- •Содержание
- •14.2.2. Окончательная обработка исполнительных поверхностей 146
- •1. Детали оптических систем
- •1.1. Классификация оптических деталей
- •1.2. Особенности оформления чертежа
- •1.3. Требования к конструктивным параметрам деталей
- •1.4. Требования к материалу
- •1.5. Требование к изготовлению
- •1.6. Технологические свойства оптических материалов
- •1.7. Унификация и типизация технологических процессов
- •2. Контроль параметров оптических деталей
- •2.1. Контролируемые параметры
- •2.2. Методы и средства контроля формы шлифованных поверхностей
- •2.3. Контроль формы полированных плоских и сферических поверхностей
- •2.4. Пробные стекла, их типы и классы
- •2.5. Интерферометры
- •2.6. Контроль взаимного расположения поверхностей линз
- •3. Обрабатывающие материалы
- •3.1. Шлифующие абразивы
- •3.1.1. Зернистость и зерновой состав порошков алмаза
- •3.1.2. Порошки корунда, электрокорунда и других абразивов
- •3.2. Полирующие абразивы
- •4. Инструмент
- •4.1. Алмазный инструмент
- •4.1.1. Типы и характеристики алмазного инструмента
- •4.1.2. Изготовление алмазного инструмента
- •4.2. Инструмент и приспособления для шлифования и полирования
- •4.2.1. Шлифовальный инструмент
- •4.2.2. Полировальный инструмент
- •4.2.3. Приспособления
- •5. Вспомогательные материалы
- •5.1. Смазочно-охлаждающие жидкости (сож)
- •5.2. Материалы для соединения заготовок с приспособлением
- •5.3. Материалы рабочей поверхности полировальников
- •5.4. Жидкости для промывки и чистки деталей
- •5.5. Защитные лаки и эмали
- •5.6. Протирочные материалы
- •5.7. Материалы для чистки оптических деталей
- •6. Способы формообразования сферических и плоских поверхностей
- •7. Способы механической обработки оптических материалов
- •7.1. Шлифование алмазным инструментом
- •7.2. Обработка полирующими абразивами
- •8. Операции механической обработки оптических материалов
- •8.1. Распиливание стекла
- •8.2.Сверление отверстий
- •8.3. Круглое шлифование пластин
- •8.4. Центрирование линз
- •8.5. Шлифование сферических и плоских поверхностей
- •8.5.1.Предварительное шлифование алмазными кольцевыми кругами
- •8.2.2. Тонкое шлифование алмазным инструментом
- •8.6. Полирование сферических и плоских поверхностей
- •9. Механическая обработка оптических кристаллических материалов
- •9.1. Основные физико-механические и физико-химические свойства
- •9.2. Условия для обработки кристаллов и техника безопасности
- •9.3. Механическая обработка оптических кристаллических материалов с повышенной микротвердостью
- •9.4. Разделение кристаллов на заготовки
- •9.5. Грубое шлифование
- •9.6. Кругление
- •9.7. Фасетирование
- •9.8. Сборка блоков заготовок (блокирование)
- •9.9. Среднее и тонкое шлифование
- •9.10. Полирование
- •10. Установка заготовок на приспособлениях
- •10.1. Сборка блоков
- •10.2. Разборка блоков
- •11. Влияние технологических факторов на точность формообразования
- •11.1. Деформации, вызываемые остаточными напряжениями в стекле
- •11.2. Деформации, вызываемые напряжениями в нарушенном слое шлифованной поверхности
- •11.3. Температурные деформации
- •12. Расчет нормируемых параметров процесса
- •12.1. Коэффициент запуска
- •12.2. Припуски на обработку заготовок
- •13. Расчет плоских и сферических блоков
- •13.1. Плоский блок
- •13.2. Сферический блок
- •14. Технология типовых деталей
- •14.1. Технологический процесс изготовления плоскопараллельных пластин и клиньев
- •14.1.1. Предварительная обработка
- •14.1.2. Окончательная обработка исполнительных поверхностей
- •14.1.3. Изготовление точных пластин
- •14.2. Технологический процесс изготовления призм
- •14.2.1. Предварительная обработка
- •14.2.2. Окончательная обработка исполнительных поверхностей
- •14.3. Технологический процесс изготовления линз
- •15. Технология нестандартных деталей
- •15.1. Шаровидные линзы
- •15.1.1. Характеристики деталей
- •15.1.2 Технология изготовления
- •15.2. Цилиндрические и торические поверхности
- •15.3. Оптические детали лазеров
- •15.4. Основы технологии изготовления волоконно–оптических элементов (воэ)
- •15.4.1. Основные технические характеристики воэ
- •15.4.2. Основные требования к стеклам для воэ
- •15.4.3. Изготовление волоконно-оптических пластин (вол)
- •15.4.4 Изготовление микроканальных пластин (мкп)
- •15.5. Методы изготовления деталей с асферическими поверхностями
- •1 5.5.1. Методы нанесения слоя
- •15.5.2 Методы механической обработки
- •15.6. Изготовление крупногабаритных деталей
- •Окончание табл. 15.4
- •15.7. Изготовление шкал и сеток
- •15.7.1 Виды шкал и сеток, требования к ним
- •15.7.2 Основные технологические процессы и оборудование
- •1 5.8. Оптические детали из полимеров
- •15.9. Стеклометаллические зеркала
- •16. Соединение оптических деталей
- •16.1. Способы соединения
- •16.2. Материалы, применяемые для соединения
- •16.3. Технология соединения оптических деталей
- •17. Основы сборки и юстировки оптических приборов
- •17.1. Сборочные элементы приборов
- •17.2 Структура технологического процесса сборки
- •17.3. Общие принципы построения технологического процесса сборки
- •18. Фокусировка изображения в оптическом приборе
- •18.1. Параллакс в оптическом приборе
- •18.2. Способы фокусировки
- •18.2.1 Фокусировка при помощи астрономической зрительной трубы
- •18.2.2 Фокусировка при помощи плоскопараллельной пластинки
- •18.3. Контроль параллакса по бесконечно удаленному предмету
- •18.3.1 Проверка параллакса при помощи коллиматора
- •19. Сборка и юстировка типовых узлов оптических приборов
- •19.1. Сборка и юстировка объективов
- •19.1.1. Типы конструкций объективов оптических приборов. Общие требования к сборке объективов
- •19.1.2. Сборка объективов насыпной конструкции
- •19.1.3. Методы контроля и юстировки объективов. Контрольноюстировочные приборы
- •19.1.4. Сборка и юстировка узлов с призмами и зеркалами, работающими в параллельных и сходящихся пучках
- •20. Сборка и юстировка типовых оптических приборов
- •20.1. Сборка и юстировка спектральных приборов
- •20.2. Сборка и юстировка угломерных приборов
- •20.2.1. Общие требования к сборке и юстировке оптических угломерных приборов
- •20.2.2 Сборка и юстировка угломерных приборов с поворотными визирами
- •Библиографический список
11.3. Температурные деформации
При линейном и одинаковом для каждого поперечного сечения распределения температуры вдоль оси плоского диска он деформируется и принимает форму концентрического мениска со стрелкой W прогиба поверхности W = (D2/8H)αΔt и радиусом R = H/(αΔt), где Δt – разность температур на верхней и нижней поверхностях диска.
Температурные деформации заготовок при их соединении с приспособлениями связаны с разогревом и последующим охлаждением системы «стекло – клеящее вещество – приспособление». В системе создается неоднородное температурное поле, описываемое дифференциальным уравнением нестационарного теплового потока:
где Δt — изменение температуры в слое Δх материала рассматриваемого компонента за время Δt; a — коэффициент температуропроводности материала данного компонента.
В процессе охлаждения соединенных вместе неоднородных по своим теплофизическим свойствам материалов в заготовке возникает градиент температуры. Градиент, перпендикулярный к плоскости заготовки, создает изгибающие моменты, под действием которых она принимает форму концентрического мениска, обращенного выпуклостью в сторону более высокой температуры. Понижение температуры системы и уменьшение градиента по толщине заготовки приводит к соответствующему изменению ее кривизны, что происходит беспрепятственно за счет пластической деформации слоя клеящего вещества. В некоторый момент времени охлаждения этот слой приобретает упругость, препятствующую изменению формы поверхности заготовки. Поэтому при дальнейшем охлаждении в ней будут возникать напряжения. Значения напряжений и деформаций связаны с градиентом, который был в заготовке к моменту приобретения клеящим слоем упругости, препятствующей свободному изменению ее формы. После освобождения заготовки от закрепления напряжения снимаются, и точно обработанные поверхности оказываются деформированными. Размер градиента, определяющего деформацию, зависит от теплофизических свойств материалов системы, скорости охлаждения, соотношения толщин заготовки и приспособления.
Особенности температурных деформаций, возникающих в процессе шлифования свободным абразивом, определяются малым значением коэффициента полезного действия этого процесса. Подавляющая часть затрачиваемой механической работы переходит в тепло. При шлифовании свободным абразивом q1 : q2 = 1 : 15, т. е. примерно 6 % выделившегося тепла распространяется через заготовку, а 94 % аккумулируется инструментом. Режим работы станка, зернистость шлифующего абразива и концентрация суспензии не вызывают заметного изменения температуры в системе «заготовка – инструмент». Максимальное значение температурного градиента вдоль оси плоского диска при шлифовании микропорошками электрокорунда зернистостью от М28 до М10 не превышает 0,2 °С. Вызываемые им деформации диска оказываются в пределах точности измерения формы тонко шлифованных поверхностей.
Температурные деформации, возникающие при полировании, определяются тем, что роль тепловых явлений в этом процессе весьма значительна. «Источник тепла» (трение, испарение влаги суспензии и др.) находится на границе изоляторов, а его мощность, о которой можно судить по значению коэффициента трения (0,6 – 0,7), значительно больше, чем в процессе шлифования, где он составляет 0,13-0,17.
В условиях ограниченного расхода суспензии температура в полируемом диске распределена неравномерно как по радиусу, так и по толщине. В радиальном направлении она выше в центральных зонах и ниже – в краевых, где меньше тепловыделение и больше потери тепла за счет испарения влаги суспензии.
По толщине диска более высокую температуру имеет обрабатываемая поверхность. После полирования в течение времени τ = 0,2 Н/а температура в каждой точке объема диска начинает изменяться по линейному закону и с одинаковой скоростью, т. е. градиент температуры и вызываемая им деформация изделия остаются неизменными. Если поверхность полировальника разделить на отдельные площадки, то ограничивающие их каналы будут выполнять не только функции транспортных артерий, по которым суспензия проникает в центральные зоны, но одновременно будут являться и путями теплообмена этих зон с окружающей средой, позволяя уменьшить температурный градиент в изделии.
Н
Рис.11.2. Распределение интенсивности изнашивания по поверхности плоского диска в зависимости от температуры полировальника
еравномерность изнашивания, вызываемая градиентом температуры на поверхности полировальника, определяется следующим. Известна зависимость интенсивности изнашивания стекла от вязкости смолы. Так как последняя пропорциональна температуре, то аналогичным будет и характер зависимости интенсивности изнашивания от температуры смолы. Температура рабочей поверхности полировальника в радиальном направлении разная. Она выше в центральных зонах, которые контактируют с изделием в течение более длительного времени, чем краевые. Соответственно различны в этих зонах и физико-механические свойства смолы, т. е. соотношение упругих и пластических свойств, определяющих интенсивность изнашивания. Если температура смолы ниже оптимальной (рис. 11.2), то интенсивность изнашивания центральных зон будет выше, чем краевых. Переход за оптимальную температуру приведет, наоборот, к большей интенсивности изнашивания краевых зон, т. е. неодинаковую температуру по поверхности полировальника можно рассматривать как один из источников зональных отклонений формы полируемой поверхности.