05 семестр / К экзамену-зачёту / Ответы на экзаменационные вопросы / отвыеты на вопросы / Компенсация децентрировок

совмещение). В этих случаях предельный угол разрешения в среднем принимают в шесть раз меньше (10”).

При наблюдении на расстоянии наилучшего зрения две точки будут разрешаться,

если они расположены друг от друга на расстоянии, равном

a L ,

где L – расстояние наилучшего видения (250 мм), -разрешающая сила глаза или подставив числовые значения a 250 1" 25 10 4 0.0174 0.004 мм.

1.2. Центрирование линзы по автоколлиматору

Метод аналогичен предыдущему, только вместо произвольного источника света используется автоколлимат

Проследим по рис. 3 ход лучей в автоколлиматоре. Условимся, что оптическая система автоколлиматора строго отцентрирована.

Сетку 5. представляющую собой прозрачное перекрестие на темном фоне и установленную строго в фокальной плоскости объектива (ломаная визирная ось под углом 90 ) освещают электролампочкой 6.

Световой пучок, отразившись от полупрозрачной диагональной плоскости стеклянного кубика 2 по выходе из объектива 1, попадает на зеркало 8.

Отразившись от зеркала, автоколлимационное изображение перекрестия сетки 5 должно совместиться с перекрестием сетки 3. наблюдаемым в окуляр.

Если отражающая плоскость зеркала неперпендикулярна к визирной оси автоколлиматора, то между перекрестием на сетке и автоколлимационным бликом будет заметное расхождение, которое определяют по делениям сетки

3 в угловой мере.

Рис.3 Оптическая схема автоколлиматора с окуляром «куб с двумя сетками": 1 – объектив; 2 – светоделительный кубик; 3 – сетка; 4 – окуляр; 5 – сетка; 6 –

осветитель(лампочка); 7 – глаз; 8 – зеркало.

2. Особенность автоколлимационного метода

Особенностью автоколлимационного метода является его высокая чувствительность к незначительным поворотам зеркала, так как при повороте зеркала на какой-нибудь угол лучи отклоняются на удвоенную величину поворота. Пусть на зеркало 1—1 (рис. 4) под углом и падает луч АВ.

Наклоним зеркало 1—1 на угол , не меняя направления луча АВ. В

этом случае нормаль СВ переместится на угол , заняв новое положение

C'B. Угол падения луча АВ при повороте зеркала на угол : ABC' u

Рис.4 Схема отклонения отраженного луча при повороте зеркала Угол отражения:

C'BA" u' ,

где - угловая величина отклонения отраженного луча AB' после наклона зеркала на угол , откуда u u' , íî u u' 2

+-ор (трубка Забелина) и положение блика определяется точным отсчетом по сетке

автоколлиматора (Рис. 5).

Рис. 5. Центрирование линз с контролем по биению автоколлимационного блика.

1-патрон, 2-шеллачная смола, 3-объектив трубки Забелина, 4-сама трубка Забелина, 5-микроскоп. 6- окуляр микроскопа, 7- сетка микроскопа, 8- экран микроскопа, - 9 –объектив микроскопа, 10 – зеркало, 11 –

тест –объект, 12 –конденсор, 13лампочка, 14 - алмазный инструмент,

ОАОБ -центры кривизны сферических поверхностей А и Б линзы.

Трубка устанавливается в пиноль по конусу и юстируется для совмещения оси трубки и оси шпинделя. Для этого на торец патрона приклеивается зеркало и, вращая регулировочные винты трубки (на семе не показаны), совмещают перекрестие сетки 7 и

тест-объекта 11.

На Рис. 5, а центрируется выпуклая линза, а на Рис. 5, б двояковогнутая. В обоих случаях центр кривизны поверхности Б находится на оси шпинделя, т.к. по этой

поверхности линза лишается трех степеней свободы, контактная пара третьего класса Р3{ x, y z}. Наводка трубки делается только на центр Оа.

Затем базирующая поверхность шлифуется также как и в предыдущем методе.

Точность метода зависит от точности измерительного средства. Если учесть, что аберрации приборов типа коллиматоры и автоколлиматоры исправлены, то точность метода будет зависеть от точности сеток, точности наведения и считывания, что будет рассмотрено ниже.

2.1. Центрирование линз в самоцентрирующем патроне

а)

б)

Рис. 6. Схема центрирования линз в самоцентрирующем устройстве.

1-ведущий патрон, 2-линза, 3-ведомый патрон, 4-ось вращения шпинделя, 5-алмазный инструмент (круг),

ОА ,ОБ -центры кривизны сферических поверхностей А и Б в двух позициях –до и после установки, б)

Лишаемые степени свободы: по базе Б - x, y, z, по базе А - x , y

Наиболее производительным способом является центрирование линз в самоцентрирующем патроне на станках типа ЦС-100, ЦС-10А, ЦС-150Б.

Самоцентрирующий патрон состоит из двух одновременно вращающихся половинок – левого и правого патронов. Они установлены на шпинделях станка таким образом, что оси их кромок совпадают с осью вращения шпинделей. Биение кромок патронов не должно превышать 1-2 мкм.

Линза, помещенная между патронами, под действием пружины будет сдвигаться(поворачиваться). в направлении от её толстого края к тонкому до тех пор, пока оптическая ось линзы совместится с осью вращения шпинделя.

Установка линзы осуществляется так: рабочий аккуратно прикладывает линзу к левому патрону, лишая ее трех перемещений – x,y,z (см. Рис. 6 схему базирования). В этот момент оптическая ось (ОА1,ОБ1) находится под углом к оси шпинделя (ОА ,ОБ ) а центр кривизны поверхности Б находится на оси шпинделя.. После этого рабочий нежно отпускает пружину правого патрона и происходит поворот линзы и ее оптической оси и она совмещается с осью шпинделя. Линза на базе Б подводимой опорой 3 лишается двух поворотов x , y .

Для точности установки большое значение имеет угол сдвигания линзы (см. Рис. 6, а), являющийся для двояковыпуклых и двояковогнутых линз суммой углов зажимания

и поверхностей линзы, а для менисков – положительной разностью этих углов.

Угол сдвигания линзы образуется касательными к радиусам кривизны поверхностей линзы, проведенными через точку соприкосновения с кромкой патрона.

Углы между указанными радиусами кривизны и осью линзы являются углами зажимания

и .

дальнейшем уменьшении угла сдвигания точность центрирования снижается. Линзы с углом сдвигания меньше 15-20 этим способом не центрируют.

После установки линзы включают шпиндель и плавно подводят алмазный круг.

Скорость вращения шпинделя и подача зависят от твердости стекла, толщины линзы и абразивных свойств круга. Режимы обработки подбираются опытным путем. Усилие пружины подвижного шпинделя 20-80 Н (2-8 кг) и увеличивается с увеличением диаметра линзы до 295 Н.

Точность центрирования зависит от состояния кромки патрона, точности его установки и диаметра, радиусов кривизны линзы и составляет 0,01-0,05 мм.

Способ прост и высокопроизводителен.

2.2. Центрирование линз по прибору

Рис. 7. Схема центрирования линз по прибору.

1. –Микроскоп; 2 – Линза; 3 – Смола; 4 – Оправка; 5 – Стол; 6 – Коллиматор; 7 – Сетка.

где f 'tg м , – угол наклона линзы, м – увеличение микроскопа.

Рис. 8. Центрирование с помощью коллиматора и микроскопа.

I – коллиматор; II – микроскоп; 1 - лампа, 2 - конденсор, 3 - тест-объект, 4 –объектив, 5 – оправка, 6 – центрируемая линза, 7 – объектив, 8 – сетка, 9 – окуляр, 10 – объектив,

11 – сетка, 12 – окулярная призма, 13 – окуляр

Так как фокус линзы и фокус объектива микроскопа не совпадают, то в процессе требуется наводка микроскопа, т.е. в конструкции прибора требуется механизм перемещения корпуса микроскопа.

Оценим точностные возможности прибора с измерительными средствами из коллиматора и микроскопа.

Погрешностью коллиматора будет, если выходящий пучок не является строго параллельным. Оценим эту погрешность в обратной задаче – в фокусе объектива стоит сетка, тогда величина смещения на сетке определит сходимость пучка. Интервал l между двумя штрихами сетки коллиматора, если задана угловая цена деления его , может быть произведен по формуле

l fоб' tg .

Для определения частичной погрешности коллиматора, второе название этой погрешности – инструментальная погрешность, продифференцируем эту формулу и найдем передаточную функцию. Для упрощения процедуры обычно делают разложение в

ряд Тейлора или логарифмируют. В данном случае проще логарифмирование:

Очевидно, что чем больше будет фокусное расстояние объектива коллиматора, тем

меньше будет погрешность. Поэтому длиннофокусные коллиматоры дают большую точность. Но длиннофокусные коллиматоры и больше размером.

Промышленные коллиматоры выпускают с фокусными расстояниями 600, 1000, 1200, 1600 и т.д. Рекомендуется fоб' брать 3-5 раз больше фокусного расстояния контролируемого объекта.

Если fоб' 600 мм, то можно контролировать линзы с f (120 200) мм.

Таким образом, в этом методе (Рис. 8) центр нижней сферы детали 6 всегда располагается на оси патрона 5, поэтому нужно устанавливать только центр O2 верхней поверхности, что существенно упрощает процесс.