Резцовое устройство для нарезания дифракционных решеток

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ,Союз Советских.СоциалистическихРеспублик(45) Дата опубликования описания 03.07.78(51) М, Кл. В 23 Я 17/02 Государственной комнтет совета Мнннстроо СССР но делам нэобретеннй н открытнй(54) РЕЗЦОЗОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ НАРЕЗАНИЯ ДИФРАКЦИОННЫХРЕШЕТОК Изобретение относится к области нарезания дифракционных решеток и может быть использовано в целительных машинах лля нареэания вогнутых сферических и тороилапьных дифракционных решеток.Известно резцовое устройство дпя дели. тельной машины (1), содержащее корпус, горизонтальную рамку, на которой закреплен резец, вертикальную рамку и механизм подъема и опускания горизонтальной рамки.Известно резцовое устройство лля нареза ния лифракционных решеток, содержащее осно. ванне, на котором установлены с помоитью рессорных шарниров две пластины, на каждой иэ которых закреплен реэцелержатель с резцом, демифер, механизм подъема и опускания пласти нокС 2).Недостатком известных устройств являет. ся то, что при нарезамни вогнутых сферических н тороилальных лифракционных решеток проис. ходит перераспределение нагрузки на резец и это перераспределение тем боныне, чем меньше радиус вогнутой поверхности знссиики лифрак. ционной решетки, а это в коне сном счете иривсли 1 к изменению глубины нсрнха на всей его длине как в меньшую, так и в большуюсторону, что ухудшает качество нарезаемых ре.шеток. Практически установлено, что при подборе оптимальной нагрузки на ремц по среднейчасти штриха, которая соответствует централь.ной зоне вогнутой поверхности заготовки, покрытой слоем алюминия определенной толщины,путем визуального наблюдения отдельных групп.штрихов с различной нагрузкой под микроско.пом с увеличением до 2000 крат в первой поло.вине длины штриха имеет место недогруз, аэто приводит к уменьшению глубины штриха,в средней щсти нагрузка оптиюльная и соответственно глубина пприха заданная, а на второй половине получается перегруз алмазногорезца на алюминироваиную заготовку, что прет.водит к значительному увелианию глубиныштриха,Целью изобретения является полуение поэо стоянной глубины штриха при нарезании высоко.щстотньсх вогнутых дифракционных ретнеток ятем самым повышение качества нареэаемых ре.веток.Для этого в рсзцовое устройство дпя наре 25 эаннн ллфракинонных реиюток, солержашее корпус, к которому шарнирно подвепено плато, соедетое через кропейн противовеса с мас.ляным демпфером и снабженное реэцедержателемс алмаэным резцом, электромап подъела нопускания резца, подклю енньй к первому вы.ходу коммутатора, введены функциональный5генератор, пороовое устройсао н усилитель,при этом выход функционального генератораподключен через последовательно соединенныепороговое устройство и усилитель к обмоткеэлектромагнита, один вход функциональногоогенератора подключен к первому выходу коммутатора, а другой - ко второму выходу коммутатора,На фнг. 1 изображены два положенияалмазного резца на вогнутой сферической поверхности заготовки; на фиг, 2 схематично15показано предлагаемое устройство, общин видна риг. 3 - временная диаграмма, пояспяюптая(см, фнг, 1) соответствует первой половиненарезания штрихов, в зоне О - 8 - второй поло.ине штрихов, зона О - средняя зона, в которой обычно производится подбор нагрузкина оезец. 1 ервым необходимым условием получения штриха определенной глубины являетсяналичие нагрузки на резец или определеннойсилы, приложенной к резцу (на фиг. 1 этасила обозначена Р, в точке,А),39Результирующую силу можно разложитьиа две составляющие: на нормальную состав.ляющую Рь 1 в точке А к сферической поверхности заготовки и касательную составляющуюРп в этой жв точке к поверхности эаготов.ки по правилу параллелограмма. Вторым необ.ходимым условием получения штриха является приложение тяговогэ усилия или усилиядпя перемещения алмазного резца, Ориентиро"ваннотз вдоль штрнхов, которое .обозначенорЭту силу такж 6 можно разложить иадве аоставлявщие: Н 11 и К 1, которые со.ответственно направлены перпендикулярно нпо касательной в точке А к поверхности зато45товки. Решающим фактором при нврезании иври.ха определенной глубины является наличиеи взаимное расположение нормальных составля.юптих Р, и Й 11. Р, -" Р 1 э . соаа, где а -утоп между векторами Ри Р характери.зующий кривизну вогнутой поверхностиЧемменьше радиус кривизны вогнутой поверхности,тФМ больпю угол а, и наоборо, Таким же обра.зом, Й нз Й,р . а 1 па. Из чертежа видно, чясуль.арная нагрузка на алмазный резец Р е впервой половине чприха характеризуется разнос55тью двух нормальных составляющих Р 1 э и ЙнРз, Рн Йнр азу Йр а "а(А), По лере улели;д угла а, в частности,когда о=Оэона 0, т, е. кривизна оверщости заготовки отсутствует ее можно ра.сларвать как плоскуьз плошадку. Реем = Ри Йн Р соьО - ЙтЫпО = Р, . т. е. в цераль. ной частиприхов Р = Р, перерсирелсле.стмние нагрузки отсутствует, Поэтому всегда опти мальная нагрузка на резец подбирается по сред. ней зоне штрихов, тогда в первой половине их Имеет место недогруз, а следовательно, и глу бина штрихов получается меньше заданной.Этот недогруз практически невозможно исклю. чить в первой ноловнне штрихов прн нанесении их на вогнутую поверхность эагбтовки.Рассмотрим, что происходит с глубиной птриха при нареэании второй ее половинь, ка ково взаимодействие векторов, образов,ньх наличием нагрузки на резец Р, и тягового усилия Й р для перемещения алмазного резца при нагревании штрихов на вогнутой поверхности заготовки в точке В, симметрично рао юложенной относительно точки А. йектора Р и Й 1 э можно разложить н перпендикулярнье Р и Йсоставляющие к поверхности заготовки и касательные Рх и Йи н определить Р 1 Р сова, где а имеет тот же смысл, что и при анализе глубины первой половины штриха и Й, " Й, аа. В этом случае суммарная нагрузка йа второй полови. ие штриха определяется суммой нормальных составмющих Р 1 и Йн.Р " Р + Й Р сова + Йр апа счВ отличие от уменьшения нагрузки на резец и глубины нприха в первой половине ее во второй половине имеет место перегруз и одновременно более глубокий штрих, обуслов ленный сумлой Ри и Йн, К высокочастотным следует отнести дифракционные решетки с 1800. 2400, 3600 штрихов наМм, которые имеют сравнительно малую глубину штрихов, для получения которых необходимы также не большие нагрузки на резец по отношению к низкочастотным решеткам (1200 штрихов на 1 мм и меньше), Поэтому перераспределение нагрузки на резец плохо сказывается при наре. заиии высокочастотных вогнутых дифракцион. пью решеток. Таким образом, после проведенного векторного анализа становится очевидным перераспределение нагрузки на резец и одновре мевю переменная глубина штриха на всей его длине, что явяется крайне нежелательным при изготовлении вогнутых дифракциониых решеток В связи с этим значительно ухудшается качест. во нареэаемых решеток, .а именно уменьшается коэффницент в максимуме концентрации, а это олин иэ основных параметров нареэаемых реше ток, увеличивается рассеяный свет, вызванный наличел увеиченньх гребешков н, вариннах цприхоц, смещение углового положения макси мул концентрации от заданного. Все это можетпривести к иеириголвости вогиугой дифракии.онной решетки в работе, т, е. к браку,Устройство содержит корцус , к которо.му царнирцо подвешена плата 2, соединенное ичере," крошитейн 3 противовеса 4 с маслянымдемпфером 5 н снабженное резцедержателем6 с алмазным резцом 7. Функциональный генератор 8 подключен через последовательно сое.диненные пороговое устройство 9 и усилительО к обмотке электромагнита 1, Один входфункционального генератора 8 подключен к1 епервому выходу коммутатора 12, а другой -ко второму выходу коммутатора.Резцовое устройство для нарезания дифракционных решеток работает следующим образом.Необходимым условием получения первой5половины штриха (см. фиг, 1 зона А - О) определенной глубины является Р, ) Мн, т. е нор.мальная составляющая нагрузки или силы, при.ложенной к резцу, должна быть больше нор.мальной составляющей тягового усилия или20усилия для перемещения алмазного резца вдольштрихов, а в конечном итоге и Р ) й .ДлР Ртого, чтобы зто условие выполнялось, подборсоответствующей нагрузки производят не вцентре штриха (зона О), как это делают обыч.25но, а в середине первой половины штриха (зона Б). Это делают путем нареэания отдельныхгрупп штрихов, перемещая противовес 4 вдолькронштейна 3. На кронштейне нанесены деления,и противовес устанавливают на определенное деЗОление, Затем нарезают группу штрихов (4 - 5штрихов), перемещают противовес на очеред.тое деление влево (см. фиг. 2) и снова наре-зают группу штрихов. Это производят до техпор, пока противовес полностью не уравнове.35сит резцедержатель 6 с алмазным резцом 7.;последний в этом случае перемещается по воз.духу, не касаясь алюмнннрованной вогнутойзаготовки 13. Затем нарезанные группы штрихов на вогнутой заготовке поме 1 цают под ми.40кроскоп с увеличением до 2000 крат и опреде.ляют группу штрихов с необходимой глубиной,.после чего противовес 4 фиксируют иа кронштейне 3. Таким образом, подбирая нагрузку посредней части первой половины штриха и соблю15дая условие Р, ) йи, можно обеспечить посто.апую глубину на первой половине штриха.Расчет изменения величины угла а при нарезаиии второй половины штриха на вогнутыхзаготовках показывает, что 1 ( а ( 4, тогда 0,02 ( 8 га ( 0,07, а 0,9976 ( Сом ( 1,поэтому в формуле Р.ц Р, + М = Р сотИч " Зце фактически Ыпа н Соы изменяютсяв незначительных пределах, следовательно иРс, будет практически постоянной величиной.Поэтому, чтобы умеиьципь нагрузку нарезец во время нареэаиия второй и ; овиныиприха к одновремснно обссисчнть постояннуюглубину этой половины иприт, ио,авц уиравля ющее напряжение иа электрола гю 1 т в вцие ирн моугольного нмиульса.С момента начала нарезания первой поло. вины иприха запускается в работу функциональный генератор 8 импульсом си второго выхода коммутатора 12, генератор вырабатывает иаира. жение (см. фиг. За) которое поступает на вход порогового устройства 9. Порог срабаты. вания (см, фиг. 3 б) порогового, устройства устанавливают таким, чтобы его срабатывание происходило в средней части нареэаемого цпри. ха. Это достигается тем, что длительность дериода сигнала от 0 до тз, вырабатываемого функциональным генератором 8, равна длительности нарезания штриха решетки, В период времени от 0 до 1 соответствующий первой половине нареэания штриха, напряжение на выходе поро. гового устройства 9 отсутствует и управляющее напряжение (см. фиг, Зв) на электромагнит 11 не подается. В период времени от 1 до з, со. ответствующий второй половине нарезания штриха, на выходе порогового устройства вырабатывается управляющее напряжение (см, фиг. 3 в)Р которое .подаетсяна электромагнит 11. По окон чании нарезания второй половины штриха импульсом с первого выхода коммутатора 12 про. изводится сброс напряжения с функционального генератора 8, и на выходе порогового устроь ства 9 управляющее напряжение отсутствует.Одновременно под действием этого же нмпуль. са электромагнит 11 полнимает плату 2 вмес. те с резцедержателем 6 н алмазным резцом 7, н нарезание штриха прекращается, В то время, когда резец находится в поднятом положении, производится подача заготови 13 на величину постоянной днфракционной решетки. По окон. чании подачи заготовки напряжение на первом выходе коммутатора 12 становится равным нулю, а следовательно, и напряжение, поступающее на электромагнит 11, также становится равным нулю и резец 7 опускается на заготов. ку. Далее импульсом со второго выхода коммута. тора запускается в работу функциональным ге- нератор 8 и производится нарезание очередного штриха; и так цикл повторяется до конечного нарезания вогнутон дифракционной решетки,Амплитуда управляющего напряжения (см. фиг. Зв) подбирается экспериментально во вре мя настройки делительной машины перед наре. занием днфракционной решетки путем установ. ки такого коэффициента усиления усилителя О, цтобы уменьшить РсРи+ Ии, тем са. мым уменьшить нагрузку на резец н обеспе.чить постоянную глубину штриха во второй ее половине, Увеличивая нли уменыиая амплнту.лу управляющего напряжения, поступающего на электромагнит 11, производят .нарезание от. дельных групп штрихов, которые контролируют под микроскопом, Выбирают группу штри. хов с ее оптимальной лубииой.69323 7Гаким образом, уменьшая суммарную нагрузку Р, на резец во второй половине штрих, в итоге обеспечивают такую же глубину штриха, как в первой ее половине.Предлагаемое устройство позвонит новы сить качество нареэаемых вогнутых сферических и тороидальных высокочастотных дифрак цнонных решеток, выход, годных решеток из числа нарезаемых за счет получения постоянной глубины штриха на всей ее длине,Кны цгтриха нри нарезании вьиокочастотных вог.нутых дифракцнонных решеток, устройство снабжено функциональным генератором, пороговымустройством н усилителем, при этом выходфункционального генератора подключен черезпоследовательно соединенные пороговое устрой.ство и усилнгель к обмотке электромагнита,один вход функционального генератора подклю.чен к первому выходу коммутатора, а друтойко второму выходу коммутатора, Формула изобретения ОРезцовое устройство для нарезания дифраьционных решеток, содержащее электромагнитподъема и опускания резца, подключенный квыходу коммутатора, о т л и ч а ю щ е е с я15тем, что, с целью получения постоянной глуби.фк Источники информации, принятые во вни.мание при экспертизе:1. 3 вторское свидетельство Нф 272573.кл. В 25 Н 7/04, 968.2. Патент Великобритании Мф 1064238,кл. 6 1 Х, 1967,-35. Раушскал СССР ист пеп ам б.,13 ква, Ж нал ППП Пааент, г. Ужород, ул Прое 4346/1 1 Тирам 1263 ЦНИИПИ Государственного комнтетв Сове