Справочник технолога-оптика - Окатов М.А.
ISBN 5-7325-0236-Х
Скачать (прямая ссылка):
Для изготовления некоторых видов деталей с асферическими поверхностями используют комбинированные методы, в которых
350
сочетаются упругая деформация одной из поверхностей заготовки с обработкой второй поверхности до сферы или плоскости.
Распределение работы малого инструмента-притира по обрабатываемой поверхности, использовавшееся в основном при доводке ошибок оптических поверхностей и известное под названием ручной или механизированной ретуши, в последние годы используется для изготовления различных асферических поверхностей. При крутизне последних до 20° и градиентах до 10-15 мкм/мм часто используется совместно в сочетании с обработкой линейным или полноразмерным инструментом. Специализированные станки моделей «Старт-500», «АД-250», созданные для этой цели, и технологический процесс шлифования асферических поверхностей малоразмерным инструментом при управлении от ЭВМ описаны в работах [7.14, 7.90], а сведения об управлении и оптимизации процесса автоматизированного формообразования оптических поверхностей приведены в работах [7.15, 7.92].
Этот способ как наиболее универсальный успешно используется на специальных станках с ЧПУ, обеспечивающих перемещение инструмента-притира по обрабатываемой поверхности с переменной скоростью. Траектория и скорости в каждом положении инструмента на обрабатываемой поверхности рассчитывают по сложным алгоритмам на ЭВМ на основании полученной в результате контроля топографической карты отклонений поверхности от заданной формы. Рассчитанная траектория и скорости перемещения по ней инструмента преобразуются по соответствующему алгоритму на ЭВМ в программу управления станком и вводятся в ЧПУ станка.
С каждым сеансом обработки улучшается форма поверхности по среднеквадратичным отклонениям от заданной формы не менее чем на 50 %. После каждого сеанса деталь контролируют, рассчитывают карту отклонений и программу следующего сеанса обработки. Процесс продолжают до получения заданной точности поверхности. Достижение требуемой точности ограничено погрешностью метода контроля.
В основе алгоритма расчета траектории и скоростей движения инструмента лежит известная гипотеза Ф. Престона о пропорциональности износа поверхности локальному давлению, скорости и времени обработки. Используется сложный математический аппарат, включающий в себя симплекс-метод, теорию решения интегральных уравнений, численные методы анализа и др.
Данным методом с использованием специального станка с ЧПУ и контрольно-измерительных средств можно проводить как шлифование свободным абразивом, так и полирование и доводку сферических, плоских и асферических поверхностей небольшой крутизны (до 20°) диаметром до 4 м. Точность получаемых плоских и сферических поверхностей по остаточным среднеквадратичным ошибкам — до А./60, а для асферических поверхностей с градиентом асферичности не более 1 мкм/мм — Х/\0 ~ Х/20.
351
Метод линейного соприкосновения. Линейное соприкосновение обеспечивает большую точность, чем метод точечного соприкосновения. Это единственный метод, допускающий обработку разнообразных асферических поверхностей (параболических, эллиптических, гиперболических, торических, конических и поверхностей однополостных гиперболоидов) с одновременным взаимоисправлени-ем инструмента и поверхности.
Метод «ножа» получил широкое распространение для обработки асферических поверхностей [7.16, 7.17]. В случае параболоидов вращения для образования поверхности используют их геометрическое свойство, состоящее в том, что все сечения параболоида плоскостями, параллельными его оси, есть параболоиды одного и того же параметра. Действительно, уравнение параболоида, образованного вращением параболы у2 = 2рх вокруг оси Ох, имеет вид
Уравнение плоскости, параллельной плоскости ху и отстоящей от нее на расстоянии а, можно записать в виде
Линия пересечения параболоида этой плоскостью определится совместным решением уравнений (7.35) и (7.36). Она может быть описана уравнением
Таким образом, линия пересечения параболоида плоскостью, отстоящей от осевой плоскости на расстояние а, является параболой того же параметрар, но с вершиной, смещенной вдоль оси Ох на величину а2/2р.
Следовательно, если взять вращающуюся вокруг своей оси сферическую заготовку 6 и обрабатывать ее свободным абразивом с помощью тонкой металлической пластинки — «ножа» 5, имеющего возвратно-поступательное движение (указано стрелками на рис. 7.13), при котором нож скользит по поверхности заготовки, оставаясь все время параллельным оси ее вращения, то через некоторое время пластинка должна приобрести параболический про-
у2 + г2 = 2 рх.
(7.35)
г = а.
(7.36)
L
1 2
—У
Рис. 7.13. Схема обработки параболической поверхности
352
филь, а заготовка, благодаря износу, — принять соответственно форму параболоида. Возвратно-поступательное движение может осуществляться с помощью механизма, состоящего из кривошипа 1, шатуна 2, ползуна 3 и параллелограмма 4.
Однако на практике из-за влияния различных технологических факторов не удается получить путем взаимной притирки инструмента и детали параболоид вращения идеальной формы. Распределение относительных скоростей инструмента и детали, конечная толщина инструмента, неравномерность возвратно-поступательно-го движения ножа, неточность направлений движений приводят к искажению формы получаемой поверхности. Теоретические исследования метода показали, что наибольшая неравномерность износа наблюдается на краю поверхности, вблизи остановки ножа; подбирая значения отношения со/и (где со и и — соответственно скорости вращения заготовки и кривошипа, приводящего в движение «нож»), можно уменьшить образование кольцевой канавки в зоне наибольшей интенсивности износа, хотя совсем уничтожить ее не удается; на образование канавки сильное влияние также оказывает значение отношения Н/l (Н — ход ножа; I — ширина ножа), при ее увеличении исчезает резкий подъем кривой интенсивности износа.
