8.3. Круглое шлифование пластин

Операции круглого шлифования обеспечивают правильную геометрическую форму и размеры круглых и некруглых пластин, предназначенных для изготовления линз.

Обработку заготовок по диаметру выполняют на круглошлифовальных станках различных моделей: ЗВ-10, ЗВ-110А, ЗБ-12, ЗБ-153, ЗБ-161,табл. 8.3. Станки различаются размером устанавливаемых на них изделий и точностью обработки.

Заготовки обрабатывают групповым методом, собирая детали в столбики. При диаметре заготовок менее 20 мм их склеивают между собой. Для исключения выколок на ребрах крайних заготовок к ним приклеивают вспомогательные пластинки. Заготовки диаметром более 20 мм не склеивают. Их собирают в столбик, чередуя с бумажными прокладками. Столбики устанавливают в центрах станка через металлические шайбы с прокладкой из войлока или картона.

Погрешности обработки по диаметру возникают из-за неравномерного распределения припуска (неодинаковый размер заготовок погрешность сборки столбика и его установка на станке) и деформации столбика в процессе обработки. При неравномерном распределении припуска изменяются усилия шлифования, происходит отжим системы «станок – приспособление – инструмент – деталь». Столбик копирует исходную форму заготовок с большим или меньшим приближением к геометрически правильному цилиндру. При недостаточной жесткости столбик прогибается в процессе шлифования под действием радиальной составляющей сил резания и приобретает бочкообразную форму. Наибольший прогиб имеет место при положении инструмента на середине промежутка между центрами. Учитывая влияние жесткости столбика на точность обработки, отношение его длины к диаметру ограничивают значением 10:1.

Рекомендуются следующие режимы работы станка:

Линейная скорость инструмента, м/с	20 – 30
Линейная скорость изделия, м/с	0,5 – 1,5
Глубина резания, мм/дв. ход стола	0,01 – 0,10
Продольная подача, м/мин	1,0-3,0

С увеличением глубины резания и продольной подачи, а также с уменьшением частоты вращения изделия шероховатость шлифуемой поверхности возрастает. В меньшей мере влияет частота вращения инструмента. Модель станка выбирают с учетом размера изделия и требуемого квалитета точности обработки по диаметру. Технические характеристики круглошлифовальных станков приведены в табл. 8.3.

8.4. Центрирование линз

Погрешность установки заготовок на стадии предварительного шлифования и при сборке блока приводит к разнотолщинности линз по краю. Следствием этого является несовпадение линии, соединяющей геометрические центры поверхностей (геометрической оси), с линией, соединяющей центры кривизны поверхностей (оптической осью). Такую (децентрированную) линзу можно рассматривать как правильную с приставленным к ней сферическим клином. Действие его вызывает смещение осевого луча, поперечный хроматизм, кому и астигматизм изображения. Децентрирование С может быть оценено значением угла α наклона децентрированной поверхности по отношению к оптической оси, т. е. С = α, ”, или выражено в линейной мере: С = α∙R, мм, где R – радиус децентрированной поверхности, мм.

Для совмещения геометрической оси линзы с оптической осью технологическим маршрутом предусматривается операция центрирования. Способы ее выполнения различны в зависимости от категории сложности линзы по параметру С (допуск на децентрирование) и от типа производства (табл. 8.4).

Таблица 8.4

Способы центрирования линз по РТМ 3-1635-83

Типовая схема процесса центрирования	Категория сложности, тип производства
Механический способ установки. Фиксация положения линзы зажатием между патронами	Ш-IV категория сложности; серийное, крупносерийное и массовое производство
Ручной способ установки с фиксацией положения линзы приклеиванием к патрону. Контроль установки по блику	III – IV категории сложности; единичное и мелкосерийное производство, а также серийное и массовое, если механический способ установки не обеспечивает заданной точности центрирования
Тот же способ установки с контролем положения линзы по прибору	I—II категории сложности; единичное и мелкосерийное производство, а также серийное и массовое, если механический способ установки не обеспечивает заданной точности центрирования

Критерием оценки сложности линз при механическом способе установки является угол зажатия φ линзы (табл. 8.5 и заданный чертежом допуск С на децентрирование.

Таблица 8.5

Категории сложности центрируемых линз

Параметр детали	Категория сложности
	I	II	Ш	IV
Угол зажатия φ, º Допуск С на децентрирование, мм	< 12 < 0,005	12-18 0.005-0,10	18-23 0,01-0,02	>23 >0,02

Приведенные в табл. 8.4 типовые схемы процесса центрирования не распространяются на линзы диаметром более 200 мм. Геометрическую ось таких линз совмещают с оптической непосредственно в процессе обработки преломляющих поверхностей, контролируя разнотолщинность ΔТ_кр по краю

Рис.8.1 Схемы самоцентрирования линз различного профиля

где D – диаметр линзы, мм; С – допуск на децентрирование, мм; R – радиус обрабатываемой поверхности, мм; h – стрелка прогиба поверхности радиуса R, мм.

Линзы диаметром менее 200 мм центрируют после завершения: обработки преломляющих поверхностей. Операция состоит из двух переходов:

1) совмещения оптической оси линзы с осью вращения % шпинделя станка и фиксации этого положения;

2) совмещения геометрической оси линзы с оптической путем обработки детали по диаметру до заданного размера.

Механический способ установки линзы с фиксацией положения зажатием между патронами в условиях крупносерийного и массового производства наиболее эффективен. Применение этого способа ограничивается размерами радиусов поверхностей, которые оп­ределяют угол зажатия φ:

где φ₁ и φ₂ — углы наклона касательных к 1-й и 2-й поверхностям линзы (рис.8.1), °; D_nl и D_n2 — диаметры центрировочных патронов со стороны радиусов R₁ и R₂ поверхностей линзы соответственно, мм.

С уменьшением значения угла φ точность совмещения оптической оси линзы с осью вращения шпинделя уменьшается (табл. 8.6).

Таблица 8.6

Зависимость точности установки линзы от угла зажатия φ

Угол зажатия φ,º	Погрешность установки, мм
>23	< 0.005
23-18	0,006-0,010
18-12	0,010-0,020
< 12	> 0,020

Суть механического способа совмещения оптической оси линзы с осью вращения шпинделей заключается в следующем (рис. 8.1): децентрированная линза, устанавливаемая между патронами, может занять положение, при котором ее оптическая ось O₁ – О₂ не будет совпадать с осью А₁ – А₂ вращения шпинделей. При этом возникнут две неуравновешенные силы, действующие в противоположные стороны: Р – равнодействующая усилий N₁, и N₂, направленных по нормали к преломляющим поверхностям, и сила F – равнодействующая сил трения F₁ и F₂, направленных по касательной к преломляющим поверхностям. Если сила Р будет больше силы F, она сдвинет линзу в положение, при котором ось О₁ – О₂ совпадет с осью А₁ – А₂. Численные значения и соотношение сил Р и F зависят от кривизны преломляющих поверхностей.

ЗБ-161		280	900	18,5	1,05-6,6	–	окт.00	450-600	7,5	4100x2100x1560	4300
ЗБ-157		200	630	55,6	1,05-6.6	–	100-6000	450-600	7,5	3100x2100x1500	4000
ЗВ-12		200	–	37,5	1,3	–	–	–	3	2650x1750x1750	3000
ЗБ-163		140	500	27	1,3-13,3	–	100-5000	400	4	2650x1600x1650	3200
З Таблица 8.3 Технические характеристики круглошлифовальных станков В-110А		140	–	41,6	2,5	–	–	–	1,2	1860x1880x1600	2200
ЗВ-10		100	–	46,6	1,6	–	–	–	0,75	1900x1600x1400	2400
БШС-10М (*)		30	160	46,7	–	6	–	125	0,87	850x550x4150	320
Параметр	Размеры заготовка, не более, мм:	диаметр	длина	Частота вращения шпинделя инструмента, с1	Частота вращения шпинделя изделия, с-1	Частота вращения ведущего ролика, с-1	Скорость перемещения стола, мм/мин	Диаметр шлифовального инструмента, мм	Мощность, кВт	Габаритные размеры (длина х ширина х высота), мм	Масса, кг

Критическое значение угла φ, при котором прекращается самоцентрирование, составляет для менисков 23°, для остальных типов линз 17°. Независимо от размера угла зажатия диаметр D линзы должен удовлетворять соотношению:

D>0.4R₁R₂/(R₁+R₂).

Механический способ установки используют при центрировании линз диаметром от 3 до 150 мм. Он прост и высокопроизводителен, применяется в станках-полуавтоматах. Недостатками являются невозможность самоцентрирования линз с поверхностями малой кривизны и трудоемкость настройки соосности шпинделей.

Ручной способ установки линзы применяют в том случае, если нельзя механическим способом совместить оптическую ось линзы с осью вращения шпинделей. Положение линзы фиксируют приклеиванием к патрону. Правильность установки контролируют с помощью оптических средств:

1. по блику – перемещением линзы по кромке патрона добиваются положения, при котором отраженное от поверхности детали изображение источника света остается неподвижным при вращении шпинделя станка (точность центрирования 0,02-0,01 мм);

2. с помощью коллимационных приборов, работающих в проходящем или отраженном свете (точность центрирования 0,005 – 0,010 мм);

3. 

   Рис.8.2 Схема ручного способа установки центрируемой линзы на станке

   с помощью автоколлимационного прибора модели ЮС-13, устанавливаемого на станке (точность центрирования 0,003 – 0,005 мм); применяют в мелкосерийном производстве при высоких требованиях к точности центрирования.

При ручном способе установки линзу 3 прижимают к торцу патрона 1, на скошенную часть которого нанесена центрировочная смола 2 (рис. 8.2). Центр кривизны O₁ поверхности, прилегающей к патрону, всегда будет находиться на оси КК' вращения последнего, а центр кривизны О₂ второй поверхности может не совпадать с нею. Оптическая ось O₁ – О₂ окажется наклоненной к оси КК' под некоторым углом θ. Перемещением линзы добиваются их совмещения, контролируя положение при помощи одного из перечисленных оптических средств. При центрировании линз, у которых R₁ ≠ R₂, в качестве базы принимают поверхность с большей кривизной. Ручной способ установки применяют для центрирования линз диаметром от 3 до 150 мм.