|
Под грубой шлифовкой подразумевают
обработку оптического стекла свободным или связанным абразивом от наиболее крупной
зернистости до мелкой М 22 включительно. Обработку производят различными
способами в зависимости от того, шлифуется ли горизонтальная, сферическая или
асферическая поверхность или цилиндрическая оптика.
Шлифовка горизонтальных поверхностей. Изготовление точных
горизонтальных плоскостей относится к основным участкам оптического
производства. Плоские астрономические зеркала, калибры, точные предметные и
покровные стекла, диоптры и интерференционные элементы требуют точной
горизонтальной обработки.
При шлифовке горизонтальных поверхностей исходят из грубо
обработанных исходных заготовок, которым в первую очередь необходимо придать
точную плоскопараллельную форму, чтобы можно было отрабатывать дальнейшие
размеры по допускам. Изделия диаметром свыше 150 мм обычно обрабатывают
индивидуально; изделия меньших размеров могут обрабатываться в зависимости от
оборудования массовым порядком.
Шлифовку производят на описанных выше ручных,
полуавтоматических или автоматических станках. Шлифовочный порошок, который наносят
на шлифуемую поверхность вручную кистью или плоской деревянной лопаткой,
увлекается потоком воды; иногда суспензия подается автоматическим насосом.
При шлифовке плоских поверхностей необходимо соблюдать
некоторые основные принципы для получения оптимальных результатов обработки.
Взаимное соотношение шли фу тещей и шлифуемой поверхностей должно быть 3:2.
Шлифуемая поверхность должна двигаться по поверхности шлифовального круга
так, чтобы окружные скорости уравновешивались; она не должна деформироваться
ни в сторону «бугров», ни в сторону «ямы». Плоскостность шлифуемой
поверхности время от времени контролируется лекальной линейкой, клино-
видность проверяют коллиматором и контактным индикатором. Если на шлифуемой
поверхности образуется бугор,
необходимо повысить движение стекла через край круга так,
чтобы центр шлифуемой поверхности как можно больше соприкасался с краем
круга, где окружная скорость наибольшая. Если, наоборот, нужно устранить
образующуюся яму, то движение уменьшают и края подвергаются воздействию
окружной скорости. Правильная регулировка амплитуды колебаний станка,
шлифовальной скорости и подачи суспензин дает высокую степень равномерности
обработки обеих рабочих поперхностей.
Очень грубые поверхности, с которых производится большой
съем стекла, начинают обрабатывать фракцией абразина 60; точность обработки в
этом случае не превышает 0,5
мм. При применении зерна № 100—150 точность
выдерживают до 0,1 мм.
При зернистости 200—320 можно работать с точностью 0,03—0,05 мм, для наиболее
мелкого зерна делается допуск до 0,01 мм. Эти производственные допуски
плоскостности относятся к оптическим деталям диаметром около 170 мм; они могут быть
отнесены также и к клиновидности плоско]1йрал- лельных пластин.
Чугунные диски для горизонтальной шлифовки снабжены на
рабочей стороне рифлением для предотвращения разбрызгивания шлифовочного
материала с поверхности диска; это улучшает смачивание шлифуемого стекла и,
кроме того, мешает слипанию обеих поверхностей. Рифление получают выточкой
центрических канавок, размещенных на расстоянии 5- 10 мм друг от друга. Ширима
канавки 2—3 лш, глубина — приблизительно 3 мм, профиль канавки клиновидный. Рифление
можно делать также в форме спирали обратного направления, если у то допускает
машинное оборудование цеха.
Матовая и грубо отшлифованная поверхность стекла под
влиянием шлифовки разрушена, расклинена и поэтому растягивается в ширину.
Возникающие поверхностные напряжения достигают больших значений, граничащих с
поверхностной прочностью стекла. Это уже данпо известное явление н последнее
время измерил и зафиксировал с помощью фотографирования Шольц. Под влиянием
натяжения на шлифованной поверхности происходит длительная эмиссия
механических частичек. Напряженная поверхность освобождается травлением»
которое можно производить во время шлифовки, прибавляя к смачивающей жидкости
матирующие соли, либо гюслс окончания шлифовки раствором фтористоводородной
кислоты или б и фтор истого аммония.
Шлифовка сферических и асферических поверхностей.
Сферические и асферические поверхности шлифуют при изготовлении линз,
объективов, приборных и астрономических зеркал. Шлифованные поверхности могут
быть вогнутыми или выпуклыми. Грубую шлифовку этих поверхностей производят
массовым способом или индивидуально.
Оптические детали с радиусом кривизны до 2 м и диаметром до 80 мм шлифуют массовым
способ ом па чугунных грибах пли чашах, специально для этого приспособленных.
Гриб пли чаша отливаются из серого чугуна несколько больше окончательного
размера. После нарезки резьбы, с помощью которой приспособление
привинчивается к станку, поверхность гриба или чаши обтачивают до требуемого
радиуса. При обточке применяют специальные шаровые суппорты или станок для
обточки сферических поверхностей; полученный радиус контролируют шаблоном,
изготовленным из твердого стального листа толщиной приблизительно 3 мм, выточенного в форме
ножа с тупым лезвием. Этим шаблоном контролируется точность поверхности и
радиуса. Для наиболее точных работ гриб и чашу взаимно пришлифовывают и
радиус кривизны измеряют в этом случае сферометром.
Грубо отшлифованные линзы приклеивают к грибу или чаше
такого радиуса, при котором ннешння поверхность деталей составляет
приблизительно заданный радиус кривизны. Эту внешнюю выпуклую или вогнутую
поверхность отшлифовывают чашей или грнбом требуемой кривизны. Взаимное
расположение шлифуемой или шлифующей чаши может быть сменным. Выбор
зернистости свободного абразива зависит от точности и величины обрабатываемой
оптической детали. Хорошо формованные поверхности можно начинать шлифовать
карборундом с зернистостью № 200 и затем применять нее более мелкие фракции.
Шлифовочная суспензия периодически наносится кистью на обрабатываемое
изделие. При очень глубоких радиусах станок останавливают и, приподнимая
верхнюю
часть, вносят суспензию и рабочее пространство. Станок
останавливают также и в том случае, если во время работы нужно произвести
контроль кривизны цеховым сферометром.
Оптические детали с радиусом кривизны более 2 м и диаметром свыше 80 мм обычно шлифуют
отдельно; н большинстве случаев они предназначены для совершенных оптических
систем. При их обработке также применяют гриб и чашу, однако точность
поверхности и радиус кривизны должны контролироваться гораздо тщательнее. Для
получения более совершенной точности поверхностей можно также шлифовать коптр
дета лью. Так, например, корригированный астрономический объектив, так
называемый «дублет», изготовляют таким образом, чтобы одновременно
шлифовались две контрдетали- -собирающая и рассеивающая линзы. Радиусы,
полученные при этом способе обработки, будут совершенно одинаковыми, они
легко контролируются и составляют после полировки совершенные пары. Этот
способ шлифовки часто используют и в очень примитивных производственных
условиях, он может производиться даже и вручную.
Точное значение радиуса кривизны выдерживается
взаимозаменой обеих контр деталей. Скорость нращеиин берут такой, чтобы один
оборот нижней детали отвечал приблизительно 30 движениям верхней контрдетали;
движения верхней контр- детали при этом направляют по краям нижней.
Постепенное образование сферической поверхности непрерывно контролируют
цеховым сферометром. Точность шлифовки при этом способе обработки очень
высокая.
Ни асферических поверхностей наиболее распространены
торнческие; их применяют в основном в очковой оптике. Риторические или
сфероторические формы изготовляют на специальных станках. В спектральной
оптике работают с параболическими или эллиптическими поверхностями точечной
фокусировки, иногда внецептровыми. В астрономической оптике также необходимы
параболические поверхности.
Для шлифовки асферических поверхностей эллиптического или
параболического характера разрабатывается специальный индивидуальный рабочий
режим. Эти поверхности обрабатываются каждая отдельно, и только при шлифовке
внеосеных зеркал небольших диаметров одна асферическая поверхность может дать
большее количество деталей, отшлифованных по одному диаметру.
Основной является сферическая поверхность; от нее неходят
при шлифовке, и измерения относят к значениям этой поверхности. Существуют
копировальные станки, способные отшлифовать заданную форму зеркала по
шаблону, однако конечную обработку производят вручную индивидуально,
непрерывно контролируя измерительными приборами.
В последние годы ПГольц предложил и испытал
приспособление, при помощи которого можно обрабатывать сферические и
асферические поверхности любого характера па обычном оборудовании оптического
цеха. Это приспособление состоит из ряда входящих друг в друга круговых
колец; каждое кольцо может ныполнять направляющие функции и должно быть
самостоятельно нагружено. Этот комплект колец составляет по существу гибкий
плоский диск, регулируемый в свосй функциональной форме. С помощью этого
приспособления были изготовлены очень точные параболические и эллиптические
поверхности.
Шлифовка призм. Шлифовка призматической оптйкИ составляет
в оптическом производстве самостоятельный технологический участок. Главное
требование, предъявляемое к призме, — это горизонтальность плоскостей и
точность углов преломления.
При производстве призм простой формы оптически эффек-
тинные поверхности, лежащие только на перпендикулярах к плоскости проходящих
лучей (30 45, 60 и 90°), действуют так, что наре-
данные и по форме отфрезерованные заготовки шлифуют прежде
псего на оптически неэффективных боковых поверхностях. Для этого призмы одной
боковой стороны приклеивают па горизонтальную панель, а другую боковую
сторону шлифуют постепенно соответствующими видами абразива до получения
высокого качества полированной поверхности. Затем призмы переворачивают па
обработанную первую боковую сторону и тщательно приклеивают соответствующей
замазкой. Важно, чтобы слой замазки был очень тонким и не вызывал
клиновидности обеих боковых сторон, приводящей
к пирамидальной погрешности призмы. Вторую боковую сторону
также обрабатывают соответствующими абразивами до конечной толщины призмы.
Обе боковые стороны призмы должны быть точно плоскопараллельны.
Шлифовку производят на горизонтальных дисках или па
станках типа «Блаишар», Отшлифованные таким способом призмы склеивают
боковыми сторонами друг с другом в прочные многопризменные блоки, длина
которых может составлять 100—200 мм и более.
Дальнейшие операции по обработке блоков могут
производиться четырьмя способами. I
При первом способе обработка блока выполняется вручную.
Блок отшлифовывают до заданной величины и формы, рабочие поверхности тонко
шлифуют и, наконец, полируют. Этот способ применяют только н том случае, если
надо приготовить несколько призм одинаковой формы. В процессе ручной
обработки нужно постоянно контролировать угловые допуски и плоской
араллельностьсторон.
Второй способ заключается в том, что блок призм вкладывают
или вклеивают в канавки, вы фрезерованные в металлической плите. Призмы
размещают так, чтобы выступающую сторону можно было шлифовать до точного
уровня. Вместо кана- пок блоки можно приклеивать на специальные линейки;
иногда эти линейки с приклеенными блоками монтируют в специальные
приспособления.
При третьем способе блоки призм приклеивают на отвесные
стороны точного уголкового кубика. Этот способ применяют для обработки
небольшого количества призм или для специальной точной шлифовки и особенно
для производства очень трудных крышных призм, где между полированными
плоскостями требуется угловой допуск 1 3.
При четвертом способе заранее точно отшлифованные призмы за
гипсов ыва ют, но так как в гипсовых блоках происходят механические
изменения, то точность углов нельзя обеспечить. R настоящее время этим
способом обрабатывают только дешевые и неответственные типы призм.
|