Добавил:

ivanov666 Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Белорусский национальный технический университет

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

Технология оптического приборостроения

.pdf

Скачиваний:

Добавлен:

29.11.2025

Размер:

7 Mб

Скачать

☆

1 / 511 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 > Следующая >>>

Министерство образования Республики Беларусь

БЕ ОРУССКИЙ НАЦИО НАЛЬНЫЙ Т ЕХНИЧЕСКИ УНИВЕРСИ ЕТ

Кафедра «Лазерная техника и технология»

А. С. Козе рук

ТЕХНОЛОГИЯ ОП ТИЧЕСКОГО ПРИ БОРОСТРОЕНИЯ

Минск

БНТУ

2 0 1 6

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ Белорусский национальный технический университет

Кафедра «Лазерная техника и технология»

А.С. Козерук

ТЕХНОЛОГИЯ ОПТИЧЕСКОГО ПРИБОРОСТРОЕНИЯ

Допущено Министерством образования Республики Беларусь в качестве учебного пособия для студентов учреждений высшего образования

по специальностям «Оптико-электронные и лазерные приборы и системы», «Механические и электромеханические приборы и аппараты»

Минск

БНТУ

2016

УДК 681.7.02(075.8) ББК 34.96я7

К59

Рецензенты:

кафедра технологии стекла и керамики Белорусского государственного технологического университета (зав. кафедрой – доктор технических наук,

профессор И. А. Левицкий);

кандидат технических наук, доцент, директор ОАО «Оптическое станкостроение и вакуумная техника» В. С. Томаль

Козерук, А. С.

К59 Технология оптического приборостроения: учебное пособие для студентов специальностей 1-38 01 02 «Оптико-электронные и лазерные приборы и системы» и 1-38 01 01 «Механические и электромеханические приборы и аппараты» / А. С. Козерук. – Минск : БНТУ, 2016. – 504 c.

ISBN 978-985-550-739-1.

Приведены современные методы получения деталей из основных конструкционных материалов оптического приборостроения: стекла, металлов и пластмасс.

Рассмотрены теоретические основы и методы их практической реализации при нанесении покрытий на оптические детали и получении фотошаблонов.

Изложена последовательность операций сборки, юстировки и испытания линзовых, зеркально-призменных и оптико-электронных узлов и приборов в целом и проанализирована особенность конструкции применяемых при этом контрольно-юстировочных и измерительных приборов.

Описаны наиболее часто применяемые приемы ремонта приборов и используемый при этом инструмент и приспособления.

	УДК 681.7.02(075.8)
	ББК 34.96я7
ISBN 978-985-550-739-1	© Козерук А. С., 2016
	© Белорусский национальный
	технический университет, 2016

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение .......................................................................................................................	12
Раздел 1
ИЗГОТОВЛЕНИЕ ОПТИЧЕСКИХ ДЕТАЛЕЙ
Глава 1. АБРАЗИВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ..................................................................	14
1.1. Шлифующие абразивы естественного и искусственного происхождения....	14
1.2. Зернистость и зерновой состав абразивов.........................................................	15
1.3. Регенерация абразивов........................................................................................	17
1.4. Полирующие абразивы........................................................................................	17
Глава 2. ВСПОМОГАТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ....................................................	19
2.1. Смазочно-охлаждающие жидкости ...................................................................	19
2.2. Материалы для блокирования............................................................................	20
2.3. Материалы для изготовления полировальников..............................................	21
2.4. Материалы для защитных покрытий и оптические клеи.................................	22
Глава 3. ОСНОВЫ ТЕОРИИ ШЛИФОВАНИЯ И ПОЛИРОВАНИЯ СТЕКЛА..	24
3.1. Действие абразивных зерен на стекло в процессе шлифования.....................	24
3.2. Влияние основных технологических факторов на процесс шлифования......	25
3.3. Обработка стекла связанным шлифующим абразивом ...................................	27
3.4. Сущность процесса полирования стекла...........................................................	29
3.5. Влияние основных технологических факторов на производительность
процесса полирования.........................................................................................	30
Глава 4. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ
НА ФОРМООБРАЗОВАНИЕ ОПТИЧЕСКИХ ДЕТАЛЕЙ....................	33
4.1. Основные сведения о кинематике станков для обработки
оптических деталей..............................................................................................	33
4.2. Влияние относительной линейной скорости
при обработке плоскостей...................................................................................	35
4.3. Влияние давления при обработке плоскости....................................................	39
4.4. Влияние неравномерного измельчения абразивных зерен
и корректировки поверхности инструмента ............................................................	39
4.5. Влияние факторов настройки станка.................................................................	40
Глава 5. ТРЕБОВАНИЯ К ОПТИЧЕСКИМ ДЕТАЛЯМ И МЕТОДЫ
ИХ ИЗГОТОВЛЕНИЯ................................................................................	42
5.1. Чертежи оптических деталей..............................................................................	42
5.2. Показатели качества деталей..............................................................................	43
5.3. Виды операций обработки стекла......................................................................	46
5.4. Общие сведения о типах производства и технологическом процессе...........	46
5.5. Технологическая документация.........................................................................	47

Глава 6. БЛОКИРОВКА ОПТИЧЕСКИХ ДЕТАЛЕЙ.............................................	48
6.1. Требования к блокировке оптических деталей и к наклеечным
веществам.............................................................................................................	48
6.2. Склеивание и блокировка заготовок при предварительной обработке..........	50
6.3. Способ эластичной блокировки линз ................................................................	50
6.4. Способ жесткой блокировки линз......................................................................	52
6.5. Блокировка призм твердеющим раствором......................................................	53
6.6. Блокировка высокоточных деталей...................................................................	54
6.7. Блокировка призм и пластин оптическим контактом......................................	54
6.8. Блокировка детали действием сил капиллярного натяжения жидкости........	56
Глава 7. ПРЕДВАРИТЕЛЬНАЯ ОБРАБОТКА ЗАГОТОВОК ОПТИЧЕСКИХ
ДЕТАЛЕЙ. АЛМАЗНЫЙ ИНСТРУМЕНТ...............................................	56
7.1. Резание стекла......................................................................................................	56
7.2. Раскалывание, распиливание и кругление стекла............................................	57
7.3. Сверление и высверливание стекла...................................................................	58
7.4. Алмазные абразивные круги...............................................................................	59
7.5. Типовые формы алмазно-абразивных кругов и их выбор...............................	61
7.6. Расчет алмазного абразивного инструмента на металлической связке .........	63
7.7. Изготовление алмазного абразивного инструмента.........................................	64
Глава 8. ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ОБРАБОТКИ
ОПТИЧЕСКИХ ДЕТАЛЕЙ.........................................................................	66
8.1. Станки для тонкого алмазного шлифования и полирования..........................	66
8.2. Особенности точного формообразования плоских и сферических
поверхностей алмазным инструментом............................................................	68
8.3. Станки для шлифования и полирования свободным абразивом
и полирующей суспензией..................................................................................	72
Глава 9. МЕТОДЫ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ОПТИЧЕСКИХ ДЕТАЛЕЙ ....................	73
9.1. Обработка по методу свободного притирания.................................................	73
9.2. Обработка по методу «Синхроспид».................................................................	80
9.3. Магнитореологическое полирование оптических деталей..............................	84
Глава 10. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ ИЗГОТОВЛЕНИЯ
ОПТИЧЕСКИХ ДЕТАЛЕЙ.....................................................................	87
10.1. Проектирование технологических процессов.................................................	87
10.2. Технология изготовления плоскопараллельных пластин и клиньев............	88
10.3. Технология изготовления призм......................................................................	98
10.4. Технология изготовления линз.......................................................................	107
10.5. Контроль линз..................................................................................................	113
10.6. Соединение оптических деталей....................................................................	120
10.7. Изготовление пробных стекол........................................................................	123

Глава 11. ИЗГОТОВЛЕНИЕ АСФЕРИЧЕСКИХ ОПТИЧЕСКИХ ДЕТАЛЕЙ... 125

11.1. Параметры асферических деталей.................................................................	125
11.2. Правила выполнения чертежей оптических деталей с асферическими
поверхностями.................................................................................................	127
11.3. Способы формообразования асферических оптических деталей...............	128
11.4. Контроль асферических поверхностей..........................................................	131
Глава 12. ИЗГОТОВЛЕНИЕ ШКАЛ И СЕТОК.....................................................	136
12.1. Общие сведения о шкалах и сетках ...............................................................	136
12.2. Механические методы изготовления шкал...................................................	137
12.3. Фотолитографический метод изготовления сеток .......................................	145
12.4. Изготовление фотошаблонов..........................................................................	151
12.5. Основное технологическое оборудование для получения
фотошаблонов..................................................................................................	157
Глава 13. ИЗГОТОВЛЕНИЕ ШАРОВИДНЫХ ДЕТАЛЕЙ ИЗ СТЕКЛА...........	160
13.1. Предварительная обработка шариков по классической технологии..........	160
13.2. Метод пневмоцентробежной обработки шариков........................................	162
13.3. Модернизированное устройство для пневмоцентробежной
обработки шариков..........................................................................................	163
13.4. Устройство для формообразования шаровидных деталей широкого
диапазона диаметров.......................................................................................	165
13.5. Классические методы шлифования и полирования стеклянных шариков....	167
13.6. Перспективный метод финишной обработки стеклянных шариков..........	168
13.7. Центрирование микролинз..............................................................................	170
Глава 14. ОБРАБОТКА КРИСТАЛЛОВ ................................................................	171
14.1. Технологические свойства кристаллов..........................................................	171
14.2. Механическая обработка кристаллов............................................................	172
14.3. Изготовление оптических деталей из некоторых кристаллов.....................	175
Глава 15. ИЗГОТОВЛЕНИЕ СТЕКЛОМЕТАЛЛИЧЕСКИХ ЗЕРКАЛ ...............	178
15.1. Характеристика деталей..................................................................................	178
15.2. Конструкция стеклометаллических зеркал...................................................	178
15.3. Материалы для стеклометаллических зеркал и физическая сущность
процесса спекания...........................................................................................	179
15.4. Технология изготовления стеклометаллических зеркал..............................	180
Литература к разделу 1.............................................................................................	181
Раздел 2

НАНЕСЕНИЕ СПЕЦИАЛЬНЫХ ПОКРЫТИЙ НА ОПТИЧЕСКИЕ ДЕТАЛИ

Глава 16. ФОРМИРОВАНИЕ И СТРУКТУРА ТОНКИХ ПЛЕНОК...................	185
16.1. Общие положения............................................................................................	185
16.2. Металлические покрытия................................................................................	186

16.3. Эпитаксиальные пленки..................................................................................	191
16.4. Процессы старения..........................................................................................	194
16.5. Образование пор в конденсированных пленках...........................................	196
16.6. Напряжения в пленках.....................................................................................	203
16.7. Измерение механических свойств покрытий................................................	206
Глава 17. ОПТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПОКРЫТИЙ...........................................	210
17.1. Металлические покрытия................................................................................	210
17.2. Неметаллические покрытия............................................................................	213
Глава 18. ВАКУУМНОЕ РАСПЫЛЕНИЕ МАТЕРИАЛОВ.................................	218
18.1. Сущность метода .............................................................................................	218
18.2. Подготовка подложек к нанесению покрытий .............................................	219
18.3. Формирование покрытия ................................................................................	221
18.4. Испарение материалов ....................................................................................	222
18.5. Перенос вещества от испарителя к подложке...............................................	222
18.6. Способы получения однородных по толщине покрытий............................	224
18.7. Специальные методы получения однородных по толщине покрытий ......	231
18.8. Электронно-лучевой нагрев............................................................................	236
18.9. Лазерный нагрев ..............................................................................................	238
Глава 19. ИОННО-ПЛАЗМЕННАЯ ОБРАБОТКА МАТЕРИАЛОВ...................	240
19.1. Сущность ионно-плазменного нанесения покрытий...................................	240
19.2. Взаимодействие энергетических ионов с материалом.................................	242
19.3. Формирование покрытий в процессе ионно-плазменного
и ионно-лучевого нанесения...........................................................................	245
Литература к разделу 2.............................................................................................	248
Раздел 3
ИЗГОТОВЛЕНИЕ МЕХАНИЧЕСКИХ ДЕТАЛЕЙ
Глава 20. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС ИЗГОТОВЛЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ
ИЗ МЕТАЛЛА И ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ ИХ КОНСТРУКЦИИ.......	250
20.1. Структура технологического процесса изготовления деталей...................	250
20.2. Свойства технологических процессов...........................................................	250
20.3. Технологическая подготовка производства..................................................	251
20.4. Виды технологичности....................................................................................	251
20.5. Стадии технологичности.................................................................................	252
20.6. Общие требования к технологичности конструкции деталей.....................	252
20.7. Общие требования к технологичности конструкции деталей
при механической обработке..........................................................................	254
20.8. Технологические требования к элементарным поверхностям
деталей приборов.............................................................................................	254

20.9. Общие требования к технологичности конструкции
при термической обработке............................................................................	260
20.10. Технологические особенности конструирования деталей
из пластмасс и металлокерамики.................................................................	260
Глава 21. ОБРАБОТКА ДЕТАЛЕЙ ДАВЛЕНИЕМ ..............................................	261
21.1. Особенности процесса механической штамповки и конструкция
штампов.............................................................................................................	261
21.2. Высокоэнергетические методы штамповки..................................................	263
21.3. Прессование и конструкция пресс-форм.......................................................	264
Глава 22. МЕТОДЫ ОБРАБОТКИ МЕТАЛЛОВ. ЭЛЕМЕНТЫ РЕЖИМА
РЕЗАНИЯ И РЕЖУЩИЙ ИНСТРУМЕНТ...........................................	266
22.1. Отделочные методы обработки......................................................................	266
22.2. Движение рабочих узлов станка и элементы режима резания....................	267
22.3. Типы приводов и передач станков.................................................................	269
22.4. Классы и конструктивные элементы инструментов....................................	270
22.5. Инструментальные материалы.......................................................................	271
22.6. Классификация инструментов........................................................................	272
Глава 23. ОСНОВЫ ПРОЦЕССА РЕЗАНИЯ МЕТАЛЛОВ.................................	274
23.1. Общая характеристика материалов................................................................	274
23.2. Свойства металлов...........................................................................................	274
23.3. Общие понятия о процессе резания...............................................................	275
23.4. Процесс образования стружки и ее типы......................................................	276
23.5. Образование нароста при резании.................................................................	277
23.6. Вибрации при резании материалов................................................................	278
Глава 24. ТОЧЕНИЕ И ФРЕЗЕРОВАНИЕ.............................................................	279
24.1. Классификация резцов общего назначения ..................................................	279
24.2. Общие сведения о токарных станках.............................................................	280
24.3. Обработка эксцентриковых деталей..............................................................	281
24.4. Общие сведения о процессе фрезерования...................................................	282
Глава 25. СВЕРЛЕНИЕ И РАЗВЕРТЫВАНИЕ.....................................................	283
25.1. Устройства для крепления осевых инструментов........................................	283
25.2. Типы, геометрические параметры и конструктивные элементы сверл .....	285
25.3. Конструкции разверток...................................................................................	286
25.4. Инструментальная оснастка для станков с числовым программным
управлением и автоматических линий..........................................................	287
Глава 26. ПРОТЯГИВАНИЕ, ПРОШИВАНИЕ, СТРОГАНИЕ
И ДОЛБЛЕНИЕ. РЕЗЬБООБРАЗОВАНИЕ
И АБРАЗИВНАЯ ОБРАБОТКА.............................................................	289
26.1. Обработка протягиванием и прошиванием...................................................	289

26.2. Особенности обработки строганием и долблением.....................................	290
26.3. Способы получения резьб и применяемые инструменты............................	292
26.4. Абразивная обработка.....................................................................................	293
Глава 27. ОБРАБОТКА ПЛАСТМАСС РЕЗАНИЕМ ...........................................	295
27.1. Физические основы резания пластмасс.........................................................	295
27.2. Обработка пластмасс резанием лезвийным инструментом.........................	295
Глава 28. ЭЛЕКТРОФИЗИЧЕСКАЯ И ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКАЯ
РАЗМЕРНАЯ ОБРАБОТКА МАТЕРИАЛОВ ......................................	298
28.1. Электроэрозионная обработка........................................................................	298
28.2. Ультразвуковая обработка..............................................................................	299
28.3. Электрохимическая и электронно-лучевая обработка. Обработка
излучением лазера ...........................................................................................	300
28.4. Плазменная обработка.....................................................................................	302
28.5. Магнитно-абразивная обработка....................................................................	303
28.6. Технология быстрого прототипирования......................................................	305
Глава 29. ИЗГОТОВЛЕНИЕ НЕКОТОРЫХ ДЕТАЛЕЙ ОПТИЧЕСКИХ
ПРИБОРОВ...............................................................................................	307
29.1. Изготовление корпусных деталей..................................................................	307
29.2. Контроль корпусных деталей.........................................................................	310
29.3. Изготовление оправ, колец и тубусов............................................................	315
29.4. Обработка окулярной резьбы.........................................................................	321
29.5. Особенности обработки корпусов труб.........................................................	323
29.6. Контроль оправ и тубусов...............................................................................	324
29.7. Изготовление зубчатых колес и реек.............................................................	327
Литература к разделу 3.............................................................................................	331
Раздел 4
СБОРКА И ЮСТИРОВКА ОПТИЧЕСКИХ ПРИБОРОВ
Глава 30. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА
СБОРКИ ОПТИЧЕСКИХ ПРИБОРОВ .................................................	332
30.1. Особенности оптических приборов...............................................................	332
30.2. Основные понятия и определения..................................................................	333
30.3. Структура технологического процесса сборки.............................................	333
30.4. Исходные данные, необходимые для проектирования процесса сборки...	334
30.5. Общие требования технологии сборки к конструкции................................	335
30.6. Технологическая документация процесса сборки........................................	335
30.7. Разработка схем сборки...................................................................................	336
30.8. Проектирование операционной технологии.................................................	337
30.9. Экономическая оценка технологических процессов ...................................	340
30.10. Типизация технологических процессов ......................................................	340
30.11. Технологичность и серийнопригодность....................................................	341

30.12. Проектирование сборочных приспособлений............................................	343
Глава 31. ТИПОВЫЕ РАБОТЫ, ВЫПОЛНЯЕМЫЕ ПРИ СБОРКЕ
ОПТИЧЕСКИХ ПРИБОРОВ..................................................................	344
31.1. Промывка механических деталей ..................................................................	344
31.2. Чистка оптических деталей.............................................................................	344
31.3. Выполнение разъемных и неразъемных соединений...................................	345
31.4. Виды пригоночных работ и их выполнение .................................................	348
31.5. Смазка оптических приборов.........................................................................	349
31.6. Герметизация оптических приборов..............................................................	349
Глава 32. СБОРКА И РЕГУЛИРОВКА ТИПОВЫХ УЗЛОВ ПРИБОРОВ.........	350
32.1. Сборка и контроль направляющих ................................................................	350
32.2. Уравновешивание подвижных частей приборов..........................................	354
32.3. Сборка оптических деталей с механическими..............................................	356
32.4. Сборка и юстировка объективов....................................................................	358
32.5. Сборка и юстировка окуляров........................................................................	361
32.6. Сборка и юстировка систем переменного увеличения................................	362
32.7. Сборка и юстировка осветительных систем.................................................	364
Глава 33. КОНТРОЛЬНО-ЮСТИРОВОЧНЫЕ И ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ
ПРИБОРЫ.................................................................................................	364
33.1. Коллиматоры. Устройство и назначение.......................................................	364
33.2. Установка коллиматора на бесконечность....................................................	365
33.3. Центрирование коллиматора..........................................................................	368
33.4. Широкоугольный коллиматор........................................................................	370
33.5. Автоколлиматоры............................................................................................	371
33.6. Динаметры........................................................................................................	373
33.7. Трубка Юдина, окуляр-микрометр и объект-микрометр ............................	374
Глава 34. ПАРАМЕТРЫ ОПТИЧЕСКИХ ПРИБОРОВ И МЕТОДЫ
ИХ КОНТРОЛЯ.......................................................................................	375
34.1. Разрешающая способность фотографического объектива..........................	375
34.2. Разрешающая способность микрообъектива................................................	378
34.3. Качество изображения оптических систем и его контроль.........................	379
34.4. Определение фотометрических характеристик оптических приборов......	381
34.5. Измерение цветности объективов..................................................................	383
34.6. Измерение угла поля зрения...........................................................................	385
34.7. Контроль и юстировка визирной линии в телескопических системах.......	386
34.8. Параллакс в оптических приборах.................................................................	389
Глава 35. ОСНОВНЫЕ ЮСТИРОВОЧНЫЕ ОПЕРАЦИИ...................................	392
35.1. Операции и приемы юстировки .....................................................................	392
35.2. Стадии и задачи юстировки и методы их аналитического решения..........	392
35.3. Фокусировка изображения..............................................................................	393

1 / 511 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 > Следующая >>>

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]