05 семестр / К экзамену-зачёту / Шпаргалочи / шпоры по ТКМ2

Рис. 10. Центрирование по автоколлиматору (трубка Забелина).

Передвигая пиноль 8 задней бабки станка, в которой через конический хвостовик установлена трубка 7, совмещают изображение диафрагмы (точка), сформированное объективом 14, с плоскостью расположения центров кривизны О1 линзы и центра кривизны О сферической чашки патрона. Момент совпадения определяют по резкому изображению диафрагмы, видимому в окуляре 5, так как лучи отраженные от поверхности линзы проходят свой путь в обратном направлении (отмечены штриховой линией со стрелой) и проецируются объективом 14 на плоскость зеркала 13. Смещенное изображение диафрагмы рассматривают в микроскоп М на его сетке 6. Если смещение велико, то изображение попадает на экран 17 и не «потеряется» в процессе настройки. При вращении шпинделя это изображение будет описывать окружность диаметром D.

Теперь совмещают точку О1 с осью шпинделя. Для этого вращением винтов 15, расположенных через 900 вокруг оси шпинделя, подвижную часть патрона смещают по осям Y и Z до тех пор пока точка О1 не совместится с осью шпинделя, т.е. D=О (см. Рис. 10, б) и биения центра О1 при вращении не наблюдается.

Затем смещают объектив 14 в трубке до получения резкого изображения диафрагмы, сформированного пучком лучей, отраженным от второй поверхности линзы с центром кривизны О2. Если при вращении шпинделя наблюдается смещение изображения диафрагмы, то вращают винты 16 (Рис. 10, в) поворачивая сферическую часть патрона, до устранения биения изображения диафрагмы на сетке 6 микроскопа. Это означает, что центр О2 лежит на оси шпинделя. При этом будет происходить смещение центра О1 с оси шпинделя как и на сколько будет показано ниже.

Объектив 14 в корпусе трубки может смещать изображение диафрагмы (точки) от торца трубки на расстояние от –15см до и от до +9см, что позволяет проводить центрирование линз с радиусами рабочих поверхностей практически любой величины. Однако при смещении

объектива 14 изменяется линейное увеличение ОБ , что необходимо учитывать при измерении децентрировки. Величину децентрировки С, образованную при несовпадении центров кривизны О1 или О2 поверхностей линзы с осью вращения шпинделя, определяют по формуле

увеличение микроскопа, m – цена деления сетки микроскопа, D – диаметр окружности, описываемой изображением диафрагмы в плоскости сетки микроскопа,

N – число делений сетки, соответствующее диаметру D.

В результате оправа линзы будет иметь перекос относительно оси шпинделя, но зато оптическая ось О1О2 (с погрешностью) совмещена с осью шпинделя (см. Рис. 10, в). Получившийся от юстировки перекос оправы устраняют обработкой резцом базовых поверхностей (см. Рис. 10, в и рис.2.58) не снимая оправы с центрировочного патрона. Наружную поверхность оправы с 20 протачивают до размера равного диаметру корпуса объектива с минимально необходимым зазором (порядка 0,01 мм). Торец оправы подрезают так, чтобы можно было выдержать указанный на чертеже размер 0,54 0,01 мм (см. Рис. 11). Расстояние от линзы до торца при подрезке измеряют индикаторным приспособлением, показанным на Рис. 11, а, затем оправу снимают с центрировочного патрона и устанавливают в цанговый патрон токарного станка на обработанные базовые поверхности (см. Рис. 11, б). Подрезают второй опорный торец оправы так, чтобы выдержать размер 3 0,01 мм до второй поверхности линзы. Процесс центрирования линзы окончен.

Рис. 11. Обработка оправы линзы после центрирования.

1.6. Определение методической погрешности способа центрирования

Выше отмечалось, что при центрировании второго центра первый смещается с оси шпинделя. Величина смещения определяется графически. Разработанная методика этого построения приведена для двояковыпуклой линзы на Рис. 12. О1O2 – оптическая ось до центрирования, О – центр сферы патрона, ось патрона совпадает с осью шпинделя в системе координат XYZ, ось шпинделя совпадает с осью OX. Сначала смещаем патрон в плоскости YOZ так, чтобы совместить точку O1 с точкой О. Ось патрона займет новое положение. Центр сферы патрона переместится в

точку O , центр кривизны O2 переместится в точку O2 . Вращая винты, поворачиваем сферическую часть патрона вокруг центра O для того, чтобы

центр сферы O2 из точки O2 переместить на ось шпинделя в точку O2 . При этом повороте первый центр кривизны O1 из точки O1 переместится в точку

O1 . Оптическая ось O1O2 не совпадает с осью вращения шпинделя, появится «неуточненная погрешность метода».

Построения сделаны для шести основных линз: двояковыпуклой, двояковогнутой, вогнуто-плоской выпукло-плоской, выпукло-вогнутые мениски.

Очевидно, что для уменьшения этой погрешности надо начинать центрирование с поверхности линзы, которая расположена точнее относительно оси шпинделя, или повторять весь процесс.

6)поправить оси

Рис. 12. Схемы к определению методической погрешности метода центрирования.

7.Схемы к вычислению угла и расстояния между оптической осью и осью

оправы

Определение расстояния

Рис. 13. Схема к вычислению расстояния между оптической осью и осью оправы.

Как только установили в патроне оправу, включили освещение, посмотрели в окуляр, то сразу видим ось БЭ! Это ось зет, проходящая через перекрестие сетки микроскопав. Навели на О2, померили О1О2, навели на О1, померили О1О и если в чертеже заданы эти отклонения, то известна полная картина погрешностей по расположению центров кривизны. Осталось измерить расстояние и угол между осями.

Ввели систему координат XYZ так, что плоскость XOY проходит через точку

О1.

Ось измерительного устройства совпадает с OZ; О1 – центр сферы правой, О2 –

OO'2 x2i y2 j; O2' (x2, y2 )

тогда PH1 – истинное положение расстояния между O1O2 и OZ. Видно, что

Рис. 14. Схема к вычислению угла между оптической осью и осью оправы.

тогда Н1Н/О2О21 = Н1О1/О2О1 или Н1Н = ОР = Н1О1 О2О21 / О2О1.

Общая оценка рассмотренных способов центрирования

Анализ был проведен для десяти типов линз, взятых из работы,(Б.Н Бегунов Теория оптических системРис. 15.

Рис. 15. Типы линз.

По результатам анализа составлена таблица возможностей методов центрирования:

8.Конструктивные методы компенсации децентрировок: плоско-

выпуклая линза

На Рис. 27, а и б показана типовая конструкция базирования и крепления плосковыпуклой линзы резьбовым кольцом. Во всех случаях при соединении добиваемся совмещения двух осей – оптической оси ОАО и оси БЭС, т.е. поверхности В.

По схеме на рис 27, а главной базой является сфера А линзы. Она соприкасается с оправой по кромке (линия пересечения ØDсв и плечика). Это контактная пара класса Р3 лишающая линзу трех степеней свободы – перемещений по осям XYZ (сами перемещения обозначаются малыми буквами x,y,z). Повороты линзы (наклоны) регламентируются дополнительной базой – цилиндрической поверхностью линзы. Это контактная пара класса Р2, лишающая линзу двух поворотов ωx и ωy, контакт в паре должен быть с гарантированным зазором. Резьбовое кольцо выполняет роль подводимой опоры и участвует в базировании, хотя никаких степеней свободы не лишает. Таким образом, это базирование гарантирует отсутствие поперечного смещения линзы (децентрировка 1-го рода). Однако, децентрировка 1-го рода будет в пределах допуска на соосность ØDсв и ØDб . Для уменьшения погрешности совмещения оси OAO с осью ØDб придется делать эти диаметры точными и ограничивать их расположение требованием соосности. Кроме того, ограничивают биение плечика, т.к. если его сделать под углом, то кромка P3 будет овальной и линза на этом овале будет «болтаться».

За счет допуска на диаметр ØDсв линза смещается только вдоль оси этого отверстия, причем центр ОА всегда остается на этой оси. Это смещение влияет на точность размера Н, т.е. на воздушный промежуток. Величина такого смещения пропорциональна точности ØDсв и радиусу R линзы.

Сравнение схем показывает большое отличие в функциональном исполнении. Так во втором случае децентрировкой 1-го рода «управляет» пара Р2, а в первом случае пара Р3. В первом Dсв обязательно должен быть точным (в пределах 6-7 квалитетов), а во втором обычной точности (10-12 квалитет). Для уменьшения децентрировки 2-го рода, нужно ограничивать биение кольцевого пояска оправы. Биение обычно задают 0,01 мм независимо от размеров линзы, но совершенно очевидно, что децентрировка будет тем больше, чем меньше диаметр оправы.

Если точность резьбы в кольце меньше точности посадки по ДН7 (что обычно и бывает), то угол наклона оси OOA (децентрировка 2-го рода) будет равен β=arctg(∆/l), где ∆ - максимальный зазор по Д7 l – длина контактирующих поверхностей.

При базировании по схеме рис 27, б роль главной базы выполняет узкий кольцевой поясок на поверхности Б линзы, ширина которого, равная полуразности между полным и световым диаметрами линзы, нормируется стандартами. В этом случае получается контактная пара класса Р3 (z,ωx,ωy). Дополнительная база – цилиндрическая поверхность – пара класса Р2 (x,y).

На рис 28, г и д показано базирование и крепление резьбовым кольцом мениска, опирающегося сферической поверхностью на ребро выступа – это контактная пара Р3 (x, y, z). При завинчивании резьбового кольца поворот линзы будет определяться главным образом величиной зазора ∆с в посадке, в пределах которого возможен разворот ∆φx,y ≈∆c/(R2*Cosγ).

Повороты линзы (наклоны) или децентрировка 2-го рода могут регламентироваться двояко: или цилиндрической поверхностью Ø DH7 или подводимой опорой (т.е. резьбовым кольцом). Рассмотрим оба эти случая.

Если зазор в резьбе кольца велик, т.е. резьба не точная, то линза будет

зазор по DH7 , l – длина контактирующих поверхностей. g7

Кроме того на поворот линзы оказывает влияние неточность Ø Dсв. Чем больше допуск на этот диаметр, тем больше погрешность формы отверстия. Например, отверстие будет иметь овальность в пределах допуска, значит линза будет «болтаться» на этом овале.

Неточность расположения плечика N (обычно регламентируется биением) приводит также к овальности отверстия и болтанке линзы.

Ясно, что при этом базировании потребуется точная обработка трех диаметров оправы – ØDб , ØDH 7, ØDсв и плечика N и диаметра Ø Dg7 линзы.

На децентрировку 1-го рода оказывает влияние неточность положения рабочего и базирующих элементов оправы, т.е. несоосность поверхностей ØDсв и ØDб . Поэтому в конструкции оправы следует ужесточать допуски на ØDб и ØDсв и на соосность этих поверхностей. если хотите повысить точность центрирования.

Схема базирования, приведенная на рис 27, в, оставляет только подводимую

опору – точно изготовленное и посаженное (ØD H6 ) вспомогательное кольцо 4. В g6

этом случае изменились точностные характеристики линзы и оправы. В линзе не требуется точного изготовления ØD, достаточно H12 – это существенно упрощает операцию шлифования. В оправе не требуется точный ØDсв , достаточно Н12. Останутся точными ØDб и ØDH 7 а также точность их взаимного расположения.

На рис 28 б показано другое расположение той же линзы, соответствующее схеме базирования, приведенной на рис 28 а. В этом случае роль главной базы выполняет узкий кольцевой поясок на поверхности Б линзы, ширина которого равная полуразности между полным и световым диаметрами линзы, нормируется стандартами. Контактирование происходит по кольцевому пояску (плечику) оправы, т.е. контактирование плоскость по плоскости (см рис 28, б), тогда это будет контактная пара класса P3(z, x , y ). Дополнительная база – цилиндрическая

поверхность – это пара класса P2 (x,y).

На точность центрирования влияют следующие факторы.

Децентрировка 1-го рода зависит от точности ØD линзы и ØDр оправы и эту

величину можно выразить формулой ( D)2 ( Dp)2 . Кроме того необходимо учесть

2 2

несоосность ØDб и ØDр.