают температуру, при которой скорвсть релаксации термических напряжений пренебрежимо мала из-за высокой вяз,кости стекла. Верхняя температура цикла не должна превышать температуру, при которой заметной становится деформация заготовки под действием собственного веса. В процессе термоциклической обработки происходитзалечивание микродефектов механически обработанной поверхности заготовки и по качеству обработки криволинейная поверхность . готовой детали приближается к огненно-полированной. В отличие от прототипа криволинейная поверхность готовой детали це имеет местных дефектов, обусловленных контактом с формой. Трудоемкость процесса асферизации по предлагаемому способу (по сравнению с известными) значительно снижается, так как не тре1144982 Скоростьнагрева,град/с Скоитель тклонение от исходной сферы ольце Я : 20 мм, при количе е термоциклов о, мкм Разницамежду нтервалемператур,ОС сть ростьохлажденияград/с ничскоростью нагрева и охлажде го ци с,О 2 10 10,136 0 5 21 0 буется изготовление трудоемкихи дорогостоящих форм. П р и м е р . Сферические (полированные по 6 классу) заготовки из 5стекла марки К(диаметр- - 54, высота 20, радиус кривизны 30 мм) при450 С (нижняя температура отжига)выдерживали 300 с для выравниванияперепада температур по заготовке. 10Затем производили пластическую деформацию заготовки путем ее нагрева до 580 С или 600 С (верхняя температура отжига), выдержки при этойтемпературе в течение 300 с, охлаждения до 450 С (нижняя температураотжига), выдержки при ней и т.д.Цикл повторяли от 2 до 100 раз,при этом скорость нагрева и охлаждения составляла О, 1-10 град/с, . 20а их разница в пределах цикла -10-100 раз,4После окончания термоциклической обработки заготовку охлаждали по инерции в муфеле до комнатной температуры и производили обмер с помощью набора калиброванных колец с цифровым индикатором.Как видно из таблицы, характеризующей параметры предлагаемого способа, полученные криволинейные поверхности описываются кривыми второго порядка с отклонением +1 мкм, при этом криволинейная поверхность по своему качеству близка к огненно- полированной.Предлагаемый способ позволяет организовать непрерывный процесс асферизации сферических заготовок в лерах отжига, повышает качество обработки поверхности, улучшает воспроизводимость геометрии детали и снижает трудоемкость процесса асферизации оптических деталей.1144982 Продолжение таблицы Отклонение от исходной с кольце И : 20 мм, при кол ве терчоциклов о, мкм Скорость Скоазии ежду ры на честростьохлажного цила, с денияград/с=100 1913 4501913 580 0,0 0 00 100 и м е ч а. н е описываются кривы ы лежит в предеасферизация пракСоставитель Л.ГолубеваРедактор А.Ревин Техред С.Иовжий Корректор А. Тяс Тираж 457ударственного комитетаизобретений и открытиисква, Ж, Раушская н аказ 1089/18 ВНИИПИ Го по дела 113035, М"Патент" Филиал жгород роектная, 4 нагрева,град/с скоростью нагрева и.охлажде ния впределцикла,раз+-полученные поверхностивторого порядка,- -отклонение от исходнойлах погрешности измеренитически не,достигнута). Длителностьединич ервал перат С