Инструмент для обработки асферических поверхностей

поверхностью, к которой примыкают изго товленные заодно с оправкой упругие лепестки переменной в радиальном направлении толщины, рассчитанной из условия получения образующей их рабочей поверхности по заданной асферической форме 1.Инструмент устанавливают соосно с изделием, относительно которого он имеет осциллирующие смещения с небольшой амплитудой. Эти смещения создают радиальную составляющую относительной скорости, что необходимо для получения требуемого 20 качества оптической поверхности с точки зрения высоты микронеровностей, однако достижению высокой точности формы получаемых деталей препятствует ряд факторов, Кинематическая схема обработки асферической детали лепестковым упругим инструментом, полностью покрывающим всю обрабатываемую поверхность и располагаемым всегда соосно с ней с незначительной . осцилляцией, не позволяет получать точные и плавные оптические поверхности, так как каждая точка инструмента находится в постоянном контакте с одной и только одной узкой кольцевой зоной изделия. Поэтому любая местная ошибка инструмента неизбежно вызывает равную ей по величине и обратную по знаку местную кольцевую ошибку изделия в зоне, соответствующей данной точке инструмента.Кроме того, полирование отшлифованных заготовок изделия упругим лепестковым ин- н где Е)о (о -Я -5Изобретение относится к абразивной обработке и может быть использовано при шлифовании и полировании оптических деталей с асферическими поверхностями второго и высших порядков высокой точности диаметром 5-25 мм и более, с большими градиентами асферичности.Известен инструмент для шлифования асферических поверхностей, содержащий жесткую оправку со сферической рабочей струментом начинается не сразу по всеи поверхности изделия, а в несколько кольцевых зонах, наиболее поднятых над средним ее уровнем. В этих зонах давление на смоляную поверхность полировальника максимально, температура ее растет, вязкость уменьшается. Размягченная смола начинает выдавливаться в соседние зоны пониженного давления, по рабочей поверхности инструмента начинают перемещаться кольцевые волны, вызывающие наобрабатываемой поверхности изделия соответствующие волнообразные местные кольцевые ошибки. Нестабильность формы инструмента вызывается также флуктуациями в соста. ве смолы и, следовательно, вязкости в различных его точках, а также переменной концентрацией абразивной суспензии, которую особенно трудно поддержать постоянной при использовании полноразмерных инструментов, постоянно и полностью покрывающих всю полируемую поверхность. 40 45 50 55 Поступление свежих абразивных, зерен в зону обработки здесь затруднено также и потому, что зазор между инструментом и обрабатываемой поверхностью изделия, прижатыми друг к другу усилием силового замыкания, весьма мал. В реальных условиях обработки приходится периодически останавливать станок, снимать с изделия инструмент и добавлять порцию свежего абразива при помощи кисточки. Это вызывает дополнительную неравномерность условий обработки различных зон изделия.Кроме того, получение асферических деталей малых габаритов и деталей с большими градиентами асферичности с помощью известного инструмента практически невозможно, так как жесткая часть этого упругого инструмента не может быть выполнена столь малой, как это необходимо для обработки указанных деталей. Цель изобретения - расширение диапазона изготовления асферических деталей по габаритам и по градиенту асферичности. Цель изобретения достигается тем, что в инструменте, выполненной в виде жесткой оправки, к которой примыкают изготовленные заодно с ней упругие лепестки, имеющие общую с оправкой рабочую сферическую поверхность и переменную в радиальном направлении толщину, рабочая часть оправки выполнена в виде кольца, а лепестки расположены как с внешней, так и с внутренней его стороны, при этом средний диаметр Юо и толщина 1 О выбраны изсловия 1)о = 2(й;сов+ х) з)па, (1) 1,2 у (Е) соответственно средний диаметр кольца на рабочей поверхности инструмента и толщина кольца, измеренные по его рабочей поверхности, мм при этом для обработки вогнутых поверхностей величина Рр - минимальна, а для выпуклых - максимальна;сагиттальный радиус кривизны образующей, мм;ордината образующей инструмента, измерения от ее вершины параллельно образующим конуса, вершина которого совпадает с центром сферической повер- ности инструмента, а основаниес окружностью диаметра 1:(о мм) угол между касательными к образующей в зоне среднего диаметра кольца 0 и в текущей егс зоне х, град;половина угла при вершине указанного конуса, град;радиус центральной нерабочей зоны инструмента, мм;112 у -ширина участка рабочей поверхоности инструмента, отступлениекоторого от сферы радиуса К непревышает заданного допуска,На фиг. 1 изображен инструмент для обработки вогнутых асферических поверхностей; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; нафиг. 3 - инструмент для обработки выпуклых асферических поверхностей; нафиг. 4 - то же, вид сверху.На шпинделе изделия 1 при помощи наклеечника 2 закреплена заготовка изделия3, диаметральное сечение которого являетсярадиальным сечением инструмента.Инструмент содержит жесткую оправку,рабочая часть которой выполнена в видетрубчатого, например конического кольца,средний диаметр Ро, и толщина 1 о которогона рабочей поверхности определены по формулам (1) и (2). К внутренней и внешнейсторонам кольца 4 примыкают две системылепестков: внутренних 5 и внешних 6, количество которых может быть различным.Хвостовик 7 оправки служит для установкина шпинделе 8 инструмента в сборе, Оправка 4 и системы лепестков 5 и 6 имеют общуюсферическую поверхность радиуса ЙОсь вращения инструмента КС совпадаетс радиусом его сферической поверхности,проходящим через центр С трубчатого кольца 4, Край обравуюшей отстоит от точки Сна величину радиуса г центральной нерабочей зоны инструмента. Радиус г, определен конструктивно с учетом закруглениясужающихся консольных концов внутреннихлепестков 5.Ось симметрии КБ толщины кольца в егоосевом сечении расположена под углом о коси инструмента КС, значение которого определено по формуле (3),Силовое замыкание контактирующих поверхностей инструмента и изделия осуществлено усилием Р, действующим вдольоси изделия КБ, имеющего в этом направлении степень свободы,Инструмент работает следующи м образом.По формулам (1), (2) и (3) определяют размеры инструмента. Сагиттальный радиус кривизны К, зависящий от текущих значений ординат х и крутизны изделиями, обычно имеет наименьшее значение для вогнутых поверхностей при х=О, Р=О, а для выпуклых поверхностей . - при х = х Т=У. Это имеет место при нормальной тенденции нарастания радиуса кривизны асферической поверхности от ее вершины к краю, т.е. для поверхностей с распрямляющимися образующими. При аномальной обратной тенденции нарастания радиуса кривизны от ее края к вершине, положение меняется на противоположное. Это характерно для поверхностей со сворачивающи 03996 5 1 О 25 30 35 40 45 50 55 20 4мися образующими, например для эллипсоидов вращения вокруг малой оси.Переменную в радиальном направлениилепестков их толщину Ь (в мм) рассчитывают из условия получения образуюшеиих рабочей поверхности по требуемой асферической форме по следующим формулам;мЕУз12где Ь К - изменение кри визн ы лепестков п риих изгибе и переходе от исходнойсферической формы к заданной асферической форме, мм,У 1 - изгибающий момент в текущем сечении лепестка, Н. мм;- модуль упругости материала инструмента, Н/мм,.У - момент инерции сечения лепестка.мм"Ъ - ширина лепестка в его текущем сечении, мм.Обработку инструмента производят натокарном и фрезерном станках, а шлифование его сферической рабочей поверхностина оптическом станке.Упрочнение инструментов-шлифовальников выполняют, например, алмазными порошками в гальванических ваннах никелирования. Инструмент-полировальник покрывают слоем смолы, просмоленного сукнаили другого эластичного материала. Обработку производят свободным абразивом,подавая его на рабочую поверхность инструмента, не занятую изделием; в зонуобработки абразив постоянно втягиваетсяблагодаря сужающемуся зазору между обеими контактирующими поверхностями.Асферизацию оптических деталей данным инструментом производят на станкахтипа Старт - 70.Заготовку изделия 3 и инструмент устанавливают на их шпинделях 1 и 8 с помощьюнаклеечника 2 и хвостовика 7 соответственно. Ось вращения инструмента располагают под углом а к оси вращения детали. Приэтом ось вращения инструмента проходитчерез центр экстремальной сагиттальнойкривизны образующей заданной обрабатываемой асферической поверхности детали.Обоим шпинделям сообщают вращательноедвижение вокруг их осей КБ и КС. УсилиеР, прижимающее инструмент к изделию иизгибающее лепестки 5 и 6 инструмента,во время обработки увеличивают от минимального его значения в начале обработкидо максимального его значения в конце ее,когда удельные давления достигают расчетных значений и дальнейшая обработка сопровождается снятием равномерного слояприпуска и стабилизацией асферическойформы поверхности изделия, при этом в необходимых случаях применяют дополнительную краевую нагрузку на лепестки, обеспечивающую указанное изменение удельного дав.)ени 5 и у х)сццс к)ц 1 у к) ди на х ические нагрузки ца ицстру мецт. Отступ:)ец)с фактических параметров поверхности л заданных компенсируют изменением нагрузки Р и скоростей вращения инструмента и изделия.Проведецис оси инструмента через центр экстремальной сагиттальной кривизны образующей заданной асферической поверхности под углом к ее оси обеспечивает максимально возможцук) ширину полосы коц. такта рабочей (торической) поверхности инструмента с обрабатываемой поверхностью изделия, благодаря и му улуч. шаются чс.)Овия их цритира, цо 5)вс)5)ется радиальная составля)ощая относительной скорости, необходимая для получения оптического качества изделия, достигается требуемая точность обработки.При полироцацци изделий предложенным инструментом ц)ост, цх цо местным ошибкам обеспечивается 1 х м, что здесь практически устраняется однозначная и жесткая связь каждой точки инструмента со своей зоной изделия, как это имеет место цри цспользовании известного инструмента. Это свойство развязки зон нарастает от края инструмента к его кольцевой зоне диаметром 1)о. Благодаря этому свойству ошибки инструмента равномерно расцредег)яются цо всей поверхности изделия, а не концентрируются в отдельных его зонах.Площадь предложенного инструментапримерно в 5 раз больше площади известного инструмента, поэтому износ предложенных инструментов-шлифовальников соответственно уменьц)ается.)О Предложенная конструкция инструментаобеспечивает значительное - (в 5 - 10 раз) уменьшение ширины его жесткой части, измеренной в радиальном направлении изделия, в результате выполнения его в виде тонкостенного трубчатого кольца, а не цилиндра малого радиуса, при этом прочность и жесткость кольца, диаметр которого превышает диаметр изделия, весьма высоки.Это обстоятельство и позволяет расширить диапазон освоенных в производстве деталей 2 о до диаметров 5 - 25 мм и значительно(в 1 О - 50 раз) увеличить их градиенты асферичности.Ввиду улучшения условий питания зоныобработки абразивной суспензией и увеличения относительной скорости производительность труда также возрастает.. Верес7 1130лиал Редактор Л. ЛосеЗаказ 5023/10ВН Состав а Техред И Тираж 73 ИПИ Государственн по делам изобретен Москва, Ж - 35,ППП Патент, г. У. КозловаКорректоПодписноомитета СССРоткрытийкая наб д, 4/5ул, Проектная,имокосо