Способ изготовления оптических асферических деталей

Способ изготовления оптических асферических деталей

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ОПТИЧЕСКИХ АСФЕРИЧЕСКИХ ДЕТАЛЕЙ из полированных сферических заготовок путем нагрева и пластической деформации, отличающийся тем, что, с целью повышения качества и воспроизводимости формы детали, а также снижения трудоемкости процесса, нагрев ведут до нижней температуры отжига и после вьщержки осуществляют 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.

COIO3 СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

4(51) С 03 В 23/023

° Ве@е ь. ъ

OGYQAPCTBEHHblA КОМИТЕТ CCCP

По ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕКИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3538214/29-33 (22) 10.01.83 (46) 15.03.85. Бюл.. № 10 (72) Н.Ф.Федоров, А.П.Гаврилов, Э.A.Àíòîíîâ и A.Â.Ôîêèí (53) 666.1.037,.92(088.8) (56) 1. Закаэнов Н.П., Горелик В.В, Изготовление асферической оптики, M., "Машиностроение", 1978.

2. Авторское свидетельство СССР № 374238, кл. С 03 В 23/035, 1970 (прототип). .(54)(57) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ОПТИЧЕС-

КИХ АСФЕРИЧЕСКИХ ДЕТАЛЕЙ иэ полированных сферических заготовок путем

„„Я0„„1 l 44982 А нагрева и пластической деформации, отличающийся тем, что, с целью повышения качества и воспроизводимости формы детали, а также снижения трудоемкости процесса, нагрев ведут до нижней температуры отжига и после выдержки осуществляют 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 О, 1-10 град/с, а разница их в пределах цикла — в 10-100 раэ.

1144982

Изобретение относится к способам изготовления оптических деталей с криволинейной поверхностью и может быть использовапо на заводах оптического стекла. 5

Известны способы изготовления деталей с криволинейной поверхностью технического назначения путем механической обработки (7 ).

Недостатки известных способов 10 получения асферических криволинейных поверхностей путем механической обработки .заключаются в сложности и высокой стоимости оборудования, многостадийпости механической обработки,75 малой производительности оборудова- ппя, обуславливающей высокую стоимость оптической детали. !!аиболее близким к предлагаемому является способ изготовления опти- 20 ческих асферических деталей из полиpoDQHJtbIx 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 с>катого воздуха через отверстие в чаше формы . Заготовка центрируется и разогревается, после чего подача 30 ажатого воздуха прекращается и в чаше создается вакуум, под действием которого происходит пластическая деформация заготовки. Заготовка стекла изгибается и принимает конфигурацию, соответствующую внутрен35 ней поверхности формы. По окончании моллирования заготовку вынимают из формы $2 j.

Недостатки данного способа за40 ключаются в низком качестве криволинейной поверхности детали из-за контакта с формой, плохой воспроизводимости геометрии детали из-за разгара формы и в трудоемкости изготов45 ления форм.

Цель изобретения — повышение качества и воспроизводимости формы детали, и снижение трудоемкости процесса.

Поставленная цель достигается тем, ч .о согласно способу изготовления оптических асферических деталей из полированных сферических заготовок включающему нагрев и пластическую деформацию, нагрев ведут до нижней температуры отжига и после выдержки осуществляют 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 и охлаждения менее чем в

10 раз отклонение (в пределах погрешности измерения), от первоначапьной формы (даже в случае нескольких сотен циклов термической обработки) не обнаружено. При различии скоростей нагрева и охлаждения более чем в 700 раз, процесс асфери зации затягивается во времени и приводит к геометрии поверхности, которая не описывается кривыми второго порядка.

t

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 темпера— туру, при которой заметной становится деформация заготовки под действием собственного веса.

В т роцессе термоциклической обработки происходит залечивание 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 не имеет местных дефектов, обусловленных контактом с формой. Трудоемкость процесса асферизации по предлагаемому способу (по сравнению с известными) значительно снижается, так как не тре1144982

СкоСкоитель тклонение от исходной сферы ольце R =.20 мм, при количе е термоциклов о, мкм

Разница между нтервал емператур, ОС

1 рость рость нагре- охлажва, дения град/с град/с сть ничскоростью наго ци с грева и охлажде ния в а =10 а =50 предела цикла, раз

1365

100

10,0 0,1

10,0 0,2

76518

10,0 1,0 10

450-600

690

10,0 2,0 5

10,0 5

10,0 10

10,0 50

10,0 100

690

2,0

765

1,0

1365

0,2

2115

28

0,1

1 буется изготовление трудоемких и дорогостоящих форм.

Пример . Сферические (полиI рованные по 6 классу) заготовки из стекла марки К-8 (диаметр- — 54, высота 20, радиус кривизны 30 мм) при .

450 С (нижняя температура отжига) выдерживали 300 с для выравнивания перепада температур по заготовке. 10

Затем производили пластическую деформацию заготовки путем ее нагрева до 580 С или 600 С (верхняя температура отжига), выдержки при этой температуре в течение 300 с, охлаж- 15 дения до 450 С (нижняя температура отжига), 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, . 20 а их разница в пределах цикла—

10-100 раз.

После 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, характеI ризующей параметры предлагаемого способа, полученные криволинейные поверхности описываются кривыми второго порядка с отклонением +1 мкм, при этом криволинейная поверхность по своему качеству близка к огненнополированной.

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.!!44982

Продолжение таблицы

Отклонение от исходной сферы на кольце и = 20 мм, при количестве терчоциклов о, мкм

СкоСкоДлитель ность

Разница между скоростью на грева иохлажде ния в предела цикла, раз тервал мператур, С рость нагрева, град/с рость охлажединичного ци ла, с дения град/с

О =100

a =--50 о =-2 с =10

1913

450!

0,0 О,l !00

580

12

10,0 100

1913

0,1

П р и м е ч а. н и е : "+" -полученные поверхности не описываются кривыми второго порядка, — -отклонение от исходной сферы лежит в пределах погрешности измерения (асферизация практически не,достигнута).

Составитель Л.Голубева

Редактор А.Ревин Техред С.йовжий!

Корректор A Тяско

Заказ 1089/18 Тираж 457

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, E-35, Раушская наб., д, 4/5

Подписное

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4