Технология
обработки
оптических
деталей
ТЕХНОЛОГИЯ
ОБРАБОТКИ
ОПТИЧЕСКИХ
ДЕТАЛЕЙ
Под редакцией
д-ра техн, наук проф. М. Н. СЕМИБРАТОВА
Допущено Министерством высшего
и среднего специального образования СССР
в качестве учебника для учащихся средних
специальных учебных заведений
Москва
«МАШИНОСТРОЕНИЕ»
1975
6П5.8
Т38
УДК 681.4.002.2 (075.3)
Т38 Технология обработки -оптических деталей.
Учебник для техникумов. Под ред. М. Н. Семи-
братова. М., «Машиностроение», 1975.
208 с. с ил.
В учебнике изложены теоретические основы технологии обра-
ботки оптических деталей, физическая сущность процессов^ шлифо-
вания и полирования стекла, теоретические основы формообразо-
вания оптических исполнительных поверхностей, принципы про-
ектирования технологических процессов механической обработки
заготовок, базирования оптических деталей, технологические про-
цессы обработки типовых и специфических деталей. Описаны про-
цессы производства оптического бесцветного и цветного ,стекла,
а также выращивания и обработки оптических кристаллов. Описаны
способы и устройства контроля заготовок и деталей.
Учебник предназначен для учащихся техникумов, специализиру-
ющихся в области оптико-механических приборов. Он также может
быть полезен работникам оптических предприятий.
„	20405-304
Т 038 (01)-75 304'75	6П5.8
Авторы: Б. 3. Быков (гл. II, VI, VII, § 24, 26, 27, 32, 36, 37), А. А. Ефремов
(§ 7, 33), В. П. Законников (§ 9, 10, 25, 30), Ю. В. Сальников (§ 28, 29, 34, 35, 38
и М. Н. Семибратов (Введение, гл. I, § 6, 8, 11, гл. V, VIII, § 31).
Рецензенты капд. техн, наук В. Г. Зубаков и А. В. Янтовский.
®) Издательство «Машиностроение», 1975 г
ПРЕДИСЛОВИЕ
В оптической промышленности непре-
рывно расширяется номенклатура и объем выпуска
оптико-механических приборов. Строится и вводится
в строй большое число оптических заводов и объеди-
нений, совершенствуются технологические процессы
обработки оптических деталей, производство осна-
щается новыми инструментами, станками и приспо-
соблениями.
Рост объема оптического производства обуслов-
ливает качественное изменение и совершенствование
его технологии. Для обеспечения непрерывного
повышения производительности труда и качества
выпускаемой продукции необходимы кадры хорошо
технически подготовленных исполнителей и руко-
водителей-технологов. Достижению этой цели спо-
собствует развитие среднего технического образо-
вания.
В книге использованы данные, содержащиеся
в отечественной и иностранной периодической ли-
тературе последних лет, официальных изданиях
нормалей и стандартов, практических результатах
научно-исследовательских учреждений и передовых
предприятий в области технологии обработки опти-
ческих деталей.
Изложение курса «Технология обработки оп-
тических деталей» основывается на знании уча-
щихся содержания дисциплин «Прикладная оптика
и оптические измерения» и «Основы технологии
приборостроения». При составлении учебника учи-
тывалось, что учащиеся техникума имеют элемен-
тарные понятия об операциях обработки оптических
деталей, полученные в учебных мастерских, на
производственной практике.
В учебнике приведены теоретические обоснования
построения технологических процессов обработки
1*	3
оптических деталей на основе общих научных пред-
ставлений физики, оптики, механики и технологии
приборостроения.
Учебник написан в соответствии с имеющейся
программой по технологии обработки оптических
деталей для средних специальных учебных заведе-
ний по специальности «Оптико-механические при-
боры».
Однородные вопросы из различных разделов
учебной программы собраны вместе и изложены
последовательно.
Учебника для техникумов по технологии обра-
ботки оптических деталей ранее не издавалось.
Авторы будут признательны за все пожелания и
замечания, направленные на улучшение настоя-
щего учебника.
М. Н. Семибратов
ВВЕДЕНИЕ
Развитие технологии изготовления оптических деталей
идет вслед за успехами стекловарения и тесно с ними связано.
Еще за 4000 лет до нашей эры в Египте умели делать стекло,
которое служило материалом для изготовления украшений и доро-
гой посуды. В IX—XI в. в. нашей эры в России умели варить стекло
в закрытых печах с фриттообразованием двухступенчатым процес-
сом; умели прессовать заготовки и знали состав свинцового (флин-
тового) слекла. В период татарского ига стеклоделие в России за-
мирает.
С IX по XVI в. центр стеклоделия находится в Венеции (Ита-
лия). Искусство варки и выделки стекла хранится там под большим
секретом. В средние века стеклоделие распространяется по всей
Европе. В XVI в. производство технического стекла в Европе до-
стигло значительных размеров.
Развитие астрономических наук трудами Кеплера, Галилея,
Ньютона способствовало изобретению телескопов, зрительных труб
и микроскопов.
Для совершенствования оптических приборов требовалось стекло
высокого качества с заданными значениями показателей преломле-
ния и дисперсии в кусках большого объема и размеров.
В XVII—XVIII в. в. бурно развивается технология обработки
оптических деталей.
В России Петр I организует оптическую мастерскую под руко-
водством братьев Беляевых, в которой изготовляются оптические
приборы. Немного позднее такие же мастерские открываются при
Академии Наук в Петербурге.
Академик М. В. Ломоносов проводит большую разностороннюю
работу по исследованию составов и свойств стекол и эмалей. Он
закладывает основы варки стекла с заданными оптическими свой-
ствами, разрабатывает рецепты составов и режимы варки таких
стекол.
М. В. Ломоносов, основываясь на результатах работ Л. Эйлера,
создал научные основы производства бесцветных и цветных опти-
5
ческих стекол различных марок, у которых одному значению пока-
зателя преломления соответствует несколько значений показателей
дисперсии.
Талантливый русский изобретатель И. П. Кулибин начинает
заниматься созданием инструментов, приспособлений и станков
для обработки оптических деталей. И. П. Кулибин является осно-
воположником отечественной технологии оптического производства,
определившим ее самостоятельный путь развития.
Великий создатель периодической системы химических элемен-
тов Д. И. Менделеев в своей докторской диссертации разработал
учение о стеклообразном состоянии вещества как переохлажденном
растворе, о стекле как сплаве различных окислов и силикатов. Это
учение до сих пор лежит в основе современных представлений о хи-
мических процессах при варке стекломассы и строении стекол.
В конце. XIX в. в Германии был предложен способ механического
перемешивания стекломассы, расплавленной в горшках значитель-
ной емкости. Этот способ варки применяется и по настоящее время.
Он позволяет получить, вполне однородное оптическое стекло,
освобожденное от газовых пузырей и химических неоднородностей
(в виде свилей) в кусках, объемом и размерами вполне достаточ-
ными для изготовления оптических деталей современных крупно-
габаритных, в том числе и астрономических, оптических при-
боров.
К этому времени сформировалось представление о двух основ-
ных типах кроновых и флинтовых оптических стекол.
В Германии содружеством ученых физика Аббе и промышлен-
ника Шотта был разработан каталог оптических стекол, содержа-
щий до ста марок с различными заданными показателями прелом-
ления и дисперсии, значения которых выдерживаются с вполне
определенными небольшими допустимыми отклонениями.
В конце XIX в. организуются два самых крупных в мире про-
мышленных предприятия: стекловаренные заводы Шотта и прибо-
ростроительная фирма К. Цейсса.
В Европе к этому времени появляются еще два стекловаренных
предприятия: «Парра—Мантуа» во Франции и «Ченс» в Англии,
которые вместе с заводом Шотта монополизируют производство
оптических стекол. В России в это время оптическое стекло не про-
изводилось.
В 1899 г. академик В. Е. Тищенко опубликовал теоретические
разработки по строению стекла, основанные на учении Д. И. Мен-
делеева, и разработал рецептуру аппаратных химических стекол № 23
и № 24, которые с успехом изготовляются уже 75 лет, оставаясь
непревзойденными по техническим показателям.
В 1905 г. для военных нужд при Обуховском заводе в г. Петер-
бурге конструктором оптических прицелов Я. Н. Перепелкиным
и физиком А. Л. Гершуном были организованы оптические мастер-
ские. Эти мастерские являлись первым в XX в. русским оптико-
механическим производством, изготовлявшим бинокли и другие
наблюдательные приборы. Руководили этим производством инже-
6
неры С. И. Фрейберг и И. Г Саркин. Впоследствии проф. С. И. Фрей-
берг руководил всесоюзным объединением оптико-механических
предприятий и всей оптической промышленностью страны.
В 1914—1917 гг. на Ленинградском фарфоровом заводе уче-
ными Н. Н. Качаловым, И. В. Гребенщиковым, Г Ю. Жуковским
ставились опытно-промышленные варки оптического стекла. Во
время первой мировой войны, используя технологию фирмы «Ченс»,
Н. Н. Качалов организовал в стране варку оптического стекла.
В 1921 г. был организован Государственный Оптический Инсти-
тут (ГОИ) под руководством акад. Д. Д. Рождественского. В ГОИ
сотрудничали такие энтузиасты-оптики (позднее академики), как
С. И. Вавилов, А. А. Лебедев, И. В. Гребенщиков и другие, внес-
шие огромный вклад в развитие науки о стекле и стеклоделии. Они
определили самостоятельный путь развития советской науки стекло-
делия и довели ее до уровня, превышающего достижения зарубеж-
ных ученых в этой области.
В 1921 г. акад. А. А. Лебедев создал кристаллитную теорию
строения стекла, которая стала общепризнанной среди ученых
большинства стран мира.
В 1926 г. Ленинградский завод оптического стекла перешел
на прогрессивную технологию варки, начав перемешивать стекло-
массу еще до полного провара шихты. Это почти вдвое сократило
время варок и повысило качество оптического стекла.
К 1929 г. в стране производилось около 50 различных марок
оптических стекол. Вполне достаточное разнообразие марок стекол
обеспечивало выполнение требований расчетчиков оптических си-
стем, а высокое качество стекол обеспечивало производство опти-
ческих приборов, ни в чем не уступающих, а иногда и превосходя-
щих уровень мировых стандартов на оптические приборы. На изго-
товление оптических деталей в СССР расходуется в год несколько
тысяч тонн стекла и тонны кристаллов.
К 1970 г. в СССР производится около 150 марок оптических бес-
цветных стекол по ГОСТ 3514—67 и цветных по ГОСТ 9411—'66.
Количество выпускаемого стекла полностью обеспечивает промыш-
ленность Советского Союза и позволяет экспортировать его в ряд
зарубежных стран.
Масштабы и технологический уровень производства оптических
деталей в СССР намного превышает существующий в зарубежных
странах и даже уровень фирмы «Цейсе» в Германской демократи-
ческой республике, являющейся одним из передовых оптических
предприятий в мире.
Разработкой научных проблем стекловарения и технологии оп-
тических деталей занимается группа советских ученых в ГОИ
им. С. И. Вавилова, Ленинградском институте точной механики
и оптики, Ленинградском химико-технологическом институте
им. Ленсовета, МВТУ им. Н. Э. Баумана и ряде других.
РАЗДЕЛ I
Оптическое стекло и его производство
ГЛАВА I
ПРИРОДА, СТРОЕНИЕ И СВОЙСТВА СТЕКЛА
§ 1. СТЕКЛООБРАЗНОЕ СОСТОЯНИЕ, СТЕКЛА
И СИТАЛЛЫ
Интервал превращений
Процессы застывания расплава ведут к образованию твер-
дого кристаллического или аморфного состояния вещества. Плав-
ное, без скачков, изменение температуры Т по времени t (кривая 1
на рис. 1) приводит к образованию аморфного вещества. Если кри-
вая изменения температуры во времени ймеет излом и горизонталь-
ную площадку (кривая 2 на рис. 1), то, следовательно, существо-
вало переохлажденное состояние, выделение скрытой теплоты кри-
сталлизации и образовалось вещество в кристаллическом состоянии.
Сравнение кривых 1 и 2 выявляет некоторые особенности про-
цесса перехода вещества в стеклообразное состояние: 1) не проис-
ходит выделения скрытой теплоты кристаллизации; 2) частицы
вещества не располагаются в определенную пространственную ре-
шетку; 3) нет определецной температуры плавления вещества;
4) процесс перехода расплав стекло является обратимым.
Стеклообразное вещество характеризуется аморфной структурой
и изотропностью свойств. Металлы характеризуются кристалличес-
кой структурой вещества.
При обратимом превращении стекло расплав в некотором
интервале температур Tf—Tg большинство физико-химических
свойств вещества, находящегося в стекло-
Рис. 1. Процессы застывав
ния жидкостей
образном состоянии, весьма быстро изме-
няется. Температура Tg соответствует
вязкости 102 Па-с твердого вещества в
стеклообразном состоянии. Температура
Tg — это нижняя температура отжига,
для большинства стекол равная 500—
600° С.
Температура Tf соответствует вязко-
сти 109 П стеклообразного вещества, при
которой оно начинает вытягиваться
в нити.
8
Интервал температур Tf—Tg называют интервалом превращений.
Нелинейное изменение свойств в интервале превращений объяс-
няется главным образом чрезвычайно быстрым изменением вязкости
расплава стекломассы, которое приводит к получению твердого
вещества в стеклообразном состоянии.
Вещества в стеклообразном состоянии весьма распространены
в природе: это вулканическая магма, янтарь, смолы, глицерин, саха-
роза, салицил и др. При подходящих условиях в стеклообразном
состоянии можно получить серу, фосфор, различные сульфиды,
окислы и даже металлы.
Кристаллизация
При варке кристаллизация расплава нарушает стеклооб-
разное состояние и снижает качество'получаемого стекла.
Центры кристаллизации образуются в результате двух событий:
1) столкновения нескольких молекул с образованием нестойкого
агрегата и 2) перегруппировки молекул внутри агрегата в элемен-
тарную ячейку. Оба эти процесса при хаотическом движении моле-
кул в жидкой расплавленной стекломассе описываются вероятност-
ными законами.
Процессы кристаллизации характеризуются скоростью обра-
зования центров кристаллизации AzlAT и линейной скоростью кри-
сталлизации AZ/АТ по времени Т (рис. 2).
Число центров кристаллизации г, возникающих в единицу вре-
мени Т, пропорционально числу эффективных столкновений моле-
кул, которое зависит от числа молекул в единице объема, расстоя-
ния между ними и скорости их движения.
Скорость образования центров кристаллизации AzlAT подчи-
няется вероятностному закону нормального распределения вслед-
ствие статистического характера процессов. Максимум кривой AzlАТ
находится значительно ниже температуры плавления кристаллов.
На центрах кристаллизации растут собственно кристаллы раз-
мером I. Скорость линейного роста кристаллов AZ/АТ имеет макси-
мум вблизи температуры плавления Ts. С понижением температуры
резко уменьшаются значения AZ/АТ, кривая не соответствует за-
кону нормального распределения.
Если максимумы кривых AzlАТ и AZ/АТ расположены близко
один к другому, то кристаллизация н	”
если AZ/АТ велико, a AzlAT мало,
то образуются одиночные круп-
ные кристаллы; если, наоборот,
велико AzlАТ, то вся стекломасса
пронизывается мелкими кристал-
лами.
Если максимумы Azl АТ и
АН АТ расположены далеко один
от другого, то процесс Кристал- о
лизации затруднен. Максимум Рис.
9
&г/AT всегда наступает при более низкой температуре, чем максимум
А//АТ Следовательно, любое вещество при определенных условиях
можно получить в стекловидном состоянии.
Стекломасса без кристаллов образуется при чрезвычайно быстром,
росте ее вязкости и относительно небольшом, в несколько десятков
градусов, понижении температуры. Вязкость стекломассы препят-
ствует кристаллизации.
Молекулы по мере возрастания вязкости становятся инертными,
теряют подвижность, необходимую для кристаллизационных пере-
группировок. Неустойчивое аморфное состояние жидкой стекло-
массы без кристаллизации переходит в переохлажденное твердое
стеклообразное состояние вещества.
Теория строения стекла
Двойственная природа стеклообразного состояния ве-
ществ вызвала появление многих теорий строения стекла.
Исходя из положений Д. И. Менделеева о стекле как о сложной
жидкой системе расплава, находящегося в переохлажденном со-
стоянии, в 1921 г. академик А. А. Лебедев сформулировал теорию
строения стекла, которая получила признание и распространение
в СССР.
Он изучил явления, происходящие в стекле при температурах
в области от 20 до 700° С, и установил, что изменение показателя
преломления nD при температуре Т 500° С является чисто тем-
пературным обратимым эффектом и не связано со структурными
превращениями стекла. При изменениях температур в интервале
520—600° С происходит резкое необратимое изменение значения nD,
что указывает на структурные изменения в стекле (рис. 3). Это
объясняется микрокристаллическим строением стеклообразного ве-
щества.
В стеклах сцеплены чрезвычайно мелкие деформированные кри-
сталлы силикатов кремнеземов — кристаллиты размером до 50 А,
т. е. в 10 раз меньших длины волны света и поэтому не мешающих
его прямолинейному распространению. Кристаллиты имеют дефор-
мированную решетку. Они объединены в структуру, в которой нет
Рис. 3. Изменение приращения
показателя преломления Дп^ вбли-
зи температур отжига
полного взаимного проникновения
разнородных молекул, а имеется
преимущественное взаимодействие
однородных молекул с образованием
малых самостоятельных структурных
микрогрупп. Такую структуру назы-
вают микрогетерогенной, т. е. мик-
ронеоднородной.
Микрогетерогенное строение сте-
кол подтверждено также опытами
академика И. В. Гребенщикова.
Куски натриево-боросиликатного
стекла, обработанные кислотой,
10
остаются на 95% чисто кремнеземными, меняется их плотность
без изменения формы, размера и внешнего вида исходного образца.
Стекло оказывается пронизанным мельчайшими порами диамет-
ром 20—40 А, которые образуются на месте извлеченных боросили-
катов. Это стекло имеет большую абсорбирующую (поглощающую)
способность. Основной кремнеземный скелет при этом не претерпе-
вает структурных изменений. На столь мелкоячеистом скелете рас-
сеиваются рентгеновские лучи, имеющие длину волны значительно
меньше световой. Это все подтверждает микрогетерогенное строение
вещества в стеклообразном состоянии.
Стекла
Не все стеклообразные вещества могут быть названы стек-
лами, пригодными для использования в быту, технике и т. д.
В химический состав стекол входят многие элементы. Стекла
образуются главным образом из окислов SiO2; Na2O; К2О; Са2О;
А12О3; В2О3, в сплавах с которыми находятся также РЬО, ВаО,
ZnO, As2O3, La2O3, окислы или элементы Mg, Zn, Со, Сг и другие
вещества, придающие им определенные и специфические физико-
химические свойства.
Стеклообразные вещества называются стеклами, если имеют
следующие физические свойства: 1) некристаллическое аморфное
состояние; 2) твердость при обычной температуре; 3) прозрачность,
хотя бы для некоторой части видимого излучения; 4) малую электро-
и теплопроводность; 5) стойкость к действию воды и воздуха.
Оптические стекла имеют наивысшую кондицию по признакам,
указанным выше, светотехническим и оптическим свойствам.
Ситаллы
В оптике и технике применяют также стеклообразные
вещества — ситаллы, которые имеют признаки стекол, но по всему
объему они равномерно закристаллизованы.
Ситаллы 1 — это поликристаллические вещества, которым при-
сущи свойства и стекол, и кристаллов. Иногда ситаллы называют
стеклокерамикой или пирокерамом.
Ситаллы образуются в процессе термообработки исходного стекла
в твердом состоянии путем управляемой кристаллизации. При тем-
пературах, близких к температуре отжига, в твердом стекле по
всему объему из гомогенной фазы образуется множество центров
кристаллизации, происходит рост кристаллов и стекло, имея
прежний химический состав, перестает быть4 аморфным телом без
изменения формы и объема.
Если в ситаллах число кристаллов невелико и их размеры меньше
длин волн световых диапазонов, то ситаллы имеют коэффициент
1 Слово «ситалл» образовано от двух слов: силициум — латинское название
кремния, и кристалл.
11
пропускания 40—70%. Например, из оптических ситаллов делаются
моноблоки оптических квантовых генераторов, используемых как
гироскопы; зеркала с внешним отражением, в частности, для теле-
скопов, контрольные плоско-параллельные пластины и т. п.
Для образования ситалла в. состав исходного стекла должны
входить присадки катализаторов, способствующие образованию
кристаллов. Для ситаллизации применяют главным образом алюмо-
или боросиликатные стекла с катализаторами в виде окислов ли-
тия Li2O3, титана ТЮ2, магния MgO или элементов платиновой
группы, а также меди, серебра, золота для производства фотоси-
таллов.
Процесс термообработки исходных стекол можно условно раз-
делить на два последовательных этапа:
а)	подготовку, когда в области температур отжига (около 600° С)
в катализаторах происходят изменения структуры, валентности,
атомарного и коллоидного состояния, а также определяется ско-
рость образования центров и линейного роста кристаллов;
б)	равномерное выделение кристаллической фазы заданной формы
по всему объему заготовки стекла при температурах около-800° С.
Термообработку ведут в электропечах с керамической футеровкой
одновременно для нескольких заготовок, переложенных раздели-
тельными кольцами для выравнивания градиента температур.
Вместе с заготовками в печь загружают куски того же стекла
размером 100x100x20 мм (спутники), по экспресс-анализу кото-
рых в физической лаборатории контролируют ход ситаллиза-
ции.
Время выдержки при температурах подготовки и ситаллизации,
а также охлаждения заготовок вместе с печью до 50° С занимает
около 30 ч. Скорость охлаждения составляет около 20 град/ч.
Примерно таким образом получают оптические ситаллы СО115М
с малым коэффициентом термического расширения, СО156 с повы-
шенной прозрачностью и СО21 с высокой термостойкостью.
Главные характеристики оптических ситаллов по усредненным
значениям: nn^l,53, nF —	а = (—3-^+7)-10"7 град -1,
т = 40-4-70% при толщине 10 мм, твердость по сошлифованию 1,5—
2,0, микротвердость около 8,7-10“5 Па.
Выпускаются также фоточувствительные ситаллы, в которых
к стеклу добавляют металлы Ag, Си, Au, Pt. Эти добавки создают
возможность после светового облучения и повторных теплообрабо-
ток проводить общую или местную объемные кристаллизации.
Применяя фото-, тепловые и химические процессы, на фотоситал-
лах можно получить цветные изображения, размерные узоры или
до нескольких десятков тысяч отверстий на 1 см2.
К фотоситаллам относятся также обратимые, темнеющие под
действием света фотохромные стекла, которые с уменьшением свето-
вого воздействия опять становятся прозрачными. Этот процесс мо-
жет повторяться бесконечно без явлений усталости материала. Фо-
тохромные стекла найдут широкое применения для очковых линз
и оконных стекол.
12
§ 2. ТИПЫ И МАРКИ БЕСЦВЕТНОГО ОПТИЧЕСКОГО СТЕКЛА
Для изготовления оптических деталей современных при-
боров используют более ста марок бесцветного оптического стекла.
Стекла различных марок отличаются один от другого оптическими,
химическими и физико-механическими свойствами.
Основными оптическими характеристиками бесцветного опти-
ческого стекла являются показатель преломления nD, средняя
дисперсия пР — пс и коэффициент дисперсии (число Аббе) vD =
= пр .
nF~nC
Показатель преломления nD бесцветных оптических стекол
изменяется от 1,45 до 2, коэффициент дисперсии от 18 до 70.
ГОСТ 3514—67 устанавливает 13 типов оптических бесцветных
стекол, которые определенным образом расположены на координат-
ном поле диаграммы nD = f (yD) (рис. 4).
Каждый тип объединяет стекла нескольких марок. Обозначение
марки складывается из букв, определяющих тип стекла, и цифр,
указывающих номер марки стекла в пределах данного типа, напри-
мер: ЛК6, КН9, ТК16, ВФ24 и т. д.
Оптическое бесцветное стекло изготовляют двух серий: а) с ну-
мерацией марок от 1 до 100 — обычные стекла и б) с нумерацией
от 101 до 199 — стекла, малотемнеющие под действием ионизирую-
щего излучения.
Качество бесцветного оптического
вают следующими показателями: а)
(категориями) показателя преломле-
ния AnD и средней дисперсии A (nF —
—пс) и их однородностью (классами)
в партии заготовок стекла; б) опти-
ческой однородностью — отношением
ф/ф0; в) двойным лучепреломлением
по разности хода поляризованного
и обыкновенного лучей; г) коэффи-
циентом светопоглощения; д) бес-
свильностью, т. е. отсутствием сви-
лей в стекле; е) пузырностью по
размеру наибольшего пузыря (кате-
гориями) и числу пузырей в 1 кг
стекла (классом).
Допуски на все перечисленные
показатели качества стекла назна-
чают в зависимости от того, какую
функцию выполняет деталь в при-
боре, и от условий ее работы. Де-
тали, работающие в пучках лучей
широкого сечения (объективы или
линзы оборачивающих систем), из-
готовляют из стекла высоких кате-
Рис. 4. Диаграмма значений пока-
зателя преломления nD и коэффи-
циента дисперсии vD оптического
бесцветного стекла:
ЛК — легкие кроны, ФК — фосфатные
кроны, К — кроны, БК — баритовые
кроны, ТК — тяжелые кроны, СТ К —
сверхтяжелые кроны, КФ — крон-
флинты, Ф — флинты, ТФ — тяжелые
флинты (особые флинты ОФ могут
находиться на любом участке диа-
граммы)
13
горий по nD, nF — пс, оптической однородности, двойному луче-
преломлению и бессвильности. Детали, работающие в пучках лучей
узкого сечения (сетки, окуляры), изготовляют из стекла низких
категорий, за исключением пузырности и бессвильности.
По показателям качества ГОСТ 3514—67 установлены категории
и классы бесцветного оптического стекла в заготовках диаметром
или наибольшей стороной не более 500 мм.
Для стекла каждой марки установлено пять категорий по допу-
скаемым отклонениям показателя преломления &nD и средней
дисперсии A (nF — пс).
Категория 0	12	3	4
Дпп ±3-10“4 ±5* 10-4 ±7-10"4 ztlO-lO’4 +20.10-4
A(nF—пс) ±3-10"5 ±5-10"6 ±7-10"5	±Ю-10“5	±20-10"5
Величинам отклонений nD и nF — пс от номинальных значений
пропорциональны аберрации оптической системы. Разброс аберра-
ций зависит от класса однородности — и то и другое ухудшает
качество изображения.
Измерение показателя преломления и средней дисперсии для
оценки категорий и классов стекла-проводятся по методикам, уста-
новленным ГОСТ 5723—51, ГОСТ 5421—73, ГОСТ 3516—56 и ГОСТ
8201—56.
Оптическая однородность определяется с помощью коллиматор-
ной установки как числовое значение отношения угла разрешения
Ф при прохождении света через стекло к его теоретическому зна-
чению: фо = 12070, где D—диаметр диафрагмы коллиматора
в мм. Оптическая однородность для заготовок диаметром до 150 мм
делится на пять категорий:
Категория .	1	2	3	4	5
Отношение не более	1,0	1,0	1,1	1,2	1,5
Для заготовок диаметром больше 150 мм установлено еще пять
классов оптической однородности (1к, 2к, Зк, 4к и 5к).
По двойному лучепреломлению установлено шесть категорий:
Категория	.	1 1а 2	3	4	5
Разность хода в нм/см не более 2	6	6	10	20	50
Повышение требований к стеклу по оптической однородности,
двойному лучепреломлению, а также бессвильности обеспечивает
большую стабильность показателя преломления. Чем жестче тре-
бования, т. е. меньше отклонения и выше категория, тем лучше ка-
чество изображения. Назначение этих допусков выполняют
обычно по аналогии с назначением А/гр.
Оптическую однородность стекла измеряют по ГОСТ 3518—69,
а двойное лучепреломление по ГОСТ 3519—69.
По коэффициенту светопоглощения установлено семь категорий:
Категория	000	00	0	1	2	3	4
Коэффициент светопо-
глощения в % не более	0,2	0,4	0,6	0,8	1,0	1,5	3,0
е	ев	gg	е	ее	е	~~	я	~S —	ел	тю	01 	 	 	 	 СП СП		 Фи	о		 	 |__»	|_1	,_,	1—1	>—1	»—1 »—1	►—	►—. >—U	>—1	1—‘	►—*	1—‘ СЛ	4	0	*О>	07	СЛ	*07 СП	U1	07 СП	СЛ	СЛ	Ц1	*фи ND	СО	фи	ND	1—‘	*4	о 4	—	— 4	07	—	—	4 <Х)	СО	4	фи	СО	Фи	4 0	00	СО ND	00	фи	07	00 фи	00	СП	00	фи	СО	07 СО	—	О Ф“	ОО	4	СО	— ZZ	to	— >—	>—	— —	—	— О	СО	СО	4	07	СО	СО фи	ОО	ОСО	О	00 00	*4 ND	ND	—	СП	ОО	СО	— —	4	— СО	—	Ф“ О	ND ND	00	ND	4	фи	ND	00 СО	СО	ND 07	СП	СОСИ	СО	Марка стекла	
	Показатель преломления nD	
	Средняя дисперсия (ПР - «С) ПО-5	
h—	h-л	)—»	Н-*	н—А	К-< О1	*4 07	*07 07	СЛ	ОСП	07	*07 07	СЛ	0107	*Фи ОО	СЛСП	СО	ND	00	— ОО	ND	ND 4	4	ND	ND	00 СП	00 —	4	00 -	Фи	07 О	Фи	О СО	СП	О	—	СО СП	4 —	СО	фи	00	СОСО	Ю	— Ф»	СО	СП	СО	— —	<£>	4 СО	—	400	00	ND ND	4	4 СП	СО _	_				 -3	 _	__ S1 н-	~ СП __	_ Г- О J ~	50 J ~	~	Г.	-п -	J -	“3 J	&Э J _	..	с_. СП 2	4 07	* ОСП	СП ГВ 07 СП X СП х СП СП “ел *9 Спел	фи ND ° СО фи й	— —	4 Д О 07 н	—	>£$	— С7 S	07 s	— —	4	5 07	©»	ND ND	Sa	СО— •	А	О	®	СО СП	О	СЛ	X	ОСО	ГВ	СП	Н	ND	СО	„	СП	□ Фи	Е	ф^ о	Т	ООСЛ	3	0О	s	4 4	И	фь	2	о ф*	Sa	00	о	—	ОО	СО	5 О	<Т>	СО 4	“	ОСО	S	со	Л	СОСО	ВТ	СО	5	0 07	ВТ	—	03	00	СО	-О	о	± го	s	'	ts*	Dr	вг	а	'р S	-9-	X	Е>2 СП ~	ND СО s	СО СО -	фи *	фи фи £а	СП н	СП СП	СП «	07 07	СП © “ Н °°?°	®	Г" Н	S °0 Е -°>| х	о	У1 ® 00 Е '*—00	0107	СО Е — ND 5	~ Сп'ф» СТ О Я 07 О	07	— О	СЛСП Е	07 0	О	СО 4	5	4 07	—	фи gr	ND СП	00	nF	Показатели преломления
	ч пС	
	Коэффициент дисперсии ПР — 1 nF - пс	
СП	400	СО 4	СП	07 4	СП	07 СП	07	07 07	СО СО	4 СО	СП Ф^	07	07 ОО	фи	СО фи	СЛ	ND 00	СО	от —60 до 20° С	~ л> Ь(Ч S3	Е	§	S	о- ьэя;	охи	£	s нь	I s	»	о> << w	'«а	о	scs 75 X	• .
СП	0000	0 4	4	400	4	074	4	44	СО СО	ND 4	—07	ND	СО	фи	—	СО О	—	—07	СЛ СЛ	Фи СЛ	СИСЛ	СЛ	07	07	07	СП4	07	07 07	07 О	СО ND	О Ф»-	4	СЛ	07	—	ООО	07	—О	4 О	О О	ОО	О	О	СЛ	О	ОО	О	ОО	СЛ	от 20 до 120° С	
	Температура спекания в °C	
о	.PS3	..° -°	-°	-° -°	5^	-° Р*	-°	~ ~	Г- СО	СП СЛ	4 07	00	СО СЛ	00	4 00	4	О О	07	Относительная твердость по сошлифовыванию	
ND	Фи со	СО СО	СО	СО фи	~ND	СО СО	СО	ND ND	ND 07	'сп'Ьо	*07*07	*ND	*фи*О	*СЛ	U1ND	*—	СИ СИ	*ND 07	СЛ 07	—О	СО	4 ND	4	—О	ND	СО ND	4	Плотность, г/см3	
Т а б л и ца
Наименьший коэффициент светопоглощения выбирают для де-
талей оптических систем, в которых велик путь света в стекле и,
следовательно, велики его потери.
Коэффициент светопоглощения измеряют по методике ГОСТ
3520—51.
Для бессвильности заготовок, диаметр или стороны которых
не более 300 мм и толщина не более 60 мм, установлены 1 и 2-я
категории, не допускающие свили, равные по оптическому дей-
ствию контрольным свилям по ГОСТ 3521—69.
Для заготовок, диаметр или стороны которых составляют 150 мм
и более, установлены еще пять категорий бессвильности: 1к, 2к,
Зк, 4к и 5к, характеризуемые теневой картиной содержащихся в за-
готовке свилей, обнаруженных по методике ГОСТ 3521—69.
В зависимости от числа направлений осмотра заготовки уста-
новлены два класса бессвильности: Б — бессвильность имеет два
взаимно перпендикулярных направления и В — одно направление.
По пузырности установлено одиннадцать категорий
Категория	1	1а23456789	10
Диаметр наи-
большего пу-
зыря в заго-
товке в мм не до- 0,05 0,1 0,2 0,3 0,5 0,7 1,0 2,0 3,0 5,0
пуска-
ются
и шесть классов
Класс	.	А Б В Г Д Е
Среднее число пузырей диаме-
тром свыше 0,03 мм в 1 кг
стекла, не более	10	30	100	300 1000 3000
Пузыри вызывают только незначительноехослабление светового
потока из-за рассеяния лучей, отражаемых поверхностями, и мало
мешают в деталях, расположенных далеко от плоскости изображе-
ния. В сетках пузыри не допускаются.
Метод определения пузырности оптического стекла установлен
ГОСТ 3522—69.
Физико-химические свойства и параметры оптического бесцвет-
ного стекла по ГОСТ 3514—67 подробно указаны в ГОСТ 13659—68,
из которого, как пример, дана выдержка в табл. 1.
ГЛАВА II
ПРОИЗВОДСТВО ОПТИЧЕСКОГО СТЕКЛА
§ 3. СОСТАВ И ПРИГОТОВЛЕНИЕ ШИХТЫ
Для варки оптических стекол используется около 80 хи-
мических элементов, каждый из которых оказывает определенное
влияние на свойства стекла.
Составы стекол выражаются стопроцентной суммой окислов эле-
ментов. Например, трехкомпонентное стекло может иметь состав:
75% SiO2, 15% Na2O, 10% CaO.
Сырьевые материалы
Для варки стекла применяют сырьевые материалы, со-
держащие окислы в свободном или связанном виде.
К сырьевым материалам для стекловарения, вводимым в состав
шихты, предъявляют требования по зернистости, содержанию при-
месей, физическому состоянию и т. д.
Сырьевые материалы условно делятся на главные и вспомога-
тельные. Главные служат для введения в стекломассу окислов,
которые являются основой для образования стеклообразного
вещества. Это — кислотные, щелочные и щелочноземельные
окислы.
Главные кислотные окислы. Кремнезем (двуокись кремния SiO2)—
основная составная часть большинства оптических стекол. Его вво-
дят в виде жильного кварца, горного хрусталя и синтетической
двуокиси кремния.
Содержание SiO2 в кусковом кварце должно быть не менее 99,5%,
железа не более 0,01%. Кусковой кварц измельчается в муку с раз-
мером зерен от 0,1 до 0,5 мм и обогащается электромагнитной сепара-
цией и кислотами. После обогащения содержание железа состав-
ляет от 0,003 до 0,01%.
Борный ангидрид (В2О3) вводится в виде борной кислоты Н3ВО3.
Он облегчает осветление стекломассы, увеличивает скорость ее
провара и снижает склонность к кристаллизации.
Окись алюминия (А12О3) вводится в виде чистого продукта —
глинозема, содержащего -до 99% А12О3, или в виде соединений
А1 (ОН)3, А1 (РО3)3. Она снижает склонность стекломассы к кристал-
лизации, уменьшает показатель преломления и среднюю дисперсию,
увеличивает механическую прочность, термическую и химическую
устойчивость стекол.
Окись алюминия имеет двойственные (амфотерные) свойства.
В некоторых химических составах шихты она ведет себя как кислот-
ный, а в других — как щелочной окисел.
Двуокись германия (GeO2) получают искусственно из минералов,
содержащих германий. Она увеличивает светопропускание стекла
в инфракрасной области.
2 Заказ 1413	|	ЦЕНТРАЛЬИ.Ц > «НО- 17
Двуокись теллура (ТеО2) получают искусственно сжиганием ме-
таллического теллура. Теллуровое стекло содержит до 50—60% ТеО2
и имеет высокое светопропускание в инфракрасной области.
Двуокись циркония (ZrO2) получают искусственно. Она повышает
химическую устойчивость стекла по отношению ко всем реагентам,
увеличивает показатель преломления, уменьшает коэффициент тер-
мического расширения.
Главные щелочные окислы
Окись натрия (Na2O) — составная часть большинства
стекол. Ее вводят в виде соды Na2CO3 и селитры NaNO3. Окись
натрия ускоряет стеклообразование, понижает температуру варки
стекла и облегчает процесс удаления пузырей из стекломассы.
Окись калия (К2О) вводится в виде поташа К2СО3 или калиевой
селитры KNO3. Она снижает склонность стекломассы к кристалли-
зации, значительно увеличивает среднюю дисперсию стекла.
Окись лития (Li2O3) чаще всего вводят в виде углекислого ли-
тия Li2CO3. Она облегчает провар стекломассы, понижает коэффи-
циент термического расширения стекла.
Щелочноземельные и некоторые другие окислы. Окись кальция
(СаО) — одна из важнейших составных частей стекла. Ее вводят
в виде природного мела (СаСО3), который подвергают измельчению
и обогащению. Окись кальция облегчает варку и содействует освет-
лению стекломассы, придает стеклу химическую устойчивость.
Окись магния (MgO) вводят посредством углекислого магния
MgCO3 и MgO. Она повышает химическую устойчивость и механи-
ческую прочность стекла, снижает его склонность к кристаллиза-
ции, увеличивает среднюю дисперсию.
Окись бария (ВаО) вводят в виде азотнобариевой соли Ba (NO3)2
и углекислого бария ВаСО3. Введение ВаО увеличивает показатель
преломления и в меньшей степени дисперсию. При этом получают
стекла, имеющие при одинаковом значении nD разные значения
Пр — пс-
Окись свинца (РЬО) вводят в шихту в виде свинцового глета РЬО
или свинцового сурика РЬ3О4. Свинцовые стекла имеют наивысшие
плотности и показатели преломления.
Окись бериллия (ВеО) увеличивает прозрачность в ультрафиоле-
товой области, повышает коэффициент преломления и термическую
устойчивость стекол.
Вспомогательные сырьевые материалы
Для введения в стекломассу различных химических сое-
динений для осветления, окрашивания, ускорения варки стекла,
улучшения качества стекломассы используют вспомогательные сырь-
евые материалы.
Осветлители способствуют освобождению стекломассы в про-
цессе варки от газовых включений — пузырей. К таким материалам
18
относятся трехокись сурьмы Sb2O3, хлористый натрий NaCl, трех-
окись мышьяка As2O3, селитра NaNO3, вводимые в шихту в коли-
чествах 0,5—1%.
Красители окрашивают стекломассу в различные цвета при про-
изводстве оптических цветных стекол.
Глушители — соединения, которые лишают специальные виды
стекол прозрачности. К глушителям относятся фтористые соедине-
ния, соединения олова и фосфора.
Окислители и восстановители — соединения, используемые для
регулирования условий варки оптических стекол. Окислительное
действие оказывают натриевая и калиевая селитры, трехокись
мышьяка и другие соединения.
В качестве восстановителей используют углерод, вводимый в шихту
в виде древесного угля и кокса; калиевые соли, а также металли-
ческие алюминий и магний.
Кроме вышеперечисленных сырьевых материалов, в шихту вво-
дят стекольный бой, представляющий собой измельченные и очи-
щенные отходы оптического стекла той же марки, для которой
составляется шихта. Возвратный бой стекла вводят иногда до 50%
от массы шихты.
Вредные примеси — окислы хрома, титана, железа и другие.
Они окрашивают стекло и понижают его светопропускание.
Для удаления примесей измельченные в муку природные сырь-
евые материалы подвергаются обогащению, сушке, просеиванию.
Обогащение муки производится флотационной оттиркой, электро-
магнитной сепарацией и химическими методами.
Флотацией разделяются минералы на основе различной смачи-
ваемости водой их поверхностей. Частицы минералов, поверхность
которых не смачивается водой (гидрофобные), прилипают к пузырь-
кам воздуха и вместе с ними всплывают, образуя пену.
Электромагнитной сепарацией отделяются зерна, содержащие
железо, при движении частиц в магнитном поле.
Химический метод обогащения основан на растворении вред-
ных примесей, содержащихся в кварцевой муке, концентрирован-
ными серной, соляной и азотной кислотами.
Требования, предъявляемые к шихте
Шихтой называется однородная смесь предварительно
подготовленных и отвешенных в определенном соотношении сырье-
вых материалов; ее применяют для образования стекла заданного
состава. Чем лучше приготовлена шихта, тем выше качество стекло-
массы, которую можно из нее сварить. Неоднородность состава и ком-
кование шихты вызывают появление различных пороков стекломассы.
На качество шихты большое влияние оказывают зерновой со-
став, влажность, качество перемешивания, способ транспортирова-
ния и хранения сырьевых материалов.
Размеры зерен каждого вида сырья имеют различную величину.
Чем больше плотность вещества, тем больше его измельчают.
2*
19
Влажность шихты должна находиться в пределах от 1 до 8%.
Сырые материалы плохо перемешиваются, а сухая шихта быстро рас-
слаивается при транспортировании.
Однородность зависит от продолжительности перемешивания
шихты и конструкции смесителя: чем сложнее движение частиц
материала внутри смесителя, тем быстрее и более однородной по-
лучится шихта.
Способ транспортирования должен обеспечивать отсутствие рас-
слаивания шихты. При транспортировании шихты надо избегать
вибраций, уменьшать длину ^цути ее перемещения.
В технологических процессах приготовления и транспортирова-
ния должна быть исключена возможность попадания в шихту извне
частиц железа.
Подготовка материалов и приготовление шихты
Для оптического стекловарения применяют материалы,
полученные искусственно на химических предприятиях и не нуж-
дающиеся в дополнительной очистке. Только природный кварц и
мел подвергают обогащению.
В процессе подготовки сырьевые материалы размалывают и за-
тем просеивают. Материалы для особо прозрачных оптических
стекол просеивают на шелковых или капроновых ситах, чтобы умень-
шить содержание железа в шихте.
После просеивания сырьевые материалы отвешивают в необходи-
мых по расчету количествах на автоматических стационарных ве-
сах с точностью до 0,1%. Затем компоненты шихты поступают на
перемешивание в барабанные или тарельчатые смесители. Переме-
шивание ведется до отклонения однородности состава шихты в раз-
личных точках ее объема .от 0,5 до 1,5%. Перемешанные сырьевые
материалы поступают в загрузочный бункер и из него в горшковую
или ванную печь.
В процессе варки состав шихты претерпевает изменения: часть
компонентов (5—-25%) улетучивается, а часть (0,5—1%) — прибав-
ляется, переходя из материалов сосудов для варки. При расчете
шихты учитывается химический состав и влажность исходных сырь-
евых материалов.
Для получения из шихты качественного стекла новой марки тех-
нологию варки отрабатывают на производстве пробных партий и
расчет корректируют.
§ 4. ВАРКА ОПТИЧЕСКОГО СТЕКЛА
Варка оптических стекол имеет ряд особенностей, обус-
ловленных получением стекол различных марок в относительно
малых количествах. Варку производят в стекловаренных печах
периодического действия при температурах до 1600° С.
20
Горшки для варки стекла
Варку оптического стекла выполняют в сосудах — горш-
ках. Емкость горшка составляет 100—900 л, а масса стекла в нем
500—2000 кг. Сухие горшки имеют массу до 800 кг (рис. 5).
К горшкам предъявляются требования: выдерживать темпера-
туру до 1650° С, обладать сопротивляемостью к разъеданию горя-
чей стекломассой, выдерживать резкие перепады температур, иметь
высокую чистоту материала, высокую механическую прочность и
малую пористость.
Каждый горшок используют от 1 до 15 раз в зависимости от марки
и качества стекла, для варки которого горшок предназначен.
Горшки изготовляют из смеси каолина (Al2O3-2SiO2-H2O) и
шамота (до 50%), который увеличивает прочность горшка, умень-
шая его усадку при высыхании. Шамот—это измельченная смесь
обожженного каолина и отходов использованных горшков.
Содержание в смеси окислов железа Fe2O3 не более 0,01 %.
Горшки изготовляют несколькими способами. При полусухом
трамбовании масса состоит из 39% шамота, 12% каолина, 10% глины
и 39% горшочного боя при влажности 6,5—7%. Трамбование про-
изводится пневматическими трамбовками.
Более перспективным является способ гидростатического прес-
сования — формование горшка из полусухой массы, имеющей влаж-
ность 4,5—5%. Равномерное распределение прессующих усилий
создается за счет передачи давления жидкости через эластичную
резину и сжатия всего объема вакуумированной массы вокруг
сердечника, что обеспечивает лучшее качество горшка.
Отформованные горшки проходят сушку. Электротермический
метод сушки горшков — токами высокой частоты — занимает около
5 суток.
После сушки горшки обжигают. Обжиг осуществляется в два
этапа: в электрических или газовых печах до температуры 1000° С
и в стекловаренных печах до температуры 1500° С.
Рис. 5. Горшки для варки стекла с мешалками типов:
а — пропеллерного; б — пальчикового
21
Для уменьшения разъедания горшков горячей стекломассой
его стенки перед обжигом покрывают изнутри защитной обмаз-
кой — жидким каолином.
Для варки стекол некоторых специальных марок применяют
горшки из плавленого кварца или из платиновых сплавов.
Стекловаренные горшковые печи
Варку стекла осуществляют в одно- или двухгоршковых
печах периодического действия. Печи пламенные, они обогреваются
газом, реже нефтью.
В горшковых печах температура достигает 1600° С и регули-
руется с точностью ±10° за 15 мин. Для использования тепла от-
ходящих из печи газов применяют регенераторы или рекуператоры.
Печи могут быть с верхним и нижним пламенем.
В печах с верхним пламенем на поверхности стекломассы об-
разуется грязная пленка, кроме того, отсутствует перемешивание
стекломассы конвекционными потоками. В печах с нижним пламе-
нем стекломасса загрязняется разрушенными частицами дна горшка,
которые разносятся восходящими конвекционными потоками.
Для перемешивания стекломассы при варке применяют керами-
ческие мешалки пропеллерного (рис.. 5, а) или пальчикового типа
(рис. 5, б), сделанные из той же керамической массы, что и горшки.
При варке больших количеств оптического стекла некоторых
марок средней сортности применяются ванные печи непрерывного
и периодического действия, в которых внутренняя поверхность
бассейнов печей футеруется кварцевыми и высокоглиноземистыми
брусьями.
Процесс варки стекла
Варка стекла — сложный физико-химический процесс,
при котором шихта превращается в стекломассу. Весь процесс можно
условно разделить на несколько этапов, которые для стекол разных
марок характеризуются различными температурами.
Силикатообразование. Под действием нагрева шихта спекается
в непрозрачную массу. К этому времени между компонентами шихты
заканчиваются основные химические реакции, проходящие в твер-
дом состоянии, легкие газообразные вещества улетучиваются. Тем-
пература в печи достигает 800—1000° С.
С теплообразование. Непрозрачная масса плавится, становится
прозрачной. Кремнезем и силикаты взаимно растворяются, образуя
стекломассу. Стекломасса химически неоднородна и пронизана
большим количеством свилей и пузырей. Температура стекломассы
около 1200° С.
Осветление стекломассы. Температуру стекломассы повышают
до 1450—1550° С. Ее вязкость становится наименьшей, достигая
10 Па-с. Перемешивание идет с наибольшей интенсивностью.
Стекломасса освобождается от пузырьков газов.
22
Осветлители: трехокись мышьяка, селитры — при нагревании
разлагаются с выделением большого количества кислорода, пузыри
которого, поднимаясь, уносят из стекломассы.пузыри тяжелых га-
зов' СО и СО2.
Гомогенизация. Этот процесс заключается в выравнивании хими-
ческого состава стекла по всему объему горшка и достигается пере-
мешиванием стекломассы при температуре около 1400° С. Гомогени-
зация протекает, начиная со второй половины этапа осветления, и кон-
чается в первой половине этапа студки.
Студка стекломассы. Стекломасса охлаждается вместе с печью
и вне печи до температуры, обеспечивающей вязкость, необходимую
для разлива из горшка.
Основные технологические операции процесса варки стекла:
1.	Горшок перевозят из печи для обжига в стекловаренную печь.
Горшок вставляют, в стекловаренную печь, заслонку печи опускают,
а щели замазывают огнеупорным материалом. Температура в печи
около 1000° С.
2.	Выводка горшка необходима для спекания и уплотнения по-
верхностного слоя на стенках горшка. Горшок разогревают до
1450—1500° С. Операция занимает 12—20 ч.
3.	Засыпку шихты начинают с обмазки горшка изнутри стеколь-
ным возвратным боем. Засыпка шихты длится от 3 до 18 ч и ведется
послойно: бой, шихта, бой, шихта. После засыпки каждого слоя
осуществляют провар шихты. Она уплотняется и оседает. Темпера-
тура в печи при засыпках от 1200 до 1500° С.
4.	При проваре шихты твердая шихта расплавляется, образуя
вязкую стекломассу. Происходит силикато- и стеклообразование.
Заканчиваются основные химические реакции. Вся стеклообразная
масса пронизана газообразными включениями — пузырями.
5.	При осветлении и гомогенизации стекломассы температура
увеличивается до 1400—1550° С. Увеличивается интенсивность пере-
мешивания. Химические реакции завершаются. Стекломасса осво-
бождается от пузырей и химических неоднородностей (сви-
лей).
6.	Студка. Перед студкой производится «хальмование» — удале-
ние из горшка загрязненного поверхностного слоя стекломассы.
При студке уменьшают температуру в печи и частоту вращения
мешалки (рис. 6). При снижении температуры снижается давление
газов и в стекломассе иногда, но весьма редко, появляется множе-
ство мелких пузырей, так называемая «вторичная мошка». Для устра-
нения вторичной мошки поднимают температуру в печи до 1400—
1550° С, и пузыри вновь растворяются в стекломассе.
Подачу топлива и перемешивание прекращают и горшок охла-
ждают, не вынимая из печи. При температуре 800—1200° С горшок
вынимают из печи для разлива стекломассы.
Этапы варки стекла и ее основные операции показаны на диаг-
рамме варки стекла (рис. 6).
Продолжительность варки зависит от марки стекла и находйтся
в пределах 25—50 ч. Флинтовые марки стекол варятся быстрее —
23
1 — выводка горшка; 2 — засыпка и провар шихты; 3 — осветление
стекломассы; 4 — гомогенизация стекломассы; 5 — уничтожение «вто-
ричной мошки»; 6 — студка горшка
за 25—30 ч, тяжелые кроны медленнее — за 40—50 ч, а легкие
кроны еще медленнее — за 50—70 ч.
В процессе варки выдерживаются и контролируются показатель
преломления пузырность и другие характеристики оптического
стекла.
Контроль показателя преломления образцов стекла, не имеющих
определенной формы, ведется по методу Обреимова (ГОСТ 5421—56).
Если показатель преломления стекла во время варки меньше
заданного, то в стекломассу добавляют возвратный бой стекла,
близкого по химическому составу, но с более высоким показателем
преломления, или сурик РЬ3О4. Если показатель больше требуе-
мого, то добавляют возвратный бой с более низким показателем
преломления. Для стекол марок СТК добавляют окись лантана
для увеличения nD или борную кислоту для уменьшения nD.
Пороки стекломассы и их контроль
Пороками стекломассы называют нарушения однород-
ности стекла, возникающие в процессе его варки. Различают следую-
щие основные пороки: газообразные, стекловидные, и кристалличе-
ские (твердые) включения.
Газообразные включения, или пузыри, представляют собой замк-
нутые полости в стекле, заполненные воздухом или газами СО,
или СО2. Размер пузырей колеблется от нескольких миллиметров
до долей миллиметра. Пузыри уменьшают прозрачность и механиче-
24
скую прочность стекла. Они остаются в стекломассе после незакон-
ченного осветления или заносятся в стекломассу извне.
Стекловидные включения, или свили, представляют собой гра-
ницы объемов стекла с различными химическими составами. Раз-
личают нитевидную малую свиль и свиль — границу двух участков
стекла с различными показателями преломления, а также «шлир»—
крупное стекловидное включение.
Кристаллы и инородные тела (камни). Камни — это непрова-
рившиеся куски, отколовшиеся от огнеупоров или скомкававшегося
шамота; кристаллы образуются из вещества стекломассы.
Все они вызывают местные напряжения в стекле, не позволяю-
щие хорошо отжечь заготовку, понижают механическую и термиче-
скую стойкость изделия.
Основные причины возникновения пороков стекломассы — это
разнородный зерновой состав компонентов шихты, неправильное
ее приготовление — плохое перемешивание, плохие огнеупорные
материалы горшка или бассейна ванны, нарушение режимов варки.
Контроль основных пороков стекла — пузырности и свильности
проводится по ГОСТ 3522—69 и ГОСТ 3521—69.
Пузырность оптического бесцветного стекла определяется при
просмотре его с направленным боковым освещением на фоне черного
экрана, когда пузыри стекла вследствие рассеяния ими света хо-
рошо видны.
Камни и кристаллы приравнивают к пузырям.
Контроль бессвильности стекла основан на свойстве свилей
отклонять идущие через них лучи, что позволяет видеть теневую
картину свилей в плоскости сечения прошедшего через стекло све-
тового пучка.
Бессвильность определяется на проекционной установке, на
экране которой рассматривается теневая картина свилей стекла.
Рядом с просматриваемым стеклом или за ним устанавливается
контрольный образец со свилью.
Стекла, имеющие nD < 1,65, любой формы со шлифованными
поверхностями и поверхностями раскола просматривают с приме-
нением иммерсионной жидкости.
§ 5. РАЗДЕЛКА СТЕКЛОМАССЫ
Стекловаренные заводы выпускают оптическое стекло
в виде прессовок, имеющих форму оптических деталей — линз,
призм, пластин, с припуском на их обработку; выпускают также
заготовки в виде кусков правильной формы.
Разделка горячей стекломассы, сваренной в горшках, осуще-
ствляется отливкой в форму или на стол, а также выработкой брус-
ков (дротов) или плиток с применением прокатных машин.
Отливка на стол. Горшок выводят из печи и удаляют в отход
поверхностный слой загрязненной стекломассы. Придонный слой
оставляют в горшке. Выход годного стекла составляет около 70%
объема. Стекло выливают из горшка на чугунный стол и валком
25
Рис. 7. Схемы моллирования стекол: а — кускового; б — листового
прокатывают в лист толщиной от 14 до 60 мм. Чтобы стекло не при-
липало, на поверхность стола наносят слой песка. После прокатки
лист передвигают в печь для отжига. Затем его разрезают на куски
и обрабатывают поверхности шлифованием и полированием.
Отливкой в формы получают прямоугольные и круглые блоки
стекла толщиной 100—350 мм и сторонами до 1500 мм, а также заго-
товки крупногабаритных оптических деталей размерами от 500
до 6000 мм.
Разбивка горшка с охлажденной в нем стекломассой позволяет
получить стекло высокого качества, но выход его составляет не
более 20—30% от объема стекломассы. Этот способ еще сохранился
кое-где как устаревшая технология.
Охлажденный горшок освобождают от тепловой изоляции, при-
меняемой иногда при студке, и разбивают. Стекло распадается на
куски неопределенной формы различных размеров. Из кусков мето-
дами моллирования или прессования делаются заготовки, а совсем
мелкие кускихстекла используют для приготовления шихты как
возвратный бой.
Моллирование — это процесс изменения формы горячей размяг-
ченной заготовки под действием собственного веса или внешнего
давления. Моллирование осуществляется при температуре оОО—
1000° С. Различают свободное и принудительное моллирование.
При свободном моллировании куски или листы стекла подго-
няют по массе, форме и габаритным размерам, чтобы получить в даль-
нейшем заготовку необходимого размера. Лист 1 стекла помещают
в шамотную форму 2, на дно которой насыпают тонкий слой песка
(рис. 7). Форму устанавливают в пламенную или электрическую
печь периодического или непрерывного действия. В печи стекло
постепенно разогревается, приобретает пластическое состояние,
а затем под действием собственного веса оседает на дно формы
(рис. 7, а) или заполняет ее, образуя заготовку требуемой конфи-
гурации 3 (рис. 7, б).
При принудительном моллировании разогретое до размягчения
стекло формуют в заготовку, имеющую вид куска, с помощью пнев-
матических прессов. Этим достигается хорошее заполнение формы
стеклом.
Моллированные заготовки подвергают отжигу.
26
Прессованием стекла из разогретого до температуры размягче-
ния куска получают заготовку формы подобной детали и размерами,
обеспечивающими минимально необходимый припуск на обработку.
Прессовки изготовляют для серийного производства оптических
деталей.
Применение прессовок снижает себестоимость изготовления оп-
тических деталей: уменьшается вес заготовок, уменьшается число
и трудоемкость заготовительных операций. Перед началом прессо-
вания стекло контролируют на бессвильность, пузырность и наличие
других дефектов.
Куски стекла неправильной формы, получившиеся после раз-
бивки горшка, подбирают по массе для получения прессовок задан-
ного размера.
Для прессовок размером более 150 мм, идущих в производстве
малыми партиями, подгонку массы стекла осуществляют вручную,
удаляя молотком выступы и взвешивая куски.
При изготовлении прессовок небольшого размера блок стекла
распиливают на пластины, которые затем проверяют на качество,
размечают и раскалывают на квадратные куски-нарезки массой
до 150 г. Нарезки стекла нагревают в печах до температуры 800—
1100° С в зависимости от марки стекла и конфигурации прессуемой
заготовки. Нагрев мелких заготовок происходит за несколько ми-
нут. Нагретые нарезки 2 укладывают в матрицу 1 пресс-формы,
которая расположена около нагревательной печи (рис. 8, а). Пнев-
матический пресс пуансоном 4 штампует заготовку-прессовку 3.
Для получения качественной поверхности прессовки пуансон 4
и матрицу 1 пресс-формы подогревают до температуры 350—550° С.
На поверхности прессовки 3 выдавливается клеймо, указывающее
марку, номер партии стекла и радиус сферической поверхности
(рис. 8, б).
Отжигу подвергают все оптическое стекло в кусках или прес-
совках. Отжиг уменьшает остаточные напряжения, вызывающие
двойное лучепреломление в стекле. Отжиг делят на несколько эта-
пов, продолжительность которых зависит от размеров заготовки.
стекла
27
I.	Стекло нагревают или охлаждают до верхней температуры
отжига Тв (390—630° С) со скоростью от 5 до 75 град/ч (рис. 9).
II.	Стекло выдерживают при верхней температуре отжига в те-
чение 6—48 ч.
III.	Стекло охлаждают до нижней температуры отжига Тн,
лежащей на 100—150° ниже Тв, со скоростью 0,1—5 град/ч.
IV	Охлаждают стекло до комнатной температуры со скоростью
3—10 град/ч.
Режим отжига зависит от марки стекла, размеров заготовки и
жесткости требований к двойному лучепреломлению и однородно-
сти. Время отжига оптических деталей размерами до 150 мм обычно
колеблется от 5 до 30 суток. Продолжительность отжига крупно-
габаритной заготовки достигает нескольких месяцев, а для деталей
астрономических приборов может длиться годами.
Для отжига применяют пламенные и электрические печи перио-
дического или непрерывного действия. Требуемый режим отжига
поддерживается автоматически.
Для прессовок первоначально проводят грубый отжиг в тече-
ние 4—6 ч с последующим контролем по внешним дефектам: шамот-
ной корке, складкам, вмятинам, заколам и т. д. Годные прессовки
поступают на тонкий отжиг. После отжига стекло заготовок контро-
лируют на двойное лучепреломление.
ГЛАВА III
СТЕКЛО ЦВЕТНОЕ, ДРУГИЕ ВИДЫ СТЕКОЛ
И КРИСТАЛЛЫ
§ 6.	ЦВЕТНЫЕ И ДРУГИЕ СТЕКЛА
Оптическое цветное стекло по ГОСТ 9411—66 предназ-
начено для изготовления светофильтров. Оно имеет избирательное
поглощение излучений в видимом, ультрафиолетовом и инфракрас-
ном участках спектра. Светофильтры применяют в наблюдательных
приборах для защиты глаз, фотоаппаратах, спектральных, фото-
метрических, колориметрических и других приборах.
Оптические свойства цветных стекол определяются химическим
составом, а также типом и процентным содержанием примененных
красителей. Цветовой тон, густота или белесоватость окраски опре-
деляются природой красителя, режимом варки или наводки, соста-
вом основного стекла и т. д.
Цветные стекла подразделяются на окрашенные сернистым кад-
мием и селеном или серой, а также на молекулярно-растворенные
красителями и бесцветные, ультрафиолетовые и инфракрасные стекла.
По ГОСТ 9411—66 изготовляют свыше ста цветных стекол.
Рекомендуется применять стекла следующих марок.
Наименование стекла	Марки
Темное ультрафиолетовое
Фиолетовое
Синее
Сине-зеленое
Зеленое
Желто-зеленое
Желтое
Оранжевое
Красное
Темное инфракрасное
Пурпурное
Нейтральное
Темное
Бесцветное ультрафиолетовое
Бесцветное инфракрасное
УФС1, 2, 5, 6, 8
ФС1, 6
. СС1, 2, 4, 5, 6, 8, 9, 11, 13, 14, 15
.СЗСЗ, 7, 8, 9, 15, 17, 16,20, 21, 22,
23, 24, 25, 26
. ЗС2, 3, 7, 8, 10, 11
ЖЗС1, 4, 5, 6, 9, 10, 12, 13, 17, 18, 19
.ЖСЗ, 4, 19, 20___________________
ЖС10, 11, 12, 16, 17, 18
. ОС5, 6__________________________
ОСП, 12, 13, 14, 17
.КСЮ, 11, 13, 14, 15, 18, 17, 19
. ИКС5, 6, 7
. ПС5, 7, 8, 11, 13, 13, 14, 15
. НС1, 2, 3, 6, 7, 7, 9, 10, 11, 12
НС13
ТС1, 2, 3, 4, 6, 7
БСЗ, 4, 5, 6, 7, 8, 10, 12
БС14, 15
Под горизонтальной чертой, разделяющей стекла одного типа,
указаны марки стекол, окрашенных сернистым кадмием или селеном.
Молекулярные красители — это окислы тяжелых металлов, ко-
торые при варке стекла растворяются в стекломассе, окрашивая
ее. Поглощение лучей света происходит ионами или молекулами
красителя. В зависимости от этого они делятся на коллоидные и мо-
лекулярные. На цвет стекла влияют также концентреция краси-
теля, условия варки, состав основного стекла.
29
Рис. 10. Спектральное пропускание цветных стекол
Стекла, окрашенные молекулярными красителями, имеют узко-
полосную, избирательную кривую спектрального пропускания (ЗС7)
или срезают некоторые области спектра, как, например, стекло
(СЗС7) (рис. 10).
Стекла, окрашенные селеном и сернистым кадмием, дают резкую
границу пропускания, срезая целые области спектра. Они иногда
опалесцируют.
Окрашенные молекулярными красителями стекла БС и ИКС
хорошо пропускают по спектру соответственно только инфракрас-
ную или ультрафиолетовую области; стекла НС равномерно про-
пускают видимый спектр, а ТС дают более высокое пропускание
в ближайшей инфракрасной области.
Спектральные характеристики по коэффициенту пропускания
некоторой длины волны являются основным показателем, по кото-
рому выбирают ту или иную марку цветного стекла в зависимости
от назначения в оптической схеме. Спектральные характеристики
измеряют на спектрофотометрах при определенной толщине стекла,
которую указывают на графиках в ГОСТ 9411—66.
Производство цветных и бесцветных оптических стекол имеет
много общего. В большинстве случаев при варке цветных стекол
исходной является шихта силикатно-известково-натрового стекла,
в которую в количестве до 5% добавляют красители. Красители
находятся в стекломассе в молекулярном или коллоидном со-
стоянии.
Молекулярно-растворенные красители вводят в шихту химически
чистыми окислами или солями главным образом металлов; напри-
мер, кобальт дает синий, а хром — зеленый цвет.
Коллоидные красители — селен и сернистый кадмий — красят
стекла в желтый и оранжево-красные цвета.
Чтобы получить заданную спектральную кривую' тх = / (X),
отработанные режимы варки цветных оптических стекол выдержи-
ваются с точностью до нескольких минут по времени и 5—10° С
по температуре. 1
Стекла с коллоидными красителями после варки еще не полу-
чают окраску. Поэтому эти стекла подвергают дополнительной тер-
мообработке — наводке. При наводке охладившиеся’ стекла нагре-
вают до температур, близких к температурам размягчения (540—
660° С), выдерживают в течение некоторого времени, а затем охла-
ждают по отработанным заранее режимам.
зо
Цветные оптические стекла разделяют по качеству на катего-
рии: а) по допускаемым отклонениям параметров спектральной
кривой тх = f (%) для коллоидно-окрашенных стекол на 1, 2 и 3-ю
категории: ±5, ±10, ±15 нм соответственно и для молекулярно-
окрашенных стекол по значениям и отношениям показателей пог-
лощения на 1, 2, 3-ю категории: ±5, ±10, ±20% соответственно;
б) по двойному лучепреломлению на категории 3, 4, 5-ю, соответ-
ствующие ГОСТ 3514—67; в) по бессвильности на четыре катего-
рии, из которых 1 и 2-я соответствуют ГОСТ 3521—69, в них допус-
кают одиночные и узловые свили, а по 4-й категории — стекло
должно быть только перемешенным; г) по пузырности на восемь
категорий, соответствующих ГОСТ 3514—67.
Цветное оптическое стекло поставляют в прессовках, листах и раз-
личных заготовках в соответствии с техническими требованиями
ГОСТ 9411—66 и ГОСТ 13240—67
Другие стекла, имеющие избирательные способности к длинам
волн излучения, получают путем специального подбора вариантов
химического состава и режимов варки.
Железистые стекла, содержащие десятые доли процента окис-
лов железа, обесцвечены и плохо пропускают видимое излучение.
Их используют как теплозащитные дверки в печах или плафонах
медицинских операционных ламп.
Стекла, содержащие В2О3, ВеО, Li2O, хорошо пропускают рент-
геновское излучение, а содержащие РЬО — задерживают его.
Увиолевые стекла не содержат окислов железа, свинца, титана
и хорошо пропускают ультрафиолетовое излучение, которое погло-
щают окислы свинца, титана и сурьмы.
Кварцевое оптическое стекло (ГОСТ 15130—69) состоит из хими-
чески чистой двуокиси кремния SiO2. Оно пропускает излучение
от 250 до 400 нм и в инфракрасном диапазоне до 5000 нм, имеет
хорошую термостойкость, сопротивление к истиранию и химическую
устойчивость.
Кварцевые стекла имеют коэффициент линейного расширения а =
= (2 4-5) • 10"7 °C-1; удельную плотность 2,2-10~3 м3/кг; твердость
по сошлифовыванию 2, nD = 1,4586 ± 4-10~4; nF — пс =
= 0,00674 ± З’Ю"5; v 68,0.
По ГОСТ 15130—69 установлены четыре марки кварцевых опти-
ческих стекол, которые предназначены для работы в УФ и ПК
областях спектра.
Кварцевое стекло применяют чаще для изготовления конденсо-
ров, деталей спектральных приборов, концевых отражателей даль-
номеров, точных зеркал, пробных стекол, в приборах, подвержен-
ных резким тепловым воздействиям. Температура варки кварце-
вых стекол приближается к 1600° С. Стекломасса вязкая, трудно
перемешивается, поэтому ее однородность хуже, чем у оптических
стекол.
Стекла малого коэффициента расширения марок МКР-1, МКР-2
(а=40* 10 7 С -1) содержат до 80% SiO2, имеют твердость по сошлифо-
выванию около 1,6. Стекла этих марок наряду со стеклами марок ЛК5
31
и ЛК7 применяют для изготовления пробных стекол, точных зер-
кал и зеркальных отражателей, защитных стекол и других деталей,
работающих при частых изменениях температуры.
Стекло вертикальной вытяжки (СВВ) — листовое техническое,
после шлифования и полирования называется также зеркальным.
Его применяют в оптических приборах для изготовления отража-
телей, защитных стекол, не пересекающих оптическую ось прибора,
выравнивающих столов и т. п. Куски СВВ выбирают без пузырей.
Стекла СВВ имеют значительную оптическую неоднородность и хи-
мическую неустойчивость.
Органические стекла иногда употребляют в приборах для изго-
товления-неответственных оптических деталей. Это пластмассы с оп-
тическими свойствами:
	nD	nF ~ пс	Тип стек
Метилметакрилат	1,4815	0,00846	58,0 кроновые
Полистирол	1,5738	0,01919	30,0 флинтовые
Полидихлорстирол	1,5957	0,01995	30,8 флинтовые
Органические стекла прозрачны, легко изменяют форму при
прессовании и механической обработке, менее хрупки, чем стекло,
но оптически неоднородны, меняют свойства при изменении темпе-
ратуры и с течением времени, легко царапаются.
Из органических стекол изготовляют очковые линзы, пластины
Шмидта, линзы конденсоров с асферическими поверхностями, видо-
искатели фотоаппаратов и другие детали.
Оптически активные стекла, активированные неодимом, пред-
назначены для изготовления активных тел квантовых оптических
генераторов (ОКГ), работающих на длине волны К = 1,06 мкм.
Основной химический состав: барийнатрокалиевое силикатное
стекло с присадкой в несколько процентов окиси неодима^ Присадка
неодима сообщает стеклу оптически активные свойства.
Оптически активные тела из стекла имеют ряд преимуществ:
практически неограниченные размеры, простоту серийного производ-
ства, высокую оптическую однородность, изотропность свойств,
заданную концентрацию и равномерность распределения активи-
рующей присадки, возможность точного изменения показателя
преломления п = 1,5 -н 2,0 для % = 1,06 мкм.
Стекла как материал для активных тел ОКГ имеют ряд недо-
статков: низкую теплопроводность, высокий коэффициент термиче-
ского расширения, т. е. низкую термостойкость, низкую прозрач-
ность для ультрафиолетового излучения, которая препятствует
эффективной накачке. Примеси вызывают поглощение в инфракрас-
ной области и препятствуют генерации при X > 2 мкм. Неодимовое
стекло должно иметь малые потери энергии при длине волны излу-
чения К = 1 мкм; узкую полосу пропускания, пустоту конечного
уровня люминисценции, определенное время жизни люминисценции.
Неодимовые стекла разделяют по энергетическим характери-
стикам: удельной энергии при длительной и кратковременной ра-
боте, порогу генерации и сроку службы.
32
Вредными примесями являются: Fe, Со, Ni, Си, которые умень-
шают время жизни люминесценции.
Неодимовое стекло варят в керамических горшках и плати-
новых тиглях в высокочастотных электрических печах, а также
в ваннах малого объема. Варку производят на 'шихте с до-
бавкой 20—40% обратного боя, который тщательно отбраковывают
по содержанию железа. Сваренное стекло выпускают на рольганг
и формируют в плитки (дроты). На дротах указывают направление
вытяжки. Дроты проходят прецизионный отжиг. Размеры дротов
выбирают в зависимости от размеров активных тел с припусками
на обработку.
Бескислородные стекла применяют как пластины, призмы, окна
в приборах, работающих в инфракрасном диапазоне излучения длин
волн, поглощаемых атмосферой, например, в тепловых головках
самонаведения ракет. Инфракрасные стекла (ИКС) — бескислород-
ные стекла, их называют также сервофраксы. Основу химического
состава стекол ИКС составляют сера и мышьяк в композициях:
As—S—Те—Se, As—Те—S—Se, As—Sb—S—Se.
Основным сырьевым материалом служит аурипигмент — мине-
рал с содержанием 30—50% As2S3, другие компоненты вводятся
в химически чистом виде.
Все эти материалы подвергаются многократной переработке,
удаляющей химически неусвоенный кислород. Кислород удаляется
вдзгонкой и конденсацией материала под. вакуумом. Из очищенных
материалов составляют шихту, которая варится в запаянных квар-
цевых трубках, из которых выкачан воздух до давления 0,1 Па.
В варочных печах температура достигает 300—600° С. Печи и со-
суды, стоящие в них, качают, чтобы стекломасса в сосудах переме-
шивалась. Сваренная стекломасса проходит отжиг в тех же сосудах
без распайки под вакуумом.
Остывшие сосуды разбивают, слитки вынимают и разрезают ал-
мазными пилами на куски требуемых размеров. Затем слитки про-
ходят отжиг. Разделка слитков и последующая обработка бескисло-
родных стекол сопровождается выделением мышьяка, т. е. токсично
опасна. Поэтому разделку выполняют под вытяжкой с промывкой
кусков аммиаком, работают в резиновых перчатках.
К бескислородным стеклам кроме обычных требований предъ-
являют еще требования пр коэффициенту поглощения: обычно т
50% для длины волны К = 1 -н 10 мкм.
§ 7.	ВЫРАЩИВАНИЕ ОПТИЧЕСКИХ КРИСТАЛЛОВ
И ИХ СВОЙСТВА
Оптические кристаллы отличаются от стекла высокой
прозрачностью в ультрафиолетовой и инфракрасной частях спектра,
широким диапазоном показателей преломления, малой дисперсией
и большим коэффициентом средней дисперсии, а также наличием
двойного лучепреломления и вращением плоскости поляризации.
3 Заказ 1413
33
В оптике применяют как естественные кристаллы — каменную
соль NaCl, кварц SiO2, исландский шпат СаСО3 и другие, так и ис-
кусственные. Природные оптические кристаллы надлежащей проз-
рачности, однородности и требуемых размеров встречаются крайне
редко. В промышленности используют в основном искусственно
выращиваемые кристаллы.
В оптике наибольшее применение нашли следующие кристаллы.
Кристаллический кварц (SiO2) — горный хрусталь, кристалли-
зуется в виде гексагональной призмы. Кварц оптически анизотропен.
Для длины волны % = 0,589 мкм показатели преломления лучей
обыкновенного и необыкновенного составляют пе = 1,564 и п0 =
= 1,553. Кварц оптически положителен, так как пе > п0. Из-за
малой разности пе и п0 его не применяют для поляризаторов. В кварце
плоскость поляризации вращается на 22° на 1 см хода луча вправо
или влево. Этот материал характеризуется пьезоэффектом — спо-
собностью электризоваться под действием механических нагрузок.
Кристаллический кварц при резких изменениях температуры растрес-
кивается. Применяют его в основном для спектральных приборов
в диапазоне длин волн от 0,18 до 10 мкм и для пластинок и клиньев
поляризационных приборов.
Исландский шпат (СаСО3) — кальцит, кристаллизуется в виде
ромбоэдра; характеризуется сильным двойным лучепреломле-
нием: п0 = 1,658; пе = 1,486. Кристалл очень хрупкий, легко рас-
калывается по плоскостям спайности.
Твердость шпата по шкале Мооса равна 3. Он чувствителен к пе-
репадам температур: нагретый до 60° С раскалывается от прикосно-
вения холодными руками.
Исландский шпат широко применяют для деталей поляризацион-
ных приборов, например призм -Николя. В природе встречаются
оптически чистые образцы размером до 150 мм.
Флюорит (CaF2) — фтористый кальций, оптически изотропен,
кристаллизуется в кубической системе, плохо раскалывается по
граням спайности. Флюорит имеет высокую прозрачность в диапа-
зоне волн 0,125—40 мкм. В паре с кристаллическим кварцем он
дает очень хорошие ахроматические объективы для ультрафиоле-
товой и инфракрасной частей спектра. Фтористый кальций практи-
чески негигроскопичен, устойчив к кислотам, твердый, трескается
при резком нагревании. В промышленности применяют в основном
синтетические монокристаллы.
Фтористый литий (LiF) — синтетический монокристалл куби-
ческой формы, по своим свойствам близок к флюориту. Пропускает
излучение в области 0,25—15 мкм. Показатель преломления при
X = 0,4 мкм равен 1,4 и уменьшается до единицы при К = 11 мкм.
Дорогостоящий и сложно выращиваемый кристалл, нерастворим
в воде, имеет совершенную спайность по грани куба, твердость по
шкале Мооса равна 3,5. Он легко царапается, поэтому при обра-
ботке трудно добиться высокого класса шероховатости поверх-
ности. Применяют его в оптических системах с ахроматической кор-
рекцией, спектральных приборах и ПК технике.
34
Каменная соль (NaCl) — монокристалл кубической формы, мяг-
кий, очень хорошо растворим в воде. Кристаллы прозрачны в обла-
сти спектра от 0,25 до 30 мкм, весьма однородны, сравнительно
дешевы. Из-за высокой гигроскопичности трудно получить высокое
качество поверхности и требуется защита от влаги. Применяется
NaCl в основном для призм спектрометров. Освоена технология
выращивания кристаллов размером до 1 м3.
Германий (Ge) и кремний (Si) — кристаллы серо-стального
цвета кубической формы, совершенно непрозрачные в видимой
области спектра. Хорошо пропускают длины волн от 2 до 15 мкм.
При отсутствии примесей показатель преломления германия п =
= 4,14 при 1 = 1,8 мкм и кремния п = 3,56 при X = 1 мкм.
Абсолютная нерастворимость германия и кремния в воде, высо-
кая антикоррозионная и химическая стойкость обусловливают при?
менение их в защитных элементах инфракрасной техники и фильтрах
для срезания видимого излучения.
Кремний встречается в природе в виде двуокиси кремния (кремне-
зем), солей кремниевой кислоты и силикатов. Прокаливанием SiO2
с магнием получают свободный кремний в аморфном состоянии.
Германий один из наиболее рассеянных элементов. Источниками
получения германия обычно служат зола каменных и бурых углей
и отходы цинкового производства.
Корунд (А12О3) — монокристалл кубической формы, бесцветный,
твердость по шкале Мооса составляет 9, термостойкий до 2000° С,
устойчив практически против всех химикатов. В зависимости от до-
бавок в корунд получают рубин, сапфир, александрит, топаз. Ко-
рунд — почти бесцветный или слабо окрашенный в синий цвет, его
называют лейкосапфиром и применяют в качестве подложек для
фильтров или для окон приборов космической техники, работающих
в ультрафиолетовой и инфракрасной областях спектра.
Иодистобромистый таллий (KRS-5) — синтетический кристалл
кубической формы, мягкий, ядовитый. Он пропускает инфракрасное
излучение от 0,8 до 40 мкм, показатель преломления меняется от
2,48 до 2,3. Применяют иодистобромистый таллий для призм, окон
и линз в ПК технике. Применение ограничено сложностью выращи-
вания и большой токсичностью.
Иртраны — это группа прессованных поликристаллических ма-
териалов, которые по своим оптическим характеристикам соответ-
ствуют монокристаллам, но имеют высокие термомеханические свой-
ства и могут быть получены больших размеров.
Иртран-1 — поликристаллический фтористый магний, совер-
шенно нерастворим в воде, механически прочен, имеет рабочий ин-
тервал температур от —200 до -|-800° С. Прозрачен в инфракрасной
области от 1 до 14 мкм с показателем преломления от 1,37 до 1,26.
Иртран-1 применяют для обтекателей ракет.
Иртран-2 — поликристаллический сернистый цинк, прозрачен
в диапазоне от 0,7 до 14,5 мкм. Показатель преломления его состав-
ляет от 2,29 до 2,20. По механическим свойствам Иртран-2 близок
к Иртрану-1.
3*
35
Выращивание кристаллов осуществляется кристаллизацией из
раствора, расплава или газообразной среды.
Выращивание из раствора применяют для веществ, способных
образовывать перенасыщенные растворы. Этот способ не требует
сложного оборудования, прост в своем выполнении и дает возмож-
ность получать кристаллы больших размеров. В качестве раствори-
телей применяют воду, органические жидкости и щелочные растворы.
Для ускорения роста кристаллов больших размеров в раствор
вводят «затравку» — небольшой кусок кристалла из того же веще-
ства и раствор интенсивно перемешивают.
По мере роста кристалла происходит выделение теплоты, поэтому
температура раствора постепенно снижается.
Кристаллизатор для выращивания из раствора представляет со-
бой вращающийся цилиндр 1 (рис. 11) с двойными стенками 2 из
нержавеющей стали, заполненный водным раствором 3 и помещен-
ный в резервуар 4 с водой для охлаждения. Кристаллический заро-
дыш 5 вводится на середину цилиндра с помощью тонкого стержня 6
из нержавеющей стали. Для наблюдения за ростом кристаллов на
боковых поверхностях цилиндра размещены смотровые окна 7
Температура в пространстве, где расположены кристаллизаторы,
поддерживается постоянной с точностью до 0,1° Полный период
выращивания кристалла длится от 20 до 40 дней со снижением тем-
пературы по 0,5° в день. Например, кристаллы кварца выращиваются
из раствора в автоклаве при температуре 300—400° С и давлении
порядка 9,8-107 Па. Исходным материалом являются куски моло-
того кварца, растворенные в водном растворе щелочи.
При нагревании раствор путем конвекции перемещается в верх-
нюю более холодную часть и там кристаллизуется на подвешенном
кристаллическом зародыше, который через 2—3 недели вырастает
до 150 г.
Выращивание кристаллов из расплава применяют для многих
кристаллов кубической системы, имеющих невысокую температуру
кристаллизации: каменной соли, силь-
вина или ряда тугоплавких кристал-
лов: флюорита, германия, кремния.
Рис. 12. Установка для вы-
ращивания кристаллов из
расплава
Рис. 11. Установка для выращивания
кристаллов из раствора
36
Установка для выращивания кристалла из расплава методом
Киропулоса состоит из тигля 9 с расплавом 8, устанавливаемым
внутри герметичной камеры 7 (рис. 12). Тигель 9 можно поворачи-
вать и перемещать по высоте. Разогрев тигля выполняют с помощью
индукционной катушки 1 от генератора высокой частоты. Кристалло-
держатель 3 вводится через отверстие в крышке 2, которое позво-
ляет вращать и поднимать затравку 5 с кристаллом 6. Приток и вы-
ход защитного газа, например смеси водорода с азотом или аргоном,
происходит через вводы 4 и. 10.
Материалом тиглей служат для выращивания германия — спек-
трально чистый графит, а для выращивания кремния — кварц, мон-
тируемый внутри графитового нагревателя, так как жидкий крем-
ний с температурой плавления 1420° С взаимодействует с графитом,
образуя карбид кремния. Расплавленный в тигле материал несколько
перегревают, чтобы удалить из него летучие примеси и газы; при
этом затравка оплавляется и образуется перешеек. Затем медленно
понижают температуру расплава до тех пор, пока не начнется рост
кристалла.
Метод Киропулоса требует тщательного соблюдения температур-
ного режима, так как повышение температуры расплава вызывает
расплавление кристалла — затравки, а ее занижение — замерза-
ние кристалла, т. е. самокристаллизацию и выпадение в различных
участках расплава мелких кристаллов с образованием поликристалла.
Методом Чохральского выращивают металлические монокри-
сталлы. Расплав втягивается в капиллярную трубку, где кристал-
лизуется в виде монокристалла, образуя затравку. Чтобы избежать
значительного влияния неоднородностей распределения темпера-
туры в расплаве на структуру и свойства слитка, монокристалл
в процессе роста непрерывно вращается с частотой 20—50 об/мин,
а тигель вращается в обратном направлении с частотой порядка
20—50 об/мин. Скорость протяжки составляет 0,5—5 мм/мин. Время
выращивания из расплава методом тигельной протяжки меньше, чем
при кристаллизации из раствора. Выращенный кристалл медленно
охлаждается в печи для снятия внутренних напряжений.
Выращивание пламенной плавкой кристаллов из тугоплавких
материалов типа корундов производится методом Вернейля. Исход-
ный материал представляет собой смесь пудры окиси алюминия
с добавками не более 1—3,% окиси хрома для рубина, железа для
сапфира и ванадия для александрита.
Исходный материал 4 (рис. 13) засыпают в бункер 3, закреплен-
ный на подвесе 2. Под действием вибратора 1 пудра просеивается
через сетчатое дно 5 бункера и подхватывается струей кислорода,
подаваемого через ввод 6. Водород, подводимый через ввод 7, обра-
зует с кислородом плазму.
Снизу на силитовом стержне 9 вводят затравку 8. Нагретая в зоне
горения пудра осаждается на расплавленной затравке, что и обус-
ловливает рост кристалла.
Кристалл наращивается в форме цилиндра с помощью посте-
пенного опускания и вращения.
37
Рис. 13. Установка для выращивания
сапфира
Рис. 14. Установка для очистки ме-
тодом зонной плавки
После окончания роста кристалл отжигают в кислородной печи
при температуре 1900° С в течение 10 ч с последующим медленным
охлаждением.
Размеры кристаллов, выращиваемых этим методом, не превышают
длину 60 мм и диаметр 30 мм. Большие размеры ограничиваются
внутренними напряжениями, приводящими к растрескиванию мате-
риала при механической обработке.
Выращивание кристаллов из газовой фазы выполняют напыле-
нием и газовой реакцией. По первому способу материал испаряется
в вакууме и с помощью газа-носителя осаждается на охлаждаемый
кристалл. Скорость роста не превышает 1 —10 мкм/мин. При выра-
щивании кремния способом газовой реакции в реакционной камере,
выполненной из кварца, нагреваются тонкие кремниевые стержни
до 1100° С путем пропускания через них тока. Свободный кремний,
образуемый при взаимодействии газов SiCl4 и Н2, осаждается на
горячих стержнях, диаметр которых за 6—8 ч увеличивается с 6 до
25 мм.
Особенно важное значение выращивание кристаллов из газовой
фазы имеет для эпитаксиального изготовления полупроводниковых
элементов, когда наращивают монокристаллические полупроводни-
ковые слои на кристалл того же рода, например, германий на гер-
маний.
В кристаллах германия и кремния, применяемых в оптико-элек-
тронных приборах, допускается на 10 млн. атомов кристалла один
примесный атом. Кристаллы очищают от примесей методом зонной
плавки.
Очистка зонной плавкой происходит в кварцевой трубке (рис. 14),
соединенной с вакуумной системой. Внутрь помещают графитовую
лодочку 4, в которой в виде отдельных кусков или целого образца
заложен кристалл 5, предназначенный для очистки. Пространство
внутри кварцевой трубки либо откачивается до давления порядка
Ю-2—10"3 Па, либо наполняется аргоном при давлении несколько
выше атмосферного. На кольцевой нагреватель 2 подают напряжение.
38
Часть образца расплавляется, нагреватель 2 с помощью привода
передвигается вдоль образца с равномерной скоростью. Одновре-
менно с нагревателем в том же направлении перемещается в образце
и расплавленная зона 1.
Очистка кристалла при зонной плавке происходит потому, что
большинство примесей неодинаково растворимы в жидкой и твердой
фазах. Материал более чистый, чем в самой зоне, будет затвердевать
за зоной расплава.
Для эффективной очистки необходимо интенсивное перемешива-
ние материала в жидкой зоне. При индукционном методе нагрева
перемешивание жидкости в зоне происходит вихревыми токами.
В качестве материала контейнера, который не должен загрязнять
расплав, кроме графита применяют плавленый кварц и тугоплавкие
окислы алюминия или магния.
Для таких реакционно способных веществ, как кремний, титан
и цирконий, очистку проводят при бестигельной зонной плавке.
При этом зонную плавку выполняют при вертикальном распо-
ложении слитка. Вследствие большого поверхностного натяжения
и магнитных сил, действующих на расплав, расплавленный мате-
риал не вытекает из зоны. Расплавленная зона не соприкасается
с посторонним материалом, что обеспечивает высокую чистоту кри-
сталла.
РАЗДЕЛ II
Основные технологические процессы
обработки оптических деталей
ГЛАВА IV
ОПТИЧЕСКИЕ ДЕТАЛИ
§ 8.	БАЗИРОВАНИЕ ОПТИЧЕСКИХ ДЕТАЛЕЙ
Оптические детали как конструктивный элемент яв-
ляются частями оптической системы прибора.
Размеры и относительное расположение оптических деталей
определены габаритным, а предельные погрешности их изготовления
аберрационным расчетом оптической системы.
Качество работы, рассчитанной конструктором оптической си-
стемы прибора, обеспечивается технологическими процессами изго-
товления оптических деталей и их сборки в узлы с заданными точ-
ностями.
Для технологов оптическая деталь представляет собой кусок
заранее выбранного материала, ограниченного сочетанием поверх-
ностей, обрабатываемых и взаиморасполагаемых с заданной точ-
ностью.
При разработке конструкций и проектировании технологических
процессов изготовления оптических деталей должны быть преду-
смотрены рациональное базирование и способы обработки исполни-
тельных и вспомогательных поверхностей.
Виды поверхностей
Поверхности оптических деталей могут быть трех
видов.
1.	Исполнительные поверхности служат для того, чтобы пропу-
скать, изменять направление или сходимость пучков света. К испол-
нительным поверхностям относятся полированные сферические, пло-
ские или несферические поверхности вращения, которые кратко на-
зываются также оптическими.
Оптическими можно назвать полированные поверхности опти-
ческих деталей, отклоняющиеся от геометрически заданных по раз-
меру на целые значения единиц N, а по форме — на десятые доли ДМ
длин волн световых излучений. Параметры шероховатости
(ГОСТ 2789—73) находятся в пределах 13—14-го классов. Дефекты
чистоты, допустимые на оптических поверхностях, ограничиваются
40
ГОСТ 11141—65. Это качество обработки на 2—3 порядка выше,
чем достигнутое в машиностроении.
2.	Вспомогательные поверхности служат для монтажа (сборки)
деталей в приборе. Это шлифованные цилиндрические или плоские
поверхности, которые различают также на установочные и вспомо-
гательные сборочные.
Установочные и вспомогательные сборочные поверхности по точ-
ности изготовления характеризуются отклонениями размеров и
формы по системам посадок ГОСТ 6636—69 и шероховатости по
ГОСТ 2789—73 соответственно.
Вспомогательными поверхностями иногда служат части испол-
нительных поверхностей, выходящие за световое отверстие.
3.	Свободные поверхности необходимы для придания деталям кон-
структивных и технологических форм. Они не соприкасаются с по-
верхностями других деталей. Это главным образом плоские, кони-
ческие или сферические поверхности.
Свободные поверхности предохраняют детали от заколов (фаски)
или ограничивают форму и размеры детали после снятия материала,
избыточного для выполнения ее основного назначения.
Понятия баз
Базирование определяется совокупностью поверхно-
стей, линий или точек (элементов), по отношению к которой в за-
координированном пространстве задается расположение других по-
верхностей деталей оптической системы. Поверхности, линии шли
точки, выбранные за базы, называются базирующими.
Базы оптических деталей делятся на основные и вспомогательные.
Основные базы определяют расположение исполнительных опти-
ческих поверхностей деталей системы. Основная база оптических
деталей не зависит от способа ее производства и эксплуатации.
Основная база оптической детали — это совокупность одной из
ее исполнительных поверхностей, оптической оси и точки их пере-
сечения.
Вспомогательные базы определяют расположение поверхностей
других деталей по отношению к оптическим.
Вспомогательные базы необходимы деталям, чтобы определить их
местоположение в собранной оптической системе прибора.
Основные и вспомогательные базы оптических деталей делятся
на конструкторские, измерительные и технологические.
Конструкторские базы используют для расчета размеров и опре-
деления расположения деталей в оптической системе.
^Основная^конструкторская база оптических деталей — это сово-
купность ее наружных исполнительных поверхностей, общей опти-
ческой£оси системы и точек их пересечения. Точки центров сим-
метрии наружных исполнительных поверхностей отсекают на оп-
тической оси системы части, равные длине хода луча в деталях.
k Вспомогательными конструкторскими базами могут быть центры
сферических поверхностей и точки фокусов линз, центры отверстий
41
диафрагм и другие, которые также располагаются на оптической
оси системы.
Измерительные базы используют для отсчета при измерении вза-
имного расположения и размеров деталей или сборочных единиц
оптической системы.
Основная измерительная база оптических деталей — это сово-
купность исполнительных поверхностей, общей оптической оси си-
стемы и точек их пересечения, а также главных точек оптической
системы.
Вспомогательными измерительными базами оптических деталей
служат точки фокусов линз, ребра призм, центры сферических по-
верхностей и т. п.
Таким образом, основная и вспомогательная конструкторская и
измерительная базы деталей оптической системы по определению
совпадают почти полностью.
Некоторые элементы этих баз определяются расчетами геометри-
ческой оптики.
Звенья размерных цепей составляют как расчетные нематериа-
лизованные, так и материализованные конструктивные параметры
системы. Например, оптическая ось, главные и узловые точки, точки
фокусов являются скрытыми нематериализованными базирующими
элементами, которые нельзя использовать как технологическую базу.
В этом заключается специфичность, базирования оптических деталей
по сравнению с базированием деталей машиностроения.
Такое базирование можно назвать оптической базировкой..
Совокупность неоптических шлифованных поверхностей и ребер
оптических деталей, определяющая положение неоптических дета-
лей прибора по отношению к оптической системе, является вспомо-
гательной сборочной базой.
Технологические базы — это совокупность поверхностей, линий
или точек оптических деталей, используемая при изготовлении и
сборке деталей. Эти базы определяются при разработке типовых или
конкретных технологических процессов: они делятся на установоч-
ные, настроечные, поверочные, опорные и измерительные.
Примеры базирования
Основной конструкторской базой линзы является первая,
обращенная к источнику света, исполнительная оптическая поверх-
ность и оптическая ось Г—Г (рис. 15), пересекающая вершины двух
сферических сегментов в точках 1 и 2 и служащая их общей
осью симметрии. Точки фокусов FF' лежат на продолжении оси
Г—Г Эта база определяет положение линзы в оптической си-
стеме.
Конструкторская база линзы скрытая, невещественная и ее нельзя
материализовать, чтобы использовать как технологическую.
Размеры —Sf и S'f' и фокусные расстояния —/, /' определяют
положение других оптических поверхностей по отношению к при-
нятой за базирующую.
42
Определение элементов основной конструкторской базы линзы
начинается с расчета размерной цепи из оптических звеньев
— Sf, Sf, которые затем указывают на чертеже детали,
причем Sf как замыкающее звено имеет допустимое отклоне-
ние ASf.
Оптическую размерную цепь из длин звеньев 2 |/| -р НН' —
— S'f — |—SFI = А ± ДЛ замыкает конструктивный размер. Кон-
структивные размеры 7?!, /?2, А (рис. 15) сопряжены зависимостями
геометрической оптики: НН'^ А ( 1----, -j- = (п — 1)	---
~^г) и ДР-
Звенья 7?2 и А определяют размеры и расположение в опти-
ческой системе материализованных исполнительных поверхностей
линзы, принятых за базирующие. Относительно этих поверхностей
определяют положение оптических поверхностей этой и других де-
талей.
Измерительная база, материализованная исполнительными по-
верхностями 1 и 2 и служащая для контроля значений N, ДМ, сов-
мещена с основной конструкторской базой.
Совмещение конструкторской и измерительной баз и высокая
точность обработки оптических базирующих поверхностей позволяет
отказаться от контроля Sr как длины звена размерной оптической
цепи и заменить его контролем размера конструктивных материали-
зованных звеньев Rlt2.
Погрешности размера радиуса и формы оптической поверхно-
сти N и ДМ измеряют в направлении от вспомогательной изме-
рительной базы — поверхности оптического калибра — пробного
стекла.
Нецентричность линзы, которая выражается на чертеже как па-
раллельное смещение с оси симметрии 1"—1" цилиндрической по-
верхности 3 относительно оптической оси Г—Г, измеряют оптиче-
ским способом.
Толщину детали по оптиче-
ской оси определяют как длину
замыкающего звена Д4-ДД.
При совмещении скрытых
и материализованных баз мо-
гут возникнуть погрешности
базировки ДЛ и с.
Предельные значения ДЛ и
с как сумма погрешностей бази-
рования и возникших при обра-
ботке допустимых отклонений
размеров ограничены требова-
ниями к детали, указанными на
чертеже.
Оптические исполнительные
поверхности линз иногда ис-
43
4
пользуют как технологическую базу для установки и крепления
линзы в процессе обработки.
Вспомогательная базирующая поверхность 3 служит для опреде-
ления положения всех других деталей (оправы, корпуса, кольца),
присоединяемых при сборке к данной оптической.
Призма прямоугольная равнокатетная АР—90° по расчетам гео-
метрической оптики должна развертываться в плоскопараллельную
пластину с поверхностями 2—2’ (рис. 16).
Оптическая ось Г—Г призмы сломана под прямым углом, ле-
жит в одной плоскости и перпендикулярно поверхности пересекает
в точках пересечения диагоналей наружные исполнительные катет-
ные грани как ось симметрии.
Основной элемент конструкторской базы призмы — это первая
исполнительная поверхность, относительно которой определено по-
ложение исполнительных поверхностей этой и других оптических
деталей системы.
Пользуясь законами геометрической оптики, определяют расчет-
ные оптические параметры элементов основной конструкторской базы:
длину хода луча / вдоль оптической оси Г—Г и световой диаметр 0СВ
в перпендикулярных ей исполнительных поверхностях. Эти пара-
метры указывают затем в таблице требований к детали.
По параметрам / и 0СВ определяют размеры материализованных
звеньев размерных цепей призмы: расстояние между катетными
гранями и размеры, определяющие их площадь и связанные зависи-
мостью k= -&— = 1 для призмы АР — 90°
Исполнительные грани служат материализованной измеритель-
ной базой, совмещенной с основной скрытой конструкторской базой
призмы.
При совмещениях скрытых и материализованных баз могут воз-
никнуть погрешности ДА, 645° и л.
Предельные значения ДА, 645° и л как сумма погрешностей ба-
зировки и возникших при обработке допустимых отклонений раз-
меров ограничены требованиями к детали, указываемыми на чертеже.
44
В главном сечении призмы есть две размерных цепи: линейных
размеров Г = В В = 2В и угловых размеров а -р 20 = 180°
Призма развертывается в плоскопараллельную пластину, если
2645° = 0 и л = 0.
Размер Г измеряют после снятия фасок от материальной бази-
рующей поверхности катетной грани 2 до скрытой нематериализо-
ванной базы детали — линии пересечения продолжения граней 1 и 2
призмы, и поэтому на чертежах его указывают как справочный.
Высоту призмы А =
и погрешность АЛ измеряют между
материализованными базами: гипотенузной гранью и ребром пря-
мого угла.
В сечении, перпендикулярном главному, проходящем через ребро
прямого угла и перпендикулярном гипотенузной грани, имеется
третья размерная цепь угловых размеров, на замыкающее звено
которой оптическим расчетом устанавливается допустимое откло-
нение пирамидальности л призмы. Общую пирамидальность л при
обработке измеряют от гипотенузной плоскости как измерительной
базирующей поверхности по разности размера высоты А на длине
ребра прямого угла призмы.
Исполнительные поверхности 2 служат измерительной базой при
контроле угла призмы 90° с помощью гониометра или другими опти-
ческими приборами.
Неоптические базирующие поверхности 3 служат измерительной
базой при определении ширины призмы и установочной базой при
сборке. Края исполнительных поверхностей, выступающие за свето-
вой диаметр, иногда служат как установочные базы при сборке.
Фаски 4 — это свободные поверхности, они только предохраняют
ребра призмы от выколок.
Если исполнительные поверхности выполнены плоскими, то фо-
кусное расстояние призмы бесконечно велико.
Клинья рассматривают как частные случаи призм, неразворачи-
вающихся в плоскопараллельную пластинку. Плоскопараллельные
пластинки имеют то же базирование, что и клинья.
Технологическое базирование
Технологическими базами могут быть только материа-
лизованные поверхности, линии или точки.
Основные технологические базы определяются совокупностью
материализованных поверхностей, линий и точек, назначаемых для
определения положения исполнительных поверхностей деталей в про-
цессе их обработки или сборки оптической системы.
Вспомогательные технологические базы служат для определения
в процессе обработки или сборки положения вспомогательных и
свободных поверхностей деталей оптической системы относительно
исполнительных.
В погрешности обработки исполнительных поверхностей опти-
ческих деталей, выполненной от вспомогательных баз, целиком вхо-
дят погрешности базирования.
45
В технологических процессах обработки заготовок используют
также вспомогательные измерительные базы, которые могут отли-
чаться от основной измерительной базы оптической детали.
Не следует одну и ту же исполнительную поверхность обрабаты-
вать от-разных баз, так как это кроме появления погрешностей
базирования поведет за собой несовместимость результатов тех-
нологического контроля.
По принципу единства баз требуется все поверхности детали обра-
батывать на всех операциях, используя одну и ту же технологиче-
скую установочную базу.
Сменой баз называется замена одних базирующих поверхностей
детали другими. Смена баз вызывает увеличение вдвое числа звеньев
размерной цепи и увеличения погрешностей обработки при исполь-
зовании того же оборудования.
Если технологические базы заготовки при финишной обра^
ботке совпадают с основными базами детали, то соблюден принцип
единства баз. Принцип единства баз выдерживается полностью, если
обработка детали закончена с одной установки.
Последовательное расположение исполнительных поверхностей
вдоль оптической оси, специфика конструктивных форм опти-
ческих деталей, как правило, вынуждает проводить обработку и
контроль с нескольких установок на нескольких технологиче-
ских системах: станок—приспособление—инструмент—деталь, т. е.
СПИД.
В проектировании технологических процессов базирование яв-
ляется одним из главных моментов, определяющих возможную сте-
пень точности выполнения размеров детали, сложность технологиче-
ской оснастки и производительность обработки.
Черновой базой служит совокупность необработанных поверх-
ностей, используемых для установки заготовки на первой операции
обработки.
После обработки первой поверхности полуфабрикат превращается
в заготовку для дальнейшего изготовления детали.
Расчет межоперационных размеров припусков и допусков вы-
полняют для каждой операции, которую проходит заготовка в те-
чение обработки, пока не станет деталью.
Настроечной базой является поверхность, обработанная первой.
Относительно настроечной базы выполняют наладку инструмента
и настройку станка и измерение некоторых межоперационных раз-
меров заготовки. Поверхность, обработанная первой, служит,
таким образом, и измерительной технологической базой в процессе
дальнейшей обработки.
Установочная база — это поверхность, используемая для ориен-
тировки заготовки при обработке по крайней мере на трех опор-
ных точках.
Направляющая база — это линия, вдоль которой размещаются
по крайней мере две опорные точки. Она служит для определения
относительных поворотов обрабатываемых поверхностей заго-
товки.
46
Опорной базой служит поверхность или линия, на одну точку
которой опирается заготовка и таким образом лишается одной
степени свободы перемещения.
Поверочной базой является одна из вспомогательных настроечных
(направляющих или опорных баз), относительно которых при
обработке выверяется точность расположения заготовки в приспо-
соблении и оборудовании. Это позволяет максимально использовать
поля допустимых отклонений размеров и формы и не производить
пересчета размерных цепей.
Применение поверочных баз обычно допустимо только для мелко-
серийного и единичного производства, так как обязательно ведет
к смене баз.
Вспомогательными сборочными базирующими поверхностями оп-
тических деталей служат цилиндрические или плоские шлифованные
боковые вспомогательные базирующие поверхности, относительно
которых определяется расположение других неоптических деталей
прибора — оправ линз и призм, переходных и подвижных деталей.
Иногда это комплект из частей исполнительных и вспомогательных
базирующих поверхностей оптических деталей.
§ 9. КОНСТРУКТИВНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА
ОПТИЧЕСКИХ ДЕТАЛЕЙ И ТРЕБОВАНИЯ
К КАЧЕСТВУ ИХ ИЗГОТОВЛЕНИЯ
Главными исходными данными для проектирования
технологических процессов обработки оптических деталей являются
свойства материалов, геометрическая форма, размеры и расположе-
ние поверхностей, а также требуемое качество изготовления деталей.
Эти данные определяются в результате расчета оптической си-
стемы прибора исходя из назначения конструкции и условий экс-
плуатации прибора.
Оптические детали по конструктивным характеристикам делятся
на следующие основные группы: а) линзы, б) призмы и клинья,
в) плоскопараллельные пластины.
Линзы ограничены двумя преломляющими исполнительными по-
верхностями вращения. Оптические поверхности могут быть сфери-
ческой, плоской или не-
сферической формы.
По конструктивно-тех-
нологической характери-
стике щ зависимости от
формы и взаимного рас-
положения преломляющих
исполнительных поверх-
ностей различают шесть
типов линз (рис. 17):
двояковыпуклые, плоско-
выпуклые, мениски поло-
47
Рис. 18. Некоторые типы призм:
а — прямоугольная; б — пентапризма; в — крышеобразная; г — 'клин
жительные, двояковогнутые, плосковогнутые и мениски отрица-
тельные.
Различные сочетания формы и размеров поверхностей определяют
технологичность конструкции линз.
Линзы ограничены вспомогательной цилиндрической шлифован-
ной поверхностью и фасками на ребрах пересечения ее с исполни-
тельными поверхностями, предотвращающие образование выколок
при обработке, хранении и транспортировке. Иногда фаски являются
конструктивными элементами, служащими для ограничения свето-
вого диаметра или крепления линзы в оправе.
Призмы и клинья ограничены плоскими полированными отра-
жающими или преломляющими исполнительными поверхностями,
расположенными под определенными углами одна к другой.
У клиньев эти углы составляют несколько градусов и меньше.
По назначению призмы делятся на два основных типа: отража-
тельные и преломляющие. На отражающие поверхности призм обычно
наносят зеркальные покрытия. По конструктивно-технологической
характеристике в зависимости от числа исполнительных поверхностей
и их взаимного расположения различают ряд типов призм (рис. 18):
прямоугольная, пента, крышеобразная.
Различные сочетания расположения и размеров поверхностей
определяют технологичность конструкции того или другого типа
призм.
Призмы ограничены также плоскими вспомогательными поверх-
ностями, на которых встречаются пазы, выемки, скосы, закругления,
а также фаски на ребрах, обусловленные конструкцией призмы или
условиями ее крепления в приборе.
Клином называется призма, ограниченная двумя преломляющими
оптическими плоскими поверхностями с малым (дощескольких гра-
дусов) преломляющим углом между ними (рис. 18, г). Преломляющие
поверхности клиньев полируются. Боковые поверхности клиньев
и фаски шлифуются.
Плоскопараллельные пластины ограничены двумя исполнитель-
ными плоскими параллельными одна к другой поверхностями.
К плоскопараллельным пластинам относятся защитные стекла свето-
фильтры, сетки, концевые меры, активные тела оптических кванто-
вых генераторов и другие детали.
48
Плоскопараллельные пластины имеют общую для всех видов де-
талей конструктивно-технологическую характеристику, а техноло-
гичность конструкции для них определяется различными сочета-
ниями размеров и расположения поверхностей.
Плоскопараллельные пластины ограничены также цилиндриче-
ской или плоскими вспомогательными сборочными поверхностями.
Если на одну из исполнительных поверхностей пластины нанесено
отражающее покрытие, то она называется зеркалом.
Требования к качеству материала и изготовления оптических де-
талей служат основой для построения технологического процесса.
Оптические детали изготовляют из бесцветного и цветного опти-
ческого стекла, кристаллов, керамики, пластмасс и других мате-
риалов. Требования к качеству материала деталей, изготовляемых
из оптического бесцветного, кварцевого и цветного стекла, одно-
значно определяются указанием марки стекла, категории и класса
стекла по показателям оптической однородности, бессвильности и
другим, установленным ГОСТ 3514—67 (см. гл. I).
Требования к качеству оптического стекла деталей устанавли-
вают в зависимости от их назначения в оптической схеме прибора.
Требования к качеству стекла для типовых деталей размером до
150 мм приведены в табл. 2.
Требования к материалу деталей, кроме изготовленных из бесцвет-
ного оптического стекла по ГОСТ 3514—67, устанавливаются в соот-
ветствии с действующими ведомственными нормалями на эти мате-
риалы.
Качество изготовления оптической детали определяется наиболь-
шими допустимыми погрешностями выполнения совокупности тре-
бований к размерам, форме, шероховатости и дефектам чистоты ее
поверхностей.
Технические требования к качеству изготовления устанавли-
ваются конструктором и указываются на чертеже оптической
детали.
Качество исполнительных отражающих и преломляющих по-
верхностей оптических деталей задают и оценивают по значениям
предельных погрешностей:
а)	допускаемая предельная погрешность выполнения размера
стрелки кривизны поверхности детали от заданного значения стрелки
кривизны поверхности калибра — пробного стекла (общая ошибка),
выраженная числом N интерференционных полос или колец, а также
допускаемая погрешность (сферичность) плоской поверхности
в том же измерении.
б)	допускаемая предельная погрешность выполнения формы по-
верхности детали от геометрической сферы или плоскости (местные
или общие ошибки), выраженная числом долей интерференционных
колец или полос ДМ.
Значения N и ДМ определяют предельно допустимые погреш-
ности реальной исполнительной поверхности оптической детали, по-
лученные после ее обработки, по сравнению с геометрической сферой
или плоскостью по размеру и форме соответственно.
4 Заказ 1413
49
Таблица 2
Оптические детали	Требования к стеклу по категориям и классам ГОСТ 3514-67							
	е <1	7; е 1 1*. е <1	Оптическая однород- ность	Двойное лу- чепреломле- ние	Бессвиль- ность		ПузырносТь	Светопогло- щение
Линзы объективов: коллиматоров и аст-								
рономических при-								
боров	1А	1А	1к—	1—2		1	5Г-6Д	2—3
			2к					
телескопических при-								
боров	2А	2А	2-3	2—3		1	5Г-6Д	2—3
аэрофотосъемоч-								
ных	1А	1А	2—3	2		1	4В—5Г	2—3
фотографических	2А	2А	3	2; 3		1	4В—5Г	2-3
микроскопических	1А—2Б	1А—2Б	1	1		1	ЗВ—4Г	1—2
Линзы окуляров	ЗВ	ЗВ	3—5	3		2	2Б	3—4
Призмы	ЗВ—4В	1А—4В	1—3	1—2	1	1—2	ЗВ—5Г	0—2
Сетки Защитные стекла и	4В	4В	3-5	3—5		1	1	3—4
светофильтры, рас-								
положенные перед объективом	2Б	2Б	3—5	3—5		1	5Г	3
Зеркала внешнего от-								
ражения		Не нормируется						
в)	отклонения шероховатости как совокупности неровностей с от-
носительно малыми шагами, образующих рельеф поверхности. Шеро-
ховатость полированных поверхностей характеризуется по ГОСТ
2789-—73 параметрами 13—14-го классов.
г)	дефекты чистоты, характеризуемые как царапины, точки, вы-
колки, вскрытые пузыри.
Классы чистоты исполнительные оптических полированных по-
верхностей устанавливаются, включая нанесенные покрытия, по
ГОСТ 11141—65: Р = 1 —10, 20, 40 для поверхностей, расположен-
ных в плоскости действительного изображения, или Р = I, II IX
для поверхностей, находящихся вне плоскости действительного изо-
бражения.
Точность расположения преломляющих поверхностей линз опре-
деляется допусками на толщину и децентрировку.
На толщину линз обычно устанавливают симметричные допуски
в пределах десятых долей миллиметра.
Допуск на децентрировку с устанавливают как смещение опти-
ческой оси относительно оси симметрии цилиндрической вспомога-
тельной сборочной поверхности.
50
Точность взаимного расположения исполнительных поверхностей
призм определяется допусками на углы между этими поверхностями.
Простановкой допусков регламентируют предельные отклонения ве-
личин углов призмы (например, допуск на угол 90°), предельную
разность равных по номиналу углов и допустимую пирамидальность
призмы.
Допуски на углы точных клиньев назначают в пределах от 1 до 5"
и средней точности до нескольких минут в зависимости от величины
угла клина, размеров детали и ее назначения в приборе.
Для плоскопараллельных пластин ограничивают предельную
клиновидность исполнительных поверхностей 0 или разнотолщин-
ность в миллиметрах.
Допустимые предельные погрешности поверхностей оптических
деталей приведены в табл. 3.
Таблица 3
Оптические детали	Допустимые предельные погрешности поверхностей по		
	радиусу	форме	по дефектам чистоты
	число колец М интерфе- ренции	долей колец ДМ интер- ференции	Р класс по ГОСТ 11141-65
Линзы объективов: коллиматоров и астрономических приборов телескопических приборов аэрофотосъем очн ых фотографических микроскопических: до 10х от 10х до 40х свыше 40х Линзы окуляров Призмы: отражающие поверхности преломляющие поверхности Сетки Защитные стекла и светофильтры, расположенные перед объективом за и перед окуляром Зеркала средней точности	0,1—0,5 2—3 1—2 2-3 2—3 1-2 0,5—1,0 3—5 0,5—1,0 2—4 10—20 1—3 3—5 1—2	0,05—0,1 0,2—0,5 0,1—0,2 0,2—0,5 0,2—0,5- 0,1—0,2 0,05—0,1 0,5—0,8 0,1—0,3 0,5—1,0 1,0—2,0 0,2—0,5 0,5—0,8 0,1—0,2	VII—VIII IV—V V—VI V—VI II I 1 — 10, 20, 40 III—V II IV—V 1 — 10, 20, 40 V II II—III
Значения других допустимых отклонений, выбираемых для дета-
лей, приведены в соответствующих разделах.
Качество обработки вспомогательных сборочных поверхностей
оптических деталей задается шероховатостью по ГОСТ 2789—73
обычно 6-м классом и обозначается на чертежах 2,5.
4*
51
Точность взаимного расположения вспомогательных сборочных
поверхностей и соединения оптических деталей с неоптическими вы-
бирают в соответствии с действующими в приборостроении ГОСТами
на систему допусков и посадок.
Для линз, круглых зеркал, пластин и других деталей, закрепляе-
мых в оправах, в зависимости от требуемой точности соединения
используют скользящую, ходовую, легкоходовую и широкоходовую
посадки 3 и 4-го классов точности.’Посадку или допуск указывают
на чертеже детали.
Сопрягаемые поверхности призм обычно задают посадкой сколь-
жения 5-го класса точности.
Все требования к изготовлению оптических деталей указывают
на рабочих чертежах деталей.
§ 10. ЧЕРТЕЖИ ОПТИЧЕСКИХ ДЕТАЛЕЙ
При разработке технологической документации на из-
готовление оптических деталей выполняют чертеж заготовки, чертеж
детали и операционные эскизы.
Чертеж заготовки составляют на основании чертежа детали для
принятого технологического процесса изготовления с указанием при-
пусков на обработку и чистовых размеров детали. Этот чертеж ис-
пользуют для изготовления заготовок и приемки заказа у завода-
изготовителя кусков или прессовок стекла.
Операционные эскизы применяют для наглядности, иллюстрации
содержания отдельных операций технологического процесса изго-
товления и межоперационного контроля оптической детали.
Чертеж оптической детали является исходным документом для
разработки технологических процессов изготовления и контроля,
полностью характеризующим деталь. Он содержит наименьшее число
проекций, необходимое для передачи сведений о размерах и форме
детали и ее отдельных поверхностей, их взаимном расположении
и качестве обработки, видах отделки исполнительных поверхностей,
а также сведения о материале детали и требованиях к нему. Линзы,
клинья и пластины вычерчивают в одной проекции.
Правила оформления чертежей оптических деталей установлены
ГОСТ 2.412—68 и двумя приложениями к нему.
Оптические детали изображаются на чертежах по ходу луча
света, идущего слева направо. Выполнение собственно чертежа опти-
ческой детали (толщины линий, штриховки, простановки размеров,
разрезов, сечений и т. п.) осуществляется в соответствии с требова-
ниями стандартов ЕСКД.
На рабочих чертежах линз радиус сферических исполнительных
поверхностей обозначают буквой /?, а его числовое значение указы-
вают в миллиметрах с точностью до сотых долей.
На чертежах шкал и сеток указывают размеры и расположение
штрихов, делений, цифр и знаков, допустимые отклонения размеров
и расположения штрихов и другие сведения, необходимые при из-
готовлении детали.
52
2,5
V (V)
1.	Na, Nb, ДМл, АД^ для уча-
стка 0 130 мм.
2.	— просветл. 43Р для
X = 620 ± 50 нм.
3.	* Размер для справок.
	3
Д (пр - пс)	3
Однородность	2k
Двойное лучепреломление	2
Светопоглощенис	0
Бессвильность	ЗкВ
Пузырность	7B
na	1
	0,2
Ns	2
b	0,2
c	0,04
Рд	VI
РБ	V
Д7?л	± 0,03%
ду?Б	± 0,1%
f	436,52
	—431,45
Sp	429,59± 1,2
СВ 0Д	159,8
CB 0 Б	159,4
Рис. 19. Пример выполнения чертежа линзы
53
М,5С
1. Фаски на ребрах О,3+0’’3 X 45°. Фаски на
углах 1+0’4 X 45°.
2.	— просветл. 44Р.43Р для Х= 520 ± 50 нм.
3. Покрытие матовых поверхностей Эм ХС-77
4. * Размер для справок.
4-8С$ (-ом
2,5 V (V)	
	2В
д («/? — «с)	2В
Однородность	2
Двойное лучепре- ломление	2
Светопоглощение	1
Бессвильность	1Б
Пуз ырн ость	ЗА
*4	3
дл/л	0,3 '
	0
D	0,2
РА	V
	IV
л	3'
6450	3'
8	5"
f min	—
1	48
Рис. 20. Пример выполнения чертежа призмы
Требования к шероховатости исполнительных и вспомогательных
поверхностей деталей обозначаются по ГОСТ 2789—73 как знак V
7?20,05
со значением Ra или Rz, например, V Нанесение покрытий на
поверхности указывают условным графическим знаком, обозначаю-
щим тип покрытия по ГОСТ 2.412—68 приложения 2 с указанием
шифра его типа по действующим ведомственным нормалям.
В надписи чертежа указывают наименование и номер детали,
марку стекла или другого оптического материала по соответствую-
щему ГОСТу и т. п.
54
В правом верхнем углу рабочего чертежа оптической детали рас-
полагают таблицу, состоящую из трех частей:
а)	требования к материалу детали, в которых указывают кате-
гории и классы стекла по показателю преломления nD, средней дис-
персии A(nF—пс), оптической однородности, двойному лучепреломле-
нию и другим параметрам по ГОСТ 3514—67 или для цветного стекла
по ГОСТ 9411—66 (см. гл. 1);
б)	требования к изготовлению деталей: допустимые значения по-
грешностей радиуса N, формы A7V, центрировки с, пирамидальности
призм л, а также класс дефектов чистоты полированных исполни-
тельных поверхностей Р и т. п.;
в)	расчетные данные, выражающие оптические характеристики
детали: световой диаметр св. 0, геометрическая длина I хода луча
в призме, величины f', —SF и SF для линз.
2,5 V (V)	
	4В
Д(пл,-пс)	4В
Однородность	4
Двойное лучепре- ломление	3
Светопоглощение	3
Бессвильность	2В
Пузырность	1
N	—
	—
р	1—20
0	15'
св. 0	14
1.	Ширина штрихов — 0,015 ± 0,003 мм;
2.	Разность штрихов по ширине у одной детали не более 0,003 мм.
3.	Разность штрихов по длине у одной детали не более 0,015 мм.
4.	Отклонение расстояния от начального штриха до любого другого не более 0,005 мм.
5.	Остальные требования к штрихам.
6.	Штрихи и цифры травить и заполнить краской.
7.	Шрифт 0,5.
Рис. 21. Пример выполнения чертежа сетки
55
На рабочем чертеже приводят также дополнительные технические
условия на изготовление деталей, например допустимые отклонения
размеров штрихов сеток и т. п.
Примеры выполнения рабочих чертежей оптических деталей при-
ведены на рис. 19, 20, 21.
§ 11.	ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ ПРОЦЕССОВ ИЗГОТОВЛЕНИЯ
ОПТИЧЕСКИХ ДЕТАЛЕЙ
Научные основы проектирования производственных и тех-
нологических процессов заложены профессорами А. П. Соколов-
ским и Б. С. Балакшиным.
Задачей производства является получение качественных изделий
в требующемся количестве с наименьшей затратой труда и средств.
Задача изготовления изделий и, в частности, оптических деталей
решается в производственных процессах, изучением которых за-
нимаются технологические науки.
Виды производства
Различают три вида производства: поточное, серийное
и единичное.
Поточным называется производство, при котором изделия обра-
батываются и собираются в течение отрезка времени, заданного при-
нудительным тактом выпуска. Такт выпуска задан промежутком,
через который выпускается готовое изделие. Организация поточ-
ного производства оптических деталей уже начинает проектироваться.
Серийным, крупно-, средне- и мелкосерийным производством
называют выпуск изделий по неизменяемым чертежам отдельными
партиями в соответствии с программой запуска. В оптических цехах
преобладает мелкосерийное производство. Крупными сериями вы-
пускают лишь отдельные детали. Единичное производство сосуще-
ствует с серийным при широкой номенклатуре изделий и величии
пробных партий.
Мелкосерийное производство в оптических цехах имеет некоторые
особенности.
1.	Оптические детали, имеющие высокую точность, выпускают
в количествах, значительно меньших, чем детали средней точности.
2.	Дорогие точные станки невыгодно применять для изготовления
малых количеств оптических деталей.
3.	Применение сортировки оптических деталей по размерным
группам для снижения требующейся точности обработки непри-
годно, так как детали выпускаются малыми партиями через неравные
промежутки времени.
4.	Оптические детали на последней операции доводятся трудоем-
ким полированием, брак при котором является окончательным или
требует трудоемкой переделки.
5.	Заготовки деталей после заготовительных операций по-
ступают на шлифование, имея большой разброс размеров, что вызы-
56
вает перенастройку универсальных станков на каждую деталь (блок)
отдельно.
6.	Станки должны быть дешевы, относительно просты, с ручной
загрузкой и выгрузкой деталей.
Программой выпуска называется число изделий — оптических
деталей, выпускаемых в планируемый отрезок времени — год, квар-
тал, месяц.
Партией называется число заготовок одинаковых оптических де-
талей, поступающих одновременно на участок цеха для обработки
в течение определенного цикла времени.
Циклом называется время, затраченное на обработку партии или
единичного изделия.
Единичным производством называется выпуск изделий поштучно
без повторения изготовления по неизменяемым чертежам. Поштучно
изготовляют наиболее точные, крупных размеров или специфиче-
ского назначения оптические детали. Единичное производство за-
нимает 5—10% объема работы оптических цехов.
Производственный процесс
Производственным процессом оптического цеха называют
совокупность действий, в результате которых куски стекла или прес-
совки превращаются в оптические детали.
Подготовка производственного процесса состоит из некоторых
главных этапов:
1.	Разработка технических условий на изделия.
2.	Планирование процесса производства изделий.
3.	Организация снабжения материалами и кооперирования пред-
приятий.
4.	Разработка технологических процессов изготовления и кон-
троля изделий.
5.	Проектирование типовых технологических процессов, меха-
низация и автоматизация производства.
6.	Проектирование и изготовление технологической оснастки.
7.	Разработка средств и способов испытания, а также сдачи го-
товой продукции.
В планировании производственных процессов используются по-
нятия: норма выработки, трудоемкость и станкоемкость изде-
лий.
Нормой выработки называется количество изделий — оптиче-
ских деталей, подлежащее обработке в единицу времени — минуту,
час; норму выработки измеряют в чел./ч.
Трудоемкостью называется количество времени, затрачиваемое
на некоторую определенную часть технологического процесса.
Станкоемкостью называется машинное время, в течение которого
станок работает; ее измеряют в станко-часах.
Наиболее существенную часть производственного процесса со-
ставляет технологический процесс.
57
Технологический процесс
Технологический процесс — это совокупность действий,
непосредственно предназначенных для качественного изменения объ-
екта труда, его формы и размеров, или изменения свойств материала
заготовки оптической детали.
Оптическая деталь, как и любая деталь всякой машины или при-
бора, есть результат живого и овеществленного труда, затраченного
в технологическом процессе ее изготовления, количество которого
следует уменьшать, т. е. повышать производительность и снижать
себестоимость.
Технологический процесс изготовления оптических деталей раз-
деляется на обработку вспомогательных шлифованных поверхностей и
обработку исполнительных полированных оптических поверхностей.
Технологические процессы шлифования и полирования исполни-
тельных оптических поверхностей составляют наиболее трудоемкую
часть производственного процесса обработки деталей, которая со-
стоит из ряда самостоятельных этапов — операций.
Операцией называется планируемая часть технологического про-
цесса, выполняющаяся непрерывно на одном рабочем месте, до на-
чала обработки следующей заготовки. Операция выполняется на
одном станке с помощью одного или нескольких инструментов.
Технологический процесс в документации делится на операции,
которые состоят из переходов.
Переходом называется часть операции, выполняемая одним ин-
струментом при одной установке заготовки и заканчивающаяся со-
зданием новой поверхности.
Операции шлифования и полирования исполнительных поверх-
ностей выполняются в несколько переходов, которые разделяются
сменой зернистости абразива или правкой инструмента.
Установкой или переустановкой называется технологически не-
обходимое новое или измененное закрепление заготовки.
За одну установку заготовки можно выполнить несколько рабо-
чих приемов.
Если заготовки оптических деталей обрабатывают в блоке, то их
обычно наклеивают, и операции шлифования и полирования одной
поверхности производят за одну установку.
Рабочим приемом называется часть перехода, характеризующаяся
законченными действиями рабочего.
Разнообразные рабочие приемы широко используются при ручной
обработке оптических деталей в единичном производстве.
Организация, планирование и разработка технологического про-
цесса производятся в определенной последовательности с помощью
некоторых главных данных и установленных понятий.
Для начала разработки технологического процесса необходимы
следующие данные: 1) непосредственное назначение детали, 2) соот-
ветствие технических условий и норм точности назначению детали,
3) рабочий чертеж детали, 4) размер серии выпуска, 5) размер партии,
6) вид заготовки или полуфабриката.
58
Последовательность разработки технологического процесса
должна соответствовать поставленной задаче. Технолог, начиная раз-
работку технологического процесса, обязан выполнить следующую
работу.
1.	Изучить досконально по схеме И сборочным чертежам назна-
чение детали; выявить результат действия оптических исполнитель-
ных поверхностей на пучки света и изображение предметов; выявить
назначение неоптических базирующих поверхностей.
2.	Пользуясь рабочими чертежами, произвести критический ана-
лиз технических требований, норм качества и точности, установлен-
ных на оптические детали.
3.	Установить размер серии, т. е. число деталей, выпускаемых
по неизменяемым чертежам, и скорректировать размер месячной
партии деталей в соответствии с имеющимся оборудованием и его
комплектностью.
4.	Выбрать вид и способ изготовления заготовки или полуфабри-
ката, из которых намечено изготовить детали. При этом должны
учитываться возможности организации производства заготовок или
полуфабриката на заводе-изготовителе, а также возможности снаб-
жения и кооперирования с другими предприятиями. Разработать
аналогично тому, как описывается здесь, технологический процесс
изготовления полуфабриката или заготовки, если принято решение
делать их на заводе—изготовителе деталей.
5.	Сравнить разработанные технологические процессы и выбрать
наиболее эффективный и производительный при существующих усло-
виях производства вариант.
Выбор определенного варианта технологического процесса обус-
ловливает выбор способа крепления заготовки: поштучно, блоками
(эластичный или жесткий), без зажима или в зажимных приспособле-
ниях. Обработка инструментами с закрепленными абразивными зер-
нами или притиркой с абразивными суспензиями определяет при-
менение соответствующего типа оптического или другого оборудо-
вания.
После выполнения указанных выше пяти этапов проектирования
технологического процесса разрабатывается чертеж заготовки. По
чертежу детали в соответствии с чертежом заготовки разрабаты-
вается подробно вариант технологического процесса, принятый как
наилучший.
Из полуфабриката в виде куска или прессовки после обработки
одной первой поверхности образуется заготовка. На всех после-
дующих операциях обрабатывается заготовка, а не полуфабрикат.
Уточняются форма и размеры полуфабриката, приближаясь к назна-
ченным на чертеже детали. На каждый промежуточный размер
заготовки техником-технологом назначаются межоперационные при-
пуски и допуски.
После проведения последней (финишной) операции и приемочного
контроля заготовка становится деталью, которая сдается на склад
готовых изделий.
Для каждой операции требуется выполнить следующее.
59
1.	Установить на размеры между обрабатываемыми поверхно-
стями детали необходимое уточнение 8.
За уточнение 8 принимают отношение полей рассеяния разме-
ров (о3 заготовки и размеров <од партии изготовленных деталей:
со3
о------ •
(Од
Уточнение рассчитывают по данным чертежей заготовки и де-
тали как
где б3 — допуски по чертежу заготовки или полуфабриката;
бд — допуски по чертежу детали.
2.	Определить технологические базы и принять некоторую по-
следовательность обработки поверхностей заготовок.
3.	Выбрать значение расчетного уточнения размеров и число
переходов радиусов инструмента и зернистости абразивных порош-
ков/необходимые для обработки притиркой каждой поверхности:
1
где 8р — расчетное уточнение;
т — число переходов по инструменту или зернистости абразива;
8Z — уточнение на каждом переходе.
Если обработку ведут по упору алмазным или абразивным ин-
струментом на станках типа металлорежущих, то т — число опе-
раций на отдельных станках.
4.	Сократить по возможности число переходов и операций путем
применения более совершенного оборудования и инструмента.
5.	Рассчитать и установить межпереходные размеры и поля до-
пусков заготовок.
6.	Рассчитать размеры и требуемую точность технологической
оснастки.
7	Спроектировать или заказать нормализованные инструмент
и технологическую оснастку, которые следует испытать при обра-
ботке пробных партий деталей на существующем оборудовании.
8.	Внести коррективы, произвести доделки, устранить недочеты,
выявившиеся в процессе внедрения разработанного технологического
процесса.
Документацию на разработанный технологический процесс со-
ставляют в виде чертежей детали и заготовки, маршрутной техно-
логии, операционно-технологических карт, рабочих эскизов заго-
товок по переходам и т. д.
Чертеж является исходным документом, по которому разраба-
тывается технологический процесс изготовления оптической детали.
Маршрутной технологией называется перечень операций, со-
ставленный в последовательном порядке на карте технологического
процесса с эскизами оптической детали и полуфабриката. Маршрут-
60
Таблица 4
Карта технологического процесса
(маршрутная технология)
Оптические детали
Изделие
№ детали
Линза
Ю-13
77,5-о>2
to
•в.
Прессовка
фвв,5±05\П?81
t*19,5±0,5ltR2*76
Размеры после грубого
шлифоЗания
Разнотолщинность по оси
_______не более 0,2
Марка стекла		К8
бессбиль- ность		1В
Пузыр- ность		5Г
Требование к детали	Nf3;N2--5	
	4^0,5;aN2s1	
	С=0,02	
	P=V	
	ДЯ=2%	
	св.ф=60,5	
		
		
Эскиз детали RzOflS
О,У°^35
17 *-О,3
Инструмент и
приспособления
0И1
0И2
ИФ,
ИФ2
YR 79,1
Ф15.8,Ь=79
YR 73,65
Ф147,31Ь=74
53
Наименование
операций
По техпроцессу
N2T,исключая
опер. 57_________
ОбдиркаR 1-й стороны
Ъ=18,2-0д
ОборуЭо-
бание
К-8о
Абра-
зив
Мерит,
инструм.
Режим работы-
54
Ш-350
Ж
М28
толщино-
мер
Обдирка R 2-й стороны
б = 17,5-0д
Ш-350
Ж
М28
толщино-
мер
ИШ1
ИШ2
ИЩ
ип2
ПН!
пн2
Y 878,89
$156:h-67
.YR 73,45
Ф146;Ь=7О
YR81
(M60;h--69
YR75.5
Ф15О;^72
TR59,5
81
Шлифовка 1-й стороны <
ЗШП-350
ЛупаЗ*
84
Полировка 1-й стороны
ЗШП-350
102
Шлифовка 2-й стар.
Ф119:Ь=55\
TR54 Ь
Фюв:ь-54^
Полировка 2-й стар.
ЗШП-350
ЗШП-350
поли-
рит
V
М1О
R=78,89
ЛупаЗ*
прроное
сгпекпо
Попа-
рит
ШТ
прроное
стекло
R=73,45
2
R76S-4
1
1
ж
ная технология составляется при единичном и мелкосерийном произ-
водстве, а также на пробные партии серийного производства (табл. 4).
Операционно-технологической картой называется краткое опи-
сание операций с разбивкой в столбцах на переходы с указанием
применяемого оборудования, инструмента, приспособлений, мате-
риалов, числа одновременно обрабатываемых заготовок и поопера-
ционных эскизов заготовок, оптической детали. Операционно-
технологические карты составляют при налаженном серийном
производстве (табл. 5).
В процессе разработки необходимо предусматривать возможность
типизации технологических процессов и унифицированных процес-
сов обработки для деталей, сходных по размерам, конфигурации
и технологическим особенностям обработки. Это открывает пути
к повышению производительности и экономической эффективности
оптического производства.
61
Таблица 5
Внедрено							Операционная карта технологического процесса Оптические детали												Изделие		Узел		Деталь					Цех	Уч-к		Опер. №		Шифр опер.		Лист	
Мастер																																				
Техн.цеха																			ЕФ		ЕФ-ЗО		ЕФтбОЧЗв					ОУ	01		202				Листов	
Техн. отд.																																				
Марка стекла			ТК21																Наимен. операции		Шлифовка на толщину 1-й стороны															
БессВ.			1В																																	
																			Оборудование									Приспособление								
Пузыр.			4Г																Шифр				Вид					МиАлмл	1								
																S'																				
																			66008/001				ШП-500					БП 6284-002				УФ500				
Размер эагот.			18*0,5:14*0,5 t -5,д-0,2							0	1																									
							Л)		2																											
Требование к детали									о	ft						со			Норми						рование на операцию											
							5.8-п о												шифр проф.	шифр • в.Н.	То		Тп.з		раз- ряд		Тшт.				- Тшт.к.			расцеп		3
																											ст/мин		н/мин							
													14±0,5 ~																							I
																																				
																																				
		—																																		
																																				
№ п.п.	Наименование перехода								Кол. шт. на корп	Режущий инстр. Абразив					Мерительный инструмент				Вспомогательн. инструмент				Вспомогат. материал					Кол. вспом. матер,	Режимы работы					То по перех.		Т Дсп.
																																				
7	Притереть диск с									УФ500																										
	деталями к шлифа-									ОИ-1																										
	Вальнику и закрепить																																			
	его на станке																																			
2	Отрегулировать пода-																		Конус для				Салфетка													
	чу воды и абразива																		воды и				арт.504													
J	Шлифовать на								108	№12									абразива																	
	толщину 5,8-о,2																																			
4	Снять корпус и																		Щетка																	
	промыть Водой														Глубиномер				арт.507																	
5	Проверить толщину														СОМ 14																					
															ГОСТ 7661-67																					
Изменен.	Изв. №			Лит.		Кол.		Дата	Подпись			Изв.№		Лит.		Кол.	Дата	Подпись				Состав						Нормир.					Гл. технолог			
																						Провер.						Провер.								
																																				
																						Нач.тех. бюро 						Нач.тех. бюро								
																																				
ГЛАВА V
ОСНОВЫ ПРОЦЕССОВ ОБРАБОТКИ
ОПТИЧЕСКИХ ПОВЕРХНОСТЕЙ
§ 12. ПРОЦЕССЫ МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ
СТЕКЛА
Процессы разрушения стекла шлифованием и создания
идеально гладкой поверхности полированием имеют сложную фи-
зико-химическую природу.
Эти процессы занимают до 90% трудоемкости всех технологиче-
ских операций, необходимых для изготовления деталей.
Техническая изученность природы и закономерностей процессов
шлифования и полирования уже настолько полна, что с успехом ис-
пользуется для интенсификации съема стекла и повышения произ-
водительности труда при обработке оптических деталей.
Шлифование стекла абразивными порошками
Природа обработки стекла водными суспензиями зерен
абразивных порошков имеет двоякий характер.
С физической стороны это процесс механического разрушения
стекла абразивными зернами. Основой процесса является возник-
новение внутри поверхностного слоя хрупкого тела трещин, пере-
секающихся между собой и создающих ослабление связей между со-
седними объемами материала. С химической стороны это взаимодей-
ствие воды с растворимыми компонентами состава стекла.
Схема взаимодействия абразивной суспензии со стеклом и ин-
струментом представляется следующей.
Абразивные зерна различной крупности имеют отношение длины
к поперечному размеру от 1:1 до 2 : 1. Они вместе с водой находятся
между рабочей поверхностью металлического инструмента и обраба-
тываемой поверхностью стекла. Эти поверхности имеют неровности,
размеры которых соизмеримы с размерами абразивных зерен.
Наиболее крупные из зерен взаимодействуют со стеклом и ин-
струментом. Более мелкие зерна переносятся водой, до тех пор, пока
крупные не раздробятся, после чего и мелкие вовлекаются во взаимо-
действие со стеклом и инструментом.
Стекло и инструмент находятся в движении и имеют значительный
запас кинетической энергии. Относительное движение стекло—ин-
струмент происходит при некотором нажиме верхнего звена весом Q
на нижнее и силой Р давления поводка станка, при этом зерна пере-
катываются или проскальзывают в различных направлениях, остав-
ляя путаный след движения.
В работе одновременно участвует около 15% зерен, находящихся
под шлифовальником. Под действием ударов зерна раскалываются
на более мелкие. Зерна взаимодействуют не только со стеклом и ин-
струментом, но и между собой, перетираясь и еще более измельчаясь.
63
Рис. 22. Схема действия свободных абра-
зивных зерен
ние стекла, местные пластические
1 Измельченные зерна, смешан-
ные с осколками стекла, уно-
сятся из-под шлифовальника
вместе с водой.
В относительном переме-
щении кинетическая энергия
2 инструмента (стекла) 1 пере-
дается стеклу (инструменту)
2 путем приложения к от-
дельным зернам элементар-
ных сил R вибрационно-
ударного действия (рис. 22).
Сила R вызывает разруше-
деформации материала инст-
румента и раскалывание абразивных зерен.
Динамическая сила удара R направлена по линии аа', соединяю-
щей вершины зерна. Одна вершина мгновенно закреплена в мате-
риале шлифовальника, более вязком, чем стекло, а другая вершина
воздействует на стекло.
Зерно, закрепленное в точке а, накатывается на склон впадины
до тех пор, пока его наименьший размер не станет перпендикулярным
к общей поверхности обработки. Вершина поверхностной неровности
будет раздавлена и высота ее уменьшится. При движении точки за-
крепления зерен меняются, и последние проскальзывают относи-
тельно стекла и инструмента.
Благодаря соизмеримости поверхностных неровностей на стекле
и инструменте зерна, накопившиеся во впадинах, при встрече с вы-
ступами сопряженной поверхности парного притирающегося звена
получают тангенциальные удары силой R под углом 0—90° к на-
правлению относительной скорости V0TH. Внедрение вершины зерна
под действием ударной силы вызывает появление в стекле кониче-
ских, расположенных друг к другу под углом 90—150°, трещин,
уходящих в толщу стекла.
Разрушение происходит после повторного воздействия абразив-
ных зерен на одно и то же место стекла. Образующиеся трещины пере-
секаются и между ними образуется объем, отошедший от остальной
соседней монолитной массы стекла.
Высота рельефа, состоящего из впадин и конических выступов
с углом при вершине 90—150°, составляет примерно 1/4:—V3 размера
зерен. Под рельефным слоем k образуется трещиноватый слой т глу-
биной приблизительно в 4 раза больше первого.
Эти слои образуют разрушенный слой п.
Элементарная сила N как составляющая силы R^ направлена пер-
пендикулярно вектору относительной скорости Уотн и не произ-
водит работы по удалению стекла. Она обеспечивает контакт между
шлифовальником, абразивным зерном и стеклом, вызывает упругие
деформации, раздавливает выступы поверхностных неровностей.
Угол распространения конических трещин в стекле почти совпа-
дает с направлением действия ударной силы R.
64
Сила F направлена касательно к поверхности обработки. Она
вызывает скалывание вершин поверхностных неровностей стекла и
износ рабочей поверхности инструмента. Элементарные силы ^на каж-
дом зерне составляют пару сил, которая перекатывает зерно.
Направление и скорость движения зерна, поскольку оно не за-
креплено, определяется вектором VOTH, полученным сложением
движений стекла и инструмента для данной точки поверх-
ности обработки. Вершину зерна, соприкасающуюся со стеклом (ин-
струментом) и лежащую на динии аа'9 считаем точкой_приложения
вектора Уотн. Скорость перекатывания зерна равна Уотн/2. Мгно-
венное направление перекатывания зерна находится в плоскости,
содержащей линии аа' и вектор 70ТН (в плоскости чертежа на рис. 22)
и, следовательно, угол (F, V0TH) = 180°.
Таким образом, элементарные силы F представляются при внеш-
нем рассмотрении как силы трения, хотя по существу это силы ди-
намические, осуществляющие процесс разрушения и удаления
стекла.
Нагрузки, приложенные к каждому отдельному зерну, имеют
резко выраженный динамический характер. В работе участвует одно-
временно много зерен. Удары многих отдельных зерен происходят
в различные моменты времени и поэтому в целом процесс шлифова-
ния всей поверхности протекает как сугубо статический, что харак-
терно для большинства технологических процессов обработки со
снятием припуска.
Этот процесс получил название притирки абразивными порош-
ками. Притиркой поверхности доводят до заданных параметров раз-
мера, формы и шероховатости.
В соответствии с физической природой процесса суммарная сила
диспергирования стекла является силой резания. Процесс удаления
припуска происходит как постепенное проникновение инструмента
в толщу стекла по направлению, перпендикулярному обрабатываемой
поверхности. Это называется в технологии машиностроения обработ-
кой по методу врезания.
Равномерность структуры шлифованной поверхности нарушается
дефектами — царапинами, точками и выколками. Царапины обра-
зуются в том случае, если имеется более 5% зерен размером при-
мерно в 4 раза большим, чем размер зерна основной фракции. Тогда
крупные зерна надолго закрепляются в шлифовальнике, не раска-
лываются и оставляют следы — царапины. Вращение крупного зерна
вследствие разности скоростей движения на его боковых поверх-
ностях вокруг оси аа' вызывает на поверхности появление «точки» —
впадины, имеющей глубину, много большую, чем остальные. Вы-
колки — это следы от ударов по стеклу острыми и крупными пред-
метами (край инструмента и т. п.).
Химическая сторона процесса проявляется в том, что вода весьма
активно вступает в реакцию с поверхностным слоем стекла, образуя
внутри трещин коллоидную пленку кремневой кислоты, которая,
занимает объем больший, чем стекло. Таким образом, вода расши-
5 Заказ 1413	65
ряет и углубляет трещины в стекле, ускоряя и облегчая удаление
осколков при абразивной обработке стекла.
Путем перехода ко все более мелким размерам абразивных зерен
величина поверхностных неровностей уменьшается. Поверхность под-
готавливается к успешному проведению последующего полирования.
Шлифование закрепленными абразивными зернами
Физическая природа обработки металлов резанием и шли-
фования стекла закрепленными абразивными зернами приблизи-
тельно одинакова.
Алмазное, корундовое или другое абразивное зерно, закреплен-
ное в материале инструмента, оказывает на стекло механическое
воздействие. Интенсивность этого воздействия определяется режи-
мами обработки: скоростью, давлением, глубиной и подачей резания.
По произведению площади сечения стружки на линейную подачу
определяют объем удаляемой стружки. От размера и твердости зерна
зависит глубина рельефного k, трещиноватого т и разрушенного
п слоев стекла (рис. 23). Закрепленное абразивное зерно внедряется
в поверхностный слой стекла на глубину h и разрушает его.
Действие единичного закрепленного зерна на стекло можно упо-
добить ударам зубила по чугуну. Идет скалывание стружки хруп-
кого материала под действием тангенциальных сил, направленных
под малым углом к поверхности.
Закрепленное зерно перемещается относительно стекла. Стекло
или инструмент имеют также перпендикулярное главному движению
осциллирующее перемещение, которое путает направление штрихов—
царапин. Сложные путаные траектории относительного движения
нескольких зерен в сочетании с хрупкостью стекла приводят к полу-
чению рельефного слоя, совершенно схожего с поверхностями, по-
лученными после обработки свободными абразивными порошками.
Сила R направлена почти касательно к обрабатываемой поверх-
ности, что способствует удалению больших объемов стекла. Сила F
значительно больше, чем сила N, поэтому глубина образующихся
Рис. ’23. Схема действия закреплен-
ного абразивного зерна
трещин будет меньше, чем при
раздавливающем перпендикуляр-
ном к поверхности обработки воз-
действии свободных зерен, что
видно из рис. 23.
Высота рельефного слоя со-
ставляет около х/4, а трещино-
ватый слой залегает на глубину
в 2/3 размера абразивных зерен.
Закрепленные зерна с течением
времени затупляются, усилие ре-
зания, приложенное к ним, увели-
чивается, и они выкрашиваются
из связки. На их место из связки
выступают новые зерна того же
66
размера, т. е. инструмент самозатачивается, и процесс удаления
материала идет с равномерной интенсивностью.
Глубина резания h задана геометрически расстоянием а между
установочными базами заготовки и инструмента и их размерами.
Удаление стекла идет столь интенсивно, что химические явления
не успевают сказываться на разрушении стекла в механическом
процессе.
Объем удаляемого припуска пропорционален крупности, твер-
дости, прочности абразивных зерен и связки круга и интенсивности
режима обработки. Стекло обрабатывается закрепленными абразив-
ными зернами приблизительно в 20 раз быстрее, чем свободными.
Эффективность шлифования стекла закрепленными абразивными
зернами по сравнению с обработкой свободными зернами объясняется
следующими причинами.
1.	Закрепленный абразив вызывает не разрозненные точечные вы-
колки, а сплошные царапины. Закрепленные абразивные зерна ра-
ботают как резцы.
2.	Закрепленные зерна разрушаются только при воздействии на
стекло, а свободные разрушаются и от перетирания одного о дру-
гое.
3.	Рабочее давление инструмента сосредотачивается на неболь-
шом числе зерен, выступающих из связки, и достигает значительных
величин.
4.	Скорость резания составляет 15—25 м/с и рабочее давление
до 1 • 106 Па, а при свободном абразиве 5—7 м/с и до 2-104 Па соот-
ветственно. Это возможно благодаря применению жесткого геометри-
ческого замыкания элементов кинематической пары инструмент—
заготовка.
5.	Неоднородность размеров зерен не проявляется, поскольку
они работают только выступающими из связки острыми гранями.
6.	Обильная подача смазывающе-охлаждающей жидкости (СОЖ)
эффективно удаляет разрушенное стекло и отводит тепло.
7.	При работе с малыми подачами образуются малые микроне-
ровности поверхности при использовании абразивных материалов
относительно крупной зернистости.
Процесс шлифования закрепленными абразивными зернами слу-
жит для обработки вспомогательных поверхностей с шероховатостью
до 7-го класса или грубого шлифования оптических поверхностей
на заготовительных операциях.
Производительность обработки закрепленными абразивными зер-
нами определяется главным образом объемом припуска, удаленного
в единицу времени.
Широкое распространение искусственных алмазов способствует
переводу в серийном производстве почти всех заготовительных опе-
раций обработки оптических деталей на шлифование алмазным ин-
струментом. Обработка закрепленными абразивными зернами син-
тетических алмазов начинает применяться в оптической технологии
и при шлифовании исполнительных поверхностей до 7-го класса
шероховатости.
5*
67
Полирование стекла
Для финишной обработки оптических поверхностей стекла
применяют исключительно полирование водными суспензиями поли-
рующих порошков, которое имеет ряд специфических особенностей.
Технологическим назначением полирования в физическом смысле
является создание на стекле совершенно гладкой полированной по-
верхности. По ГОСТ 2789—73 на шероховатость такой поверхности
установлен 13—14-й класс, для которого значения параметров по-
верхностных неровностей не более сотых долей, микрометр а. Наруж-
ный рельефный слой, образованный шлифованием, удаляется пол-
ностью, а трещиноватый частично остается, но на поверхности тре-
щины заполировываются и не мешают прохождению видимых излу-
чений.
Процесс полирования стекла водными суспензиями полирующих
порошков имеет более сложную, чем шлифование, физико-химиче-
скую природу.
Зерна полирующего порошка, взвешенные в воде, находятся
между притирающимися поверхностями полировальника и стекла.
Полировальник имеет смоляной рабочий слой. Неровности шлифо-
ванной поверхности стекла и смоляной поверхности полировальника
значительно больше размеров зерен полирующего порошка. Рабочая
поверхность вязкого смоляного полировальника, пластически де-
формируясь, выглаживается по шлифованной с острыми микроне-
ровностями поверхности стекла.
Зерна полирующего порошка, состоящего главным образом из
окислов железа или церия, имеют размеры 0,2—2 мкм. Суспензия,
в которой взвешены зерна, в первые моменты подачи растекается и
зерна закрепляются, адсорбируясь в наружном слое смолы. Часть
зерен, еще не закрепившихся в смоле, перекатывается или, закре-
пившись на мгновение, продолжает движение по направлению век-
тора относительно скорости VOTH. В начале полирования неровности
еще велики. Закрепленные зерна срезают вершины рельефного
шлифованного слоя, которые сразу становятся гладкими, поли-
рованными.
Зерна полирующих порошков, по сравнению со шлифующими,
имеют меньшую твердость и менее резко выраженные абразивные
свойства самозатачивания при раскалывании. Лишь по косвенным
признакам можно говорить о раскалывании или притуплении поли-
рующих зерен размером 0,2—1,0 мкм.
При продолжении процесса полирования перекатывающиеся
зерна закрепляются в смоле и одновременно во впадинах, порах и
бороздах, на отполированных элементарных площадках, как бы
склеивают их между собой и при относительном перемещении сди-
рают со стекла кусочки пластичной коллоидной пленки, которая
образуется на поверхности стекла под действием воды. В даль-
нейшем размеры полированных площадок увеличиваются, высота
неровностей уменьшается до размеров, свойственных 13—14-му
классу шероховатости.
68
Размер части зерна, проникающей в стекло, не превышает 0,3 мкм,
а остающиеся неровности полированной поверхности меньше
0,03 мкм, т. е. меньше длины световой волны.
Пластические свойства смолы и коллоидной пленки способствуют
тому, что работа зерен полирующего порошка не сопровождается
появлением царапин с рваными краями и растрескиванием стекла
в ширину и глубину. Борозды, образующиеся от действия крупных
зерен, затягиваются. Оставшиеся от шлифования трещины запол-
няются коллоидными продуктами гидролиза стекла. Мелкие зерна
перекатываются между крупными, закрепившимися в смоле; меха-
ника их действия аналогична той, которая имеет место при шлифо-
вании свободным абразивом (см. рис. 22).
Если режимы обработки столь интенсивны, то коллоидная пленка
не успевает образовываться. Но доказано, что и в этом случае обра-
зуется совершенная полированная поверхность.
Таким образом, механическое воздействие зерен имеет превали-
рующее значение в увеличении эффективности полирования стекла.
При полировке с помощью механического воздействия можно также
управлять процессом формообразования заданной поверхности.
На полированной поверхности всегда могут быть дефекты чи-
стоты, которые остаются от шлифованной структуры или появляются
в виде царапин. Царапины при полировании образуются от попада-
ния под инструмент частиц более твердых и крупных, чем зерна
полирующего порошка. Размеры дефектов чистоты полированных
поверхностей оптических деталей указаны в ГОСТ 11141—65.
§ 13. ФОРМООБРАЗОВАНИЕ ОПТИЧЕСКИХ
ПОВЕРХНОСТЕЙ
Доводку оптических поверхностей на операциях шлифо-
вания и полирования принято называть формообразованием.
Съем припуска свободным притиром всегда и непрерывно сопро-
вождается изменением радиуса обрабатываемой поверхности и ее
состояния, но форма остается сферической. Поэтому термин «формо-
образование» не совсем точен, но он выразителен и укоренился в ли-
тературе.
Если моменты образования полированной поверхности заданного
радиуса с значениями погрешностей У, AN и шероховатости 14-го
класса и отсутствия дефектов чистоты по ГОСТ 11141—65 совпа-
дают, то производительность доводки наивысшая. Продолжение об-
работки обязательно приведет к изменению радиуса, а следовательно,
к переисправлению формообразуемой поверхности и уменьшению
производительности.
В серийном производстве основную задачу повышения произ-
водительности на операциях формообразования оптических поверх-
ностей можно решить двумя путями: управлять обработкой рацио-
нально — согласно заданной технологом программе расположения
припуска по круговым зонам обрабатываемой поверхности; ускорять
формообразование интенсификацией режимов выполнения отрабо-
69
тайной программы автоматического получения оптической поверх-
ности заданного радиуса с погрешностями N и A7V, меньшими допу-
стимых, указанных на чертеже.
Изучение формообразования в процессах шлифования и полиро-
вания оптических поверхностей разделим на основные элементы.
Геометрия площадей заготовок и инструментов
Геометрию площадей обрабатываемых деталей задают за-
ранее. Если обрабатывают одну деталь, то ее поверхность — сплош-
ное стекло. Если обрабатывают блок, то детали располагают заранее
по принятым в практике схемам.
Поверхность блока разделим условно на ряд узких кольцевых
зон с внутренним г± и наружным г2 радиусами, причем
г2 — Г1 = Аг, Г Г1 г2 •
Геометрию площадей блока оценивают коэффициентом заполне-
ния кольцевых зон стеклом деталей.
Отношение суммы площадей заштрихованных участков внутри
окружностей к площади всей кольцевой зоны выражает коэффициент
ее заполнения стеклом (рис. 24, а):
т	т
V Дфг	2 ДФ
is 	1 __	1
г 2л г 2л
где Аф — центральный угол, занимаемый деталью в зоне радиуса г;
т — число деталей в зоне радиуса г.
Аналогично для сфер (рис. 24, б)
т
^Дф
где Аф— центральный угол, занимаемый деталью в зоне радиуса г,
причем % — центральный угол зоны на сфере радиуса 7?сф, а соответ-
ствующий ему радиус зоны в плоском сечении г = 7?сф sin %.
Если на рабочей поверхности инструмента есть прорези или он
сделан каблучным, то его геометрию оценивают по зонам 7?х — Т?2
шириной АТ? коэффициентом заполнения К#.
Таким образом, геометрия площадей блоков заготовок и рабочих
элементов инструментов определяется размерами бг и бх (рис. 24, б)
деталей и рабочих элементов инструментов в зависимости от выбран-
ных параметров радиуса зон г, % и выражается с помощью коэффи-
циентов заполнения Кг и Кк (рис. 24, а и б).
Пропорционально коэффициенту заполнения изменяется сопро-
тивление обработке круговой зоны блока или сопротивление износу
инструмента по сравнению с такой же, но сплошной зоной, у которой
= 1.
70
Чем больше заполнение колец инструмента рабочими площадками
материала, тем большее время обрабатываются круговые зоны на
поверхности стекла, которые соприкасаются^ инструментом.
Если круговая зона на блоке заготовок" не сплошь заполнена
стеклом, то это не уменьшает время покрытия инструментом деталей,
расположенных в ней.
Чтобы управлять формообразованием поверхности, изменяют
геометрию площадей инструмента, перераспределяя значения коэф-
фициентов K# заполнения его зон каблуками. Если увеличить K#
в крайних зонах, то быстрее начнут срабатываться центральные
зоны инструмента. Если уменьшить в крайних зонах, то они
будут срабатываться быстрее. И в том и в другом случаях кривизна
профиля инструмента будет изменяться вслед за изменением гео-
метрии площадей рабочих элементов.
Схемы расположения припуска
Перед обработкой на исполнительной поверхности задан-
ного радиуса 7?д лежит слой припуска, ограниченный снаружи сферой
радиуса R3. Возможны три схемы расположения максимальной Атах
и минимальной /imln толщины слоя припуска на сфере или плоскости
относительно оси блока или детали: йт1п на краю (рис. 25, a), hmln
на,оси (рис. 25, б) и hmln равной толщины (рис. 25, в).
При обработке припуск снимается и радиус обрабатываемой по-
верхности 7?3 непрерывно меняется.
По схемам расположения припуска составляются и должны вы-
полняться программы обработки. Если схема меняется, то соответ-
ственно надо менять программу обработки, чтобы рационально и
производительно вести формообразование.
71
Рис. 25. Схемы расположения припуска
На рис. 25 показаны все возможные и действительно встре-
чающиеся в производственной практике схемы расположения при-
пуска. В зависимости от величины объема припуска определяют
интенсивность обработки и число переходов, учитывая при этом
заданную точность обработки.
В зонах, где толщина слоя припуска больше, программа должна
предусматривать относительно большую интенсивность обработки.
Если обрабатывается блок, то не все кольцевые зоны сплошь
заполнены стеклом и их сопротивляемость обработке уменьшается.
На схеме расположения припуска это не отражается, но должно
быть учтено при составлении программы обработки коэффициентом
заполнения зоны < 1.
Кинематическая схема обработки
Независимые простые движения заготовки и обрабаты-
вающего инструмента, происходящие с некоторым нажимом в про-
цессах шлифования и полирования, отражает кинематическая схема
обработки.
Все станки, предназначенные для шлифования и полирования
оптических поверхностей, типа ШП имеют одинаковую кинематиче-
скую схему обработки заготовок (рис. 26).
Шпиндель станка 4 расположен вертикально снизу. На нем рас-
положено нижнее рабочее звено 3. Верхнее звено 2 (инструмент или
заготовка) прижимается к нижнему собственным весом Q и силой Р
нажима поводка станка. Звено 2 и поводок 1 станка соединены ша-
ровым шарниром. Поводок станка 1 под действием кривошипно-ша-
тунного механизма станка совершает возвратно-поступательное дви-
жение верхнего звена по закону, близкому к гармоническому е
emax sin cot Верхнее звено под действием сил сцепления с нижним
приходит в самопроизвольное «свободное» вращение на притираю-
щейся поверхности нижнего звена. Всего в кинематической схеме
обработки существуют три простых независимых движения (рис. 26).
72
Два элемента кинематической пары (инст-
румент и заготовка) замыкают цепь движения
рабочих органов шлифовально-полировального
станка силой прижима верхнего звена к нижнему.
Обрабатываемая поверхность заготовки и ра-
бочая поверхность инструмента как два элемента
кинематической пары сопряжены один с другим.
При взаимном перемещении сферических поверх-
ностей одинакового радиуса или плоских кине-
матическая сопряженность не нарушается.
Кинематические пары, составленные из шаро-
вого шарнира на конце поводка станка и ниппеля
верхнего звена, а также плоских или сферических
притирающихся поверхностей заготовки и инст-
румента, имеют равные возможности передавать
три независимых простых относительных переме-
щения. Из этих перемещений складывается отно-
сительная скорость — скорость взаимной при-
Рис. 26. Кинема-
тическая схема об-
работки оптических
поверхностей
тирки поверхностей заготовки и инструмента.
Верхнее звено свободно самоустанавливается на нижнем так, что
ось его вращения проходит через шаровой шарнир и центр общей
сферы притирающихся поверхностей. Если притираются плоские
поверхности,то ось вращения верхнего звена параллельна оси шпин-
деля вращения нижнего звена.
Соответствие числа простых перемещений, создаваемых в кинема-
тической схеме обработки, числу перемещений, передаваемых кине-
матической парой инструмент—заготовка, позволяет формообразо-
вывать оптические поверхности способом свободного притира.
Способ свободного притира
Применение способа свободного притира (инструмента)
позволяет на весьма грубых станках типа ШП с помощью грубого
инструмента формообразовывать оптические поверхности совершен-
ной сферической или плоской формы. Способ свободного притира осу-
ществляется, если соблюдены необходимые и достаточные кинемати-
ческие условия, указанные ниже.
1.	Рабочая поверхность инструмента при движении относительно
обрабатываемой поверхности заготовки имеет контакт с ней по не-
скольким площадкам конечного размера.
Если контакт осуществляется в точке или по линии, то на обраба-
тываемой поверхности остаются борозды следов обработки или
имеются значительные до двух размеров абразивных зерен погрешно-
сти формы. Соприкосновение должно происходить по относительно
большим площадям притирающихся поверхностей, чтобы выглажива-
лись следы обработки. Суспензия, лежащая слоем некоторой толщины,
при притирке расширяет границы площадок реальных контактов.
2.	Контакт поверхностей кинематической пары инструмент—заго-
товка осуществляется силовым замыканием. При силовом замыка-
73
нии неточности изготовления станков не влияют на погрешности
обработки, которые у оптических поверхностей на 2—3 порядка
меньше, чем у самых точных деталей машин и приборов. Точность
обработки, необходимую для оптических поверхностей, невозможно
получить при геометрическом замыкании элементов кинематической
пары инструмент—заготовка, как это делается на металлорежущих
станках.
3.	Один из элементов пары служит установочной базой для дру-
гого. Это специфично для данного способа. Один элемент свободно
самоустанавливается на другом благодаря наличию двух шаровых
шарниров: на конце поводка станка и на притирающихся поверхно-
стях. Относительные перемещения элементов не нарушают сопряжен-
ности контакта притирающихся поверхностей, что обусловливает
возможность образования оптической поверхности геометрически
правильной сферической или плоской формы.
Совершенство сферической илй плоской формы оптических поверх-
ностей обеспечивается одновременным выполнением еще трех условий:
4.	Число простых движений,’ создаваемых в кинематической схеме
обработки, равно числу возможных перемещений, из которых скла-
дывается относительное движение инструмента и заготовки.
Если уменьшить число простых движений одного из звеньев, как
иногда делается, останавливая поводок верхнего звена оптического
станка, то это вызовет неравномерное и закономерное распределе-
ние относительных скоростей по притирающимся поверхностям.
Например, могут образоваться круговые зоны, в которых относитель-
ная скорость равна нулю, а значит съем припуска в них не происхо-
дит. Точность обработки снижается, форма оптической поверхности
имеет значительные погрешности.
Если пару инструмент—заготовка лишить двух простых движений
и оставить только одно, то будет формообразовываться поверхность
несферической формы.
5.	Геометрия площадей и относительное движение обоих звеньев
выбраны так, что все круговые зоны на притирающихся поверхностях
находятся за время обработки в непериодическом многократном пере-
крытии парным звеном.
Все элементарные площадки, существующие или выделенные
условно на притирающихся поверхностях, перекрываются и имеют
контакт друг с другом так, что не создается привилегированных от-
дельных зон обработки.
Верхнее звено при свободном и принудительном вращении про-
скальзывает в круговом вращении относительно нижнего. При подаче
новой порции суспензии сила сцепления между ними меняется. После
остановок для контроля или правки инструмента круговое относи-
тельное расположение звеньев меняется. Обработка проводится за
много циклов — двойных ходов верхнего звена и длится достаточно
долго для того, чтобы выравнялись в круговую все неравномерности
распределения работы притирки по обрабатываемой поверхности.
В результате оптические поверхности обрабатываются симметрично
относительно оси вращения верхнего или нижнего звеньев.
74
6.	Все элементы сопряженных поверхностей не могут смещаться
в течение времени обработки. Если некоторые детали'на блоке будут
перемещаться по нормали к общей поверхности, например наклеен-
ная смола будет оседать по-разному, то форма обрабатываемой по-
верхности будет испорчена. Если каблуки инструмента сделать упру-
гими, то можно обрабатывать несферические поверхности.
Основной определяющий признак способа свободного притира
заключается в том, что одно звено самоустанавливается «свободно»
на парном ему звене.
Если один из элементов, стекло или инструмент, имеет прямоли-
нейное движение, то образуется плоская поверхность. Если все дви-
жения элементов только вращательные и происходят вокруг осей,
пересекающихся в одной точке, то образуется сферическая поверх-
ность.
Наличие суспензии незакрепленного «свободного» абразивного
порошка и «свободного» вращения верхнего звена оптических станков
типа ШП не являются необходимыми признаками определения при-
тира как свободного.
Распределение работы притирки инструментом
Часть механической работы станка с помощью шлифоваль-
ного или полировального инструмента затрачивается полезно на сня-
тие припуска и формообразование оптической поверхности. Эта ра-
бота распределяется всегда симметрично оси вращения по круговым
зонам поверхности.
Эффект формообразования оптических поверхностей способом
свободного притира пропорционален количеству механической ра-
боты Аг, затраченной в круговых зонах г.
Напишем уравнение работы притирки Аг для круговой зоны про-
извольного радиуса г в виде произведения средних значений ее ком-
понентов:
Ar=FrVr~tr,
где Аг — работа, идущая на формообразование;
Fr — среднее усилие в процессе притирки поверхностей;
Vr — средняя относительная (рабочая) скорость в процессе при-
тирки поверхностей;
~tr — время обработки.
Чтобы определить законы производительного формообразования
оптических поверхностей, определим значения каждого компонента
уравнения работы притира.
Выберем взаимное положение зоны г и кольца шириной Д7? так,
чтобы расстояние между их центрами 0х и 02 было равно произволь-
ному значению эксцентриситета е.
Плоская заготовка расположена снизу с центром О19 она вра-
щается с угловой скоростью (ох, а инструмент расположен сверху
с центром О2, он вращается с угловой скоростью со2 (рис. 26 и 27).
75
Определим силу Fr как среднее значение усилия взаимодействия
верхнего и нижнего звеньев круговой зоны, которое касательно к по-
верхности обработки. При относительном движении верхнее звено
давит на нижнее с силой Р + Q и возникает сила взаимодействия
стекла и притира, которая в среднем составляет
.	~ P + Q
при шлифовании
—	2
и при полировании F (Р + Q).
Прямо пропорционально значению Р + Q изменяется давление
на единицу поверхности нижнего звена.
Если изменить площадь верхнего звена, то удельное давление на
нижнем звене также изменится, но скорость съема стекла останется
неизменной, так как сила Р + Q не изменилась. Скорость съема
стекла пропорциональна силе F, а не удельному давлению. Давление
на притирающихся поверхностях по зонам непрерывно перераспре-
деляется, так как происходит неравномерный съем стекла и износ
инструмента и при взаимном перемещении меняется площадь сопри-
косновения.
Значения зональных сил Fr определяются только эксперимен-
тально, так как их нельзя рассчитать заранее. Сила Fr по существу
технологический фактор, величину которого при серийной обработке
деталей следует стабилизировать во времени, чтобы способствовать
хорошей повторяемости результатов формообразования.
Научные экспериментальные данные показывают, что значения
зональных усилий взаимодействия выравниваются и с успехом можно
принимать Fr const.
Равнодействующая F всех элементарных зональных сил взаимо-
действия верхнего и нижнего звеньев проходит через шаровой шар-
нир поводка станка. Момент вращения верхнего звена невелик и ока-
зывается близким к моменту трения в шаровом шарнире.
При жестких неизношенных инструментах изменение силы Р + Q
не приводит к изменению радиуса обрабатываемой поверхности и
формообразованием оптических поверхностей нельзя управлять
с помощью изменения силы Р + Q.
Управлять формообразованием поверхностей следует, изменяя
кинематику обработки.
Определим значение Vr. Верхнее звено вращается неравномерно
под действием сил сцепления с нижним в ту же сторону, проскальзы-
вая относительно него.
Экспериментами и производственным опытом установлено, что
угловые скорости вращения верхнего звена равны при шлифовании
(о2	(0,84-0,9) и при полировании со2 (0,74-0,8) <ох.
Если поводок станка не перемещается, то верхнее звено приходит
в движение с угловой скоростью со2 сох.
Если <о2	©!, то относительные линейные скорости во всех точ-
ках соприкасающихся поверхностей равны между собой и направ-
лены в одну сторону. Существует как бы поступательное перемещение
76
звеньев одного по другому с линейной скоростью V есо1 есо2-
Скорость перемещения поводка невелика, а в крайних положениях
при е = етах она равна нулю.
За время двойного хода поводка средние значения относительных
скоростей во всех точках и круговых зонах притирающихся поверх-
ностей при указанньпс выше значениях со2 мало отличаются от по-
стоянного значения Vr const.
Если средние значения сил Fr const и относительных скоростей
Vr const, то и их произведение также имеет постоянную величину
FrVr const.
Следовательно, при свободно вращающемся верхнем звене интен-
сивность обработки по всем зонам г притирающихся поверхностей
распределяется приблизительно равномерно.
Уравнение распределения работы притирки перепишется как
Аг= const -Zr.
Отсюда непосредственно следует, что работа притирки распреде-
ляется по круговым зонам соприкасающихся поверхностей прямо
пропорционально времени соприкосновения с парным звеном.
Управлять формообразованием оптических поверхностей следует,
изменяя значения кинематического параметра — время обработки
по круговым зонам блока деталей.
Для этого достаточно знать только относительные величины вре-
мени tr как часть полного цикла обработки Т.
Определим значение tr (рис. 27). При некотором эксцентриситете
е = const кольцом инструмента шириной Д7? = Т?2 — покры-
вается на заготовке круговая зона г по длине дуги МХМ 2. Если изме-
нить значение е, то изменится и длина дуги	Обрабатывается
не вся круговая зона длиной 2лг, а только ее часть, покрытая инстру-
ментом длиной 2Л41Л12; длине этой части прямо пропорционально
время обработки всей зоны. Если выразить длину дуги через
центральный угол ср, то покрытие зоны г инструментом выразится
относительным коэффициен-
том
s= Ф^-JP
ПГ л
Инстр умент вр ащается
вокруг центра 0т. Длина
дуги	зависит только
от ширины кольца Д7? и зна-
чения е. Стекло вращается
вокруг центра О2, и любая
точка, принадлежащая зоне
радиуса г, соприкасается
с .кольцом, только проходя
по дуге Л11М2 в течение
времени /, составляющего
некоторую часть от времени
Рис. 27. Схема для определения коэффи-
циентов покрытий
77
полного оборота Т, которое при е = const является циклом обра-
ботки. Коэффициент покрытия в этом случае s = -^-.
Величине s в относительных единицах прямо пропорционально
время обработки круговой зоны при остановленном поводке. Коэффи-
циент покрытия является величиной относительной, всегда меньшей
единицы или равной ей. Он показывает, во сколько раз меньше по
времени обрабатывается круговая зона заготовки произвольного
радиуса г по сравнению с зоной, покрытой полностью.
Часть окружности зоны радиуса г, покрытая парным звеном, вы-
ражает в относительных единицах часть времени цикла Т, в течение
которого вся зона обрабатывается.
Значение ф есть разность значений ф2 — Ф1» которые опреде-
ляются по формуле косоугольных треугольников (рис. 27):
е2 + г2 —	е2 + г2 — №
Ф = arc cos---------— и фт = arc cos----Ц.---—.
2гг	2ге
Если поводок верхнего звена перемещается и значение эксцентри-
ситета становится переменным по времени, то необходимо определить
t — среднее значение времени покрытия зоны г за время Т двойного
хода поводка верхнего звена, равного циклу обработки. За время Т
эксцентриситет е проходит все свои значения от 0 до =^етах по закону
е етах sin где со — угловая скорость вала кривошипа, переме-
щающего верхнее звено.
Обозначим среднее значение: угла ф как ф, времени t как t и коэф-
фициента покрытия s как s. Используя теорему о среднем значении,
определим
7=1-=^,
л 1
где <р и t — значения <р и t, осредненные по времени в пределах от О
до Т для всех промежуточных значений эксцентриситета е.
Коэффициенты покрытия sr и sr выражают в относительных еди-
ницах время tr и tr, в течение которого за полный цикл Т обрабаты-
вается зона г.
Если применяют, как обычно, сплошной инструмент и е = const,
то центральные зоны покрыты в течение всего цикла, а край стекла
открыт наибольшее время (кривая 1 на рис. 28). Значения sr изме-
няются от центра к краю приблизительно в 2,5 раза.
Изменение sr или sr = f (г) является кинематической программой
обработки при свободном вращении верхнего звена.
Если сделать инструмент каблучным или перемещать верхнее
звено, то sr графически можно представить кривой 2. Сравнение
кривых 1 и 2 показывает, что изменение геометрии площадей инстру-
мента, а также перемещение верхнего звена сильно влияет на распре-
деление интенсивности обработки по круговым зонам заготовки г.
Изменения значений етах и геометрии площадей инструмента пере-
распределяют время обработки tr по круговым зонам обрабатываемой
78
Рис. 28. Изменение значений
коэффициентов покрытия sr и sr
в зависимости от геометрии
инструмента
поверхности и являются наиболее дей-
ственными приемами управления фор-
мообразованием оптических поверхно-
стей при шлифовании и полировании
сводным притиром.
Изменение значений (ох, со2 и (о при
свободном вращении верхнего звена для
управления формообразованием поверх-
ностей мало эффективно. Изменение
угловой скорости нижнего звена вле-
чет за собой соответствующее измене-
ние угловой скорости верхнего звена и
вновь устанавливаются те же разности
(01 — со2. При сохранении разности
(01 — (о2 распределение рабочих скоро-
стей по круговым зонам притира-
ющихся поверхностей не меняется.
Увеличение (о слегка выравнивает распределение рабочих скоро-
стей по круговым зонам, не меняя его существенным образом. Умень-
шение (о слегка увеличивает неравномерность распределения рабо-
чих скоростей. Если остановить поводок, т. е. сделать (о = 0, то
распределение рабочих скоростей определяется значением эксцентри-
ситета е, как указано выше.
Если применить принудительное вращение верхнего звена, то это
создаст дополнительные мощности обработки и возможности управ-
ления распределением средних относительных (рабочих) скоростей
по круговым зонам притирающихся поверхностей в соответствии со
схемой расположения припуска.
Скорость принудительного вращения верхнего звена (о2 стано-
вится независимым кинематическим параметром. В уравнении работы
притирки скорость Vr перестает быть постоянной величиной для всех
зон г. Работа притирки в круговых зонах распределяется по уравнению
Ar = const Vftr
Вычисление средней относительной (рабочей) скорости Vr имеет
физический смысл только для покрытого участка зоны радиуса г,
так как только дуга МгМ2 соприкасается с инструментом. Скорость
Vn которой пропорционально удаление припуска, является усред-
ненной по дуге МгМ2 и по времени относительной скоростью/
Если верхнее звено вращается принудительно и (о2 (ох, то при
сплошной поверхности инструмента для технологических расчетов
можно принять, что Vr возрастает от центра к краю почти по линей-
ному закону. Если изменить геометрию площадей инструмента или
значение угловой скорости (о2, то изменится как значение Vn так и
распределение интенсивности обработки по зонам г.
Произведение значений Vr, tr теперь составляет кинематическую
программу распределения работы притирки по круговым зонам обра-
батываемой поверхности.
79
Управление формообразованием оптических поверхностей обосно-
вывается программами обработки sr = f (г), которые рассчитываются
по значениям s в зависимости от значений параметров 8п R, AR, K#
иетах. Для выполнения этих расчетов применительно к станкам типа
ШП есть таблицы значений s*, которые значительно облегчают рас-
четы.
Программы обработки плоских поверхностей с хорошим прибли-
жением^ годятся для обработки заготовок и блоков деталей, имеющих
полный телесный угол 0	90°. Для заготовок и блоков, имеющих
90° < 0	180°, принцип расчета tr и Vr остается тем же, но тре-
буются некоторые расчетные формулы и таблицы *.
Наиболее прогрессивный путь повышения производительности
формообразования — это применение инструментов каблучной гео-
метрии и станков с принудительным вращением верхнего и нижнего
звеньев, которые уже применяются в производстве и будут приме-
няться еще шире.
Другим источником повышения производительности формообра-
зования оптических поверхностей является интенсификация отрабо-
танных ранее расчетных режимов шлифования и полирования.
Интенсификация режимов формообразования
После того, как на некотором уровне интенсивности ре-
жимов шлифования и полирования отработаны программы формооб-
разования, выполнение которых с хорошей повторяемостью результа-
тов приводит к автоматическому получению оптических поверхностей
заданного размера и качества, необходимо интенсифицировать ре-
жимы, чтобы уменьшить машинное время обработки.
Параметры режимов обработки 7^, сох, со2 и со можно увеличивать,
но так, чтобы не вызвать отрицательного действия технологических
факторов.
Увеличение силы нажатия поводка станка Р увеличивает силы
взаимодействия верхнего звена с нижним и ускоряет сошлифование
или сполирование припуска, не влияя на формообразование.
Увеличение угловых скоростей нижнего сох звена увеличивает
интенсивность срабатывания припуска в крайних зонах. Увеличение
со вызывает значительные динамические усилия, и этим приемом
следует пользоваться в крайних случаях.
При остановленном поводке верхнего звена можно увеличить
значения Р, е и со2. Это резко интенсифицирует удаление припуска,
но и резко изменяет программу формообразования.
При интенсификации формообразования оптических поверхностей
следует помнить, что 1) усиление режимов и увеличение точ-
ности обработки взаимно противоречивы и 2) главный резерв повыше-
ния производительности заключается в сокращении вспомогательного
времени, особенно при полировании, а не в сокращении машинного
времени.
* См. Справочник технолога-приборостроителя. Под ред. А. Н. Малова. М.,
Машгиз, 1962. 988 с.
80
ГЛАВА VI
ОБРАБАТЫВАЮЩИЕ И ВСПОМОГАТЕЛЬНЫЕ
МАТЕРИАЛЫ И ИНСТРУМЕНТЫ
§ 14. ОБРАБАТЫВАЮЩИЕ МАТЕРИАЛЫ
Обрабатывающие материалы разделяют на материалы для
шлифования и полирования оптического стекла, а также кристаллов.
Обрабатывающие материалы приготовляют в виде порошков, со-
стоящих из зерен определенной крупности и свойств.
Материалы, зерна которых при раскалывании образуют острые
режущие грани, называются абразивными порошками. Их приме-
няют для производства абразивных инструментов и в виде водных
суспензий для шлифования стекла и кристаллов.
Полирующие порошки приготавливают из зерен, которые могут
адсорбироваться поверхностной пленкой стекла и материалом под-
ложки полировальника.
Шлифующие порошки
Основная характеристика абразивных материалов — твер-
дость. По шкале Мооса твердость определяют путем царапания мате-
риалов образцами-эталонами, твердость которых показана в услов-
ных единицах от 1 до 10. Например, природный алмаз имеет твер-
дость 10, корунд — 9, кварц — 7, аппатит — 5, гипс — 2 и т. д.
Различают природные и синтетические абразивные материалы.
К абразивным материалам природного происхождения относятся
алмаз, корунд, наждак, кварцевый песок.
Алмаз — природный минерал, добываемый из коренных или рос-
сыпных месторождений, представляет собой одну из кристалличе-
ских модификаций зерен углерода; имеет твердость 10. В качестве
абразивных материалов используются зерна технических алмазов:
борт, карбонадо и баллас. Борт — кристаллы неправильной формы
серо-желтого цвета размером до 2 мм. Карбонадо — кристаллы бу-
рого или черного цвета овальной формы размером до 3 мм. Баллас —
шарообразные кристаллы.
Корунд состоит на 80—90% из кристаллического А12О3 и приме-
сей, придающих ему окраску различных оттенков от белого до светло-
коричневого; твердость 9.
Прозрачный корунд относится к драгоценным камням — сапфир,
рубин.
Наждак — отличается от корунда наличием примесей окислов
железа которые придают ему желтовато-бурую окраску и снижают
твердость до 8.
Кварцевый песок — зерна окиси кремнезема SiO2, имеют твердость
по шкале Мооса 7; применяется для обработки технического стекла.
К абразивным материалам искусственного происхождения отно-
сятся: карборунд, электрорунд, карбид бора, синтетический алмаз.
6 з аказ 1413	81
Карборунд (SiC) — карбид кремния. Имеет твердость 9,6. Полу-
чают его сплавлением кварцевого песка с коксом при температуре
около 2000° С. В зависимости от режима сплавления карборунд по
качеству делится на «экстра» — зеленого цвета; «прима» — синевато-
зеленого и «секунда» — черного цвета.
Электрокорунд (А12О3) — кристаллический глинозем, имеет твер-
дость 9; получают его электроплавкой смеси бокситов с каменным
углем. Электрокорунд может иметь цвет от белого до серого; наиболее
широко он применяется для шлифования стекла в оптических цехах.
Карбид бора (В4С) — кристаллы черного цвета, твердость их 9,8;
получают сплавлением смеси борного ангидрида с коксом при темпе-
ратуре около 2500° С. Карбид бора применяется для обработки твер-
дых кристаллов сапфира, рубина и т. д.
Алмазы синтетические имеют химический состав, твердость и
технические характеристики, близкие к натуральному алмазу. Они
представляют собой мелкие кристаллы размером до 1 мм различной
формы и цвета от черного и темно-зеленого до желтого и белого.
Алмазы получают синтезом из углеродосодержащих веществ при
температуре около 2500° С и давлении до 1 • 1010 Па. Применяются они
при обработке стекол, сталей, твердых сплавов и других материалов.
Из природных и синтетических абразивных материалов приго-
тавливают порошки для шлифования. Абразивные материалы сна-
чала очищают от примесей, прокаливают, дробят на зерна, а затем
разделяют на фракции — группы, состоящие из зерен с определен-
ными размерами.
В зависимости от размеров зерен абразивные материалы по
ГОСТ 3647—71 делятся на группы и номера зернистости (табл. 6).
Таблица 6
Наименование групп абразивных порошков	Обозначение зернистости по ГОСТ 3647 — 71	Размер зер- на основной фракции в мкм	Область применения
Шлифзерно	25	315—250	Инструмент с закрепленными
	20	250—200	зернами. Грубое шлифование
	16	200^160	суспензиями порошков
Шлифпорошки	12	160—125	Абразивный инструмент. Грубое
	10	125—100	и среднее шлифование суспен-
	8	100—80	зиями порошков
	6	80—63	
	5	63—50	
	4	50—40	
	3	40—28	
Микропорошки	М40	40—28	Среднее и мелкое шлифование
	М28	28—20	суспензиями порошков
	М20	20—14	
	М14	14—10	
	М10	10—7	
	М7	7—5	
	М5	5-3	
82
Главной характеристикой порошка является процентное содер-
жание и крупность его основной фракции. Например, у микропо-
рошка М14 основной фракции, т. е. зерен с размером 14 мкм, должно
быть не менее 55%. Помимо этого микропорошок может содержать
другие фракции: предельную — М28 не более 3%, крупную — М20
не более 25%, комплексную — М14 и М10 не менее 69% и мелкую —
М7 не более 31%.
У шлифзерна и шлифпорошков размеры зерен фракций опреде-
ляются размерами сторон ячеек контрольных сит. У микропорошков
размеры зерен измеряют микроскопическим или фотоэлектрическим
методами.
В табл. 6 приведены данные о маркировке, размерах зерен и об-
ласти применения абразивных порошков, используемых в произ-
водстве оптических деталей, полупроводников и кристаллов по ГОСТ
3647—71.
При маркировке шлифзерна и шлифпорошков за единиуу измере-
ния зернистости принята величина 0,01 мм,т. е. порошок № 10 имеет
размер зерна основной фракции до 100 мкм, порошок № 8 — 80 мкм
и т. д.
Микропорошки обозначают буквой «М» и последующей цифрой,
указывающей размер зерна основной фракции порошка в микро-
метрах.
Для шлифования оптического стекла из абразивных порошков
приготовляют суспензию, концентрация которой выражается соот-
ношением весовых количеств жидкой (вода) и твердой (абразив) фаз
(Ж • Т). Обычно Ж : Т принимают от 2 до 5.
Алмазные порошки по ГОСТ 9206—70 делятся на две группы:
шлифпорошки и микропорошки (табл. 7). Алмазные AM и алмазные
синтетические АСМ микропорошки, рекомендуемые для обработки
оптических деталей, имеют зернистость от 60/40 до 1/0. Микропорошки
«субмикронники» имеют размер зерен от 1 до 0,15 мкм.
Таблица 7
Наименова- ние группы алмазных порошков	Обозначение зернистости по ГОСТ 9206-70	Размер зер- на основной фракции в мкм	Наименова- ние группы алмазных порошков	Обозначение зернистости по ГОСТ 9206 — 70	Размер зер- на основной фракции в мкм
Шлиф-	630/500	630—500	Микро-	40/28	От 40 до 28
порошки	500/400	500—400	порошки	28/20	» 28 » 20
	400/315	400—315		20/14	» 20 » 14
	315/250	315—250		14/10	» 14 » 10
	250/200	250—200		.10/7	» 10 » 7
	200/160	200—1'60		7/5	» 7 » 5
	160/125	160—125		5/3	» 5 » 3
	125/100	125—100		3/2	» 3 » 2
	100/80	100—80		2/1	» 2 » 1
	80/63	80—63		1/0	1 и мельче
	63/50	63—50			
	50/40	50—40			Г
6*
83
Алмазные шлифпорошки при-
меняют для изготовления инстру-
ментов, предназначенных для пред-
варительной обработки исполни-
тельных поверхностей и оконча-
тельной обработки вспомогатель-
ных поверхностей оптических де-
талей, имеющих шероховатость
до 7-го класса.
Алмазные микропорошки при-
меняют для изготовления инстру-
ментов, а также паст и суспензий,
предназначенных для мелкого шли-
фования и доводки поверхностей,
имеющих шероховатость поверх-
ностей до 12—13-го классов.
«Субмикронники» применяют
для полирования полупроводнико-
вых материалов и кристаллов — германия, кремния, арсенида гал-
лия и других, имеющих невысокую твердость, а также для доводки
деталей из металлов и керамик.
Для разделения абразивных материалов на группы применяют
ситовую и водную классификации.
Ситовую классификацию применяют только для фракционирова-
ния шлифзерна и шлифпорошков. Разделение на фракции осущест-
вляют просевом порошков через набор сит с контрольными сетками
(ГОСТ 3584—73), сита установлены одно под другим по убывающим
номерам сеток. Определенную массу абразивного порошка помещают
на верхнее сито, закрывают крышкой и устанавливают на просеиваю-
щую машину.
Абразивные зерна, задерживающиеся на каком-либо сите, имеют
размер, который находится в промежутке между размерами отверстий
верхнего и нижнего сит. Если нижнее сито имеет размер стороны
ячейки в 100 мкм, то абразивные зерна, оставшиеся на этом сите,
обозначаются 125/100 (см. табл. 7).
Водная классификация абразивных микропорошков производится
в восходящем потоке воды в конусах периодического или непрерыв-
ного действия.
Метод классификации основан на том, что зерна абразива раз-
личного размера выносятся из сосуда потоком движущейся воды
с различной скоростью.
Установка для классификации абразивного порошка состоит из
конуса 3, в который через воронку 1 засыпают классифицируемый
абразив (рис. 29).
В нижней части конуса установлен тройник 4, через боковой от-
росток которого поступает вода, а через нижний кран осуществляют
выгрузку абразивного порошка из конуса. Конус вверху оканчи-
вается цилиндрической частью. Сливной воротник 2 конуса пред-
назначен для сбора суспензии, вытекающей через сливной желоб в от-
84
стойник 5. Отстойник — ящик со скошенным дном — имеет пере-
городку 6 для амортизации струи и сливной порог 7, через который
вытекает вода после оседания в отстойнике абразива.
Через тройник 4 в установку подают воду. Скорость воды в цилин-
дрической части конуса больше скорости оседания зерен некоторого
размера, вымываемых в отстойник.
При увеличении скорости подачи воды вымываются более крупные
зерна абразива.
Полирующие порошки
Для полирования оптического стекла и кристаллов приме-
няют тонкодисперсные порошки окислов металлов. Порошки должны
хорошо смачиваться водой, иметь высокую полирующую способность,
обеспечивать получение обрабатываемой поверхности без дефектов
чистоты.
Полирующую способность определяют по массе стекла К8, споли-
рованного в стандартных условиях. Она колеблется от 15 до 50 мг
для различных порошков.
Основными порошками, применяемыми для полирования, яв-
ляются: полирит, крокус, окиси хрома и церия, а также алмазные
субмикронники АСМ1—0,1.
Полирит — порошок светло-коричневого цвета с удельной плот-
ностью 5,8—6,2 г/см3, состоящий из смеси окислов редкоземельных
элементов и содержащий до 50% окиси церия (СеО2). Полирующая
способность 35—40 мг. Для получения полирита сырье (отходы хими-
ческого производства) подвергают обогащению, обжигу и измельче-
нию, в результате которых выделяется порошок с размером ча-
стиц менее 10 мкм.
Полирит является основным полирующим порошком, используе-
мым для полирования оптического стекла и некоторых кристаллов.
Крокус — тонкодисперсный порошок безводной окиси железа
(Fe2O3) с удельной плотностью 5,5 г/см3, он имеет красно-коричневый
цвет, его полирующая способность составляет 15—25 мг. Крокус при-
готовляют из сульфата железа, углекислого железа или щавелево-
кислого железа.
При приготовлении крокуса исходный материал размалывают,
обжигают, промывают, сушат, просеивают.
Крокус характеризуется и обозначается маркой, указывающей
полирующую способность крокуса и отсутствие в нем царапающих
примесей.
В настоящее время для полирования оптических деталей крокус
применяют редко из-за низкой полирующей способности.
Окись хрома (Сг2О3) — порошок зеленого цвета, получаемый вос-
становлением бихромата калия. Применяют его для полирования
кристаллов, полупроводниковых материалов и металлов, менее хруп-
ких и твердых, чем стекло.
Окись церия (СеО2) — порошок желтоватого цвета, кроме СеО2
содержащий окислы трехвалентных редкоземельных элементов
85
которые окрашивают его в коричневые оттенки. Полирующая спо-
собность достигает 50 мг. Из-за высокой стоимости окись церия в чи-
стом виде применяют весьма редко.
Регенерация абразивных порошков
Регенерацией абразивов восстанавливают режущие свой-
ства абразивных материалов после их употребления.
Регенерации подвергаются отходы абразивных порошков после
шлифования стекла, при котором абразивные зерна измельчаются,
оказываются загрязненными шламом и попадают в отстойник.
Для удаления посторонних примесей порошки промывают и про-
сеивают. Затем обрабатывают в серной или азотной кислоте для уда-
ления металлических включений, попадающих от изнашиваемых
шлифовальных инструментов. После травления и промывки произво-
дят водную классификацию и разделение на марки MIO, М14, М20 и
М28 на конусах периодического действия или методом «взмучи-
вания».
Метод классификации порошков «взмучиванием» основан на раз-
личной скорости оседания в воде абразивных зерен разных размеров.
В основу маркировки положено время в мцнутах, в течение которого
абразив данной зернистости осаждается в столбе воды выбранной
высоты. Порошки, классифицируемые таким образом, раньше назы-
вались «минутниками», а сам метод осуществлялся вручную последова-
тельным сливанием пульпы «взмученного» абразивного порошка из
одного сосуда в другой после оседания более крупной фракции.
Метод используется при регенерации абразивных порошков
в оптических цехах кустарным способом.
§ 15.	ИНСТРУМЕНТЫ
Для заготовительных операций и обработки вспомогатель-
ных поверхностей оптических деталей используют алмазные инстру-
менты или абразивные круги с закрепленными режущими зернами.
Для шлифования и полирования применяют инструменты, работаю-
щие с водными суспензиями порошков свободных абразивных зерен.
Алмазные инструменты
Алмазные инструменты состоят из металлического кор-
пуса, в котором закреплены режущие зерна синтетических или при-
родных алмазных порошков.
Важнейшей характеристикой алмазного инструмента, опреде-
ляющей его режущую способность, производительность и срок
службы, является концентрация алмаза в алмазоносном слое инстру-
мента. За 100%-ную концентрацию условно принято содержание 4,4
карата (1 карат = 0,2 г) алмаза в 1 см3 алмазоносного слоя, что зани-
мает около 25% его объема. Под концентрацией 50 и 25% понимают
соответственно меньшее содержание алмазов в 2 и 4 раза.
86
Таблица 8
Название и обозначение
инструмента
Эскиз профиля
инструмента
Основное
назначение
Круги плоские прямого
профиля
АПП
ГОСТ 16167—70
Круги плоские с вы-
точкой
АПВ
ГОСТ 16170—70
Круги:
АПП и трехсторон-
ние А2ПП
ГОСТ 16169—70
Обработка плоских и
цилиндрических по-
верхностей
Обработка плоских по-
верхностей
Обработка пазов, тор-
цов, уступов
Кольца
АК
ГОСТ 17006—71
Круги плоские
АП
ГОСТ 17007—71
Обработка сферических
поверхностей
Нанесение фасок на
призмах, пластинах
Наряду с концентрацией алмаза алмазный инструмент характери-
зуется связкой, определяющей эффективность его работы. Связку
выбирают с учетом применяемой марки алмаза, обрабатываемого
материала, вида и режима обработки.
Алмазные инструменты применяют для сверления отверстий,
обработки пазов, выемок и закруглений различной конфигурации;
плоских сферических и асферических поверхностей.
Формы и размеры алмазного инструмента, его основные характе-
ристики и область применения приведены в соответствующих ГОСТах.
В табл. 8 указаны названия, обозначения, профили и основные назна-
чения некоторых типов алмазного инструмента, которыми руковод-
ствуются при выборе кругов для обработки Этического стекла.
Алмазные инструменты изготовляют методами порошковой ме-
таллургии, гальваностегии и насечки.
Методом порошковой металлургии на рабочую поверхность
стального корпуса инструмента наносят алмазоносный слой. Тол-
щина алмазоносного слоя не превышает 3—5 мм. Шихта для приго-
товления алмазоносного слоя состоит из связки и алмазного порош-
ка. Связки изготовляют из металлических порошков-рафинадов.
87
Рис. 30. Пресс-форма для
изготовления алмазного ин-
струмента методами порош-
ковой металлургии
Состав связок Ml: медь 80%, олово 20%;
МЖ: железо 51%, медь 32%, олово 8% и
никель 9%.
Для лучшего сцепления алмазоносного
слоя с корпусом инструмента производят
обезжиривание и меднение последнего.
Прессование производят в пресс-форме
(рис. 30) из жаропрочной стали.
В матрицу пресс-формы / устанавли-
вают корпус 2, в который помещают вкла-
дыш 5. Перед сборкой поверхности вкла-
дыша, пуансона и матрицы, которые будут
соприкасаться с шихтой, обмазывают гра-
фитовым порошком для предохранения их
от прилипания металлических порошков.
Засыпав шихту 4, устанавливают пуан-
сон 5 и производят прессование при удельном давлении около
Руд = 0,17 ГПа. После прессования осуществляют спекание при
температуре 800—860° С в течение 1 ч, а затем допрессовку «до
упора», что обеспечивает расчетный размер алмазоносного слоя и
его плотность. После допрессовки пресс-форму разбирают.
Методом гальваностегии на стальной корпус инструмента
наносят слой никеля, содержащий зерна алмазного порошка. Пред-
варительно корпус инструмента проходит подготовку, как и для
обычного гальванического покрытия: обезжиривание, травление, про-
мывку и предварительное никелирование. В никелевом электролите
во взвешенном состоянии находится алмазный порошок. При осажде-
нии никеля алмазные зерна закрепляются на поверхности корпуса
инструмента. Плотность тока и время выдержки подбирают в зависи-
мости от зернистости алмазного порошка.
Насечкой изготовляют алмазные инструменты, состоящие из
основания и алмазоносного слоя. На рабочей поверхности корпуса
из декапированной стали, железа или красной меди резцовыми ин-
струментами наносят насечки-пазы. В насечки втирают пасту, со-
стоящую из алмазного порошка, медной крошки того же размера
и вазелина. Алмазные зерна закрепляются в пазах насечки заваль-
цовкой роликом.
На алмазную дисковую пилу диаметром 400 мм и толщиной 1,5—
2 мм расходуется 0,3—0,42 г алмазного порошка зернистостью
200/160.
Алмазные зерна, оставшиеся в теле инструмента после его пол-
ного износа, подвергают регенерации, для чего стачивают слой ме-
талла, содержащий алмазные зерна, и извлекают их из полученной
стружки травлением в азотной кислоте.
Насеченный инструмент изготовляют для единичного производства.
Инструменты с одиночным кристаллом алмаза применяют для
сверления, разрезания стекла и делительных работ. Крепление
кристаллов естественного алмаза в оправах инструментов выпол-
няют механическим способом или пайкой. Установку алмаза в оправе
88
Рис. 31. Инструменты с кри-
сталлами алмаза, закреплен-
ными в оправе:
а — механическим способом;
б — с помощью припоя
осуществляют таким образом, чтобы пло-
скости сколов кристалла не лежали па-
раллельно направлению сил, действую-
щих на алмаз. Алмаз прочно укрепляют
в оправе, погружая не менее чем на 3—4
его длины. При механическом способе
крепления алмаз 1 зажимают в оправе
между двумя металлическими планками 2
и 3 (рис. 31, а).
и пайке различными припоями
гнездо в державке 3 вокруг алмаза 1
заполняют стружкой припоя 2 и флюсом.
Нагревают до температуры расплавления
припоя (рис. 31, б), после чего оправу медленно охлаждают.
Такими способами изготовляют; а) алмазные стеклорезы для ста-
ночной и ручной резки стекла, у которых в алмазодержателе закреп-
лен кристалл алмаза в виде четырехгранной пирамиды с углом между
ребрами 130°; б) алмазные резцы для делительных работ; в) алмазные
сверла.
Абразивные инструменты
Шлифовальные круги и бруски различной конфигурации
изготовляют из карборунда и электрокорунда лучших сортов. По
своей структуре абразивные инструменты состоят из абразивного
зерна — 30—60%, связки — 15—20% и воздушных пор — 25—40%
суммарного объема.
Абразивный инструмент выпускают на бакелитовой и керамиче-
ской связках по ГОСТ 2424—67.
Твердость инструмента пропорциональна прочности связки.
Твердость абразивного инструмента характеризуется величиной силы,
с которой связка удерживает абразивные зерна. По твердости абра-
зивные инструменты подразделяются на мягкие (М), средне-мягкие
(СМ), средние (С), средне-твердые (СТ), твердые (Т), весьма твер-
дые (ВТ) и чрезвычайно твердые (ЧТ).
При правильном выборе инструмента по твердости и правильном
режиме шлифования инструмент работает с самозатачиванием.
Процесс самозатачивания происходит непрерывно - на протяжении
всей обработки. Как только абразивные зерна затупляются и пере-
стают работать, возросшая сила резания вырывает их из связки, об-
нажая другие зерна, расположенные ниже.
Вид абразивного материала условно обозначают начальными
буквами его названия: ЭБ — электрокорунд белый, КЗ — карбид
кремния зеленый и т. д. Зернистость круга обозначают ..по номеру
абразивного порошка, из которого изготовлен круг.
Шлифовальники
Шлифовальники служат для обработки исполнительных
поверхностей оптических деталей свободным абразивом. Шлифо-
вальники изготовляют из чугуна СЧ 18-36, стали 20 или латуни
89
Рис. 32. Инструменты-шлифовальники для обработки свободным абразивом:
а — планшайбы; б — чашки; в — грибы
Рис. 33. Шлифовальники с различ-
ной геометрией рабочей поверх-
ности:
а — сплошной; б — кольцевой; в —
каблучной
ЛС59-1Л. Реже шлифовальники изготовляют из стали 10 или 20, алю-
миниевых и цинковых сплавов, винипласта, стекла. Шлифовальники
для обработки плоских поверхностей называют планшайбами
(рис. 32, а), для обработки выпуклых поверхностей — чашками
(рис. 32, б), для обработки вогнутых поверхностей — грибами
(рис. 32, в).
Большое разнообразие форм шлифовальников определено ведом-
ственными нормалями. Рабочие поверхности планшайб, чашек и
грибов могут иметь сплошную, кольцевую или каблучную геометрию
(рис. 33).
Рабочие поверхности подвергают механической обработке до
шероховатости 5—6-го класса, а затем перед началом операций
их подготавливают к работе расшлифовкой свободными абра-
зивами.
Каблучная геометрия инструментов (рис. 33, в) способствует более
равномерному распределению абразивных зерен, ее используют также
для управления формообразованием обрабатываемой поверхности.
Шлифовальный инструмент при-
соединяют к концам шпинделей
станков с помощью нормализован-
ных резьбовых хвостовиков, присое-
динительные размеры которых ука-
заны ниже:
d в мм	М14 М20	М27	М36
/ в мм	20	25	30	38
При несоответствии хвостовика
инструмента концу шпинделя для
их соединения применяют переход-
ные резьбовые патроны, конструк-
ции которых также нормализованы.
Для присоединения инструмента
к шаровому концу поводка станка
служат поводковые ниппели, конст-
рукция которых аналогична переход-
ным патронам.
90
Полировальники
Полировальники предназначены для финишной операции
доводки — полирования исполнительных поверхностей оптических де-
талей, они по конструкции и соотношениям размеров сходны с шли-
фовальниками. Корпуса полировальников изготовляют из чугуна
СЧ 12-28, стали 20 или сплава АЛ2. Корпуса полировальников
присоединяются к концам шпинделей и поводков станков так же,
как и шлифовальники. На корпуса наклеивают подложку из поли-
ровочной смолы или волокнистых материалов (фетр, сукно).
Слой расплавленной полировочной смолы наносят на нагретую
поверхность корпуса полировальника и формуют обрабатываемым
блоком деталей. При охлаждении смоляная подложка прочно удер-
живается на корпусе. Важными свойствами смоляной подложки яв-
ляются ее вязкость и пластическая деформация, позволяющие смоле
плавно изменять и сохранять кривизну своей поверхности при обра-
ботке в зависимости от изменения кривизны обрабатываемого блока.
Смоляные полировальники позволяют получать полированные по-
верхности с значениями погрешностей обработки N < 10 и AN < 1.
Подложки из сукна или фетра наклеивают на корпус полироваль-
ника с помощью смол. Такие полировальники используют для поли-
рования оптических поверхностей с невысокой точностью N > 10,
AN > 2, т. е. «без цвета», но с минимальным числом дефектов чи-
стоты. Например, сетки визуальных приборов обрабатываются с при-
менением интенсивных режимов.
§ 16.	ВСПОМОГАТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
В производстве оптических деталей используется большое
количество различных вспомогательных материалов, предназначен-
ных для наклеивания заготовок оптических деталей на приспособ-
ления, полирования, склеивания заготовок, защиты полированных
поверхностей, промывки и протирки деталей и т. д.
Наклеенные и полирующие составы
По назначению различают смолы наклеечные, применяе-
мые для закрепления заготовок оптических деталей на приспособ-
лении, и полировочные, применяемые для полирования исполни-
тельных поверхностей оптических деталей.
Наклеечные смолы должны обеспечивать прочность соединения,
быть химически нейтральными к полированным поверхностям, не
должны деформировать оптическую деталь и легко отставать от нее.
Для удовлетворения этих противоречивых требований смолы должны
иметь определенную вязкость, коэффициент объемного расширения
и легко растворяться в химических реагентах.
Вязкость смол является одной из основных ее характеристик и
обеспечивается подбором компонентов, входящих в состав смол.
91
При температуре 25—35° С наклеенные смолы имеют вязкость 108—
1011 П. Коэффициент объемного расширения наклеенных смол нахо-
дится в пределах от 4,3 -10~4 до 4,9-10“4.
Основными компонентами смол являются канифоль, воск, пек,
парафин, шеллак.
Канифоль получают из живицы деревьев хвойных пород путем
отгонки скипидара и эфирных масел. Она имеет желто-коричневый
цвет.
Канифоль имеет вязкость 109 П при температуре 25° С. Размяг-
чается она при температуре 50—80° С; растворяется в эфире, ацетоне,
бензине. Канифоль повышает вязкость и деформирующее действие
наклеенных смол.
Воск пчелиный — вещество желто-коричневого цвета, водонепро-
ницаем и химически стоек к кислотам. Представляет собой соедине-
ние сложных эфиров, спиртов и кислот. Температура его плавления
60—70° С. Растворяется воск в бензине и ацетоне.
Пек древесный, или вар, представляет собой вещество темного
цвета, которое является продуктом сухой перегонки дерева. Пек
имеет вязкость 108 П при 25° С и температуру размягчения 50—70° С.
Растворяется он в бензине и скипидаре. Пек уменьшает вязкость
смолы и ее деформирующее действие. Наряду с древесным пеком при-
меняется пек каменноугольный.
Парафин — белое воскообразное вещество, состоящее из смеси
твердых углеводов. Его получают из нефти и продуктов сухой пере-
гонки бурого угля. Парафин химически стоек к щелочам и кислотам.
Размягчается он при температуре 48—60° С, растворяется в бензине,
бензоле, эфире.
Шеллак — смолистое вещество желто-оранжевого цвета, является
продуктом биологической деятельности тропических насекомых.
Шеллак содержит смолу, воск и краситель. Температура его размяг-
чения 80—90° С. Растворяется он в спирте и щелочи.
Наполнители — химически нейтральные вещества, придающие
смоле прочность. В качестве наполнителей используются для наклеен-
ных смол порошки мела, гипса, талька, графита, а для полировоч-
ных — порошки древесных опилок, полирита.
Процесс приготовления смол сводится к получению однородных
смесей путем сплавления исходных компонентов и введения в рас-
плавленную массу наполнителей.
Свойства и рецептура некоторых смол приведены в табл. 9.
В зависимости от конфигурации и размеров приклеиваемой заго-
товки, выполняемой операции, требуемой точности обработки и
других факторов применяют различные марки наклеенных смол.
Для склейки заготовок в столбики применяют смолы СН-1, наклейки
пластин — СН-3,4, зеркал и призм — СН-5, для крепления линз по
жесткому методу — СН-6, эластичному методу — СН-10, И, 12.
Для повышения полирующей способности и при интенсивных
режимах в полировочные смолы марок от СП-4 до СП-7 добавляют
мелкие вываренные древесные опилки в количестве 5—10%, а в смолы
марок от СП-1 до СП-4 — полирит в отношении 1 1 или 1 2. Это
92
Таблица 9
Тип смолы	Марка смолы	Темпе- ратура размяг- чения в °C	Логарифм вязкости при 25° С	Содержание компонентов в %	I						
				Пек	Канифоль	Канифоль- ное масло	Воск	I пчелиный	Шеллак	Тальк	Графит
	СН-5	70—80			25	50	} 5			20	
	СН-6—1	70—80	—	12	80		3	•				
Накле-	СН-7	80—90	—	20	40				40				
енные	СН-8	80—90	—	7	43					50				
	СН-9	80—90	—	3	51					46				
	СН-11	90—100	—	9,3	44,7						36	10
	СН-12	100—110	—	10	45	—	—	— ,	25	20
	сП-1			7,5—7,9	100										
	СП-2	—	8,0—8,4	79	20	—							
Полиро-	СП-3	—	8,5—8,9	69	30	—	1 1	—	—	—
вочные	СП-4	—	9,0—9,3	59	40	—		—	—	—
	СП-5	—	9,4—9,8	45	50	5	—	—	—	—
	СП-6	—	9,9—10,3	35	60	5	—	—	—	—
	СП-7	—	10,4—10,7	25	70	5	—	—	—	—
способствует сохранению стабильной формы рабочей поверхности
смоляного полировальника при обработке им оптических деталей.
Смоляные прокладки для блокировки деталей по жесткому ме-
тоду изготовляют из ситца, батиста или марли и пропитывают
наклеенной смолой СН-6 или полировочными смолами ПС-4—
ПС-7.
Для крепления заготовок оптических деталей на приспособлениях
и блоках помимо смоляных смесей используют также парафин,
воск, шеллак, наклеенные воски (канифоль + воск) и наклеенные
парафины (парафин + воск).
Промывочные жидкости и растворители
Для удаления загрязнений с поверхностей заготовок оп-
тических деталей на различных операциях применяют промы-
вочные жидкости и растворители. Они должны хорошо растворять
загрязнения, не вызывать на поверхцости стекла налетов и не быть
ядовитыми.
Воду применяют для промывки шлифовальников, полироваль-
ников и оптических деталей от абразивных и полировальных мате-
риалов.
Водные растворы щелочей применяют при промывке заготовок
оптических деталей и приспособлений от остатков воска и пара-
фина. Чаще всего используют’холодные или подогретые 10%-ные
растворы соды или растворы едкого кали и едкого натра.
93
Таблица 10
Название растворителя	Основные свойства	Применение — промывка оптических деталей
Спирт ЭТИЛОВЫЙ гидролизный или ректификат Ацетон техниче- ский Бензин авиацион- ный Эфир этиловый	Бесцветная жидкость. Хо- рошо смешивается с водой. Крепость 98%. Температура кипения 78,3° С Прозрачная	бесцветная жидкость Хорошо смешивается с во- дой Легко воспламеняется. Па- ры ацетона вредны. Темпера- тура кипения 57,5° С Прозрачная легковоспламе- няющаяся’ жидкость. Не со- держит воды, кислот, щело- чей. Температура кипения 7(Г—120° С Бесцветная жидкость. Лег- ко воспламеняется. Темпера- тура кипения 35° С	От спиртовых лаков и шеллака От канифоли, жиров, смол, защитных лаков на нитроэмалях От пеко-воскокани- фольных смесей и жиро- вых загрязнений От жировых загряз- нений
Растворители', спирт, бензин, ацетон, эфир и их смеси приме-
няют для удаления остатков смол, жировых загрязнений и лаков с оп-
тических деталей (табл. 10). Использованные растворители проходят
регенерацию — их фильтруют и очищают путем перегонки.
Защитные покрытия
Для предохранения полированных поверхностей оптиче-
ских деталей от механических повреждений на последующих опера-
циях применяют защитные покрытия: шеллак, нитроэмалевые и иди-
толовые лаки, которые не образуют на полированных поверхностях
налетов и легко удаляются при промывке.
Перед лакировкой детали промывают и протирают насухо. Лаки
наносятся кистью или пульверизатором. Продолжительность высы-
хания лаков 1—2 ч.
Протирочные материалы
Для снятия загрязнений, оставшихся после промывки де-
талей, на различных операциях технологического процесса приме-
няют протирочные материалы. Они не должны царапать поверхно-
сти детали и их загрязнять. Для протирки полированных оптиче-
ских поверхностей применяют салфетки из ситца, батиста, фланели,
вату. Для удаления пылинок — беличьи или колонковые кисточки.
Все протирочные материалы перед употреблением обезжиривают,
стирают и гладят.
94
ГЛАВА VII
ЗАГОТОВИТЕЛЬНЫЕ ОПЕРАЦИИ
§ 17.	ЗАГОТОВКИ
Заготовками оптических деталей служат прессовки разме-
рами от 8 до 150 мм или куски стекла, имеющие форму кубиков, ли-
стов, блоков, дисков и прямоугольных плиток с размерами по ГОСТ
13240—67. Прессовки используют при серийном производстве, а ку-
ски стекла при единичном производстве.
Стекло контролируют по порокам до изготовления прессовок и
после изготовления кусков. У кусков для просмотра пороков стекла
полируют две плоские грани.
По размерам прессовки отличаются от оптических деталей на
толщину слоя припуска, необходимого для дальнейшей механиче-
ской обработки (рис. 34). Припуск располагается по всем поверхно-
стям детали, включая в себя шамотный и дефектный слои, оставшиеся
после прессования. Размеры заготовок определяют расчетом припу-
сков. На заготовку составляют чертеж, на котором в скобках простав-
ляют также окончательные размеры детали. По ГОСТ 13240—67 диа-
метр или сторона заготовки должны быть не менее 8 мм, толщина не
менее 4 мм, а масса не менее 1,5 г. Для заготовок линз и дисков диа-
метром 20—120 мм допустимые отклонения размеров заготовок нахо-
дятся в пределах: по диаметру от ±0,2 до ±1,2 мм; толщины по оси
до +1,5 мм. Для заготовок призм и прямоугольных плиток массой
200—500 г допустимые отклонения находятся в пределах: по высоте
(у призм) или толщине (у плиток) от +1,5 до +2 мм, остальные ли-
нейные размеры от +1 до +2 мм.
Глубина залегания дефектов на поверхности заготовок (шамот,
складки, заколы) допускается 0,8 мм для шамотной стороны и 0,5 мм
для чистой.
Полный припуск А — это слой стекла, подлежащий удалению
при получении детали из заготовки.
Операционный припуск 6 — это слой стекла, удаляемый с поверх-
ности заготовки на каждой отдельной операции. Полный припуск
равен сумме операционных припусков (рис. 35):
Д = + 62 + 63 + . + = 2|6.
Размеры заготовки определяют после расчета межоперационных
припусков и общего припуска, которые рассчитывают на основании
принятого технологического
процесса изготовления детали.
Величина назначаемого опе-
рационного припуска зависит
от величины микронеровностей
поверхности, полученной на
предыдущем переходе, метода
крепления деталей в приспо-
Рис. 34. Заготовки оптических деталей
95
Рис. 35. Операционные припуски на заготовках
Рис. 36. Последовательность обработки линз и круглых пластин на заготовительном
участке
96
Кусок
Рис. 37. Последовательность обработки прямоугольной призмы АР-90 на заготови-
тельном участке
7 Заказ 1413	97
соблении, размеров и формы детали и других причин и увеличи-
вается приблизительно на 20% для возможных переисправлений.
Размеры припусков берутся в пределах:
на распиливание Si = 1 4-2 мм; на грубое шлифование сфериче-
ских и плоских поверхностей (на одну сторону) 62 = 0,4н-0,7-мм;
на среднее шлифование 63 = 0,1 ч-0,15 мм; на мелкое шлифование и
полирование 64 = 0,07 ч-0,1 мм (см. рис. 35, а) и на кругление и цен-
трирование цилиндрической поверхности 65 -ф 66 = 1 4-3,5 мм при
диаметре от 10 до 100 мм и более соответственно (см. рис. 35, б).
На каждом этапе обработки величина припуска, оставленного по
расчету, должна обеспечить возможность изготовления детали с за-
данной точностью.
На заготовительном участке оптического цеха выполняют полную
обработку вспомогательных поверхностей и предварительную обра-
ботку исполнительных поверхностей линз, призм и пластин.
Заготовительные операции изменяют размеры и форму полуфаб-
риката, превращая его в заготовку, отличающуюся от детали наличием
слоя припуска, необходимого для последующей обработки.
Для линз и пластин последовательность обработки заготовок ука-
зана на рис. 36, а для призм на рис. 37.
§ 18.	ОПЕРАЦИИ РАЗДЕЛЕНИЯ КУСКОВ
СТЕКЛА
Разрезание, раскалывание и распиливание служат для
разделения кусков стекла на более мелкие, приближающиеся по
своим размерам к размерам детали.
Выбор способа разделения зависит от конфигурации и размеров
исходных кусков стекла и заданной точности размеров заготовок.
Разрезание
Алмазным резцом разрезают полированные листы толщи-
ной до 8 мм. Перед резкой стекло 2 кладут на войлочную подстилку 1
(рис. 38, а). Под стекло помещают трафарет —белую бумагу с пря-
мыми линиями, нанесенными в соответствии с намеченной разметкой.
Резец 3 держат перпендикулярно поверхности листа. Алмазным рез-
цом с легким нажимом по линейке проводят линию только один раз,
образуя царапину. Линии резов не должны пересекаться и нельзя по
царапине проводить резцом второй раз, так как это выкрашивает
режущую кромку алмаза.
После нанесения на стекло царапин и образования трещин лист
раскалывают, нанося с противоположной стороны надреза легкие
удары молотком 4. Для разрезания листов стекла толщиной до 4 мм
постукивание молотком не нужно (рис. 38, а).
Роликом-стеклорезом разрезают шлифованные и полированные
листы стекла 1 толщиной до 10 мм. Ролик 2 изготовляют из твердого
сплава ВК8 (рис. 38, б). Его рабочие поверхности пересекаются под
углом 60°
98
Рис. 38. Способы разделения
стекла:
а — алмазным резцом; б — роли-
ком-стеклорезом; в — на прессе;
г — с помощью электроспирали
Резцом с твердосплавной пластинкой разрезают листы стекла
толщиной до 15—20 мм. Резцом по одной линии проводят с сильным
нажимом несколько раз и наносят глубокую царапину. Надрезанное
стекло раскалывают с помощью молотка или пресса.
Раскалывание
Плоские куски стекла толщиной 60—100 мм раскалывают
на прессе с точностью до ±2,5 мм. Стекло 3 кладут плоской поверх-
ностью через резиновую прокладку 2 на острие трехгранной стальной
призмы 1 и сверху надавливают пуансоном пресса 4 (рис. 38, в). Для
колки стекла используют гидравлические или ручные винтовые
прессы.
Длинные заготовки круглого сечения разделяют накаленной элек-
троспиралью (рис. 3, г), прижимая ее к намеченной заранее линии
раздела. Заготовку 1 медленно поворачивают, чтобы электроспираль
2 все время соприкасалась с поверхностью по одной и той же линии.
После разогрева в месте соприкосновения со спиралью заготовку сма-
чивают холодной водой. Образуется трещина, по которой стекло раз-
деляется (рис. 38, г).
Распиливание
Куски стекла толщиной до 500 мм любой конфигурации
распиливают алмазными отрезными кругами типа АОК или абразив-
ными кругами зернистостью от№ 16 до№ 10 (§ 15) с допуском на раз-
меры ±0,3—0,5 мм. Охлаждающей жидкостью является вода,
3%-ный содовый раствор или 5%-ный раствор мыльной эмульсии.
Распиловочные станки различаются главным образом по конструк-
ции механизмов, которые обеспечивают ручную и автоматическую
подачи.
7*
99
2
3
Рис. 39. Распиливание кусков
стекла на станках с жесткой
подачей заготовки
Рис. 40. Распиливание круп-
ногабаритных заготовок:
а — гибкий алмазный инструмент;
б — схема распиливания
В распиловочных станках типа РС-8607, ПК-400А и ПК-800 пе-
ремещение заготовки 3 к инструменту 2 происходит посредством
суппорта 1 (рис. 39). Применение алмазных отрезных кругов
обеспечивает получение поверхностей заготовки шероховатостью
до 6-го класса при скорости распиливания до 55 мм/мин.
Для распиливания дисков и плиток стекла размером более
700 мм применяют гибкий алмазный инструмент, представляющий
собой бесконечный стальной трос 7, на который надеты алмазо-
содержащие кольца 2 и промежуточные втулки 3 (рис. 40, а).
Трос охватывает заготовку 4, поджимается к ней направляю-
щими роликами. Ведущий шкив создает движение распиливания,
обозначенное стрелками (рис. 40, б). Распиливание столь крупно-
габаритных заготовок другими способами пока невозможно.
§ 19.	ОПЕРАЦИИ ГРУБОГО ФОРМООБРАЗОВАНИЯ
ЗАГОТОВОК
В результате грубого шлифования, кругления и сверле-
ния изменяются не только размеры, но и форма заготовки. Заго-
товка по своей конфигурации приближается к детали. Эти опера-
ции выполняют на заготовительных участках оптических цехов.
Сверление стекла
Этим термином называют операцию, предназначенную для
получения отверстий в заготовках оптических деталей или круглых
заготовок из листового стекла. Сверление обеспечивает точность до
3—4-го классов по диаметру и шероховатость до 7-го класса.
100
Рис. 41. Сверление стекла:
а — алмазным трубчатым сверлом; б — пластинками из твердых сплавов; в —
ультразвуковая прошивка отверстий
На поверхностях заготовки в местах входа и выхода сверла по-
являются выколки. Чтобы избежать выколок с двух сторон к за-
готовке приклеивают стеклянные пластинки либо оставляют на
ней дополнительный- припуск, который после сверления сошлифо-
вывают, или сверлят с двух сторон, стыкуя отверстия в середине тела
заготовки.
Алмазные трубчатые сверла и кольца типа АК применяют для
сверления отверстий и высверливания из листа цилиндрических
заготовок диаметром от 2 до 200 мм и более с точностью до 3—4-го
классов и шероховатостью поверхности до 7-го класса (рис. 41, а).
Сверлят заготовки по разметке чаще всего на вертикально-фрезер-
ных станках при подаче s = 0,1 м/мин и скорости резания 15—
20 м/мин. В качестве смазывающе-охлаждающей жидкости (СОЖ)
применяют воду, содовый раствор, веретенное или машинное
масла.
Алмазными кольцами из набранных в пакет плоских пластин
высверливают сразу несколько мелких диаметром 6—10 мм загото-
вок. Это называют штабиковой технологией, при которой становятся
ненужными мелкие прессовки, неудобные в производстве. Также
из дротов высверливают стержни ОКТ
Если алмазное трубчатое сверло временно утратило работоспо-
собность — засалилось, то его правят алмазным бруском для вос-
становления режущей способности алмазной кромки. Если инстру-
мент износился, то кромку с алмазными зернами стачивают на то-
карном станке.
Стружку подвергают травлению в серной и соляной кислотах, а
высвободившиеся зерна алмаза вновь используют для изготовления
инструмента.
Сверлами с пластинками из твердых сплавов ВК8 и В КЗ сверлят
отверстия диаметром 3—12 мм (рис. 41, б) на вертикально-сверлиль-
ных станках по разметке или по кондуктору. В качестве СОЖ при-
меняют керосин, скипидар, эмульсол. Отверстия имеют шерохова-
тость 3-го класса.
101
Ультразвуковая размерная обработка
Она. применяется для получения сквозных и глухих
отверстий в основном некруглой формы размером от 0,8 до 80 мм,
а также для разрезания хрупких материалов: кристаллов, полупро-
водниковых материалов, керамики, на заготовки.
При ультразвуковой обработке достигают точности линейных
размеров до 0,01 мм и шероховатость поверхности до 10-го класса.
Ультразвуковые колебания частотой 15—20 кГц, преобразован-
ные из электромагнитных, концентрируются, усиливаются и пере-
даются на инструмент, а затем на обрабатываемую поверхность через
зерна абразивной суспензии.
Инструмейт: концентратор 1 и рабочая головка 2 (рис. 41, в)
колеблются вдоль своей оси с амплитудой А = 0,01—£-0,06 мм, уда-
ряя по зернам абразивной суспензии 3 и выкалывая из заготовки 4
кусочки стекла размером 0,01—0,05 мм. Таким образом, под рабо-
чей поверхностью инструмента происходит процесс, сходный с про-
цессом шлифования стекла.
При обработке размеры отверстий расширяются на величину,
равную приблизительно размеру зерен абразивной суспензии. При-
меняют обычно порошки карбида бора . зернистостью М40—М28.
Инструменты изготовляют из стали У8А.
Пустотелыми инструментами проделывают сквозные отверстия
большого диаметра и вырезают диски из листов и плоских пластин.
Кругление
Круглением называют обработку вспомогательных ци-
линдрических поверхностей с шероховатостью до 8-го класса и точ-
ностью до 3-го класса. Круглят заготовки на круглошлифовальных
или бесцентрово-шлифовальных станках.
На круглошлифовальных станках с помощью абразивных или
алмазных кругов типа АПП (§ 15) круглят столбики заготовок
диаметром от 8 до 200 мм, а также единичные детали, например
стержни ОКГ
Заготовки деталей 5, соединенные в столбик, зажимаются
в центрах 1 круглошлифовального станка через металлические
Рис. 42. Кругление заготовок на круглошлифовальном станке
102
шайбы 2 и войлочные или картонные прокладки 3 (рис. 42). Чтобы
избежать выколок на крайних заготовках, к ним приклеивают
дополнительные стекла 6. Шлифовальный круг 4 вращается (пиП)
в направлении, противоположном вращению заготовки (/?3). Заго-
товки имеют продольную подачу, а инструмент — поперечную. В ка-
честве СОЖ применяют эмульсол. Диаметр деталей после кругле-
ния контролируют скобами.
Если заготовки круглые с плоскими шлифованными или
полированными торцами и имеют диаметр более 20 мм, то их можно
круглить, не склеивая. Для этого заготовки укладывают на
лоток в форме угольника и, подложив с боков металлические
прокладки, зажимают в центрах круглошлифовального станка.
Бесцентрово-шлифовальный станок применяют в серийном про-
изводстве для кругления алмазным кругом заготовок диа-
метром до 10 мм.
Грубое шлифование
Для предварительной обработки исполнительных поверх-
ностей или окончательной обработки вспомогательных поверхностей
заготовок оптических деталей с шероховатостью до 6-го класса
и точностью линейных размеров до 3—4-го классов применяют гру-
бое шлифование стекла алмазными и абразивными кругами и сво-
бодным абразивом.
Инструмент с закрепленными режущими зернами при обработке
соприкасается с заготовкой по линии, а при использовании свобод-
ного абразива заготовка притирается к поверхности инструмента.
Грубое шлифование фасонных поверхностей — пазов, закругле-
ний, фасок, выемок различной конфигурации выполняют алмаз-
ными кругами типа А2П (ГОСТ 16179—70), А5П (ГОСТ 16180—70),
АГЦ (ГОСТ 17116—71) и др. Обработка производится на универсаль-
ных горизонтально- и вертикально-фрезерных станках или специали-
зированных станках. Заготовки крепят на столе станка в специа-
лизированных или универсально-сборных приспособлениях. При
обработке в качестве СОЖ применяют эмульсию, воду, содовый рас-
твор, масла. Контроль фасонных поверхностей осуществляют уни-
версальными инструментами или шаблонами.
Грубое шлифование плоских поверхностей оптических заготовок
выполняют алмазными кругами типа АПВ (ГОСТ 16170—70) и АПП
(ГОСТ 16167—70) на специализированных фрезерных или плоско-
шлифовальных станках. Шероховатость обрабатываемой поверхно-
сти получают до 7-го класса с точностью размеров до 3-го класса.
При обработке на плоскошлифовальных станках с магнитным
столом заготовку предварительно крепят в приспособлении меха-
ническим способом, а затем приспособление устанавливают на ма-
гнитном столе.
Грубое шлифование свободным абразивом обеспечивает шерохо-
ватость поверхности до 6-го класса и точность линейных размеров
до 4-го класса.
103
Рис. 43. Кругление деталей на
обдирочном станке свободным аб-
разивом
зернистостью № 12 — № 8
Поверхности пластин, параллель-
ных сторон призм и плоских поверх-
ностей линз обрабатывают на шлифо-
вально-обдирочных станках ОС-1000
и ОС-1500 с диаметром инструмента
1000 и 1500 мм соответственно.
Инструмент — чугунный шлифо-
вальник 2 (рис. 43) — вращается
с ^ин = бО-т-70 об/мин. Над шлифо-
вальником расположены три алю-
миниевые планшайбы 4 диаметром
^бл = 350 ч-500 мм с заготовками 6.
Заготовки приклеиваются воском
или парафином к планшайбе или
помещаются в кольцевом сепараторе.
Блоки с заготовками присоединя-
ются к штанге 3 через поводок с ша-
ровым шарниром 10, свободно вра-
щаются и перемещаются по инстру-
менту с помощью кривошипного
механизма 1.
Давление на каждый из блоков
осуществляется грузами 7 Обра-
ботку выполняют шлифпорошками
и микропорошками. Шлифпорошки
подают через воронку 9, а воду —
из шланга 8. Абразивную суспензию микропорошков М28 в ра-
бочую зону подают вручную — кисточкой. Для сбора шлама станок
снабжен тазом 5.
Шлифовальник 2 со временем изнашивается неравномерно. Пе-
риодически осуществляют перестановку планшайбы 4 на штанге 3,
что способствует правке обрабатывающей поверхности инструмента
в процессе обработки.
Подшлифовку поверхностей кусков стекла и поштучное грубое
шлифование заготовок в мелкосерийном и единичном производстве
выполняют на шлифовально-обдирочных станках вручную абрази-
вом № 10 и М28. Рабочий прижимает заготовку к торцу вращающегося
чугунного шлифовального круга и совершает вручную возвратно-
поступательные и круговые перемещения. Абразивную суспензию
подают в зону обработки кисточкой. Линейные размеры контроли-
руют скобами, микрометром, штангенциркулем или глубиномером.
Грубое шлифование сферических поверхностей единичных загото-
вок и блоков выполняют на станках АЛ-1М, 1АЛ-5, «Алмаз 70-11»
и «Алмаз 250», основные характеристики которых приведены
в табл. 11. На станке «Алмаз 250» блок заготовок вращается с часто-
той п3 = 220 об/мин, а инструмент с пин = 2800 об/мин.
Трубчатый алмазный инструмент 2 (рис. 44, а) устанавливают
под углом а к оси вращения блока 1, Угол а не изменяется в процессе
обработки. В качестве СОЖ используют эмульсол, который подают
104
Таблица 11
№ по пор.	Название станка	Назначение станка	Основные характеристики							
			Размеры заготовки или блока в мм			Частота вращения		Подача s в мм/мин	Инструмент	Произво- дитель- ность деталей в час
			Радиус 7?	Диаметр D	Я D	инструмен- та "ин в об/мин	заготовки п3 в об/мин			
1	«Мениск-70» (одно- шпиндельный сферошли- фовальный полуавтомат)	Шлифование одиночных заготовок	± 10— оо	15—70	до 0,5	6000	500	0,1—22	Алмазный трубчатый	30—100
2	1АЛ-5 (одношпиндёль- ный сферошлифовальный полуавтомат)		8— оо	10—50	0,8	3000; 5000	800	—	Трубчатый, алмазный или стальной	—
3	«Алмаз 15—II» (сферо- шлифовальный одношпин- дельный автомат)		±3,5— оо	5—15	до 0,7	24 000	700	4—60	Алмазный -трубчатый	120—240
4	«Алмаз 70—II» (сфе- рошлифовальный одно- шпиндельный автомат)		± 14— оо	14—70	0,5	12 000	500	1—22		100—240
5	«Алмаз 250» (сферошли- фовальный	одношпин- дельный полуавтомат)	Шлифование одиночных заготовок и блоков	—	70—250	0,9	2800	220	—	—	—
Рис. 44. Схемы обработки сферических поверхностей алмазным
инструментом:
а — блока на станке «Алмаз 250»; б — подача единичных заготовок на
станке «Алмаз 70-П»
в зону обработки через центральное отверстие инструмента. Радиус
/?сф сферической поверхности связан с диаметром D и углом а труб-
чатого инструмента соотношением
г>	D
с$ 2 sin а
При настройке станка следят за тем, чтобы режущая кромка
инструмента проходила через вершину блока (рис. 44, а).
Одним инструментом, изменяя угол а, можно обрабатывать
группу сферических поверхностей близкого радиуса.
В результате обработки образуется выпуклая или вогнутая
сферические поверхности с центром, находящимся в точке пере-
сечения осей вращения заготовки и инструмента. Постоянство
радиуса кривизны обрабатываемой, поверхности обеспечивается вы-
сокой стойкостью алмазного инструмента. Износ инструмента ком-
пенсируется перемещением инструмента вдоль оси после обработки
нескольких десятков заготовок.
Контроль радиуса обработанной сферической поверхности осу-
ществляют притирочным инструментом (см. § 30).
В станке «Алмаз 70-П» подача s заготовок в зону обработки про-
исходит автоматически. Прессовки 2 (рис. 44, б) загружают в вибро-
бункер 1 загрузочного устройства. С помощью захвата 4, снабжен-
ного вакуумной присоской 3, прессовки переносятся в зону обра-
ботки и укладываются в мембранный патрон 6, а после обработки —
складываются в бункер 5, откуда по мере накопления их вынимают.
При обработке на станке заготовок с другими значениями пара-
метров: радиусом 7?сф, диаметром D и толщиной /, следует сменить
патрон нижнего шпинделя, изменить угол наклона шпинделя а,
заменить трубчатый алмазный инструмент, установить упор, регу-
лирующий толщину деталей.
Наладка и настройка станка по партии пробных деталей зани-
мает 1—2 ч.
106
Грубое шлифование сферических поверхностей свободным абрази-
вом вручную применяют в мелкосерийном и единичном производ-
ствах. Поштучную обработку заготовок выполняют на грибах и
чашках (см. § 15) абразивными суспензиями зернистостью от № 6
до М28 на шлифовально-обдирочных станках, не имеющих верхнего
звена. Радиусы обрабатываемых поверхностей контролируют при-
тирочными инструментами. У линз при обработке устраняют разно-
толщинность по краю — «косину».
Нанесение фасок необходимо для предохранения ребер заго-
товок деталей от выколок при последующей их обработке и для
предохранения деталей при закреплении их в приборе.
На ребрах призм и прямоугольных пластин фаски наносят пло-
ским алмазным или шлифовальным кругом и абразивом М28 вручную.
На линзах фаски наносят со стороны вогнутой поверхности под
углом 45° Со стороны выпуклой поверхности фаски не снимают,
если отношение диаметра линзы D к ее радиусу /?сф более 1,5. Раз-
меры фасок назначают так, чтобы толщина линзы по краю была не
менее 0,05£>.
Фаски на линзах наносят алмазными инструментами на центри-
ровочных или на шлифовальных станках с помощью фасетировочных
грибов и чашек абразивом М28 или сферическим алмазным инстру-
ментом. Радиус инструмента определяют из выражения
D
7?ии= К 2 ± £)//?сф ’
где знак «—» берется для вогнутых поверхностей, а «+» — для
выпуклых.
§ 20.	ВСПОМОГАТЕЛЬНЫЕ ОПЕРАЦИИ
Вспомогательными называют операции, не связанные
с формообразованием детали, но необходимые для выполнения основ-
ных операций. Вспомогательные операции — это наклейка на блок,
склейка заготовок в столбик, отклейка, промывка, крепление заго-
товок в приспособлении и т. д.
Вспомогательные операции в производстве оптических деталей
занимают более 30% общей трудоемкости изготовления детали.
Для наклейки на блок и склейки заготовок в столбик „на загото-
вительном участке прйменяют парафин, воск, шеллак (см. § 19).
Шеллак применяют для склейки в столбик пластин и призм
размером 10—3 мм; парафин — для приклейки заготовок с боль-
шой площадью и уже вчерне обработанных к наклеенному приспосо-
блению, в остальных случаях при грубом шлифовании для крепления
и склейки применяют воск.
При .склейке в столбик заготовки нагревают на электрической
плите с закрытой спиралью до температуры 100—120° С, затем
куском наклеенного материала проводят по поверхности каждой из
нагретых заготовок, при этом клеящее вещество плавится и расте-
кается.
107
в угольнике
Рис. 46. Схема установки для
промывки заготовок и наклеен-
ных приспособлений от воска и
парафина
Чтобы столбик правильно ориентировать при склейке, еще теплые
детали устанавливают в угольник или призму (рис. 45), сжимают
вдоль оси и охлаждают до комнатной температуры.
При наклейке на блок разогревают заготовки и наклеенное при-
способление, наносят клеящее вещество, заготовки устанавливают по
определенной схеме и прижимают к наклеенному приспособлению,
охлаждают блок на воздухе или с помощью проточной воды.
Расклейку столбиков и разблокировку выполняют нагреванием
на электрической плите.
Технологические процессы наклейки того или другого вида,
состоящие из комплекса операций, называются блокировкой (см.
гл. IX).
Для промывки заготовок от воска и парафина, а также для рас-
клейки столбиков призм и пластин диаметром до 50 мм на заготовитель-
ных участках используют установки непрерывного действия (рис. 46).
Установка состоит из ванны /, в верхней части которой имеется
загрузочное окно 3. В центре ванны расположен вращающийся цилин-
дрический барабан, несущий люльки с корзинками 4 для заго-
товок. Внизу ванны есть нагревательное устройство 5 и кран 6
для слива раствора 2. При вращении барабана корзинки с заготов-
ками попеременно погружаются в 5—8%-ный содовый раствор с тем-
пературой 75—95° С. Смену корзинок осуществляют каждые 5 мин
без остановки промывочной машины, в тот период, когда корзинка,
завершив цикл промывки, подойдет к загрузочному окну. Цикл
промывки составляет около 30 мин.
ГЛАВА VIII
ШЛИФОВАНИЕ И ПОЛИРОВАНИЕ
ОПТИЧЕСКИХ ПОВЕРХНОСТЕЙ
§ 21.	ПЕРЕХОДЫ ПРИ ШЛИФОВАНИИ
И ПОЛИРОВАНИИ
Совокупность операций шлифования и полирования слу-
жит для доводки оптических поверхностей под калибры — пробные
стекла.
Доводка оптических поверхностей шлифованием и полированием
основывается на общих технологических законах обработки со сня-
тием припуска.
Специфика операций шлифования и полирования оптических по-
верхностей заключается в следующем:
1)	операции шлифования и полирования оптических поверхно-
стей выполняют только способом свободного притира;
2)	финишной операцией является обязательно полирование
поверхностей до значений параметров шероховатости 13—14-го
класса и чистоты по ГОСТ 11141—65;
3)	выполняется формообразование сферических или плоских
поверхностей под заданное значение N и ДМ, линейные и угловые
размеры доводятся.
Состояние технологии шлифования и полирования оптических
поверхностей характеризуется мелкосерийным производством, при-
менением однотипного универсального оборудования и инструмента,
необходимостью непрерывного управления формообразованием, ос-
нованного на опыте и интуиции рабочего. Резервы повышения
производительности скрыты в сокращении вспомогательного времени
главным образом при полировании, путем формообразования по
предварительной настройке станка и наладке инструмента.
В этой главе изложена общая технология шлифования и полиро-
вания оптических поверхностей, а конкретные примеры использова-
ния различных технологий для изготовления типовых и специфиче-
ских деталей описаны в гл. IX и X.
Расчет переходов и размеров инструмента
при шлифовании
Шлифование является первой доводочной операцией,
после которой погрешность кривизны поверхности от номинала по
пробному стеклу обычно не должна превышать ±4М, параметры
шероховатости и дефекты чистоты, главным образом по царапинам,
глубины 4—10 мкм, т. е. в пределах половины толщины слоя при-
пуска, оставляемого на полирование.
Операцию шлифования выполняют после операции грубого шли-
фования алмазным инструментом или абразивными суспензиями по-
рошков зернистостью М28 и крупнее.
109
Операция шлифования
выполняется в несколько
переходов водными суспен-
зиями абразивных порошков
зернистостью М28 и мельче.
В технологии изготовления
оптических деталей понятие
«переход» имеет двойственное
значение: изменение зерни-
стости абразива и изменение
радиуса притирающихся по-
верхностей блока и инстру-
мента.
Рис. 47. Схема переходов для блока и шли- Расчет радиусов блоков
фовальника	и шлифовальников по пере-
ходам разработан впервые
И. Е. Александровым и применяется в мелкосерийном производстве
при обработке оптических поверхностей на универсальных стан-
ках способом свободного притира. Снятие припуска стекла изме-
няет радиус обрабатываемой сферической поверхности на каждом
переходе 7?гр. шл, 7?сР. шл, 7?м.шл до /?Сф (рис. 47), поэтому необ-
ходимо иметь набор инструментов-шлифовальников, радиус рабочих
поверхностей которых будет соответственно 7?^.Шл, 7?^Р.шл, 7?м. шл-
Припуск на каждый переход стекла равен разности — 7?сф,
где ЛСф — радиус полированной оптической поверхности. Радиу-
сы поверхности заготовки на переходах среднего и мелкого шлифо-
вания обозначаются как /?£р. ш и ш соответственно. Радиус
поверхности, обрабатываемой на этом переходе:
Rn — #сф ± ^Rn,
где Д/?п — изменение радиуса на переходе, знак «+» берут для
выпуклой, а «—» для вогнутой поверхностей.
За каждый переход радиус шлифуемой поверхности стекла изме-
няется на некоторую толщину слоя снятых поверхностных неровно-
стей М. При расчете переходов для удаления рельефного и частично
трещиноватого слоя предусматривают запас на перешлифовку 20%
и принимают
bR„ = 1,2А4.
Чтобы доводка шла успешно, подрезают и расшлифовывают обра-
батывающие поверхности шлифовальников, подгоняя их радиусы
к расчетному значению для каждого перехода (рис. 47).
Между блоком и шлифовальником находится слой абразивной
суспензии толщиной А, в котором работающие зерна расположены
в один ряд. Следовательно,
7?Т-/?п±А=7?сф±1,2Л1±Л,
НО
где знаки берут для выпуклых поверхностей заготовок «+», а для
вогнутых «—».
Изменение радиуса шлифовальника Д/?п Для переходов (рис. 48)
составляет

По данным производственного опыта расчетные значения М и А
определены ниже:
Зернистость абразива
Толщина слоя абразива А в мкм:
при шлифовальнике сверху
при шлифовальнике снизу . .
Расчетная толщина рельефного слоя М
М28	М20	М14 MIO М7
38	27	21	14	11
29	20	13	8	5
26	18	12	7	6
Для технологических расчетов учитывают коэффициент укрупне-
ния шероховатости для более мягких стекол по сравнению со стеклом
марки К8.
Марка стекла	. К8,
Коэффициент укрупнения
шероховатости
К19 ТК2, ЛФ5 Ф4 БФ16 ТФЗ
1	1,2	1,35	1,5	1,7
Точность обработки сферической поверхности шлифовальников
на токарных станках недостаточна. Обрабатывающую поверхность
инструмента подготовляют к работе — уточняют размер радиуса ее
кривизны расшлифовкой. Расшлифовку всего комплекта шлифоваль-
ников ведут для каждой сферической или плоской поверхности де-
тали, срабатываемой в блоке или поштучно (см. § 23).
Чугунные шлифовальники изнашиваются приблизительно в 20 раз
медленнее, чем обрабатывается стекло. Но в течение рабочей смены
уже приходится править шабером геометрию площадей рабочей
поверхности инструмента, чтобы значение радиуса обрабатываемой
поверхности оставалось близким к расчетному.
Если применить каблучный инструмент, то правка шабером не-
возможна. Рассчитывая значения коэффициента заполнения кольце-
вых зон инструмента каблуками и отрабатывая технологию на изго-
товление пробных партий деталей, добиваются стабилизации значе-
ния радиуса обрабатываемой поверхности заготовок линз при серий-
ном производстве.
При обработке плоских поверхностей переходы для инструмента
не нужны. По опытным данным, рабочую поверхность инструмента
делают с углублением к центру, имеющим R 250 м.
При обработке поверхностей 100 мм и близких к полусфере
число переходов инструментов увеличивается до четырех, чтобы
уменьшить вероятность появления царапин особо опасных на краю
такой заготовки, но способ расчета радиусов шлифовальников не
меняется.
Расчет размеров шлифовальников производят в зависимости
от[значений параметров геометрии площадей обрабатываемых блоков
деталей.
111
Основные принципы определения связей между изменением гео-
метрии площадей и профиля инструмента и заготовки с учетом кине-
матических параметров настройки станков изложены в § 13.
Наиболее распространен случай определения диаметра сплош-
ного шлифовальника по отношению к диаметру сплошной заготовки
стекла при некотором размахе верхнего звена, для которого имеются
производственные рекомендации: изменять в пределах от 1,0 £>н
до 1,4 £>н, если первый находится сверху, а вторая снизу. Если
шлифовальник располагают сверху, то он должен быть не больше
блока. Чем больше значение отношения, тем больше должен быть
размах перемещения верхнего звена, но не больше 0,65£>н.
Выход за эти проверенные практикой соотношения вызывает
появление погрешностей формы обрабатываемой поверхности, кото-
рые последующим полированием не исправляются. Резкое увеличе-
ние коэффициента покрытия крайних зон обрабатываемой поверх-
ности вызывает срыв фаски на краю стекла. При нормальном соотно-
шении диаметров увеличение размаха перемещения верхнего звена
вызывает то же самое, но действует слабее. Чрезмерное увеличе-
ние размаха резко увеличивает давление на краю нижнего звена,
вызывая срыв фаски и появление ямы в центре верхнего звена.
Расчетное определение размеров шлифовальников всегда прове-
ряется по результатам пробных обработок, на которых обнаружи-
вается влияние технологических факторов.
Расчет радиусов и размеров шлифовальников для среднего и мел-
кого шлифования оптических поверхностей выполняют для опреде-
ленной схемы расположения припуска на заготовке после грубо-
го шлифования. Если схема не остается постоянной или не соот-
ветствует предполагаемой, то результаты расчета не дают ожидаемых
результатов: рациональность формообразования будет нарушена
(см. § 13).
Часто при обработке каждой заготовки блока стекла приходит-
ся прибегать к серии пробных проходов и замеров, чтобы при уже
рассчитанном расшлифованном инструменте найти настройку стан-
ка, дающую желаемое направление формообразования.
Расчет переходов и размеров инструмента
при полировании
На последней операции — полировании — доводятся под
пробные стекла кривизна и форма оптических поверхностей с значе-
ниями N и &N, меньшими заданных чертежом, шероховатостью
13 и 14-го класса и дефектами чистоты по ГОСТ 11141—65.
Полирование выполняют одним инструментом, но в течение опе-
рации он может несколько раз правиться (подрезаться). Изменение R
оптической и обрабатывающей поверхностей инструмента от под-
резки полировальника следует считать переходами.
Полный припуск на полирование складывается из рельефного
слоя толщиной 4—6 мкм и трещиноватого слоя толщиной около
15 мкм, оставшихся после мелкого шлифования.
112
Операцию полирования условно подразделяют на удаление шли-
фованного рельефного слоя до появления блеска и получение задан-
ных значений N и A7V, т. е. собственно формообразование («подгонку
цвета»).
Первый этап проходит быстро, удаляется рельефный слой стекла
толщиной 4—6 мкм (см. § 13). Длительность второго этапа зависит
от правильно рассчитанной программы обработки и ее умелого
выполнения полированием.
Процесс полирования прерывается на правку инструмента с оста-
новкой станка, промывку и контроль обрабатываемой поверхности
пробным стеклом с затратой времени на стабилизацию интерферен-
ционной картины — «отстой цвета», поднастройку станка. Вспомо-
гательное время в несколько раз превышает машинное.
Всего на полирование уходит приблизительно в 20 раз больше
времени, чем на шлифование.
При полировании смоляная подложка инструмента притирается к
обрабатываемой поверхности стекла и принимает радиус 7?сф. Поэто-
му радиус рабочей поверхности полировальников не рассчитывают.
Детали с допусками на исполнительную поверхность по N и AAf
обрабатывают полировальниками со смоляной подложкой.
Детали менее точные: сетки, очковые стекла, конденсоры и другие
обрабатываются полировальниками с подложкой из сукна или фетра,
которые позволяют интенсифицировать режимы обработки в 1,3—
1,5 раза, но не позволяют вести обработку под цвет.
У плоских полировальников на металлическом корпусе лежит
слой смолы или фетра от 5 до 15 мм толщиной.
Радиус сферы на корпусе 7?к смоляного полировальника выби-
рают так, чтобы слой смолы в центре был на 30% толще, чем в сред-
них зонах. Тогда после подрезки и растекания смолы к окончанию
работы во всех зонах полировальника на краю и в центре слой смолы
будет иметь приблизительно одинаковую толщину и формообразова-
ние будет идти наиболее успешно.
Радиус сферы металлического корпуса
Як = Ясф ± Ь,
где b — толщина слоя смолы к моменту замены его новым, причем
знак «+» относится к вогнутым, а «—» к выпуклым полироваль-
никам.
В зависимости от радиуса обрабатываемой поверхности до 7?еф =
= 50 мм толщина b слоя смолы изменяется линейно от 0,4 до 1,5 мм,
а при больших /?сф остается постоянной. При диаметре полироваль-
ника DK < 1,5 /?сф можно делать радиус RK = ЯСф-
Значения 7?к для полировальников с суконной или фетровой под-
ложкой выбирают таким же образом.
Подложку — смолу, фетр или сукно, нанесенные на корпус ин-
струмента, подготовляют к работе — располировывают. Для рас-
полировки инструменты разогревают в горячей воде. Смола размяг-
чается, инструмент, смазанный густой суспензией, под большим
нажимом в течение нескольких часов притирается к поверхности
8 Заказ 1413	113
Рис. 48. Подрезка полировальников
вспомогательного блока. Подложка принимает его кривизну и вы-
равнивает свои свойства по всей площади.
Нерасполированные инструменты портят обрабатываемую по-
верхность стекла, срывая фаски и создавая большие местные погреш-
ности формы.
Размеры диаметров сплошных полировальников выбирают на
основе данных производственного опыта. В среднем диаметры поли-
ровальников и блоков или сплошных заготовок приблизительно оди-
наковы.
Для полировальников справедливы те же обоснования выбора
соотношения размеров верхнего и нижнего звеньев, что и для шли-
фовальников, но пределы изменения значений диаметров несколько
уже: от 0,9£)н до 1,25Z)H.
Соотношению диаметров нижнего и верхнего звеньев соответ-
ствует размах верхнего звена от 0,25£>н до 0,55£>н, изменение кото-
рых действует так же, как и при шлифовании.
Смола при работе полировальников растекается от центра к краям
и диаметр инструмента может несколько увеличиваться. При под-
резке ножом крайних зон смоляного полировальника резко меняется
коэффициент покрытия крайних зон обрабатываемой поверхности.
Если резко уменьшить размер полировальника, то крайние зоны
блока (стекла) обрабатываются меньше и изменение кривизны прихо-
дится на яму в центральных зонах.
Если увеличивать размер полировальника, то резко увеличивается
коэффициент покрытия крайних зон блока (стекла), формообразо-
вание идет на бугор и срывается фаска на краю.
Подрезка ножом по различным зонам полирующей поверхности
применяется в мелкосерийном производстве как основной прием
регулирования формообразования оптических поверхностей. Про-
рези смолы уменьшают коэффициент заполнения в зонах рабочей
поверхности инструмента и, следовательно, сопротивление их износу.
В зонах с прорезями смола растекается быстрее, чем в сплошных,
и кривизна обрабатывающей поверхности инструмента меняется.
Вслед за этим соответственно изменяется кривизна обрабатываемой
оптической поверхности (рис. 48).
Если резы делают в крайних зонах вогнутого полировальника,
то кривизна обрабатываемой выпуклой поверхности соответственно
уменьшается (рис. 48, а).
114
Если резы делают в центральных зонах выпуклого полироваль-
ника, то кривизна обрабатываемой вогнутой поверхности соответ-
ственно уменьшается (рис. 48, б).
Ровные резы по всей поверхности ускоряют процесс полирования
стекла (рис. 48, в). Расположение, размеры и форму резов вы-
бирают рабочие по интуиции, выработанной опытом. Резами изме-
няют коэффициент Кг заполнения зон инструмента смолой.
Момент прекращения процесса изменения кривизны полируемой
поверхности, вызванного резами, рабочему приходится выбирать
интуитивно в зависимости от интенсивности обработки, на которую
оказывают влияние технологические факторы.
Этот момент получения, т. е. формообразования и сохранения,
сферы заданной кривизны в пределах значений N и ДМ должен сов-
падать с образованием шероховатости 13—14-го классов и дефектов
чистоты поверхности по ГОСТ 11141—65.
Если заготовка отшлифована по радиусу неправильно, т. е. N
велико, и оставлен толстый слой припуска, то полирование будет
длиться в 40—50 раз дольше, чем шлифование. При этом появятся
большие погрешности формы ДМ и производительность резко упадет.
Если хорошую заготовку неумело полировать, также возникнут
большие погрешности формы ДМ и радиуса М.
Рабочий допускает ошибки в выборе момента прекращения поли-
рования и ему после контроля поверхности пробным стеклом при-
ходится делать новую схему резов и поднастройку станка, чтобы изме-
нить кривизну в нужном направлении. Подгонку заданных значений
М и ДМ выполняют при непрерывном регулировании формообразова-
ния с «ямы» на «бугор» и в обратном направлении.
Получение заданных точностей достигают путем снижения интен-
сивности обработки.
Автоматическому получению заданных значений М и ДМ при
более интенсивных режимах обработки способствует применение
каблучных полировальников и принудительное вращение обоих
звеньев.
Каблучный полировальник как бы имеет те же резы, но они
шире и прорезаны до металла корпуса. Схему расположения и раз-
меры каблуков рассчитывают заранее на заданную схему расположе-
ния припуска (см. §§ 13, 15).
Принудительное вращение верхнего и нижнего звеньев интенси-
фицирует и стабилизирует формообразование.
§ 22. ШЛИФОВАЛЬНО-ПОЛИРОВАЛЬНЫЕ СТАНКИ
Шлифовальные и полировальные станки предназначены
для обработки оптических поверхностей (рис. 26) способом свобод-
ного притира (см. § 13). Принципиального различия в шлифоваль-
ных и полировальных’оптических станках нет, так как кинемати-
ческая схема обработки одинакова. Такие универсальные станки
составляют до 80% единиц всего оборудования оптических цехов
и за ними исторически укоренилось название шлифовально-полиро-
8*	115
вальные или станки типа ШП. Полировальные станки тихоходнее,
чем шлифовальные, и различие станков заключается лишь в частоте
вращения шпинделей. Мелкое шлифование и полирование смолой
выполняются приблизительно при относительной скорости вращения
нижнего и верхнего звеньев оотн 1 м/с.
Конструкция всех станков типа ШП обязательно имеет четыре
общих типовых узла: а) шаровой шарнир, соединяющий верхнее
звено с поводком на каретке станка; б) кривошипно-шатунный меха-
низм, перемещающий верхнее звено; в) вращающийся вертикально
расположенный шпиндель нижнего звена; г) вращающееся верхнее
звено как элемент кинематической пары инструмент—заготовка.
На обобщенной кинематической схеме универсальных станков
типа ШП (рис. 49) показаны: привод 6, трансмиссия 7, передающая
фрикционами движение на нижний шпиндель и вал кривошипа;
кривошипно-шатунный четырехзвенный механизм с коромыслом 3
для возвратно-поступательного перемещения верхнего звена; ниж-
нее звено 5 и верхнее звено 4 как элементы кинематической пары
инструмент—заготовка; качающаяся каретка, несущая груз 2 и пово-
док с шаровым шарниром 1.
Станки ШП весьма универсальны. Их неправильно иногда на-
зывают автоматами. Станки типа ШП предназначены для самого ши-
рокого круга работ по обработке сферических и плоских поверхно-
стей высокой и низкой точности в мелкосерийном производстве.
Эта кинематическая схема (рис. 49) принципиально не меняется,
но получает все новые и более совершенные конструктивные офор-
мления, из которых опишем только два типовых.
Станок 6ШП-200М (рис. 50) с расположением шпинделей в один
ряд предназначен для обработки оптических поверхностей со средней
и повышенной точностью. Станок имеет узел привода от одного мото-
ра М с червячной передачей 13, узел нижнего шпинделя 9, от кото-
рого с помощью двухстепенной зубчатой передачи вращение пере-
дается валу кривошипа 10. Кривошип, длину которого изменяют
винтом И, соединен с шатуном 12 и коромыслом 8. Движение коро-
мысла передается с помощью колонки 7 на верхний рычаг 5, имею-
щий на конце поводок верхнего звена с шаровым шарниром 6. Сила Р
нажатия на верхнее звено создается в пневмокамере 1 и передается
шарнирной тягой 2 верхнему рычагу 5, опирающемуся на шарнир 4.
Пружина 3 способствует отводу верхнего рычага в нерабочее положе-
ние. Станок имеет циркуляционную подачу суспензии.
Станки ПТ, ПД, ШПУ имеют другие размеры и несколько изме-
ненную конструкцию, но вполне аналогичны типу ШП.
Станок 9П-50 (рис. 51) имеет круговое расположение девяти рабо-
чих 1 и одного настроечного 2 шпинделей, он предназначен для се-
рийной полировки средней точности деталей и блоков до 50 мм диа-
метром, близких к полусфере.
Станок имеет привод вращения шпинделей и валов кривошипов
от мотора Mlf а также привод поворота верхнего корпуса с поводками
верхних звеньев от мотора М2- От мотора Мг через червячную пару 3
движение передается ремню 4 трансмиссии, которая огибает девять
116
Рис. 49. Обобщенная кинематическая схема станков
типа ШП (одна секция)
4	5	6
Рис. 50. Кинематическая схема станка 6ШП-200М
117
лесо 6 и весь верхний корпус
шпинделей, прижимаясь к их
шкивам двумя натяжными роли-
ками 5. Десятый шпиндель
остается вне зацепления и слу-
жит для наладки и правки
инструмента. От ремня 4 вра-
щается шкив зубчатого редук-
тора. Кривошип, соединенный
с редуктором через шатун, пе-
редает качательное движение
столу, несущему десять повод-
ков верхних звеньев. Нажим
поводка создается пружиной.
При включении мотора М2
поворачивается червячное ко-
зка вместе с редуктором. Смена
позиций шпинделей создает возможности правки и смены инстру-
мента, перестановки заготовок с одного шпинделя на другой для
выравнивания срабатывания по всей поверхности. Система подачи
суспензии циркуляционная.
Станки типа П, кинематическая схема обработки на которых ана-
логична приведенной на рис. 51, выпускают различных размеров.
Таблица 12
Название и тип станка	Основные характеристики					
	Диаметр в мм		Частота вращения в об/мин		Сила нажима поводка в Н	Раз- мах коле- баний по- водка в мм
	ниж- него звена	верх- него звена	нижнего звена	вала кри- воши- па		
6ШП-200М — шестишпин- дельный шлифовально-по- лировальный станок	200	0—180	40, 80,. 100, 200	15—50	80—800	0—180
9П-50 — девятишпиндель- ный полировальный станок	50	0—100	300, 600	30, 60	5—150	0—90
ШПС-350 — одношпин- дельный шлифовально-по- лировальный станок	350	0—190	47—58, 72—87, 117—178, 340—459, 514—695	23—29 36—44 59—89	0—1200	0—220
118
Круговое расположение шпинделей создает специфичные техно-
логические возможности управления процессами обработки.
Внешний вид современного одношпиндельного скоростного шли-
фовально-полировального станка типа ШП марки ШПС-350 изобра-
жен на рис. 52. Этот станок позволяет осуществить интенсивные ре-
жимы обработки оптических поверхностей с невысокой точностью.
Станок имеет десять частот вращения шпинделя изделия 47—
695 об/мин и частоты вращения вала кривошипа 23—89 об/мин.
Движения имеют легкую регулировку. Литая станина станка имеет
жесткую коробчатую конструкцию с хорошо вентилируемым объ-
емом' для приводов. Предусмотрена автоматическая остановка обра-
ботки по времени, установленному заранее по круговой шкале
(рис. 52).
Основные характеристики описанных станков приведены в табл. 12.
В цехах для обработки шлифованием и полированием оптических
поверхностей различных размеров применяют ряд станков типа ШП
или их разновидностей: ПД — полировочный доводочный, П — поли-
ровочный, ШПС — ско-
ростной и т. д.
Тип станков обозна-
чают буквами, впереди
стоящая цифра указывает
число шпинделей, а сзади
стоящая цифра — номи-
нальный диаметр плоского
нижнего звена. В станоч-
ном ряде ходовыми разме-
рами являются: 50, 100,
200, 300, 350, 500 мм,
а также крупные станки
700, 1000, 1500 мм. Число
шпинделей (секций станка)
соответствует наборам 1,
3, 6, 10. Крупные станки
тихоходнее мелких. Ча-
стота вращения шпинде-
лей пшп = 20-т- 500 об/мин,
вала кривошипа ггкр =
= 15-г- 200 об/мин. Мощ-
Рис. 52. Внешний вид станка ШПС-350
Рис. 53. Схема ножного станка
119
ность привода на одну секцию станка ШП возрастает в зависимости
от увеличения размера изделия.
Класс точности изготовления конструкций узлов и сборки опти-
ческих станков типа ШП определяется принятыми при проектирова-
нии степенью точности, сложностью, мощностью, быстроходностью.
Точность обработки оптических поверхностей на 2—4 порядка
превышает принятую для изготовления станков типа ШП. Эта спе-
цифика, возникающая благодаря применению для шлифования и
полирования способа свободного притира, снижает требования к точ-
ности изготовления и облегчает производство станков типа ШП.
В цехах имеются ножные станки, которые применяют для вы-
пуска деталей единичными партиями (рис. 53). Каретка верхнего
звена отсутствует. Ее заменяет рука рабочего, кисть которого яв-
ляется универсальнейшим шарниром и к тому же удерживает верх-
нее звено. Такие станки наиболее универсальны, просты и дешевы.
На них обрабатывают самые точные детали небольших размеров.
Если присоединить мотор, то на ножных станках можно выполнять
и грубое шлифование заготовок.
Несмотря на простоту и кажущуюся архаичность такие станки
не следует называть устаревшими. На ножных станках обрабатывают
около 5—10% продукции оптических цехов. Они удачно дополняют
остальное оборудование для производства нестандартных деталей,
единичных партий, мелких или точных деталей и т. п.
Приспособления для подачи суспензии
В процессе обработки оптических поверхностей подача
суспензии в пространство между верхним и нижним звеньями затруд-
нена. Ручная подача суспензии сдерживает повышение производи-
тельности труда рабочего: отнимает у него время, снижает вниматель-
ность и создает дополнительную
Рис. 54. Схема циркуляционной
подачи суспензии
усталость. Поэтому на оптических
станках устанавливают приспособ-
ления для автоматической подачи
суспензии в процессе обработки.
Рис. 55. Схема центробежной по-
дачи суспензии
120
Рис. 56. Простейшая схема авто-
матической подачи суспензии
54). Избыточное количество
Существует большое разнообразие
способов и станочных приспособле-
ний для подачи суспензии. Наи-
большее распространение нашел
способ подачи суспензии в замкну-
том цикле.
Автоматический питатель ПА-22
в виде мембранного, лопастного или
зубчатого насоса 4 подает по трубо-
проводу 1 суспензию через шланг 2
на открывающийся край обрабаты-
ваемых поверхностей. Избыток сус-
пензии стекает в таз 3 и по трубопро-
воду 1 возвращается в приемосбор-
ник автоматического питателя /7Д-22
производительностью 22 л/мин (рис.
суспензии создает в рабочей зоне микроклимат с постоянной тем-
пературой.
Шлифующая способность абразивной суспензии сохраняется пол-
ностью при восьмичасовой перекачке объема питателя в замкнутой
системе. Царапины на стекле при этом не появляются. Для подачи
шлифующих суспензий каждой зернистости абразива необходимо
устанавливать 3—4 замкнутые системы питания; для полирования
нужна только одна система питания. Автоматическую подачу суспен-
зии имеют главным образом станки типа ШП, используемые для поли-
рования.
В замкнутом цикле работает и система центробежной подачи
суспензии (рис. 55). Вместе со шпинделем изделия вращается глу-
бокий таз 4, в который налита суспензия 3. Под действием центро-
бежной силы суспензия 3 поднимается по стенкам таза, соскребается
в трубку 2 и подается струей 1 на обрабатываемую поверхность. Этот
способ прост, но его применяют только на небольших станках с часто-
той вращения от 200 до 500 об/мин.
При обработке плоских стекол большого размера суспензию для
равномерного распределения лучше всего подавать в средние зоны
обрабатываемой поверхности. Для этого через шланг 1 (рис. 56),
скрепленный с поводком верхнего звена, суспензия подается в коль-
цевой канал 2 верхней части инструмента, а оттуда через отверстия 3
на средние зоны стекла (рис. 56).
Настройка станков
Для управления формообразованием оптических поверх-
ностей станки типа ШП имеют органы настройки по геометрическим
и скоростным параметрам кинематики обработки.
Геометрические параметры настройки станка устанавливаются
по значениям е и етах, определяемым по «штриху».
Штрихом называется след от движения центра верхнего звена
по нижнему (рис. 57). Длина штриха — размах движения конца
121
поводка верхнего звена —равна хор-
де, соединяющей крайние точки дуги
его качания вокруг оси коромысла
каретки станка.
Если штрих проходит симметрич-
но через ось вращения нижнего шпин-
деля О1? то его длина L = 2етах, и
штрих называется симметричным
центральным. Если изменится дли-
на шатуна, то штрих получит сме-
щение е0 «параллельно» штриху и
станет несимметричным. Если изме-
нится длина коромысла, то штрих
сместится на emln и не будет прохо-
дить через центр Ох. Такой штрих
называется нецентральным, смещен-
ным «перпендикулярно» штриху.
Смещения е0 и emin могут быть
установлены одновременно. Оба не-
значительные смещения слабо влияют
на формообразование. Инженерный
расчет влияния больших значений
ео и етш возможен, но сложен. Зна-
чения е0 и emln, меньшие 0,1етах,
обычно имеют место из-за неточностей, допускаемых рабочими при
настройке станка, но это весьма мало влияет на формообразование
оптических поверхностей.
Значения е0 и ет1п, большие 0,1етах, рекомендуется применять
в исключительных случаях при обработке точных поверхностей ра-
бочим высокой квалификации.
Длину симметричного центрального штриха можно регулировать
изменением длины кривошипа. Изменение длины штриха эффективно
действует на формообразование при учете геометрии площадей блока,
заготовок и инструмента. Это наиболее широко применяемый прием
настройки станка.
Значение е при остановленном поводке станка в зависимости от
соотношения диаметров верхнего и нижнего звеньев определяется
так, чтобы формообразование шло в нужном направлении (см. § 13).
Изменением значения е, как поднастройкой станка, добиваются
исправления хода формообразования.
Настройка станка по частоте вращения нижнего и верхнего шпин-
делей и вала кривошипа в современных станках производится ступен-
чато с помощью зубчатых передач в коробках скоростей или плавно
магнитоэлектрическими устройствами. О влиянии изменения этих па-
раметров на формообразование и интенсификацию обработки см. § 13.
Режим обработки по силе нажатия поводка изменяют натягом
пружин, давлением в пневмосистеме или весом грузов, надеваемых
на поводок верхнего звена в станках старых конструкций. Этот пара-
метр влияет только на интенсивность обработки.
122
Для воздействия на ход формообразования чаще всего применяют
правку инструмента, изменение длины штриха и реже изменение
положения штриха или частоты вращения вала кривошипа и шпин-
деля.
§ 23. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ
Технологические факторы отличаются от независимых
параметров обработки тем, что значения факторов нельзя выбрать,
рассчитать заранее. Значения технологических факторов, действую-
щих на процессы шлифования и полирования, получаются в резуль-
тате взаимодействия нескольких независимых и зависимых явлений
или параметров процессов. Действие технологических факторов
проявляется лишь после начала процесса обработки. Оно выясняется
при обработке пробных партий деталей.
Управлять формообразованием, используя действие технологи-
ческих факторов, нельзя.
Если технологические факторы действуют на притирающиеся
поверхности неравномерно, то это вызывает погрешности формы
оптических поверхностей.
Действие технологических факторов следует стабилизировать
по времени и площади обрабатываемой поверхности, чтобы повторяе-
мость результатов и качество обработки были хорошими.
Приведем главные технологические факторы процессов шлифова-
ния и полирования.
Природные качества абразива, стекла и материала шлифоваль-
ника влияют на интенсивность диспергирования. Чем тверже и проч-
нее абразивные зерна, тем интенсивнее происходит диспергирование
стекла.
Шлифующая способность абразивов различной природы при оди-
наковой крупности зерен характеризуется относительными коэффи-
циентами: песок— 1; электрокорунд — 2; карборунд — 3. Более
твердые порошки при данной зернистости создают разрушенный
слой большей глубины, чем мягкие. Прочные зерна работают дольше,
так как выдерживают большее число ударов без разрушения и мед-
леннее перетираются один о другой. Твердые, но хрупкие зерна
создают глубокие точки и быстро разрушаются.
Марки стекла имеют различную относительную твердость по
сошлифованию (ГОСТ 13659—68). Отношение глубин трещиноватого
и рельефного слоев почти одинаково для всех марок стекол и равно
приблизительно 4.
От материала шлифовальников зависит интенсивность обработки.
Материал шлифовальника	чугун по ГОСТ 1412—70	сталь по ГОСТ 1050—60	латунь по ГОСТ 2060—73
Интенсивность диспергирова- ния	1,00	0,90	0,83
123
Рис. 58. Влияние соотношения Ж Т
на интенсивность обработки
Чем тверже материал шлифо-
вальника, тем интенсивнее идет
шлифование. Чем мягче материал
шлифовальника, тем меньше опас-
ность появления царапин. Интен-
сивность диспергирования стекла
прямо пропорциональна размеру
зерен.
Крупности зерен абразива пря-
мо пропорционален съем при-
пуска. Чем крупнее абразив, тем
большей глубины образуется
рельефный слой. Зерна в 4 раза
крупнее зерен основной фракции, если их больше 5%, то они остав-
ляют царапины. Если их меньше 5%, то они быстро раздавливаются
и царапины не образуются.
Крупность абразива меняется в промежуток времени между мо-
ментами подачи свежих порций суспензий. Зерна передираются и
уменьшаются по среднему размеру. Чтобы интенсивность обработки
сохранялась во времени, необходимо подавать порции свежей сус-
пензии через регулярные промежутки времени.
Соотношение между объемами жидкой и твердой фазы суспензии
(Ж Т) поддерживается в интервале ropt = 3	6. Этот интервал
называется оптимальным для съема Q стекла в относительной интен-
сивности режима. При этом интенсивность обработки достаточная
и царапин не возникает (рис. 58).
Расход абразивной суспензии определяется количеством абразив-
ных зерен и воды, подаваемых в единицу времени. Интенсивность
удаления припуска и расхода суспензии связаны между со-
бой.
Если подавать суспензии мало, то мало зерен участвует в процессе
диспергирования стекла и интенсивность обработки низкая. Если
зерен много, то они расположены между шлифовальником и стеклом
в несколько рядов, перетираются один о другой и это снижает интен-
сивность обработки.
Расход суспензии влияет на скорость замены разрушенных зерен
новыми, своевременной подачей новых порций суспензии поддержи-
вается номинальное значение зернистости применяемого абразивного
порошка.
Если расход суспензии достаточен, то поддерживается стабильная
интенсивность разрушения стекла, соответствующая заданным пара-
метрам режима обработки.
Удельным называется расход суспензии на единицу поверхности
стекла при единичных значениях давления, относительной скорости
и абразива определенной зернистости и природы.
Удельный расход определяется как
а' =_______1_____,
4 mS(P + <l)VQ™ '
124
где q' — удельный расход абразивной суспензии в 1/см3;
q — расход абразивной суспензии в г/с;
т — коэффициент, учитывающий природу и крупность аб-
разива;
S — обрабатываемая площадь стекла в см2;
Р +Q — сила нажатия поводка станка и веса верхнего звена в Н\
К>тн — линейная скорость относительного движения инстру-
мента по стеклу в см/с.
Между удельным и общим расходом суспензии существует прямая
пропорциональность в интервале технологически применяемых режи-
мов обработки.
Расход суспензии, при котором интенсивность удаления стекла
наибольшая, а подача суспензии наименьшая, называется оптималь-
ным. Зависимость интенсивности удаления стекла от расхода суспен-
зии и соотношение Ж Т (см. рис. 58) описываются кривыми, имею-
щими область оптимальных значений.
Применяют также неограниченную подачу суспензии, при кото-
рой ее количество во много раз больше оптимального. Это способ-
ствует созданию постоянной температуры в рабочей зоне и уменьше-
нию тепловых деформаций, что обусловливает увеличение точности
обработки.
Неравномерность подачи суспензии по зонам влияет на неравно-
мерность высоты поверхностных неровностей. Если подача ведется
на открывающийся край инструмента или блока, то образуется за-
крупнение неровностей на краю, а при высокой частоте вращения
суспензия «сбрасывается, так и не приняв участие в работе по сошли-
фовыванию стекла. Если подача ведется через поводок верхнего звена
или в центральные зоны через отверстия в верхнем инструменте
(см. рис. 56), то абразив весь используется в работе и распределяется
равномернее, что способствует увеличению точности обработки.
Удельное давление при шлифовании колеблется от 0,5 до 2-104 Па.
В этих пределах точность при правильно подобранных остальных
параметрах обработки не снижается с увеличением давления. Сила
нажатия поводка и вес верхнего звена Р + Q известны заранее, но
в работе они проявляют себя и как технологические факторы.
При слишком большом давлении зерна от ударного воздействия
быстро раскалываются и интенсивность диспергирования стекла ста-
новится меньше возможной. Чем больше давление, тем больше сле-
дует подавать суспензии. Увеличение давления до предельных значе-
ний не ведет к образованию царапин. Однако увеличение давления
сдерживает применение возвратно-качательного движения верхнего
звена, при котором возникают значительные динамические уси-
лия, создаваемые грузами.
Изменение частоты вращения верхнего и нижнего звеньев меняет
интенсивность обработки и действует как технологический фактор.
При большой относительной скорости могут появиться царапины,
что снизит производительность. Увеличение скорости выбывает
разогрев деталей, и это отрицательно сказывается на точности обра-
ботки.
125
При среднем и мелком шлифовании относительная скорость на
краю нижнего звена обычно находится в пределах от 0,5 до 1 м/с.
Все технологические факторы так или иначе влияют на произво-
дительность шлифования, которую следует учитывать только по
числу годных, т. е. с заданными значениям, Л/, AW и Р, поверхно-
стей в единицу времени. В действии технологических факторов на
процесс полирования есть много общего с их действием в процессе
шлифования.
Природные качества полирующих порошков, стекла и подложки
полировальников влияют на интенсивность обработки. Чем тверже
зерна полирующих порошков, тем интенсивнее идет процесс съема
стекла. Полирующая способность порошков различной природы при
одинаковой крупности зерен характеризуется относительными ко-
эффициентами: крокус— 1,0; полирит— 1,5; окись тория — 2,1.
Твердые зерна на мягких стеклах могут оставлять ласины, т. е. не-
большие без рваных краев линейчатые углубления на поверхност-
ной пленке стекла.
Между химической устойчивостью к влажной атмосфере и кислым
растворам и интенсивностью сполировывания стекол различных марок
при одинаковых режимах обработки нет ярко выраженной зависи-
мости.
Эта связь проявляется выборочно. Полирующие суспензии
применяются только водные со слабо кислой реакцией 6—9 pH,
а применение химических ускорителей не рекомендуется.
На суконно-фетровых подложках полирование происходит в 1,3—
1,5 раза интенсивнее, чем на смоляных.
Крупность зерен полирующих порошков колеблется от 0,4 до
2 мкм. Интенсивность сполировывания прямо пропорциональна
крупности зерен. Зерна меньше 0,3 мкм вообще не сполировывают
стекло.
Расход полирующей суспензии должен быть оптимальным. Этот
фактор действует совершенно аналогично описанному для шлифова-
ния.
Оптимальное соотношение между объемами жидкой и твердой
фазы Ж : Т - 5 - 8.
Способы подачи суспензии аналогичны описанным для шлифования.
Давление при полировании изменяется от 0,2-104 до 2-Ю4 Па.
Увеличение давления интенсифицирует сполировывание стекла и
прямо не ведет к потере точности обработки. Увеличение давления
ограничивается для тонких деталей разогревом и растеканием смолы
полировальника. Стойкость инструмента и производительность
падают, так как разогрев и растекание смолы вызывают необходи-
мость остановки станка и частой правки инструмента.
Увеличение давления усиливает механические деформации, ко-
торые при обработке снижают точность изготовления детали.
Чрезмерное давление при хорошо притершемся инструменте
может вызвать его присасывание к блоку и отрыв заготовок от на-
клеенного инструмента. При весьма малом давлении съем стекла
может вообще не произойти.
126
Относительную скорость на периферии нижнего звена выдержи-
вают от 0,5 до 1,0 м/с. Большая скорость может вызвать царапины
и погрешности формы оптической поверхности.
Температуру полирования поддерживают в пределах 20—40° С.
С увеличением температуры на Г интенсивность полирования увели-
чивается на 2%, но увеличивается также скорость растекания смолы.
Необходимо чаще править инструмент, а это может привести к потере
производительности. Оптимальное соотношение рабочий находит
на основе конкретных условий работы и заданной точности обработки.
Г Л А В АЦХ
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ
ИЗГОТОВЛЕНИЯ ОПТИЧЕСКИХ ДЕТАЛЕЙ
ОСНОВНЫХ ТИПОВ
§ 24. ИЗГОТОВЛЕНИЕ ЛИНЗ
Заготовки линз обрабатываются поштучно или блоками.
Примерная схема технологического процесса изготовления в бло-
ках обычных линз средней точности и* размеров представлена
на рис. 59.
В зависимости от номинальных размеров, требований к точности,
размера партии, оборудования, имеющегося на заводе, и других
показателей выбирают технологический процесс изготовления кон-
кретной линзы.
Если диаметр линзы d не превышает 80 мм, а стрелка прогиба
сферической поверхности составляет не более 0,5 d, то в серийном
производстве такие линзы шлифуют и полируют собранными в блок.
Расчет блоков
Расчет блоков заключается в определении числа линз
в зонах и всего в блоке, а также основных размеров блока, которые
рассчитывают при разработке документации на технологический про-
цесс.
Исходными данными для расчета сферического блока являются
радиус 7?сф обрабатываемой поверхности линзы, диаметр D6 и вы-
сота Нб блока, диаметр линз d и расстояние между ними /, предвари-
тельно выбранные исходя из условий обработки и типоразмера
станка (рис. 60).
В большинстве случаев высота блоков ограничивается размером
Нб = 0,85 7?, чтобы уменьшить неравномерность обработки краевых
и центральных зон.
При значениях радиуса 7?сф 70 мм применяют полусферические
блоки с Нб = 7?Сф. В этих случаях прибавление одной крайней зоны
может увеличить число одновременно обрабатываемых заготовок
на блоке больше чем в 2 раза.
Заготовки на блоке размещают, начиная от его центра, а затем
располагают концентрическими зонами. Число заготовок п1 в пер-
вой центральной зоне определяет угловые размеры последующих
зон блока.
Для равномерного заполнения поверхности блока стеклом и луч-
шего формообразования оптических поверхностей деталей в первой
зоне помещают одну, три или четыре заготовки (рис. 60).
Расчет блока проводят для этих трех случаев и выбирают вариант,
при котором размещается наибольшее число линз.
Блоки рассчитывают тригонометрически, графически или по номо-
граммам.
128
Рис. 59. Схема технологического процесса обработки линз
9 Заказ 1413
129
Т ригонометрическим спосо
бом вычисляют угловые разме-
ры заготовок и зон, в которых
они располагаются, а также
число заготовок в ^первой и
последующих зонах.
Угол полураствора 9б блока
(рис. 61) определяют как
06 = arccos(l —	(1)
ИЛИ
0б= arcsin-^-.	(2)
Затем находят угол раствора
заготовок а0, размещаемых на
блоке:
Рис. 60. Схемы расположения заготовок	а
на блоках	а0 == arcsin .
При блокировании между заготовками оставляют расстояние
шириной f = 0,5 4- 3 мм, необходимое для лучшего удаления абра-
зивных зерен, в этом случае
Число зон на блоке и наивыгоднейший вариант размещения заго-
товок устанавливают по формуле
> + O,5=JV + 7,
где N — целая часть неправильной дроби, которой соответствует
число зон;
у — правильная дробь, которая позволяет установить число
линз пг в первой зоне, пользуясь табл. 13.
Число линз Пт в зоне т определяют по формуле
Рис. 61. Расчет блоков тригонометрическим способом
130
Таблица 13
I Число линз I в первой зоне	Значения у при различной величине si														
	о о о	0,05	ОГО	0,15	0,20	0,25	0,30	0,35	0,40	0,45	0,50	0,55	0,60	o'	о о
1	0														
2	0,5														
3	0,58										0,59			0,60	
4	0,71				0,72				0,73	0,74	0,76	0,78			
5	0,85		0,86		0,87		0,88	0,89	0,91	0,94	0,98				
Примечание. Блоки с двумя и пятью линзами в середине применять не следует или только с дополнительными деталями меньшего размера, вклеива- емыми на блок для заполнения промежутков.															
где фт находят из выражения
sin а/2
sin 6/п *
sin <pw =
Для линз первой зоны
Углы б2’	•> б/n определяют из уравнения
Sm = Ът-1 + 2d.
Общее число линз в блоке
= П1 п2 +	+ пт*
1
Окончательный диаметр D6 и высоту Нб блока находят, пользуясь
формулами (1) и (2):
D6 = 27?6sin 0б;
Нб = R (1 - cos 0б).
Графический способ расчета требует вычерчивания блока и ряда
дополнительных графических построений. Он так же, как и тригоно-
метрический, сводится к определению числа линз, размещаемых
последовательно в каждой зоне блока. Метод применяют для ориенти-
ровочных расчетов блоков с числом зон не более четырех.
9*	131
по которым они построены,
стым для расчетов блоков.
Рис. 62. Расчет блоков графическим спо-
собом
Габаритные размеры £>б, Нб
устанавливают ориентировочно. Вы-
черчивают часть окружности радиу-
сом 7?б, ограниченную по высоте,
например, Нб = 0,857?б (рис. 62).
Начиная от точки Л, на краю блока
откладывают размеры d + f и опре-
деляют радиусы зон г2.
Для определения числа линз
в зонах вычерчивают окружности
с радиусами зон г1? г2, на которых
откладывают размеры d + f. За
счет изменения размеров зон и про-
межутков между заготовками кор-
ректируют размеры блоков, зон и
число заготовок в них.
Способ таблиц или номограмм,
является наиболее быстрым и про-
тот способ применяют для ориенти-
ровочных расчетов и его результаты проверяют опытным путем
при блокировании.
Блокирование
Блокированием называется вспомогательная операция
крепления нескольких одинаковых линз на одном приспособлении
для совместной обработки.
Блокирование линз выполняют по эластичному или жесткому
методам.
Корпус наклеенного приспособления изготовляют при Об 250
из чугуна СЧ 12-28, стали 20 или сплава АЛ2 при Об 250.
Блокирование по эластичному методу применяют для линз с раз-
t	1	' А 7	1
мерами — ^—, с значениями /V<1h допуском на толщину
до 0,01 мм.
При блокировании по эластичному методу заготовки приклеи-
вают толстым слоем смолы на корпус наклеенного приспособления,
имеющего форму гриба или чашки.
Радиус кривизны наклеенного приспособления для блокирования
по эластичному методу определяется как
Яи.п = Яб-(/г+ 0,	(3)
где t и h — толщина соответственно по центру заготовки и смо-
ляной подушки (см. рис. 64).
132
Высота наклеечного приспособления
^н.п== *н.п О COS 0н.п)-	(4)
Перед блокированием изготовляют смоляные подушки в виде
усеченного конуса и приклеивают их к заготовкам.
Толщина h слоя наклеенной смолы для выпуклых линз по их оси,
а для вогнутых линз по краю должна составлять (0,1 ч-0,2) dt но
не менее 1 мм.
В серийном производстве смоляные подушки изготовляют и
приклеивают к заготовкам на полуавтоматической установке
(рис. 63).
На заготовку /, разогретую до температуры 60—80° С, наклады-
вают металлические оправы 2 и устанавливают их в гнезда диска 3.
Диск поворачивается на некоторый угол, перемещая заготовку
в рабочую зону. В тот момент, когда заготовка с оправой останавли-
вается под мундштуком 7 бачка 5, происходит заполнение оправы
расплавленной наклеечкой смолой 6. Температура смолы в бачке
поддерживается автоматически с помощью электронагревателя 8.
Количество смолы, попадающее в оправу, регулируется дозирующим
устройством 9.
Продолжая поворачиваться, диск перемещает заготовку со смо-
ляной подушкой 4 к лотку, имеющему в своей нижней части вырез.
Продвигаясь по лотку, заготовка с подушкой проваливается в вырез
и попадает в бачок с водой, где окончательно остывает, оправа пере-
мещается дальше в зону загрузки полуавтомата и используется для
последующей заготовки.
В единичном и мелкосерийном производстве смоляные подушки
изготовляют и приклеивают на подогретую заготовку линзы вручную.
Для технологического базирования обрабатываемой поверхности
заготовки 1 с наклеенными на них подушками 2 притирают к сфери-
ческой поверхности притирочного приспособления 3, имеющего
кривизну, обратную по знаку и равную заданной кривизне поверх-
ности, подвергающейся обработке (рис. 64)<
Рис. 64. Блокировка линз по эла-
стичному методу
шек
Рис. 63,. Схема полуавтомата для изго-
товления и наклейки смоляных поду-
133
Рис. 65. Блокирование линз по
жесткому методу
Поверхность приспособления 3 сма
зывают машинным маслом или техни-
ческим вазелином. Заготовки разме
щают, начиная от центра приспособле
ния, концентрическими зонами в соот-
ветствии с расчетом блока.
На смоляные подушки притертых
линз накладывают нагретое до темпе-
ратуры 80—100° С наклеенное приспо
собление 4, имеющее радиус 7?и
диаметр DH, п и угол полураствора 0н.п.
Смоляные подушки размягчаются и
приклеиваются к приспособлению, за-
тем блок охлаждают на воздухе или
в воде при температуре около 20° С. После затвердевания смолы
притирочное приспособление снимают, сдвигая его в сторону по
посадочной поверхности.
Для блокирования выпуклых линз диаметром менее 10 мм при-
меняют способ крепления путем заливки смолой. В этом случае
смоляные подушки на каждую заготовку не наклеивают, а на при-
тертые к притирочной чашке заготовки наливают расплавленную
смолу, в которую сверху вводят подогретый металлический гриб.
В таком положении блок охлаждается.
Один наклеенный корпус можно применять для блокирования линз
нескольких размеров с близкими значениями радиусов.
Блокирование по жесткому методу требует для каждого типораз-
мера деталей своего наклеенного приспособления. Поэтому его приме-
няют в серийном и крупносерийном производстве линз, имеющих
допуск на толщину более 0,05 мм и значение N 4.
Радиусы кривизны наклеенных приспособлений для блокирова-
ния по жесткому методу определяются по формулам
ян.„= У (4)2+(я-*-/о2
при блокировании плосковыпуклой линзы;
#н.п = У + {R-t-h—k^
при блокировании двояковыпуклой линзы,
где t — толщина линзы по центру;
h — толщина прокладки;
k — глубина лунки на наклеенном приспособлении.
Приспособление 3 имеет обработанные посадочные места, форма
и размеры которых определяются конфигурацией заготовок (рис. 65).
По жесткому методу заготовки 1 приклеивают на приспособление
слоем смолы толщиной 0,2 мм или просмоленной матерчатой про-
кладки 2,
На наклеенное приспособление в центре и на краю блока наклеи-
вают прессовки с «маяками». Маяками называют лунки на поверх-
134
ности, подлежащей обработке, нанесенные алмазным инструментом.
Лунки необходимы для контроля толщины заготовок линз во
время обработки блока.
Шлифование и полирование линз
Перед тем, как приступить к шлифованию, рабочий-
оптик подготавливает шлифовальный инструмент. Подготовка за-
ключается в доводке радиуса кривизны рабочих поверхностей грибов
и чашек расшлифовыванием для каждого технологического перехода.
Подготавливается весь комплект инструментов по переходам, необ-
ходимым для обработки линзы заданного радиуса. Расшлифовку
инструмента производят под калибр — пробное стекло или по пока-
заниям сферометра.
Расшлифовку под пробное стекло начинают с инструмента, пред-
назначенного для шлифования самым мелким абразивом. Инстру-
мент устанавливают на шпинделе станка ШО или ШП и вручную* под-
резают его рабочую поверхность шабером или абразивным бруском.
Поверхность инструмента подгоняют, таким образом, под шаблон
заданного радиуса, после чего блокируют на нем как на притирочном
инструменте блок линз. Шлифуют блок этим же инструментом, кон-
чая абразивом М10 или М7, прополировывают и контролируют
поверхность линз пробным стеклом. Операцию подгонки инструмента
повторяют до получения допустимых значений N и ДАЛ После изго-
товления шлифовальника для самого мелкого абразива производят
подгонку шлифовальника для абразива предшествующей зернистости.
Инструментом, изготовленным первым, пользуются как прити-
рочным.
Блоки с радиусами кривизны, большими 70 мм, должны прити-
раться к шлифовальникам на х/4 часть своего диаметра от края,
а с радиусами кривизны, меньшими 100 мм — на х/е диаметра. Так
налаживается весь комплект шлифовального инструмента.
Расшлифовка по показаниям сферометра сводится к подгонке
и расшлифовке инструмента по переходам при контроле кривизны
рабочей поверхности с помощью сферометра (см. § 30), нулевое пока-
зание которого установлено по эталону — пробному стеклу ближай-
шего радиуса.
Увеличение размеров серии до десятков и сотен тысяч линз в год
способствует развитию производства, видоизменению и упрощению
технологических процессов изготовления деталей.
Для изготовления линз большими партиями характерно следую-
щее.
1. При радиусах 7?Сф 70 мм применяют поштучное грубое
шлифование прессовок на станках типов АЛ, «Алмаз» трубчатым
алмазным инструментом зернистостью 40/28, создающим шерохова-
тость 6-го класса. Прессовку устанавливают чистой стороной на рези-
новую прокладку, к которой прессовка прижимается силой резания
инструмента. Следовательно, первоначально обрабатывается шамот-
ная сторона и не тратится вспомогательное время на зажим заготовки.
135
Толщина заготовки выдерживается автоматически обработкой
до упора.
Вторую сторону грубо шлифуют также алмазным инструментом.
Заготовки блокируются по эластичному методу, после чего про-
изводят мелкое шлифование суспензией М10.
Полирование ведут на станках типа 9П-50 и 6П-100 с круговым
расположением шпинделей. Резы на полировальниках не делают.
Подгонку поверхностей под пробное стекло осуществляют сменой
позиций на шпинделях станка, имеющих несколько различных
по размерам и располировке инструментов.
2. При радиусах 7?сф > 200 Мм прессовки для грубого шлифова-
ния блокируют на чистовую сторону тонким слоем смолы в блоки
диаметром до 300 мм. Первой обрабатывается шамотная сторона прес-
совок, имеющая больший радиус. Далее, если возможно, обработка
ведется, как указано в первой позиции.
Вогнутые поверхности меньших радиусов обрабатывают поштучно
или в блоках по технологии мелкосерийного производства, так как
блокирование большого числа линз невозможно. Для мелкого шлифо-
вания и полирования применяют станки типа ШП с рядовым распо-
ложением шпинделей. Подгонку под пробное стекло ведут подрезкой
инструмента и поднастройкой станка.
При вогнутых поверхностях с радиусами до 70—200 мм и более
применяют грубое и среднее шлифование алмазным инструментом.
Далее применяют, если возможно, технологию, описанную ранее.
Первая сторона проходит обработку алмазным инструментом
на станке типа «Алмаз-250», а также мелкое шлифование и полирова-
ние на станках ШП-350, ШП-500 без отклейки от блока.
После полирования первой стороны в любом случае выполняют
переблокировку заготовок. Полированную сторону лакируют, что-
бы предохранить ее от повреждений при дальнейшей обработке.
Нитроэмаль или желатиновый лак наносят кисточкой или пульвери-
затором. После высыхания лака производят разблокирование.
Разблокирование
Разблокирование осуществляют нагреванием или охлажде-
нием корпуса с линзами, а также скалыванием линз. Блок нагревают
на электрической плите до размягчения смолы, после чего линзы
снимают с наклеенного приспособления. Разблокирование охлажде-
нием ведут в холодильных установках при температуре —20° С.
Метод наиболее эффективный: линзы после разблокирования в холо-
дильнике не имеют дефектов и не содержат на полированной поверх-
ности наклеенной смолы.
Для того чтобы отполировать вторую сторону линзы, повторяют
операции: блокирование, шлифование, полирование, контроль, лаки-
рование, разблокирование (рис. 59).
После разблокирования линзы промывают в растворителях на
основе ацетона (см. § 16) для очистки поверхности от остатков лака,
136
смолы, полирита, жировых и других загрязнений. Промывку выпол-
няют в ультразвуковых ваннах или вручную. Линзы укладывают
на капроновую сетку, которую помещают в ванну, заполненную
растворителем. Использование для промывки оптических деталей
полуавтоматических многопозиционных ультразвуковых установок
непрерывного действия убыстряет процесс в несколько раз. После
промывки детали сушат или протирают ситцевыми салфетками.
Отшлифованные, отполированные и промытые линзы на следующих
операциях центрируются и фасетируются. Затем отдел технического
контроля цеха проверяет и отбраковывает детали.
§ 25. ЦЕНТРИРОВАНИЕ И ФАСЕТИРОВАНИЕ ЛИНЗ
Линза децентрирована, если ось симметрии ее боковой
цилиндрической поверхности не совпадает с оптической осью.
Децентрированность линз возникает как результат накопления
погрешностей установки (наклейки, блокирования) и процесса обра-
ботки исполнительных поверхностей; устраняют ее после полирова-
ния на операции центрирования.
Операцию центрирования линз выполняют в два перехода:
1) установка в положение, при котором оптическая ось линзы
совмещается с осью вращения шпинделя станка;
2) шлифование цилиндрической поверхности до диаметра задан-
ного размера, при котором ось ее симметрии совмещается с осью вра-
щения шпинделя и, тем самым, с оптической осью линзы.
Точность центрирования зависит от способа установки и крепле-
ния линзы и точности шлифования цилиндрической поверхности.
Способы установки линз при центрировании
Для установки линз на патроне шпинделя центрировочного
станка используют сферическую поверхность. Если динзу 1 (рис. 66)
поместить сферической поверхностью радиуса на торец 2 полого
цилиндра 3, ось 4 которого перпендикулярна к торцу 2, то при любых
положениях /, II или III центр сферы радиуса будет находиться
на оси цилиндра в точке Центр второй сферы радиуса Т?2 будет
занимать соответственно положения О[т и О*11. Перемещая линзу
по торцу 2, можно найти такое ее положение III, при котором центр
второй сферы расположится также на оси шпинделя в точке О|п.
Наибольшее распространение получили три способа установки:
а) по блику; б) в самоцентрирующем патроне; в) по прибору.
Установка линз по блику. Трубчатый латунный патрон по размеру
на 0,3—0,5 мм меньше диаметра центрируемых линз устанавливают
на шпинделе станка. На торце патрона обрабатывают кольцевую
кромку шириной около 0,2—0,5 мм, наружный край которой исполь-
зуется для установки линз на вогнутую сферическую" поверхность,
а внутренний — на выпуклую. При обработке^торца патрона на
самом центрировочном станке достигается перпендикулярность и кон-
центричность опорных кромок с осью вращения шпинделя.
137
Рис. 66. Схема установки
линз при центрировании
Этот способ
Периодически неперпендикулярность
торца патрона и оси вращения шпинделя
проверяют и исправляют.
Перед установкой линзы патрон на-
гревают спиртовой или газовой горелкой,
обмазывают торец центрировочной смолой
и прижимают линзу к опорной кромке.
Пока смола не остыла линзу перемещают
по торцу патрона, совмещая ее оптиче-
скую ось с осью вращения шпинделя.
Контроль установки линзы осуществ-
ляетсй наблюдением за положением блика,
т. е. изображения светящейся точки (лам-
почки) на поверхности линзы.
Совмещение осей считается достиг-
нутым, если при вращении шпинделя
блик на передней поверхности линзы не-
подвижен. В этом положении линзу, смо-
лу и патрон охлаждают водой и уста-
новку считают законченной,
и применяется при центрировании линз
диаметром от 2 до 100 мм. Погрешность установки линз существенно
зависит от состояния опорных кромок патрона, квалификации рабо-
чего и обычно находится в пределах 0,04—0,1 мм. Погрешность
установки уменьшается почти в 4 раза, если контроль биения блика
ведется с помощью микроскопа или автоколлимационной трубки.
Станок простаивает во время установки линзы и это ограничивает
производительность рабочего.
Установка линз в самоцентрирующих патронах осуществляется
на центрировочных станках типа ЦС, работающих с алмазным ин-
струментом и имеющих автоматическую остановку в конце операции.
Центрировочный станок имеет два соосных горизонтальных шпин-
деля, синхронно вращающихся в одну сторону. Левый ведущий
шпиндель может только вращаться, а правый шпиндель кроме вра-
щения имеет возможность осевого перемещения. Правый шпиндель
пружиной прижимается к левому шпинделю; сжимая рычагом пру-
жину, правый шпиндель можно отвести от левого.
На шпинделях закреплены стальные закаленные шлифованные
полые цилиндрические патроны 1 и 3 (рис. 67), на торцах которых
образованы скругленные до радиуса 0,1—0,5 мм кольцевые полиро-
ванные кромки. Осевое и радиальное биение кромок не должно пре-
вышать 1 мкм.
Установку линз в самоцентрирующих патронах выполняют при
отведенном правом шпинделе. Линзу 2 прикладывают к торцу левого
патрона и, плавно подводя правый патрон, зажимают ее между
ними.
В начальном положении оптическая ось 4 линзы может оказаться
смещенной относительно оси шпинделей 5. При закреплении линзы
подвижный правый патрон 3 коснется ее сферической поверхности.
138
Действующую на линзу в точке А2 силу Qm можно разложить на
осевую силу Qo и сдвигающую силу Qn.
Силы трения в местах контакта полированных поверхностей
линзы и кольцевых кромок патрона малы. Под действием силы Qn
линза перемещается по торцу левого патрона до соприкосновения
в точке В 2 с кромкой правого патрона. Это произойдет автоматически
в момент совмещения оптической оси линзы с осью шпинделя и ра-
венства толщины линзы между кромками патронов. Аналогичным
образом происходит установка линз с двумя сферическими поверх-
ностями.
Величина сдвигающей силы Qn зависит от кривизны исполнитель-
ной поверхности линзы, характеризуемой величиной угла а, с умень-
шением которого погрешность установки увеличивается. При углах а,
близких к 20°, установка данным способом становится практически
невозможной.
Усилие Qm зажимной пружины правого патрона выбирают в зависи-
мости от габаритных размеров и толщины линзы на краю, и оно
редко превышает 300 Н.
Погрешность установки линз в самоцентрирующих патронах
зависит от соосности и точности изготовления кольцевых полирован-
ных кромок патронов, размеров и кривизны исполнительных поверх-
ностей линз и составляет 0,005—0,02 мм. Существуют станки с само-
центрирующими патронами и встроенным в шпиндель автоколлима-
ционным прибором; этим прибором контролируют точность установки
линз, а ручной подвижкой уточняют центрирование.
Описанный способ установки применяют для центрирования линз
диаметром от 10 до 150 мм, кроме линз с малой или весьма большой
кривизной исполнительных поверхностей, при которых точность
установки падает, а также линз с тонким краем, который может
быть разрушен при закреплении. Достоинство способа заключается
в высокой производительности, возможности многостаночного обслу-
живания при точности центрирования до 0,005 мм.
Установка линз по прибору предусматривает использование авто-
коллиматоров и наборов специальных оправок, изготовляемых для
каждого типоразмера об-
рабатываемых линз.
Схема установки линз
с помощью автоколлима-
ционного прибора пока-
зана на рис. 68. Прибор
состоит из автоколлимато-
ра /, корпуса 4 с поса-
дочным отверстием для
установки конической
оправки 5, имеющей опор-
ное кольцо, на кромку
которого устанавливают
центрируемую линзу 2 и
цилиндрический хвостовик
Рис. 67. Схема установки линзы в самоцан-
трирующемся патроне
139
с резьбой, служащей для закрепления оправ-
ки в станке. Посадочный конус оправки 3,
точно центрирует оправку в корпусе при-
бора и в шпинделе центрировочного станка.
Коническая поверхность оправки и кромки
опорного кольца соосны, а торец опорного
кольца перпендикулярен к их общей оси.
Линза 2 с помощью разогретой смолы
крепится к опорному кольцу оправки. На-
блюдая в окуляр прибора, перемещением
линзы по опорному кольцу добиваются рас-
положения автоколлимационного изображе-
ния сетки 6 между допусковыми рисками 5
измерительной сетки окуляра автоколли-
матора.
Охлажденные оправки с линзами сни-
мают с прибора, помещают в транспорти-
ровочную тару, предохраняющую их от
повреждений, и всю партию передают на
центрировочные станки.
Способ установки линз по прибору при-
Рис. 68. Схема установ-
ки линзы с помощью ав-
токоллимационного при-
бора
меняется при центрировании линз диаметром
больше 6—8 мм, погрешность обработки составляет 0,01—0,003 мм.
Недостатком способа является необходимость изготовления и хра-
нения значительного числа весьма точных и дорогостоящих оправок.
Существенное достоинство способа заключается в высокой точности
установки и разделении операции установки от шлифования, что
примерно в 1,5 раза увеличивает производительность по сравнению
со способом установки линзы по блику.
Шлифование цилиндрической поверхности линзы
На шлифование цилиндрической поверхности предусма-
тривают слой припуска, который определяется при расчете заготовки
в зависимости от формы и размеров линзы.
Линзы из флинтового стекла с широкой цилиндрической поверх-
ностью обрабатывают по скользящей или ходовой посадкам, а линзы
из кронового стекла с узкой цилиндрической поверхностью по легко-
ходовой и широкоходовой посадкам 3 и 4-го классов точности. Шли-
фование цилиндрической поверхности выполняют на центрировочных
станках абразивными или алмазными кругами.
Схема шлифования цилиндрических поверхностей линз при их
установке по блику или по прибору показана на рис. 69. Обрабаты-
ваемая линза 1 установлена и закреплена на патроне 2. Обработку
ведут при плавной поперечной подаче Sn инструмента и осциллирую-
щем осевом перемещении So бабки станка на величину, несколько
большую толщины линзы по краю. Врезание инструмента 3 происхо-
дит постепенно, и выколки на исполнительных поверхностях линз
не образуются.
140
При шлифовании линзы абразивным кругом его рабочая поверх-
ность срабатывается неравномерно (рис. 69), но это не вызывает
необходимости частой правки, так как устраняется периодическим
небольшим смещением круга по стрелке А относительно оси враще-
ния линз.
Твердость и зернистость абразивных кругов выбирают в зависи-
мости от формы и размеров линз, свойств оптического стекла, требуе-
мого качества обработки и т. п. Обычно используют экстракарборун-
довые круги на керамической связке в диапазоне твердости М2—СМ2
и зернистостью 180—220. На станке линза вращается с частотой
= 50 н- 60 об/мин, а абразивный круг — пии = 1500 ~ 2000
об/мин. При шлифовании подают СОЖ-
Абразивные круги изнашиваются по диаметру. Это исключает
возможность обработки линз по упорам и вынуждает вести обработку
методом пробных проходов. Для контроля обрабатываемого диаметра
линзы приходится каждый раз отводить круг и затормаживать
шпиндель станка. Производительность станка составляет 60—80 шт.
в смену.
Обработку линз алмазными кругами АПП выполняют на центри-
ровочных станках типа ЦС и других с автоматической поперечной
подачей инструмента. Обработка ведется цилиндрической поверх-
ностью круга.
Равномерный износ алмазного круга достигается осциллирую-
щим движением инструмента So, которое может быть использовано
и для снятия фасок с одной или двух сторон линзы.
Вращение инструмента с частотой /гин = 3000 ч- 4000 об/мин
и линзы с частотой пд = 5 4- 200 об/мин создает линейную скорость
резания около 18—30 м/с. При шлифовании используют СОЖ-
Высокая стойкость алмазного инструмента позволяет вести обра-
ботку на станках, настроенных по упорам с автоматическим получе-
нием заданного размера. Это повышает точность, а также в 2—3 раза
производительность обработки по сравнению с центрированием
абразивными кругами.
Рис. 69. Схема обработки боковой
центрировании
поверхности линзы при
141
Фасетирование линз
В местах пересечения исполнительных поверхностей линз
с вспомогательной цилиндрической поверхностью создаются фаски.
Способ фасетирования линзы выбирают в зависимости от способа
ее центрирования и требуемой формы фасок: конической или сфери-
ческой. Фасетирование выполняют после центрирования.
При центрировании линз с установкой по блику и по прибору
фасетирование первой поверхности выполняют на том же станке
сразу после центрирования, не снимая линзу с патрона. Сферические
фаски обрабатываются фасетировочными алмазными чашками. Для
фасетирования второй поверхности линзы ее снимают с патрона.
Вновь центрируя, устанавливают на патроне по первой поверхности
и закрепляют смолой. Вторая фаска делается тем же способом.
Расчет радиуса 7?ф сферической поверхности фасетировочной
чашки для нанесения фаски под углом ф к боковой поверхности ведут
по формуле
р___
2 cos <р ’
где ф — угол фаски;
£>л — диаметр линзы.
Если угол фаски ф = 45°, то 7?ф = 0,7 D.
Для обработки конических фасок шпиндельную бабку станка
после центрирования линзы разворачивают на требуемый угол и
фасетирование проводят тем же инструментом, которым проводили
центрирование. При использовании специальных фасонных алмаз-
ных кругов фасетирование ведут без разворота бабки, сразу после
центрирования линзы. Обработку фасок на второй поверхности линзы
выполняют абразивными или алмазными кругами на специально
настроенных станках типа ЦС.
Для линз, центрирование которых осуществляют в самоцентри-
рующих патронах, фасетирование выделяют в отдельную операцию.
Линза, закрепленная в ручной цанге, на пневматическом присосе,
или наклеенная мягкой смолой на рукоятку, перемещается во вра-
щающейся фасетировочной чашке, укрепленной в шпинделе станка.
Контроль центрированных линз
Погрешности центрирования, размеры диаметров и фа-
сок контролируют после фасетирования. Погрешность центриро-
вания контролируют на автоколлимационных приборах, аналогич-
ных применяемым для установки линз. Диаметральные размеры
линз проверяют предельными скобами или микрометрами, ширину
фасок измерительной лупой. Качество обработки цилиндрических
поверхностей и фасок контролируют лупой с увеличением 6х.
Осмотру подвергают также полированные исполнительные поверх-
ности линз, так как в процессе центрирования и фасетирования на
них могут появиться царапины, налеты и другие дефекты.
142
§ 26.	ИЗГОТОВЛЕНИЕ ПЛАСТИН
Заготовки пластин обрабаты-
вают поштучно или блоками.
Примерная схема технологического
процесса серийного изготовления
в блоках круглых пластин средней
точности и размеров представлена на
рис. 70.
В зависимости от номинальных раз-
меров и требований к точности, размера
партии, обрудования, имеющегося в це-
хе, и других условий выбирают техно-
логический процесс изготовления кон-
кретной пластины.
Расчетом плоского блока для за-
данного диаметра заготовки пластины
d3 и выбранного диаметра наклеечкой
планшайбы DH определяют число за-
готовок в центральной зоне, число зон,
число заготовок в каждой зоне и всего
в блоке. Расстояние между заготов-
ками в зонах выбирают от 0,5 до 3 мм
в зависимости от диаметра d3.
В табл. 14 приведены результаты
расчетов плоских блоков для различ-
ных соотношений диаметров наклееч-
кой планшайбы £>н и заготовки d3.
Диаметр планшайбы
£>н = md3 + tif,
где шип — безразмерные коэффициенты.
Рис. 70. Схема технологического
процесса изготовления круглых
пластин в блоках
Таблица 14
DH	Чи- сло зон	Число пластин в зонах К1 + К2+Хз+---	Число пла- стин в бло- ке	т	п
1	1	1	1	1,о	—
2,2	1	3	3	2,2	—
2,48	1	4	4	2,48	—
3,1	2	1 + 6	7	3	2
4,2	2	3+9	12	4,2	—
4,58	2	4+10	14	4,48	2
5,20	3	1 + 6+12	19	5	4
6,30	3	3+9+15	27	6,2	2
6,68	3	4+10+17	31	6,48	4
7,30	4	1 + 6+12+18	37	7	6
8,40	4	3+9+15+22	49	8,2	4
8,78	4	4+10+17 + 23	54	8,48	6
143
Общее число пластин в блоке
= Ki + К2 + К3 +. .+KZ,
где Кх, К2, K%, Kt — число пластин в 1, 2, 3, f-й зонах
блока.
Блокирование
В зависимости от допустимых значений предельных по-
грешностей N и \N, соотношения толщины t и диаметра d пла-
стины применяют различные способы блокирования и режимы об-
работки.-
Эластичным методом, при котором смолу наносят толстым слоем
по всей поверхности, блокируются пластины с-^->-|- и N > 5.
При -jq- < -j- < -g- и 5 > N > 0,5 пластины блокируются
на отдельные смоляные подушечки (точки).
При блокировании на точках заготовку приклеивают на отдель-
ные смоляные подушки, что уменьшает тепловую деформацию пла-
стин, возникающую от усадки смолы и деформации приспособле-
ния. Смоляные подушки 1 (рис. 71) наносят на поверхность слегка
подогретых заготовок 2, которые предварительно притерты к
диску 3. Сверху на подушки накладывают наклеенную планшайбу 4,
разогретую до температуры 50—60° С. После остывания наклеен-
ной планшайбы и приклеивания к ней подушек удаляют притироч-
ный диск 3 и приступают к шлифованию и полированию поверхности.
Разблокирование наклеенных пластин выполняют аналогично раз-
блокированию линз (см. § 24).
Жестким методом, при котором смолу наносят тонким слоем,
блокируют пластины с непараллельностью сторон до 0,01—0,05 мм.
Для наклейки применяют планшайбы с концентрическими пазами
или рифлениями. В этом случае заготовка базируется по поверх-
ности планшайбы, а смола, попадая в пазы, удерживает заготовку
на планшайбе.
Оптическим контактом блокируют пластины при	и N < 2.
Блокирование оптическим контактом основано на действии сил
межмолекулярного сцепления при сближении двух чистых полиро-
Рис. 71. Блок пластин, на-
клеенных на «точки»
ванных оптических поверхностей при
значениях N 2.
Для блокирования оптическим кон-
тактом одну из исполнительных плоских
поверхностей деталей полируют до зна-
чений N 2.
. Контактное приспособление изготов-
ляют из стекла МКР-1. Оно представ-
ляет собой толстую плоскопараллельную
пластину с N < 2.
144
Перед блокированием поверхности контакта приспособления
и деталей тщательно промывают спиртом и удаляют с них пылинки
беличьей кисточкой. Пластины накладывают так, чтобы они плавно
скользили по поверхности контактного приспособления.
Между деталью и контактным приспособлением видна интерферен-
ционная картина, которая исчезает при прижатии детали.
Для предохранения контакта от попадания влаги, резко умень-
шающей прочность соединения, шов контакта на краю пластины по-
крывают шеллаком или нитроэмалью.
При снятии пластин с оптического контакта после их шли-
фования и полирования — удаляют слой защитного лака со шва,
а затем детали слегка нагревают с одной стороны.
Шлифовальники для обработки плоскостей расшлифовываются
аналогично сферическим (см. § 24). Рабочую поверхность делают
вогнутой с 7?сф 250 м. Для среднего и мелкого шлифования можно
применять один шлифовальник.
Шлифование микропорошками М10 или М7 и полирование блоков
пластин выполняют на станках типа ШП с расположением шпин-
делей в ряд.
При шлифовании выдерживают толщину и клиновидность пла-
стин. Клиновидность определяют как разнотолщинность пластин
по краю. Обычно ее величина не более допуска на толщину пластины.
Если клиновидность превышает допустимую величину, то ее устра-
няют, усиливая шлифование толстого края блока, дополнительным
давлением.
Пластины с дефектами по классам чистоты Р = I—II и значе-
нием N > 10, являющиеся подложками для нанесения сеток и
шкал, полируют суконными полировальниками.
Обрабатываемые плоские поверхности при шлифовании контро-
лируют по дефектам чистоты и оптической притирочной линейкой
на неплоскостность, а при полировании пробными стеклами или
на интерферометре.
Отполированные поверхности пластин после контроля лакируют
и разблокировывают.
Обработку второй стороны пластин выполняют в той же после-
довательности, что и первой (см. рис. 70), после чего пластины
промывают аналогично линзами.
Доводка в сепараторах
Доводку пластин в сепараторах применяют для уменьше-
ния погрешностей обработки до значений N 1 и ДМ 0,1.
Сепаратор представляет собой диск из стекла марок МКР-1 или
ЛК5 диаметром D = 1504-450 мм, толщиной t = 304-60 мм и по-
грешностями рабочей поверхности N = 2-^3, ДМ = 0,3 (рис. 72).
В диске сделано несколько отверстий, которые располагаются
на разных расстояниях от центра так, чтобы коэффициент покрытия
инструмента сепаратором распределить приблизительно равномерно
Ю Заказ 1413	145
по зонам. При доводке сепа-
ратор перемещается по смо-
ляному полировальнику и пра-
вит его поверхность, разрав-
нивая смолу.
Сепаратор 2 устанавливают
на полировальник 1 шлифо-
вально-полировального станка.
В отверстия сепаратора с за-
зором укладывают пластины 3,
предварительно отполирован-
ные с N = 2 и A7V = 0,3. Пла-
стины кроме движений, совер-
Рис. 72. Схема доводки пластин в сепа
раторе
шаемых вместе с сепаратором,
вращаются вокруг своей оси в отверстиях сепаратора. Для того
чтобы на торцах пластин не появлялись выколки, стенки от-
верстий сепаратора обклеивают резиной 4. На каждую пластину
помещают груз 5. Если необходимо устранить клиновидность пла-
стины, то при ее доводке в сепараторе давление груза 5 смещают
с центра пластины.
При продолжительном полировании плоскостность рабочей по-
верхности сепаратора ухудшается и его правят, восстанавливая
первоначальную точность рабочей поверхности.
Изготовление клиньев. Для шлифования клина с углом 6°
заготовки — плоскопараллельные пластины 3 — базируются на
поверхности металлических сухарей 2 и приклеиваются • смолой 1
по периферийному шву (рис. 73, а).
При шлифовании выдерживают высоту Я, замеряя ее микро-
метром в трех точках блока, расположенных под углом 120°
Для клиньев размером менее 50 мм применяют приспособление 1
квадратной формы, имеющее накладку 2 с продольными пазами,
которые выполняют фрезерованием, долблением или шлифованием
(рис. 73, б). В пазах базируются и крепятся приклеиванием заго-
товки 3.
Если на угол клиньев заданы допуски от 30" и меньше, то их
изготовляют парами. Каждый клин обрабатывают, как указано выше,
и используют в качестве контактного компонента для другого.
Посаженные оптическим контактом один на другой клинья доводят,
как пластины, по плоскостности и параллельности, например в се-
7	2	3
Рис. 73. Приспособление для шлифования клина
146
параторах. При изготовлении точных клиньев плоскостность испол-
нительных поверхностей должна выдерживаться с погрешностью
N < 1.
Контроль углов у полированных клиньев проводят на коллима-
торных и автоколлиматорных приборах или на гониометрах с по-
грешностью до 1" (см. §30).
Если пластины или клинья имеют прямоугольную форму, то
у них предварительно обрабатывают боковые стороны, выдерживая
при этом прямые углы и пирамидальность.
§ 27.	ИЗГОТОВЛЕНИЕ ПРИЗМ
Для серийного производства призм заготовкой является
прессовка, для единичного — кусок стекла. Примерная схема тех-
нологического процесса серийного изготовления наиболее распро-
страненной прямоугольной призмы типа АР—90 указана на рис. 74.
Конкретный технологический процесс изготовления призм за-
висит от конструкции, заданной точности выполнения углов и гра-
ней призм. Для призм сложной конструкции технологические про-
цессы весьма различны и состоят из нескольких десятков операций.
Обработку призм из прессовки начинают с операции шлифова-
ния вспомогательных параллельных боковых поверхностей. Чаще
всего ее выполняют на шлифовально-обдирочных станках типа
ОС-1000, ОС-1500 абразивами №6 и М28 (см. § 19), на станках типа
СТШ-400, а также плоскошлифовальных станках с помощью ал-
мазного инструмента.
Для обработки исполнительных поверхностей и подгонки углов
призм заготовки склеиваются в столбик, длина которого по отно-
шению к высоте призмы составляет 6 1 (см. § 20).
В единичном производстве обрабатывают призмы одного типо-
размера столбиками вручную, в серийном — одновременно по не-
сколько склеенных штук в металлических приспособлениях.
Блокирование призм в приспособлениях осуществляется при-
клеиванием или зажимом.
При креплении механическим зажимом в пазы металлического
приспособления 2, прикрепленного к планшайбе 3, последовательно
вкладывают призмы У, которые склеены между собой, и закрепляют
по боковым сторонам с помощью винтов (рис. 75). Профиль пазов
приспособлений соответствует углам между базовыми поверхностями
призм.
Призму 1 приклеивают к металлическому приспособлению 2,
закрепленному на планшайбе 3, смолой 4 (рис. 76).
Точность выполнения угловых размеров пазов в приспособлении,
по которым базируются призмы, должна быть выше заданной точ-
ности изготовления углов призм в этом приспособлении.
На металлических приспособлениях обрабатывают призмы
с точностью углов до 5—8'
Для получения призм с погрешностями углов менее 1—2' при-
меняют приспособления из шлифованных стеклянных призмати-
10*
147
Кусок
Рис. 74. Схема технологического процесса
серийного изготовления прямоугольной
призмы АР—90
148
Рис. 75. Блок столбиков
призм в приспособлении
с механическим зажимом
Рис. 76. Блок призм, приклеен-
ных по эластичному методу
Рис. 77. Блок призм, приклеенных
к стеклянным линейкам
Рис. 78. Погрешности при обработке столбиков призм:
а — косина; б — пирамидальность
149
Рис. 79. Гипсовка призм
живают. основные габаритные
Косина призм заключается
параллельны один другому,
ческих брусков 2 с погрешностью
углов до 10—20", которые по бо-
кам предварительно наклеивают
на шлифованную металлическую
планшайбу 3 твердой смолой 4
(рис. 77). Призму 1 притирают
обработанными поверхностями
к стеклянным брускам 2 и при-
клеивают по бокам смолой 4, ко-
торую с помощью горелки наносят
в шов соприкосновения призм
с поверхностями приспособления.
При обработке призм выдер-
и угловые размеры
в том, что ребра призмы остаются
но не перпендикулярны (8 =^= 90°)
к боковым поверхностям (см. рис. 78, а). Контроль косины у отдель-
ных столбиков призм выполняют угольником (см. § 30).
Пирамидальность призмы л — непараллельность отражающей
грани и противоположного ей ребра — контролируют у столбика
призм, как разность показаний Да =	— а2 при измерении раз-
меров ах и а2 на концах столбика (рис. 78, б).
На блоке пирамидальность определяют как разность размеров Нг
и Н2, измеренных на двух концах столбика (рис. 75).
Величину 645° определяют таким же образом, но измерения вы-
полняют для столбиков, находящихся на противоположных сторо-
нах приспособления, например по рис. 75 слева и справа.
После обработки призм в столбиках наносят фаски на ребрах,
контролируют, расклеивают столбики и промывают призмы. Затем
наносят фаски на остальных ребрах и трехгранных углах и, если
требуется по чертежу, обрабатывают пазы, закругления, скосы и т. д.
Последние обрабатывают алмазными инструментами в приспособле-
ниях с механическим зажимом призм.
На последующих операциях выполняют шлифование и полиро-
вание исполнительных поверхностей призм.
Для шлифования и цолирования призм с точностью угловых раз-
меров до 6—8' применяют крепление призм в блоке с помощью твер-
деющего раствора гипса, так называемую гипсовку. При блокирова-
нии на плоскую поверхность притирочного диска — планшайбы 7
наносят тонкий слой вазелина, на который притирают призмы 6
обрабатываемой затем стороной (рис. 79). Призмы располагают так,
чтобы наиболее полно использовать площадь планшайбы. На краю
планшайбы устанавливают три стеклянные пластинки 5 толщиной
2—4 мм* Пластинки предназначены для того, чтобы призмы при
обработке выступали над поверхностью обода 3. Промежуток между
планшайбой и ободом 3 засыпают мелкими древесными опилками 4.
Установив металлический обод 3 на пластинки, в него зали-
вают раствор гипса 2,
150
Сверху обода устанавливают крышку /, заканчивающуюся резь-
бой для крепления приспособления на шпинделе станка. После
заливки гипсовый раствор затвердевает в течение 5—8 ч. Затем
приспособление переворачивают, снимают планшайбу и сте-
клянные пластинки, сметают щеткой опилки, а обнажившиеся
под опилками участки гипса покрывают тонким слоем расплавлен-
ного воска, предохраняющего гипс от выкрашивания в процессе
обработки.
Выступающие поверхности загипсованных призм последовательно
шлифуют и полируют на станках типа ШП.
После полирования обработанные поверхности призм лакируют,
чтобы предоханить их от повреждения при разблокировании, затем
производят разблокировывание. Обод снимают, а гипс разбивают,
извлекая из него обработанные призмы.
Достоинствами гипсовки является простота способа, возможность
обрабатывать различные по габаритным размерам и конфигурации
призмы в одном приспособлении и максимальное использование
полезной площади блока, дающее наибольший экономический
эффект при обработке.
Недостатком гипсования является длительность процесса бло-
кирования, недостаточно высокая точность углов призм после обра-
ботки и загрязненность производственного участка отходами гипса.
Невысокая точность обработки объясняется деформациями и раз-
воротом призм в застывающем гипсовом растворе.
Промывку полированных призм от защитного лака осуществляют
аналогично промывке линз (см. § 24).
Для призм с погрешностью плоскостности исполнительных по-
верхностей менее W = 1 и углов до 2" применяют доводку призм
в сепараторах.
Если призмы имеют простую конфигурацию и размеры обраба-
тываемых граней составляют более 30 мм, то доводку в сепараторах
осуществляют с использованием вспомогательной призмы, приклеи-
ваемой сверху.
Доводку призм выполняют аналогично доводке пластин (см. § 26).
Для доводки призм, имеющих сложную конфигурацию и размеры
менее 30 мм применяют специальные контактные приспособления.
Приспособление представляет собой прямоугольную стеклянную
пластину 3, углы и поверхности которой обработаны с точностью 1 —
2" (рис. 80). В центре пластины наклеен ниппель 4 для передачи
движения от шарового конца поводка станка. Призмы 2 полирован-
ной стороной крепят с помощью оптического контакта к боковым
поверхностям пластины 3.
Призмы и пластины шлифуют одновременно на планшайбе 1
микропорошком М10, а затем полируют. Точность углов призмы
обеспечивается равенством размера Н по всему блоку, который
контролируют микрометром при шлифовании и автоколлимато-
ром при полировании.
На рис. 81 изображена другая конструкция контактного при-
способления.
151
Рис. 80. Доводка призм на кон-
тактных приспособлениях
Рис. 81. Доводка призм на
контактной пластине
Призмы 1 полированной стороной соединены при помощи опти-
ческого контакта со стеклянной прямоугольной пластинкой 2.
Плоские поверхности пластины отполированы с погрешностью не
более 0,1М, а углы 90° выполнены с погрешностью 1—2" Пластины 2
соединены при помощи оптического контакта с круглой плоско-
параллельной пластиной 3, которая приклеивается к металличе-
ской планшайбе 4.
Мелкое шлифование ведут порошком М10, добиваясь равенства
размера Н с погрешностью 0,001—0,02 мм по всему блоку.
Призмы, имеющие первоначальную погрешность прямого угла
в 20—30", доводят полированием с точностью 1—2"
Углы призм контролируют на гониометре или автоколлимацион-
ном приборе (см. § 30).
§ 28.	ПОКРЫТИЯ ОПТИЧЕСКИХ ПОВЕРХНОСТЕЙ
На оптические поверхности деталей, выполняющих роль
подложек, наносят один или несколько слоев металлов или диэлек-
триков, имеющих определенные назначения и оптические характе-
ристики.
Виды покрытий
Существуют несколько видов покрытий оптических по-
верхностей.
Зеркальные покрытия получают нанесением непрозрачных тон-
ких пленок металла или диэлектриков на переднюю или заднюю
152
исполнительную поверхность оптической детали, являющейся
в этом случае подложкой зеркала; эти покрытия характеризуются
коэффициентом отражения р в %.
Светоделительные покрытия осуществляют нанесением прозрач-
ного тонкого слоя металла или диэлектриков на оптическую испол-
нительную поверхность; они характеризуются соотношением коэф-
фициентов отражения и пропускания р/т при известном светопогло-
щении.
Просветляющие покрытия получают нанесением тонких пленок
диэлектриков на исполнительную поверхность детали; они харак-
теризуются коэффициентом остаточного отражения р.
Фильтрующие нейтральные покрытия переменной плотности и
интерференционные покрытия выполняют нанесением на оптиче-
скую исполнительную поверхность детали тонких пленок металлов и
диэлектриков. Фильтрующие покрытия характеризуются длиной
волны % пропускания или отражения, коэффициентом пропуска-
ния отражения р^ на длине волны; шириной спектрального интер-
вала на половине максимума пропускания 6^о5
Защитные покрытия осуществляют нанесением на поверхности
стекла пленок неорганических и органических веществ, они служат
защитой от разрушения, образования налетов и других дефектов.
Общее требование к защитным покрытиям: обеспечить химическую
и механическую прочность стекла при неизменных оптических свой-
ствах.
Таблица 15
Наименование покрытий	Условное обозначение покрытий	Наименование покрытий	Условное обозначение покрытий
Зеркальное внешнее		Фильтрующее	_ф
Зеркальное внутреннее		Защитное	
Светоделительное		Т окопроводящее	
Просветляющее		Поляризующее	Q
153
Токопроводящие покрытия получают нанесением на поверхность,
стекла слоя полупроводниковой двуокиси олова и образованием
на ней родиевых или серебряных электродов. Они предназначены
для предохранения от запотевания и обледенения электрообогре-
вом оптических поверхностей деталей.
Поляризующие покрытия выполняют осаждением веществ из
растворов титанового, кремниевого эфиров и азотнокислого тория.
Эти покрытия характеризуются степенью поляризации све ового
потока в определенном участке спектрального диапазона.
Условные обозначения покрытий на поверхностях оптических
деталей приведены в табл. 15.
Покрытия характеризуются как указанными оптическими по-
казателями, так и эксплуатационными: химической устойчивостью,
степенью устойчивости к влажной атмосфере, органическим раство-
рителям, морской воде и механической прочностью.,
По прочности на истирание покрытия делят на пять качествен-
ных групп: 0 — особо прочные, допускающие чистку в полевых
условиях; I — прочные, допускающие чистку с применением орга-
нических растворителей; II—средней прочности, допускающие
осторожную чистку ватой или кистью; III — непрочные, не до-
пускающие механической чистки; IV — механически и химически
непрочные, требующие обязательной заклейки стеклом.
Количественно прочность на истирание характеризуется числом
оборотов детали, при котором на пленке покрытия образуется сквоз-
Таблица 16
Материал	Услов- ное обо- зна- чение	Способ нанесения и его условное обозначение	Материал	Услов- ное обо- зна- чение	Способ нанесения и его условное обозначение
Алюминий Золото Никель Палладий Серебро Хром Титан Стронций фтори- стый Магний фтористый Сурьма трехсерни- стая Цинк сернистый Моноокись крем- ния	1 2 4 5 8 9 15 18 24 27 29 31	Испарение в вакууме И	Серебро азотноки- слое Торий азотноки- слый Кремневый эфир Титановый эфир Смесь титанового и кремневого эфиров	25 30 43 44 45	Осаждение из раство- ров Р
			Медь Палладий Фосфорнокислый аммоний	3 5 21	Электролиз Е
			Азотная кислота Уксусная кислота	61 63	Травление Т
Парафин Воск	84 85	Нанесение расплава Н			
			Лак бакелитовый	72	Кистью, пульвери- затором П
154
ная царапина, наблюдаемая через лупу. Испытание на истирание
производят на приборе для истирания пленки, обеспечивающем вра-
щение детали с частотой 500 об/мин под нагрузкой 1—3 Н с по-
мощью резинового наконечника, смещенного от оси вращения де-
тали на 5 мм.
Исходным материалам покрытий присвоены цифровые условные
обозначения, которые для основных материалов указаны в табл. 16.
Способы нанесения покрытий
Способы нанесения покрытий подразделяются на хими-
ческие и физические. К химическим способам относят осаждение ве-
щества из раствора, электролиз, травление, осаждение вещества из
паровой фазы. К физическим — термическое испарение вещества в ва-
кууме, ионно-плазменное распыление веществ, катодное распыление.
Покрытия травлением и ионно-плазменным распылением при-
меняют крайне редко.
Все виды покрытий улучшают оптические и другие свойства де-
талей, но снижают чистоту исполнительных поверхностей на один
класс по ГОСТ 11141—65.
Способ нанесения покрытий гидролизом спиртовых растворов
применяется для получения просветляющих, светоделительных,
фильтрующих и поляризующих покрытий оптических деталей.
Основными пленкообразующими веществами являются растворы
этиловых эфиров ортотитановой и ортокремневой кислот, их сме-
сей и раствор азотнокислого тория. Способ основан на быстрой
омыляемости тонких слоев этиловых эфиров этих кислот под дей-
ствием влажного воздуха комнатной температуры. Омыление —
реакция спиртовой группы эфира с выделением воды. Получающийся
при омылении этиловый спирт улетучивается, а двуокись кремния
или титана осаждается на стекле прозрачной пленкой.
На участке нанесения покрытий этим способом поддерживают
постоянную температуру 20—25° С и влажность 50—60%. Более
высокая температура или влажность приводят к интенсивному гид-
ролизу и к получению неоднородной пленки. При меньшей влажности
пленка плохо сцепляется со стеклом из-за медленного протекания
гидролиза.
Станок для нанесения покрытий имеет станину с вертикально
расположенным шпинделем, заканчивающимся самоцентрирующим
или вакуумным патроном для крепления оптических деталей.
Частота вращения шпинделя плавно регулируется от 750 до
12 000 об/мин при стабильности числа оборотов =tl%. Шпиндель
станка расположен в защитном устройстве. Верх цилиндрической
поверхности детали при закреплении остается свободным для бес-
препятственного стекания излишков раствора. При нанесении по-
крытий на некруглые детали и призмы применяют патроны со спе-
циальными шторками, предназначенными для предохранения от
завихрений воздушных потоков. Расположение и размеры шторок
подбирают экспериментально.
155
Термостаты, применяемые для сушки пленки, снабжены авто-
матическими регуляторами с точностью регулировки температуры
±5° и позволяют производить нагрев до 400° С.
Технологический процесс нанесения покрытий состоит из не-
скольких операций.
Приготовление растворов, из которых образуются пленки, за-
канчивают за 2—3 ч до начала просветления. Первый раствор
содержит 2—15 вес. ч. титанового эфира, а второй 3—45 вес. ч.
кремниевого эфира. Они растворены в 100 мл эфира в присутствии
растворителя (спирт или ацетон) и катализатора (соляная кислота).
Концентрация исходных веществ, определяющая величину по-
казателя преломления и вязкость раствора, выбирается в зависи-
мости от размеров детали, числа слоев и толщины пленок.
Подбор условий нанесения покрытий выполняют эксперимен-
тально после выбора частоты вращения детали и концентрации,
а также количества растворов в зависимости от оптической тол-
щины пленок и размеров детали.
Подготовка подложек заключается в чистке поверхности спир-
том и смахивании пыли беличьей кисточкой предварительно и после
закрепления детали в патроне станка. Наличие мельчайших пыли-
нок, следов жировых веществ, остатков смолы и полирита приводит
к образованию неоднородной по толщине и непрочной пленки.
Нанесение растворов на подложку выполняют из градуированных
пипеток в центр просветляемой поверхности после включения станка
и достижения требуемой частоты вращения.
Межоперационный контроль заключается в оценке качества и
интерференционной окраски пленки, соответствующей требуемой
оптической толщине. Неудачно нанесенную пленку нужно снять
сразу же после ее нанесения ватным тампоном, смоченным в спирте.
Сушка пленки осуществляется в термостате по программе:
прогрев, выдержка при определенной температуре и остывание.
Длительность сушки и температура, при которой она происходит,
зависят от химического состава и концентрации веществ, числа
слоев, толщины пленок, размеров детали. При сушке оптическая
толщина пленки уменьшается. Цвет пленки до сушки и после уста-
новлен нормалями.
Контроль деталей осуществляется просмотром и оценкой цвета
в сравнении с цветовым образцом на темном фоне в отраженном
свете лампы молочного стекла. Приемно-сдаточный контроль заклю-
чается в измерении пленки на спектральных и фотометрических
приборах и просмотром дефектов поверхности в отраженном свете
через лупу 6х.
Механическую прочность пленок проверяют протиранием по-
верхности салфеткой, смоченной спиртом или эфиром.
По механической прочности покрытия, полученные по таким
типовым технологическим процессам, соответствуют I—II группе
механической прочности.
В чертежах технологический процесс двухслойного просветле-
ния исполнительных поверхностей деталей из растворов ортотита-
156
нового и ортокремневого эфиров условно обозначают: просветл.
44Р43Р (см. табл. 16).
Достоинства этого способа заключаются в следующем: 1) тех-
нологический процесс нанесения покрытий не требует сложного
оборудования и аппаратуры; 2) возможен контроль и исправление
характеристик покрытия в процессе нанесения слоев; 3) получен-
ные пленки имеют высокую механическую прочность и химическую
устойчивость.
Недостатки способа таковы: 1) детали имеют ограниченные раз-
меры (10—260 мм); 2) трудно обеспечить равномерность толщины
пленки от центра к краю, особенно на деталях с малым радиусом
кривизны и некруглой формы; 3) малый эффект просветления
стекол, имеющих nD 1,5; 4) процесс получения многослойных
пленок длителен — 2—3 слоя в день.
Способ нанесения покрытий восстановлением вещества из рас-
творов (серебрение) основан на осаждении металлического серебра
из солей. Он применяется для получения зеркальных покрытий из
серебра с р = 88% и светоделительных с различным отношением
р/т. Пленкообразующим веществом является азотнокислое серебро.
Технологический процесс нанесения зеркальных покрытий се-
ребра состоит из нескольких операций.
Подготовку подложек ведут обработкой концентрированной азот-
ной кислотой, протиркой раствором щелочи и промывкой дистил-
лированной водой. Поверхность подложки обрабатывают раствором
двухлористого олова, что способствует ускорению процесса серебре-
ния и улучшает качество покрытия. После промывки до начала про-
цесса серебрения подложки хранят в дистиллированной воде. Уча-
стки детали, не подлежащие серебрению, защищают слоем парафина.
Приготовление растворов выполняют заранее и хранят в тем-
ном и прохладном месте. Серебрящий раствор составляют из смеси
азотнокислого серебра, аммиака и щелочи. Восстанавливающий
раствор — инвертированный сахар — составляют из сахара-ра-
финада и раствора серной кислоты. Растворы готовят раздельно и
смешивают в определенной пропорции перед началом серебрения.
На процесс серебрения отрицательно влияют органические примеси,
сернистые соединения, коллоидные вещества. Особое значение имеет
чистота воды, которую дважды дистиллируют.
Серебрение ведут в покачивающейся ванне свежеприготовленной
п охлажденной смесью серебрящего и восстанавливающего раство-
ров. Толщина покрытия зависит от продолжительности процесса
серебрения и его температурного режима.
Для образования плотного непрозрачного слоя зеркального
покрытия процесс серебрения ведут 10—15 мин с дальнейшей про-
мывкой в дистиллированной воде, повторяя этот цикл в новых рас-
творах 3—4 раза. Толщина серебряного слоя в этом случае полу-
чается равной 0,3—0,5 мкм.
Светоделительные покрытия полупрозрачным серебрением по-
лучают серебрением при +15° С в течение 4—7 мин в зависимости
от требуемого отношения р/т.
157
Серебро, осевшее на неподлежащие серебрению поверхности,
снимают ватным тампоном, смоченным в азотной кислоте. После
промывки детали сушат в струе чистого сухого воздуха.
Защита зеркальных слоев имеет несколько видов. Светоде-
лительные слои серебра защищают приклеенной к ним стек-
лянной пластиной. Зеркала с внешним отражением защищают плен-
кой из прозрачного лака, которую наносят толщиной 3—4 мкм.
Защита лаком мало эффективна, ее применяют для поверхностей
невысокой точности.
В зеркалах с внутренним отражением защищают заднюю по-
верхность слоя серебра меднением в ваннах, где электролитОхМ слу-
жит водный раствор медного купороса в серной кислоте, а катодом —
покрытые серебром поверхности деталей. Для экранизации граней,
не подлежащих меднению, применяют защитные приспособления.
После меднения детали промывают, сушат и наносят пульвериза-
тором слой бакелитового лака с наполнителем — алюминиевой пуд-
рой или порошком слюды. Затем детали помещают в термостат для
отвердения пленки лака.
Контроль деталей направлен на обнаружение следующих де-
фектов: а) пятен, точек, царапин; б) неоднородности серебряного
слоя; в) отклонение оптических характеристик от технических усло-
вий; г) неточность склейки (у светоделителей).
В чертежах технологический процесс осаждения серебра из
раствора с последующим меднением и лакировкой условно обозна-
чают: зеркальн. 25РЗЕ72П.
Достоинство серебрения заключается в простоте оборудования
и возможности получения зеркал с внутренним отражением наи-
высшей группы механической прочности. Основной недостаток
серебрения—ограниченное применение зеркал с задним покрытием
и светоделителями, заклеенными покровными стеклами.
Способ нанесения покрытий испарением веществ в вакууме
является наиболее распространенным. Этот способ заключается
в том, что вещества термически испаряются в высоком вакууме и
конденсируются на поверхности подложек. Вакуум необходим,
чтобы частицы пара вещества не претерпевали соударений с моле-
кулами остаточных газов при движении к подложке и не изменяли
прямолинейности траектории своего движения. Для вакуумной
камеры высотой 500—700 мм необходимо давление (1,ЗЗч-0,66) X
Х10"3Па.
Вакуумная установка состоит из камеры, в которой происходит
нанесение покрытий; откачивающей системы, блоков аппаратуры
накала испарителей и обработки подложек тлеющим разрядом и
контроля толщины слоев (рис. 82).
Внутри стеклянного или металлического колпака расположен
держатель подложек /, испарители 4, электрод 2 системы обработки
разрядом, экран 3, фотометрическое устройство для контроля пропус-
кания или отражения слоев. Колпак 13 с помощью герметических уп-
лотнений установлен на фундаментной стеклянной или металлической
плите, в которой с другой стороны подведена откачная система.
158
Откачная система состоит из форвакуумного насоса 8 и баллона 7,
клапанов 5, 10, 11 и высоковакуумного диффузионного насоса 6,
термопарных 9 и манометрических ламп 12 для измерения ва-
куума.
Технологический процесс нанесения покрытий состоит из не-
скольких операций.
Подготовка подложек заключается в промывке и обезжиривании
этиловым спиртом.
Подготовка вакуумной камеры включает промывку колпака и
аппаратуры, загрузку испарителей веществом пленок, размещение
подложек в оправах.
Откачивание воздуха из вакуумной камеры до давления 1,33 Па
выполняют форвакуумным насосом 8.
Обработку подложек тлеющим разрядом в зависимости от ма-
териала подложки и размеров колпака проводят 3—10 мин при на-
пряжении на электродах 1,5—2,5 кВ при силе тока 100—200 мА.
Повторное откачивание воздуха из вакуумной камеры до давле-
ния (1,33 4-0,66) • 10"3 Па выполняют высоковакуумным насосом 6,
не отключая работающего насоса 8.
Испарение вещества происходит под колпаком после откачки
воздуха. Предварительно испаряют внешний загрязненный слой
вещества при экранировании подложек заслонкой (см. рис. 82).
Затем отводят заслонку и
начинают испарять веще-
ство на подложку. Ско-
рость испарения зависит,
от материала испаряемого
вещества и толщины по-
крытия. Толщину покры-
тия или связанные с ней
коэффициенты пропуска-
ния и отражения конт-
ролируют с помощью фото-
метрического устройства.
Многослойные покрытия
наносят поочередно, испа-
ряя вещества из отдельных
элементов испарителя.
Разгерметизация кол-
пака происходит с помо-
щью натекателя при за-
крытых клапанах 5 и 11.
Высоковакуумный насос 6
выключается, низковаку-
умный насос 8 работает
при открытом клапане 10
до полного остывания вы-
Рис. 82. Схема вакуумной установки для на-
несения покрытий
соковакуумного насоса
(см. рис. 82).
159
Контроль покрытий ведут визуально, фото- и спектрометри-
чески на соответствие требованиям чертежа или технических усло-
вий. Металлические слои контролируют по контрольным образцам
на сцепление слоя с подложкой.
В чертежах технологический процесс изготовления зеркального
покрытия испарением алюминия условно обозначают: зеркальн. 1И.
Достоинства способа заключаются в универсальности — воз-
можности получения всех видов покрытий; в большой скорости на-
несения покрытий, что способствует изготовлению однородных по-
крытий; в возможности точного контроля характеристик пленок
в процессе изготовления.
Недостатки способа такие: невысокие механическая прочность,
влагостойкость и малая химическая устойчивость покрытий.
Способ нанесения покрытий катодным распылением веществ.
Способ основан на явлении медленного разрушения (распыления
вещества) катода под действием ударяющихся о него атомов или
молекул инертного газа, ионизированных электрическим разрядом
между электродами при давлении около 0,13 Па. Свободные атомы
или молекулы вещества катода покидают его поверхность и осаж-
даются на противостоящих катоду поверхностях.
При этом способе применяют установки, аналогичные установ-
кам для нанесения покрытий термическим испарением веществ в вы-
соком вакууме (см. рис. 82), но колпак имеет относительно меньшую
высоту, так как расстояние между электродами невелико. Скорость
процесса распыления зависит от вещества катода, давления и при-
роды газа, параметров разряда. Оптимальное давление газа под-
бирается экспериментально и поддерживается постоянным в тече-
ние всего времени напыления. Для получения покрытий равномер-
ной толщины применяется катод, форма которого соответствует
форме детали, а размеры на 25% больше размеров детали.
Способ применим для изготовления всех видов покрытий, но
наиболее часто его используют для образования светоделительных
и зеркальных слоев из тугоплавких и благородных металлов.
Технологический процесс близок к процессу нанесения покрытий
термическим испарением веществ в вакууме; он состоит из следующих
операций:
1) подготовки подложек; 2) подготовки вакуумной камеры с раз-
мещением подложек и катодов; 3) откачивания вакуумной камеры
до давления (1,33-4-0,13) Па; 4) изготовления покрытия распылением
катода при напряжениях 1,5—2,5 кВ; 5) разгерметизации колпака;
6) контроля покрытий.
Покрытия, полученные этим способом, устойчивы к влажной
атмосфере, органическим растворителям и соответствуют 0 и 1-й
группам механической прочности. Прочность металлических по-
крытий определяется природой вещества слоя.
В чертежах технологический процесс изготовления светодели-
тельного покрытия катодным распылением золота условно обозна-
чают: светоделит. 2К-
160
Достоинства способа заключаются в универсальности — воз-
можности получения всех видов покрытий; в возможности получе-
ния прочных пленок, в том числе и из тугоплавких веществ; в ми-
нимальном расходе материалов, что особенно важно при изготовлении
покрытий из драгоценных металлов — золота, платины.
Недостатки способа такие: контроль покрытий в процессе изго-
товления слоев сложен; способ ограничен небольшими размерами
подложек — до 100—150 мм из-за неравномерности толщины слоев
и отсутствия больших катодов; длительность процесса большая,
особенно при изготовлении многослойных покрытий.
§ 29.	СОЕДИНЕНИЕ ОПТИЧЕСКИХ ДЕТАЛЕЙ
Неразъемное соединение исполнительных поверхностей
оптических деталей применяют для изготовления склеенных объек-
тивов, клиньев, блоков призм, интерференционных светофильтров,
поляризаторов и кювет.
Неразъемное соединение оптических деталей получают склеива-
нием или глубоким оптическим контактом.
Общими требованиями к неразъемному соединению оптических
деталей являются: 1) сохранение оптических свойств соединяемых
деталей; 2) минимальные деформации поверхностей после соедине-
ния; 3) обеспечение необходимой механической прочности, термо- и .
влагостойкости, химической устойчивости.
Склеивание
Склеивание — неразъемное соединение оптических дета-
лей клеящими веществами с оптическими характеристиками, близ-
кими к склеиваемым деталям.
К оптическим характеристикам клея предъявляют следующие
требования: максимальная прозрачность, высокая оптическая одно-
родность, близость показателей преломления и спектральных ха-
рактеристик клея и соединяемых элементов.
Технологические характеристики клея: адгезия к стеклу, пла-
стичность, температура отвердевания и размягчения, способность
создавать непрерывный клеящий слой минимальной толщины,
устойчивость к механическим воздействиям, морозо-, тепло- и влаго-
стойкость, химическая устойчивость, возможность расклейки.
Устойчивость к механическим воздействиям, пластичность и
толщине слоя клеящего вещества влияют на механическую проч-
ность склеенного блока деталей.
Коэффициенты температурного расширения, пластичность, тол-
щина слоя влияют на тепло- и морозостойкость соединения деталей.
Морозостойкость оценивают по способности выдерживать охлажде-
ние до минус 40—60° С без видимых разрушений соединения дета-
лей. Морозостойкость соединения зависит также от формы, размеров
и свойств склеиваемых деталей.
Температура размягчения и толщина слоя клеящего вещества
влияют на теплостойкость склеенного блока деталей. Теплостойкость
И Заказ 1413	161
оценивают по способности клея предотвращать относительное сме-
щение склеенных деталей при температурах 40—60° С. Низкая теп-
лостойкость вызывает смещение склеенных деталей, нарушает их
соосность.
Недостаточная химическая устойчивость и низкая влагостой-
кость клеящего вещества приводит к дефектам соединения и к по-
явлению расклеенных участков на соединяемых поверхностях.
Склеивающие материалы
Некоторые свойства основных оптических клеев приве-
дены в табл. 17 и описаны ниже.
Бальзам — естественная смола пихтовых деревьев, прозрачная,
желтого цвета. Его свойства и показатели качества определены
ГОСТ 2290—43. Подготовка клеящего вещества заключается в рас-
творении живицы в эфире, промывке водой, сушке, фильтровании
и сгущении, в процессе которых удаляются кислоты из живицы и
получается необходимая твердость клея.
Для повышения пластичности в клей добавляют льняное, туко-
вое, вазелиновое масла, являющиеся пластификаторами. Бальзамы
маркируют по твердости на весьма твердые (ВТ), твердые (Т),
средние (С), мягкие (М) и весьма мягкие (ВМ).
К недостаткам бальзама относятся невысокий предел прочности
на разрыв, тепло- и морозостойкость и малая прозрачность в ультра-
фиолетовой области спектра.
Бальзамин — синтетическое полимеризующееся бесцветное ве-
щество, основой химического состава которого служит карбинол.
Таблица 17
Марка клея	Диапазон рабо- чих температур в °C	Влагостойкость при влажности 98%, Т = 40° С в сутках	Усадка в %	Предел прочно- сти на растяже- ние в МПа	Показатель пре- ломления	Область про- зрачности в мкм	Толщина слоя клея в мкм I
Бальзам	+50 —60	5—7	—	4	1,53± 0,01	—	10—30
Бальзамин	+80 —60	8—10	14	ДО 6	1,519± 0,002	0,37—2,8	10—20
Акриловый	+80 —60	5—7	40—50	10	1,486± 0,003	0,29—2,8	15
ОК-50П	+ 130 —170	7—10	2,0—3,0	10	1,580+0,002	0,28—2,8	10—20
ОК-72Ф	+ 130 — 170	70	3,6	10—13	1,586± 0,002	0,28—2,8	10—20
УФ-235М	+50 —60	>30	40—60	4—6	1,462± 0,002	0,220—2,8	20—25
ОК-60	+ 150 —60	не вла- гостой- кий	40—60	3,5	1,515± 0,002	до 8,0	10—20
162
Клей состоит из бальзамина и перекиси бензоила, хранящихся
раздельно. Приготовление клея заключается в кипячении бальза-
мина и смешивании его с кристаллами перекиси бензоила в соот-
ношении 100 : 1 весовых частей. Хранить бальзамин можно лишь
в течение 1—3 ч при 13—20° С или 8 ч при 0° С. Под действием света
и при повышенной температуре клей самопроизвольно полимери-
зуется и приходит в негодность.
Бальзамин рекомендуется для применения при склеивании опти-
ческих деталей с разностью коэффициентов температурного расши-
рения не более 3-10“6, размером не более 80 мм; деталей, мало де-
формируемых под действием внутренних напряжений, возникаю-
щих в процессе склеивания.
Бальзамин имеет более высокие, чем бальзам, значения предела
прочности, тепло-, морозостойкости при температурах от —50 до
+60° С, прозрачности в ультрафиолетовом диапазоне спектра и
химической устойчивости.
Основные недостатки бальзамина — значительное деформирова-
ние оптических деталей до значений N > 4 и AAf > 0,4 на наруж-
ных поверхностях и некоторая оптическая неоднородность клея,
значительная потеря прозрачности при нагреве более 75° С, а также
сложность разъединения склеенных деталей.
Акриловый клей — синтетическое прозрачное бесцветное веще-
ство. Основой химического состава служит ксилол, в котором рас-
творены метил- и бутилметакрилаты.
Склеенные акриловым клеем детали длительно сушат при тем-
пературе 50—90° С. Клей имеет значительную усадку. При высы-
хании без нагревания практически не деформирует поверхности линз.
Клей рекомендуется для склеивания деталей диаметром' до
30 мм из силикатных стекол всех марок, поляризационных призм из
кальцита, поляроидов, светофильтров и клиньев с желатиновыми
и поливиниловыми слоями. Этот клей можно применять для склеи-
вания стекла с металлом.
Клей ОК-50 — синтетическое полимеризующееся прозрачное ве-
щество слабо-желтого цвета. Клей состоит из раствора 1 вес. ч.
диановой эпоксидной смолы и 0,12 вес. ч. отвердителя полиамина,
хранящихся раздельно. Клей полимеризуется полностью при тем-
пературе 18—26° С в течение 5—6 ч.
Основное преимущество клея ОК-50 заключается в том, что он
не деформирует поверхности, его отвердевание происходит при
комнатной температуре.
К недостаткам клея относятся: токсичность для человеческой
кожи, взрывоопасность, необходимость смешивать смолу с отвер-
дителем не более чем за 40 мин перед склеиванием, чтобы не произош-
ла преждевременная полимеризация, возможность расклеивания
деталей только нагреванием в течение 4 ч до 250° С в глицерине.
Клей рекомендуется для склеивания различных оптических
деталей, работающих в условиях влажного тропического климата
и соприкасающихся с морской водой. Его можно применять для
склеивания стекла с металлом.
11*
163
Клей О К-72 Ф — синтетическое полимеризующееся прозрачное
вещество светло-желтого цвета. Клей состоит из раствора эпоксид-
ной смолы ЭД-5 и модифицированного полиамина, хранящихся раз-
дельно.
Склеивание выполняют при температуре 18—26° С. Клей про-
зрачен в области спектра до 2,8 мкм, не деформирует оптические
поверхности, чрезвычайно влаго- и термостоек. Недостатки те же,
что и у клея ОК-50. Клей рекомендуется для склеивания различных
оптических деталей, работающих в тропиках, для герметизации
склеивающих швов. Его можно применять для склеивания стекла
с металлом.
Клей УФ-235 — синтетическое прозрачное бесцветное вещество,
состоящее из раствора полимера винилацетона в циклогексане.
Клей прозрачен в области спектра от 0,220 до 2,8 мкм. Соединенные
клеем УФ-235 детали сушат при температуре +90° С.
Этот клей рекомендуется для склеивания деталей из кварца,
флюорита, фтористого лития и других материалов, прозрачных
в ультрафиолетовой области спектра.
Клей ОК-60 — синтетическое прозрачное вещество светло-жел-
того цвета, состоящее из раствора кремнеорганической смолы в тет-
рахлорэтилене.
Преимущество клея — не деформирует поверхности. Недоста-
ток — растворяется водой.
Клей прозрачен в области спектра до 8,0. мкм и рекомендуется
для склеивания оптических деталей из кристаллов (флюорита, бро-
мистого калия и др.), прозрачных в инфракрасной области спектра.
Склеенные детали сушат при температуре 18—26° С.
Технологический процесс склеивания бальзамом состоит из под-
готовки деталей и клея, собственно склеивания, центрирования,
промывки и отжига сборочной единицы оптических деталей.
В процессе подготовки попарно -комплектуют детали по виду
интерференционных картин склеиваемых поверхностей, допуская
разницу значений N = 2, и по толщине в пределах допуска на тол-
щину блока. Пары деталей чистят и нагревают до температур 140—
170° С. Одновременно нагревают бальзам в пробирке, которую по-
мещают вместе с капельницей в глицериновую или воздушную
баню.
При склеивании на нижнюю поверхность положительной линзы
наносят каплю жидкого бальзама, сверху накладывают отрица-
тельную линзу. Нажимая кусочком пробки, перемещают верхнюю
деталь, удаляя пузырьки воздуха, уменьшая толщину и разравни-
вая слой клея до 10—30 мкм.
Центрирование подогретых линз выполняют в технологической
оправке на автоколлимационном приборе перемещением верхней
линзы до совпадения изображений марок на сетке автоколлиматора
в пределах допуска на нецентричность осей линз. Затем линзы осты-
вают на установленной по уровню массивной плите. Излишки баль-
зама с цилиндрической вспомогательной поверхности скленных
линз удаляют костяным ножом.
164
Для снятия деформаций, возникших при склеивании, линзы
подвергают отжигу в термостате при температуре 50° С в течение
4—5 ч с последующим медленным охлаждением до комнатной тем-
пературы.
Детали, склеенные бальзамом, который не полимеризуется, легко
разъединяются при нагревании до 4-130° С, если возникает необ-
ходимость переклеивания.
Склеивание бальзамом применяют для деталей, лабораторных
и других приборов, эксплуатируемых и хранящихся при темпера-
турах от —20 до Д-40° С, причем исполнительные наружные поверх-
ности должны иметь значения N 4 и ДУ «С 0,4.
Технологический процесс склеивания бальзамином состоит из под-
готовки линз и клея, склеивания, центрирования, отвердения и про-
мывки соединенных деталей.
Процесс чистки деталей аналогичен их подготовке к склеиванию
бальзамом. При склейке бальзамином детали центрируют в холод-
ном состоянии, пользуясь теми же приемами, что и при склеивании
бальзамом. Для ускорения процесса полимеризации клея линзы
после склеивания и центрирования нагревают до 80—90° С в те-
чение 2—15 мин. Этим временем пользуются для контроля центри-
рования.
Клей полимеризуется полностью в процессе выдержки в термо-
стате в течение 8—10 ч при температуре 50—55ю С, а затем на воз-
духе в течение 8—12 ч. Избыток бальзамина по месту склейки уда-
ляют лезвием бритвы, а склеенный блок промывают спиртом.
Склеивание линз осуществляют бальзамином меньшей твердости,
а призм и пластин бальзамином большей твердости.
Марку бальзама выбирают исходя из размеров конфигурации
температурных условий работы склеенных деталей. Детали малых
размеров склеивают твердыми бальзамами. Детали размером до
100 мм по диаметру и с большой разностью толщины склеивают
мягкими бальзамами.
Склеенные детали до полной полимеризации бальзамина можно
расклеить, быстро нагрев их до температуры 200° С После полиме-
ризации детали могут быть расклеены нагревом в глицерине до 230—
240° С в течение 4 ч. Однако такое разъединение связано с риском
порчи деталей, особенно для сделанных из флинтовых стекол.
Технологические процессы склеивания клеями ОК-50, ОК-72Ф,
О к-60, акриловым и клеем УФ-235 аналогичны процессам склеива-
ния деталей бальзамином. Некоторые особенности сушки и термо-
обработки указаны в описаниях этих клеев.
Контроль склеенных блоков деталей
Контролируют чистоту, характеризуемую отсутствием
пылинок, расклеек и других дефектов на склеенных поверхностях,
контроль осуществляют с помощью лупы 6х—8х; центрирование
склеенных деталей на автоколлимационном приборе; качество на-
ружных оптических поверхностей на класс чистоты Рис помощью
165
пробного стекла по значениям N и АЛ/'; фокусное расстояние склеен-
ного блока линз с помощью коллиматора.
В соответствии с требованиями конструкции и условий работы
склеенных деталей дополнительно контролируют толщину блока,
влаго-, морозо- и термостойкость склейки.
Соединение деталей глубоким оптическим контактом
Метод применим для соединения оптических деталей из
однородного материала и материалов с допустимой разностью коэф-
фициентов линейного расширения до (15 4-20) • 10-7 град-1. Этот
метод рекомендуется для соединения деталей, работающих в обла-
стях спектра, где склеивание приводит К значительным световым
потерям; в условиях резких перепадов температур; в вакууме и
в агрессивных химических средах.
Технологический процесс соединения глубоким оптическим кон-
тактом состоит из нескольких операций.
На исполнительной оптической поверхности создается пленка
кремнезема толщиной 8—15 нм. Пленка в зависимости от материала
соединяемых с помощью контакта деталей образуется либо травле-
нием в азотной кислоте с последующей промывкой, либо нанесе-
нием из раствора эфира ортокремневой кислоты или гидролизом
паров четыреххлористого кремния. Осажденную пленку сушат при
температуре 100° С с последующей выдержкой при комнатной тем-
пературе в течение двух суток.
Посадка на оптический контакт не отличается от описанной
в § 26.
Операцию термической обработки выполняют при температуре
250° С в течение 8 ч с последующим охлаждением блока вместе
с печью. Режим термической обработки зависит от марок стекол
и размеров деталей.
Несмотря на преимущество такого соединения перед склеива-
нием, глубокий оптический контакт применяется сравнительно
редко.. Трудно подбирать в пары детали с полированными поверх-
ностями, совпадающими до значений N 0,5, особенно на площад-
ках большого размера. Сложно добиться необходимой чистоты в воз-
духе и на рабочем месте.
§ 30.	КОНТРОЛЬ КАЧЕСТВА ОБРАБОТКИ
ОПТИЧЕСКИХ ДЕТАЛЕЙ
Контроль оптических деталей проводят с целью проверки
соответствия параметров готовой детали требованиям, указанным
на чертеже.
Контроль выполняют рабочие или контролеры на различных
этапах обработки. Приемо-сдаточный контроль деталей проводят
работники ОТ К цеха.
166
При контроле деталей проверяют линейные и угловые размеры,
кривизну оптических поверхностей, дефекты поверхностей, децен-
тричность и т. д.
При необходимости проверяют также оптические параметры де-
талей.
Контроль линейных размеров
Линейные размеры оптических деталей: габаритные раз-
меры призм, толщину линз и пластин, диаметры цилиндрических
поверхностей линз и тому подобное контролируют общими методами,
применяемыми для контроля линейных размеров в приборо- и маши-
ностроении.
Линейные размеры заготовок и шлифованных деталей либо из-
меряют штангенциркулями и микрометрами, либо контролируют
с помощью толщемеров и длиномеров с индикаторами различных
типов, а также пневматических длиномеров.
Толщемерами и длиномерами можно измерить действительный
размер детали или величину его отклонения от номинального. В по-
следнем случае прибор настраивают по набору концевых мер или
эталонной детали на номинальный размер, а стрелку индикатора
устанавливают на некоторый нулевой отсчет. При контроле деталей
на приборе определяют величину отклонения стрелки индикатора
от нулевого отсчета, равную отклонению размера детали от номи-
нального.
Толщемеры широко применяются на заготовительных участках
для измерения толщины линз и пластин. Точность измерения зави-
сит от соотношения плеч рычагов и составляет 0,02—0,1 мм. Пре-
дел измерения составляет около 10 мм при наибольшем диаметре
измеряемой детали до 50 мм.
Для контроля диаметров цилиндрических поверхностей линз,
зеркал, сеток и размеров призм, обработанных по 2—4-му классам
точности, применяются предельные калибры — скобы.
Измерительные поверхности приборов, используемых для кон-
троля шлифованных деталей, быстро изнашиваются. Поэтому эти
приборы необходимо периодически контролировать и регулировать.
Контроль размеров между полированными поверхностями дета-
лей обычно ведут с помощью длиномеров. При контроле необходимо
соблюдать особую осторожность, чтобы не повредить полированные
поверхности деталей. С этой точки зрения перспективным является
использование пневматических длиномеров высокого давления.
Для контроля размеров фасок на оптических деталях преиму-
щественно используют измерительные лупы 10х—16х, имеющие
стеклянную или металлическую шкалу с ценой деления 0,1 мм.
Контроль угловых размеров
Для контроля угловых размеров шлифованных деталей
применяют простой по конструкции регулируемый угольник и
оптические угломеры с нониусом (ГОСТ 5378—66).
167
Рис. 83. Схема контроля угла
шлифованной призмы с помощью
автоколлиматора
Для измерения углов оптических
деталей с погрешностью менее Г
используют оптические измеритель-
ные приборы; широко применяют
автоколлимационные приборы. Про-
мышленность выпускает автоколли-
маторы по ГОСТ 11899—66. На
оптических заводах часто применяют
для контроля автоколлимационные
приборы собственного изготовления,
приспособленные для контроля груп-
пы специфических деталей, выпускае-
мых большой серией.
Шлифованные призмы, от граней
которых нельзя получить зеркаль-
ного отражения, контролируют на
автоколлиматорах с помощью при-
садки к грани на присос точной
плоскопараллельной пластинки с внешним зеркальным покрытием.
Автоколлимационное изображение получается от этого зеркала.
Контроль углов шлифованных призм на автоколлиматорах вы-
полняют по методу скользящего луча (рис. 83). Скользящий пучок
света по шлифованной поверхности детали под углом 1—2° создает
достаточно яркое изображение марки автоколлиматора.
Контрольное приспособление состоит из автоколлиматора 3,
столика 1 с тремя сферическими иодной ножевой опорой и зеркала 4,
регулируемого винтом 5. На опоры столика 1 устанавливают эта-
лонную призму 2.
Автоколлиматор выставляют так, что часть выходящих лучей
после отражения от грани призмы и зеркала возвращается в объек-
тив автоколлиматора. Другая часть лучей, показанная штрихами,
сначала отражается от зеркала, потом от грани призмы и также
возвращается в автоколлиматор. Каждый из этих пучков лучей
-дает на измерительной сетке прибора свое автоколлимационное
изображение Ах и А2.
Регулировкой положения зеркала 4 добиваются совмещения этих
изображений, при этом угол между гранью призмы и зеркалом бу-
дет равен 90°. Затем на место эталона устанавливают контролируе-
мую деталь. Если контролируемый угол детали отличен от угла эта-
лона, то автоколлимационные изображения А[ и А2 в поле зрения
прибора разойдутся на величину Ах (рис. 83).
Погрешность угла а контролируемой призмы определяется из
выражения
Аа = 0,25А,
где А — величина расхождения изображений А1 и Аг в угловой
мере.
При использовании автоколлиматора с фокусным расстоянием
300 мм погрешность измерения Аа примерно равна 1—2'
168
Для измерения углов полированных призм с точностью 30___2"
используют гониометры, выпускаемые промышленностью.
Измерение углов на гониометре можно выполнять различными
методами, например автоколлимационным, путем последовательной
установки автоколлиматора перпендикулярно граням призм и из-
мерения углов поворота автоколлиматора по лимбу.
В качестве эталонов используют призматические угловые меры
(ГОСТ 2875—62) или изготовляемые самими оптическими заводами
эталонные стеклянные установочные призмы-угольники с требуе-
мыми углами. Наибольшее распространение имеют угольники
с углами 90°, 60°, 45° и 30° Длина рабочих граней угольника 50—
70 мм, толщина около 15 мм, допуск на изготовление углов 2—30"
Контроль формообразования оптических поверхностей
Кривизну сферических поверхностей при шлифовании
проверяют шаблонами или притирочным инструментом, а после мел-
кого шлифования и полирования контролируют сферометрами,
пробными стеклами и интерферометрами.
Контроль плоских поверхностей осуществляют с помощью ле-
кальных стальных линеек на просвет с точностью около 0,1 мм и
стеклянных оптических линеек с точностью 0,02—0,05 мм.
При контроле на просвет стальную лекальную линейку 1 уста-
навливают на поверхность детали 2 и по величине и форме зазора 3
оценивают вид неплоскостности поверхности (рис. 84).
При другом способе контроля стеклянную лекальную линейку
слегка притирают к измеряемой поверхности и по оставшимся на
ней следам (блесткам) судят о виде неплоскостности.
Контроль кривизны шлифуемых сферических поверхностей осу-
ществляют притирочным инструментом, радиус измерительной по-
верхности которого равен радиусу, рассчитанному для последую-
щего перехода обработки блока. Перед контролем линзу или блок
промывают и вручную слегка притирают к притирочному инстру-
менту. От притирки на стекле остается след. Если след расположен
в центре — бугор, если на краю — яма. По длине следа судят
Рис. 84. Контроль формы плоских поверхностей оптических деталей
на просвет:
а — плоская поверхность; б — яма; в — бугор; г волнистая поверхность
169
Рис. 85. Схема индика-
торного сферометра
о величине отступления радиуса сферы де-
тали от радиуса притира, измеренному сфе-
рометром с точностью 0,003—0,005 мм. Чем
длиннее след, тем это отступление меньше и
точнее обработана поверхность.
Для контроля шлифуемых сферических
поверхностей применяют также индикатор-
ный сферометр (рис. 85). Он состоит из кор-
пуса 2 с установочным базовым кольцом,
вдоль оси которого расположен измеритель-
ный штифт индикатора 3. Сферометр на-
страивают по эталону, устанавливая стрелку
индикатора на нулевое деление шкалы.
Затем сферометр устанавливают на контро-
лируемую сферу 1. Отклонение стрелки от
нулевого отсчета указывает на отличие ра-
диуса контролируемой сферы от радиуса эта-
лона. Допустимое отклонение стрелки инди-
катора вычисляют заранее.
Радиусы кривизны выпуклых и вогнутых шлифованных и поли-
рованных сферических поверхностей измеряют на сферометре
ИЗС-7 Принцип измерения тот же, что и у индикаторного сферо-
метра, но точность отсчета 0,001 мм. В измерительное кольцо встав-
лено три шарика одинакового диаметра, закрепленных в сменных
измерительных кольцах на равных расстояниях под углом 120°
Отсчет по шкале снимают с помощью микроскопа, снабженного спи-
ральным окуляр-микрометром.
Величину радиуса кривизны вычисляют по формуле
П	г*	. h
R ~ 2h 2! ± Р’
где г — радиус измерительного кольца;
h — измеренная стрелка сегмента сферЁц
р — значение радиуса шариков, которое берут со знаком плюс
для вогнутых и со знаком минус для выпуклых поверх-
ностей.
f В комплект сферометра ИЗС-7 входит набор измерительных ко-
лец с номинальными диаметрами 120, 85, 60, 42, 30, 21 и 15 мм.
Пределы измерения радиусов от 10 до 1000 мм с относительной по-
грешностью '±0,04—0,07%.
Для контроля кривизны поверхностей крупногабаритных дета-
лей применяют накладной сферометр ИЗС-8, позволяющий про-
водить измерения радиусов кривизны от 80 до 40 000 мм при относи-
тельной погрешности ±0,04—0,5%. В комплект сферометра ИЗС-8
входят измерительные кольца с номинальными диаметрами 100,
150, 220 и 300 мм. Цена деления отсчетных устройств сферометров
ИЗС-7 и ИЗС-8 составляет 0,001 мм.
Контроль сферических и плоских полированных оптических по-
верхностей осуществляют с помощью пробных стекол на рабочем
170
месте и в ОТК: сравнивают кривизну контролируемой поверхности
детали с кривизной измерительной поверхности пробного стекла.
При наложении пробного стекла на контролируемую поверх-
ность детали в тонком переменном по толщине воздушном проме-
жутке происходит интерференция света. Интерференционная картина
при освещении белым светом имеет вид радужных колец или полос.
В монохроматическом свете она состоит из темных и светлых колец
или полос. В заводской практике интерференционную картину
обычно называют «цветом» (рис. 86).
Если максимальный зазор A/f между поверхностями детали Д и
пробного стекла П расположен в центре, то 7?д > 7?п и такое
отклонение называют ямой. В этом случае при легком нажатии на
пробное стекло интерференционные кольца сходятся к центру.
Иногда на заводах такую картину называют узким или мелким
«цветом» (рис. 86, б).
Когда максимальный зазор АН расположен на краю, то при
легком нажатии на пробное стекло интерференционные кольца рас-
ходятся к краю. В этом случае 7?д < 7?п и такое отклонение поверх-
ности называют бугром. Иногда на заводах такую картину называют
широким или крупным «цветом» (рис. 86, а).
Оценку величины отклонения радиусов Дд и Rn осуществляют
визиуально по числу видимых интерференционных колец. Отступ-
ление в одно кольцо соответствует воздушному зазору А//, при-
мерно равному 0,25 мкм при освещении зеленым цветом А = 540 нм.
Оптики отклонение поверхностей оценивают по числу красных ко-
лец, что не вносит существенной погрешности.
На рис. 86 величина погрешности кривизны детали равна трем
кольцам: N = 3, что соответствует зазору А//, равному примерно
0,75 мкм.
Если слегка прижать край пробного стекла в одном месте, то
между поверхностями пробного стекла и детали образуется воздуш-
стеклами:
а — бугор; б — яма
Рис. 86. Контроль сферических поверхностей пробными
171
Рис. 88. Контроль и оцен-
ка астигматичности по-
верхности пробным стек-
лом
Рис. 87. Контроль высокоточных оптических
поверхностей пробным стеклом:
а — яма; б — бугор
ный клин. В этом случае интерференционная картина будет состоять
из изогнутых интерференционных полос. Изогнутость полос за-
висит от величины отклонения кривизны поверхности детали, а
направление изогнутости определяется характером погрешности.
Если полосы расположены выпуклостью к месту прижима, то по-
верхность детали имеет яму (рис. 87, а). В случае бугра полосы рас-
положены вогнутостью к точке прижима (рис. 87, б).
Величину изогнутости h полос выражают в долях ширины Н
интерференционной полосы. Величину ,h измеряют от начала по-
лосы до вершины ее изгиба. Погрешность кривизны обработанной
поверхности по сравнению с эталонной в долях полосы выражается
отношением h/H (рис. 87).
Пробными стеклами оценивают и цилиндричность (астигматизм)
сферических поверхностей (рис. 88). Интерференционные кольца
имеют вытянутую эллиптичную форму. Для количественной оценки
астигматизма нужно мысленно вписать во внутреннее и второе
кольца окружность и определеить, какую часть расстояния между
ними составляет внутреннее кольцо. На рис. 88 астигматизм по-
верхности N = 1.
Если на поверхности детали имеются местные отклонения от
сферической формы, то они приводят к местным искривлениям ин-
терференционных полос. Местные отклонения ДМ измеряются в до-
лях полосы и определяются отношением изогнутости h местного
искривления полосы к ее ширине Н:
Интерференционные картины характерных местных ошибок по-
казаны на рис. 89.
172
Контроль с помощью пробных стекол достаточно прост и точен
и поэтому распространен повсеместно. Существенным недостатком
метода является возможность царапания контролируемой поверх-
ности и субъективность оценки точности обработки по интерферен-
ционной картине.
Пробными стеклами можно контролировать также поверхности,
шлифованные микропорошками М14—М7. Пробное стекло наклады-
вают на увлажненную дыханием шлифованную поверхность и слегка
прижимают. Интерференционная картина представляет собой узкие
темные кольца.
Интерферометры служат для контроля плоскостности поверх-
ностей и плоскопараллельности пластин. Они имеют эталонные
стекла диаметром до 400 мм, которые не должны контактировать
с контролируемой поверхностью. Поэтому по сравнению с пробными
стеклами интерферометры позволяют контролировать бесконтактным
методом детали больших размеров и с более высокой точностью.
При этом уменьшается вероятность повреждения поверхностей,
что особенно важно для контроля детали с нанесенными покрытиями.
На рис. 90 показана схема цехового интерферометра, которая
состоит из монохроматического источника света /, светофильтра 2,
зеркала 3, полупрозрачного зеркала 4, линзы 5 и пробного стекла 6.
Лучи света от монохроматического источника отражаются от нижней
поверхности пробного стекла и верхней поверхности детали 7,
между этими лучами возникает интерференция, картина которой
рассматривается через линзу 5.
Для контроля плоских поверхностей деталей в блоках и одиноч-
ных применяется интерферометр, схема которого изображена
на рис. 91. Лучи монохроматического света от источника 6 освети-
тельной системой 7 собираются в плоскости диафрагмы 8 и отражаю-
щей грани призмы 5, которые расположены в фокусе сферического
зеркала 4. Свет падает на зеркало 4 и, отражаясь от него, параллель-
ным пучком идет на поверхность плоского эталона 2. Часть лучей
отражается от нижней поверхности эталона, другая часть — от
а — местная яма; б — мэ —
в — приподнятый край; г — срыв края
173
Рис. 90. Схема простейшего ин-
терферометра
Рис. 91. Схема контроля плоских
деталей в блоке с помощью интер-
ферометра
поверхности проверяемого блока /. Эти лучи интерферируют и после
отражения от сферического зеркала 4 и другой отражающей грани
призмы 5 направляются в окуляр 3. В поле зрения окуляра видна
наложенная на контролируемую поверхность интерференционная
картина, по которой оценивают плоскостность.
Если плоскопараллельные пластинки имеют небольшую клиновид-
ность, то ее можно контролировать на интерферометре, наблюдая
интерференционную картину сразу от двух сторон пластинки.
Контроль чистоты шлифованных и полированных
поверхностей
После шлифования на обработанной^поверхности не
должно' быть царапин, точек и следов от обработки предыдущей фрак-
цией абразивного порошка. Не допускается неодинаковость пара-
метров поверхностных неровностей на различных участках обрабо-
танной поверхности.
Основным методом контроля шлифованных поверхностей яв-
ляется их тщательный осмотр с помощью лупы 6х. Осмотр выпол-
няют при освещении лампой мощностью 60—100 Вт или осветитель-
ным устройством с сильным конденсором.
Полированные поверхности деталей в процессе обработки и на
операционном контроле проверяют без разблокировки в скользя-
щем отраженном свете лупами с увеличением 6х—8х при тех же
условиях освещения.
При наблюдении полированной поверхности необходимо сфоку-
сировать лупу на отражение волоска осветительной лампы от край-
них зон проверяемой поверхности. При этом около волоска будут
174
видны и дефекты поверхности: точки, царапины и т. п. Затем по-
степенно, не нарушая фокусировки, просматривают всю поверх-
ность.
Контроль поверхностей готовых деталей осуществляют в отра-
женном и проходящем свете на фоне темного матового экрана. Одно-
временно производится отбраковка деталей по дефектам стекла:
пузырям, свилям и т. п.
Контролируют выполнение требований к чистоте полированных
поверхностей, которые определены по ГОСТ 11141—65, числом
и размерами дефектов: царапин, точек и других дефектов на еди-
нице площади.
Контроль децентричности линз
Контроль линз на остаточную децентричность после опе-
рации центрировки выполняют на автоколлимационном приборе с по-
мощью насадки и плоского зеркала (рис. 92). Свет от марки 1 авто-
коллимационного окуляра Аббе проходит контролируемую деталь 2,
насадку 3, компенсирующую фокусность контролируемой линзы,
и объектив 4 прибора. Выходя параллельным пучком, свет отра-
жается зеркалом 5 и, пройдя оптическую схему прибора в обратном
направлении, образует автоколлимационное изображение марки
которое рассматривают через окуляр глазом 6.
Насадку применяют для увеличения оптической силы длинно-
фокусных линз или при контроле отрицательных линз. Система
175
из линз, насадки и контролируемой детали образует параллельный
пучок при выходе из автоколлиматора.
Линзу вращают, прижимая к одной стороне оправки, чтобы
исключитьч влияние зазора. Изображение марки автоколлиматора
при вращении линзы должно оставаться неподвижным.
Цена деления отсчетной сетки зависит от силы насадочной
линзы. Точность измерения децентричности на таком приборе
достигает 0,003—0,01 мм.
Контроль оптических параметров деталей
При необходимости оптические параметры деталей кон-
тролируют в цеховых измерительных лабораториях, оснащенных
приборами для оптических измерений. Для контроля оптических
параметров деталей используют оптические скамьи ОСК-2 или
ОСК-3, в комплект которых входят коллиматоры, автоколлиматоры,
зрительные трубы, микроскопы и другие приборы и приспособления,
необходимые для оптических измерений.
В измерительных лабораториях имеются и другие приборы для
измерения оптических параметров деталей: фокометры, рефракто-
метры и т. п.
§ 31.	ОРГАНИЗАЦИЯ ПРОИЗВОДСТВА
И ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ
В ОПТИЧЕСКОМ ЦЕХЕ
Оптический цех возглавляют начальник и его заместитель
по технической части.
Работу в цехе организует бюро подготовки производства (БПП),
планово-диспетчерское бюро (ЦЦБ) и бюро организации труда
(БОТ).
В БПП разрабатывают технологию изготовления оптических
деталей, рассчитывают наклеенные и обрабатывающие оптические
инструменты, составляют чертежи заготовок, технологическую до-
кументацию: маршрутные технологии, операционно-технологи-
ческие карты, ведомости на инструмент; ведут контроль за техно-
логической дисциплиной производства и выполнением технических
условий или согласовывают отклонения от них, например,
замена материала, снижение требований на пробные детали
и т. п.
В ПДБ разрабатывают календарные планы выпуска продукции,
определяют графики запуска и выпуска партий деталей, составляют
заявки на заготовки стекла, обрабатывающие и вспомогательные
материалы, осуществляют диспетчерское руководство работой под-
разделений цеха и связь со смежными производствами.
В БОТ рассчитывают численность рабочей силы, проводят та-
рификацию и нормирование работ, организуют учебу по повышению
квалификации рабочих, ведут контроль за дисциплиной и усло-
виями труда и отдыха рабочих и сотрудников цеха.
176
Работа оптического цеха применительно к серийному и единич-
ному производству организована по участкам и мастерским, работу
которых организуют начальники и сменные мастера.
Наиболее крупными участками в цехе являются заготовитель-
ный, шлифовки и полировки. На этих участках развит бригадный
метод работы для выпуска деталей, идущих в серийном производстве.
В цехе есть также участки центрировки, склейки, покрытий,
блокировки и разблокировки, классификации и регенерации абра-
зивных порошков, промывки и механическая мастерская, в кото-
рой обрабатывают различный оптический инструмент и приспособ-
ления: грибы, чашки, переходные патроны, наклеенные и зажим-
ные приспособления для блокировки линз и призм.
В. цехе выделяют также подучастки по типовым или специфиче-
ским наименованиям деталей, например, призм, линз, пластин,
кристаллов и др.
В большинстве случаев в цехе имеется'экспериментальная ма-
стерская, в которой разрабатывают новые технологические процессы.
В цехе расположены также склады стекла (заготовок) и готовой
продукции (деталей), незавершенного производства (заготовок),
инструментальный, обрабатывающих и вспомогательных матери-
алов.
На территории цеха находится отдел технического контроля
(ОТ К), подчиненный ОТ К завода. Контролеры ОТ К проводят
межоперационный контроль заготовок на рабочих местах и в по-
мещении отдела, контролируют детали, годные из которых посту-
пают на склад готовой продукции.
Для оптических цехов характерна максимально возможная
чистота. Чистоту обеспечивают приточно-вытяжной вентиляцией
с пылеулавливающими фильтрами, принудительным увлажнением
воздуха, частыми уборками помещения и мытьем оборудования и
полов, покраской стен и потолков масляной краской, работой
в белых халатах.
Цеха ярко освещены и снабжены моечными ваннами с горячей
водой, баками для разогрева полировальников, промывки блоков и
других целей. По цеху разведены трубопроводы сжатого воздуха,
который используется в узлах давления шлифовально-полироваль-
ных станков, при разблокировке, при соединении деталей с помощью
контакта и т. д.
Рациональная организация производства и интенсификация труда
в оптическом цехе сочетается со строгим выполнением правил тех-
ники безопасности, промышленной санитарии и противопожарного
дела. Эти правила предназначены для защиты обслуживающего
персонала от профессиональных заболеваний и снижения утом-
ляемости, охраны от травм и отравлений, исключения возможности
загораний и получения ожогов. Для соблюдения этих правил пре-
дусмотрено специальное обучение и инструктаж работников цеха.
Большинство правил являются общими для многих видов работ,
выполняемых в оптических и других, например механических или
сборочных, цехах приборостроительной промышленности.
12 Заказ 1413
177
Некоторые правила специфичны только для оптических цехов.
Оборудование с ограждениями размещают в соответствии с име-
ющимися нормами для безопасной работы и ремонта. Все обору-
дование заземляют, чтобы исключить возможность поражения элек-
трическим током. Осветительная аппаратура подключается к безо-
пасному напряжению 36 В. Для безопасности работы ультразвуко-
вые генераторы и вакуумные установки, подключаемые к напряже-
нию 350 В, надежно защищают ограждениями и заземляют.
В промывочной мастерской скапливается большое количество
легковоспламеняющихся жидкостей (ЛВЖ), находящихся в откры-
тых сосудах. Поэтому стены и пол мастерской обивают асбестовыми
и железными листами, устанавливают мощную приточно-вытяжную
вентиляцию с отсосными приспособлениями на каждом рабочем
месте, применяют взрывобезопасное освещение. Запрещается куре-
ние и вход посторонним. В мастерской устанавливают пожарную
сигнализацию и средства автоматического тушения огня. Работники
мастерской по окончании работы должны снимать рабочую одежду.
В центрировочной и заготовительных мастерских необходимо
исключить применение в качестве СОЖ керосина, испарения кото-
рого вредны для здоровья и взрывоопасны. Если еще применяется
керосин, то непосредственно на оборудовании должно находиться
отсасывающее вентиляционное устройство, при этом курение за-
прещается.
Мастерские полировки оборудуют устройствами кондициони-
рования воздуха. Оборудование, в котором используется сжатый
воздух, снабжается предохранительными устройствами, блокирую-
щими внезапные удары и зажимы.
В мастерской склейки к работе с эпоксидными смолами допус-
каются лица, прошедшие специальную медицинскую экспертизу
на раздражимость кожи рук и отобранные по результатам про-
верки после испытательного срока.
В заготовительных мастерских на оборудовании, работающем
с алмазным инструментом, должна быть защита от разбрызгивания
СОЖ. При ручном грубом шлифовании рабочим выдается ланоли-
новый крем для защиты кожи рук от разъедания абразивно-стеколь-
ным шламом.
В мастерских покрытий для работ с едкими щелочами и кисло-
тами выдают резиновые перчатки. Ртутные насосы и вакуумметры
повсеместно заменены на безопасное оборудование. Там, где они
еще остались, организуется тщательный и регулярный контроль
за отсутствием в помещении вредных паров ртути.
В цехах имеются аптечки скорой помощи, ежемесячно ведут ме-
дицинский осмотр работников, на каждый несчастный случай со-
ставляют акт, проводят расследование, по результатам которого
принимают меры для исключения возможности его повторения.
Против загораний и пожаров применяют ряд профилактичес-
ких мер.
Легковоспламеняющиеся жидкости (ЛВЖ) и горючие материалы
хранят в специально оборудованных складах, в специальной таре
178
и на рабочее место подают в количестве, необходимом для работы
в течение только одной смены. Сливать ЛВЖ в канализационную
систему запрещено, отходы собирают в специальную тару и транс-
портируют из цеха.
Пропитанные ЛВЖ или маслом материю и спецодежду запре-
щено длительно хранить и скапливать в одном месте, чтобы избе-
жать самовозгорания.
Пары ЛВЖ отсасывают в самом месте их образования и ведут
контроль за их безопасной от взрыва концентрацией во всем поме-
щении.
Для тушения горящих ЛВЖ применяют песок, так как на воде
они всплывают и площадь горения увеличивается.
Противопожарные средства: огнетушители, песок, кошма и дру-
гие располагают на видном и легкодоступном месте.
Администрация цеха организует рабочие дружины по борьбе
с пожарами, обучает их и составляет расписание их действий в слу-
чае возникновения опасной обстановки. Всех работников цеха
инструктируют о расположении запасных выходов и маршруте сле-
дования к ним при возникновении пожара.
12*
ГЛАВА X
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ ИЗГОТОВЛЕНИЯ
СПЕЦИАЛЬНЫХ ОПТИЧЕСКИХ ДЕТАЛЕЙ
§ 32. ОБРАБОТКА АСФЕРИЧЕСКИХ
ПОВЕРХНОСТЕЙ
Применение оптических деталей с асферическими (несфе-
рическими) поверхностями позволяет сократить число линз и улуч-
шить параметры оптических систем.
Формообразование асферических поверхностей в серийном про-
изводстве осуществляется: а) удалением припуска шлифованием
и полированием; б) нанесением на исходную сферическую или пло-
скую поверхность асферизующего слоя неодинаковой толщины.
Метод механического удаления припуска
При механической обработке различают три способа уда-
ления припуска по соприкосновению инструмента с обрабатываемой
поверхностью: в точке, по линии и по поверхности.
Соприкосновение в точке обрабатываемой поверхности с инстру-
ментом характеризуется пятном контакта, площадь которого
ничтожна.
Примером этого способа соприкосновения служит обработка
сферических поверхностей проходным резцом. Станки типа металло-
режущих, на которых ведется обработка этим способом, использу-
ются для наиболее грубых заготовительных операций.
Соприкосновение по линии характеризуется узкой полоской кон-
такта инструмента с обрабатываемой поверхностью. Примером обра-
ботки этим способом служит шлифование абразивным кругом ци-
линдрической или профильной поверхности, а также обработка
асферических поверхностей ножевым инструментом. Способ обес-
печивает отсутствие направленных следов от движения инструмента,
его применяют в промышленности для обработки асферических по-
верхностей.
Способ соприкосновения по поверхности является наиболее совер-
шенным. Он характеризуется контактом между инструментом и обра-
батываемой поверхностью по площадке конечных размеров. Этим
способом обрабатывают асферические поверхности более точные,
чем обработанные инструментом в виде ножа при соприкосновении
по линии. Точность обработки асферических поверхностей при сдаче
деталей оценивают размером пятна рассеивания изображения точки.
При соприкосновении инструмента с обрабатываемой поверхностью
по линии достигается размер пятна 0,5—0,05 мм, при соприкоснове-
нии по поверхности 0,05—0,005 мм и нанесением дополнительного
слоя 0,1—0,05 мм. При местной ретуши достигают размера пятна
0,005—0,002 мм.
Обработку ножевым инструментом применяют для формообразо-
вания выпуклых и вогнутых асферических поверхностей второго
180
порядка. Схема обработки параболических поверхностей ножевым
инструментом изображена на рис. 93. Обработка ножом основана
на свойстве параболоида вращения давать в плоских сечениях,
параллельных оси вращения, параболу одного и того же параметра.
Кинематическая схема обработки принудительно формообразует
параболическую обрабатываемую поверхность, к которой нож сво-
бодно притирается.
Заготовка 1 вращается вокруг оси с частотой вращения п3 =
= 15-т-30 об/мин. Инструмент —нож 2, представляющий собой пла-
стинку из стали, латуни или оргстекла, перемещается возвратно-
поступательно с размахом L параллельно самому себе и оси вращения
заготовки. Соприкосновение заготовки и инструмента происходит
по линии с силовым замыканием при помощи груза 3.
Шлифование выполняют свободным абразивом зернистостью от
№ 6 до М14.
Формообразование параболы подгоняется к заданному параметру
подрезкой профиля режущей кромки ножа напильником и подна-
стройкой станка по размаху и числу двойных ходов инструмента.
Полирование выполняют на том же оборудовании ножевым ин-
струментом, обтянутым сукном, которое пропитано смолой.
Нож получается широким, что способствует образованию по-
верхности, значительно отступающей от параболической. Для вы-
хода ножевого инструмента за край светового диаметра детали
и уменьшения ошибок обработки на заготовке должен быть кольце-
вой борт. Такая обработка пригодна только для деталей сканирую-
щих, конденсорных и других оптических систем, качество которых
оценивается по изображению точки.
Обработка свободным притиром применяется для шлифования
и полирования цилиндрических поверхностей. Соприкосновение
инструмента и заготовки при обработке происходит по многим пло-
щадкам сопряженных поверхностей.
Заготовку чаще всего обрабатывают на круглошлифовальном
станке алмазными кругами. Шлифование и полирование осуществляют
Рис. 93. Обработка вогнутой параболической по-
верхности ножевым инструментом
181
Рис. 94. Обработка цилинд-
рической повёрхности мето-
дом свободного притира
Рис. 95. Обработка асферической по-
верхности пружинно-каблучным ин-
струментом
притирами с помощью водных суспензий шлифовальных порошков
на станках типа ШПА-500 и 2ШПА-200.
Заготовки 2, наклеенные на приспособление /, вращаются с ча-
стотой п3, а инструмент-шлифовальник 3 совершает качательные пии
и возвратно-поступательные пкр движения (рис. 94). Полирование
осуществляют смоляным притиром, а контроль обрабатываемых
поверхностей плоскими и цилиндрическими пробными стеклами по
прямолинейности и числу интерференционных полос.
Обработку полусвободным притиром применяют для шлифова-
ния и полирования выпуклых и вогнутых асферических поверхно-
стей любого порядка. Полусвободным притир назван потому, что
теоретически не может быть полного кинематического сопряжения
при перемещении двух асферических поверхностей одной по другой,
но реально имеется притирка отдельных малых рабочих площадок
инструмента к единой асферической обрабатываемой поверхности
стекла.
Формообразование асферической поверхности выполняют пру-
жинно-каблучным инструментом, рабочая поверхность которого раз-
бита на ряд площадок конечных размеров простой конфигурации,
называемых каблуками. Каблуки 1 имеют возможность самоуста-
навливаться относительно поверхности заготовки 2 благодаря нали-
чию сферического шарнира 3 (рис. 95) и с силовым замыканием пере-
мещаться вдоль нормали к обрабатываемой поверхности.
Постоянное силовое замыкание каждого каблука отдельно с обра-
батываемой поверхностью осуществляется пружиной 5.
Корпус инструмента 4 вращается на шаровом шарнире поводка 6
с частотой пин и возвратно-поступательно перемещается по заготовке
под действием кривошипа, вращающегося с частотой пкр. При этом
каждый каблук постоянно притирается к обрабатываемой поверх-
ности по своей рабочей площадке, приобретающей сферическую форму.
Расположение каблучных элементов, их число и конфигурацию
рассчитывают с учетом схемы расположения слоя припуска на по-
верхности сферической заготовки по методике, изложенной в § 13.
182
Обработку осуществляют на станках типа ШП, оснащенных при-
водом вращения верхнего звена.
Управление формообразованием для получения асферической
поверхности заданного параметра осуществляют изменением гео-
метрии каблучного инструмента и настройки станка по размаху по-
водка Lna и пкр. Для выхода подпружиненных каблуков за край све-
тового диаметра детали на заготовке должно быть бортовое наружное
кольцо.
Этот вид обработки пригоден для деталей объективов энергети-
ческих и сканирующих систем повышенной точности.
Обработку местной ретушью используют для доводки шлифо-
ванием и полированием асферических поверхностей любого- по-
рядка.
Обработку выполняют на станках типа ШП с использованием
верхнего звена или вручную инструментом, диаметр которого
в несколько раз меньше диаметра заготовки. Схема обработки ана-
логична обработке сферических и плоских поверхностей. Рабочий,
используя результаты пробных промеров, определяет на поверх-
ности заготовки зоны, имеющие отступление от требуемого профиля,
и, выбирая размер и размах инструмента, производит зональную
обработку — местную ретушь.
Метод вакуумной асферизации
Метод основан на нанесении на исходную сферическую
или плоскую поверхность асферизующего слоя неодинаковой тол-
щины. Его применяют для формообразования выпуклых и. вогнутых
асферических поверхностей любого порядка. Максимальная толщина
нанесенных слоев не более 10—15 мкм, так как прочность слоев
быстро уменьшается с увеличением толщины.
Сферическую поверхность подложки обрабатывают шлифованием
и полированием на станках типа ШП до шероховатости 14-го класса
и значений N = 1-^2, ДМ = 0,2-^0,4.
На стеклянную, кварцевую или металлическую подложку в ва-
кууме наносят прозрачные или непрозрачные асферизующие слои
моноокиси кремния (SiO), сернистого цинка (ZnS) и т. п.
Для формообразования асферической поверхности используют
испаритель и маску, стоящую между испарителем и подложкой.
Слои наносят на подложку, вращающуюся с частотой 40—60 об/мин.
Конфигурацию вырезов маски рассчитывают в зависимости от за-
кона распределения толщины слоя вещества по кольцевым зонам
подложки.
Технология нанесения покрытий термическим испарением ве-
ществ в вакууме описана в § 28. Подложку крепят в цанге и центри-
руют относительно оси вращения геометрической оси и центра маски
с точностью 0,01 мм.
Маску изготовляют из латунной фольги толщиной 0,05 мм фото-
гальваническим методом, центрируют и закрепляют на жестком
каркасе.
183
Маску располагают в непосредственной близости от подложки
и на расстоянии, не'превышающем расчетное на ±0,1 мм.
Точность нанесения слоя, асферизующвго поверхность, составляет
±0,1 мкм.
В процессе испарения контролируют толщину асферизующего
слоя (см. § 28).
Контроль асферических поверхностей
Технологический контроль шлифованных асферических
поверхностей осуществляют с помощью контактно-механических
средств контроля: шаблонов, измерительных машин, сферометров
или более точно полярных компараторов.
Полярным компаратором измеряют отклонение длины реального
радиуса-вектора р от его заданного значения с точностью до 1 мкм
в различных точках поверхности. В оправку 1 устанавливают изме-
ряемую деталь 2 (рис. 96). Измерительный механизм содержит
шкалу отсчета углов 3 с ценой деления 30', шкалу 5 отклонений
радиусов-векторов с ценой деления 1 мкм и измерительный стер-
жень 4 с отсчетным индексом. Погрешность результатов измерений
на полярном компараторе составляет около 2 мкм.
Технологический контроль полированных поверхностей осуще-
ствляют бесконтактными оптическими методами измерений: при-
меняют автоколлимационные, интерференционные и теневые методы.
1	2	3
Рис. 96. Схема контроля вы-
пуклой асферической поверх-
ности на полярном компа-
раторе
Двойной аберрометр предназначен для технологического кон-
троля автоколлимационным методом асферических поверхностей
вращения второго порядка (за исключением выпуклого эллипсоида),
а также некоторых фокусирующих поверхностей высшего порядка.
Углы между нормалью к профилю контролируемой поверхности и нор-
малью к геометрически заданной поверхности измеряются по зонам.
Пучок лучей из автоколлимационной зри-
тельной трубы 1 проходит пентапризмы
3 и 5, расположенные и перемещающиеся
симметрично оптической оси, и отражается
контролируемой поверхностью 2, соби-
раясь на плоском зеркале 4, помещен-
ном в фокусе (рис. 97). Отразившись от
плоского зеркала, пучки лучей идут на-
встречу один другому и после прохожде-
ния пентапризм опять направляются в ав-
токоллимационную трубу. В поле зрения
видны два изображения щели, совпадающих
один с другим, если фокус контролируемой
зоны находится в плоскости зеркала 4.
Изображения штрихов расходятся на рас-
стояние А, если фокус зоны не совпадает
с плоскостью зеркала 4:
А = /об4а,
184
3
2
Рис. 97. Схема контроля на двойном аберрометре
Рис. 98. Схема контроля детали с асферической поверхностью на
интерферометре типа Твайма
185
Рис. 99. Схема контроля пара-
болической поверхности по пят-
ну рассеивания
где /об — фокусное расстояние объекти-
ва автоколлимационной трубы;
а — угол отклонения нормали от
теоретического в контроли-
руемой зоне поверхности.
Пентапризмы перемещают симмет-
рично оптической оси, последовательно
замеряя для каждой кольцевой зоны
поверхности величины А или АТ7, и
вычисляют величину а.
На двойном аберрометре точность
измерения а составляет около 4 угл.
сек, а чувствительность измерений
около 1 угл. сек.
Технологический и приемо-сдаточ-
ный контроль объективов с линзами,
имеющими асферическую поверхность,
выполняют на приборе, построенном по
схеме интерферометра Тваймана с моди-
фицированной рабочей ветвью (рис. 98).
Пучок лучей из коллиматора 1 направляется разделительной
пластиной 3 на плоское эталонное зеркало 2 и контролируемый объ-
ектив 4, фокус которого F'q совпадает с центром кривизны Со эталон-
ного зеркала 5.
По интерференционной картине, наблюдаемой с помощью устрой-
ства 6, судят о погрешностях изготовления асферического объектива
с учетом нецентричности линз, неоднородности стекла и т. д. По-
грешность измерения зависит от точности совмещения фокуса кон-
тролируемого объектива с центром кривизны эталонного зеркала,
которая определяется по контрастности интерференционной картины
и минимуму колец на ней, в поле зрения.
Приемо-сдаточный контроль вогнутых параболоидов, эллипсои-
дов, гиперболоидов и других фокусирующих элементов оптических си-
стем осуществляют по измерению размера пятна рассеивания (рис. 99).
При контроле параболлоидов из коллиматора на поверхность 3
посылают параллельный пучок лучей, который фокусируется на эк-
ране 2. Размер пятна измеряют с помощью микроскопа /.
Пятно рассеивания диаметром 0 = 0,02-^0,05 мм характеризует
поверхности оптических деталей, соответствующие значениям N =
= 3-^8 и A7V = 0,3-Н. Метод контроля не позволяет судить о вели-
чине и расположении зональных ошибок на асферической поверхности.
§ 33. ИЗГОТОВЛЕНИЕ ОПТИЧЕСКИХ ДЕТАЛЕЙ
ИЗ КРИСТАЛЛОВ И СПЕЦИАЛЬНЫХ СТЕКОЛ
Технологические процессы обработки деталей из кристал-
лов, характеризующихся анизотропией, спайностью, чувствитель-
ностью к температурным колебаниям, малой или повышенной твер-
достью, растворимостью в воде, имеют ряд особенностей. Приведем
несколько примеров.
186
Призма Корню
Диспергирующую равностороннюю призму с углами 60°
изготовляют из двух 30-градусных полупризм с одним углом 30°
из кристаллов кварца, вращающих плоскости поляризации влево
и вправо, что исключает явление двойного лучепреломления. Основа-
ние призмы должно быть параллельно направлению оптической оси
кристалла. Обрабатывая кристаллы, сначала определяют направле-
ние его оптической оси. У кусков кристалла кварца, не имеющих
правильной геометрической формы, направление оптической оси не
обнаруживается по внешним признакам.
Сначала проводят грубую ориентацию с точностью до 3° на имер-
сионном приборе. Кусок кварца помещают в стеклянную кювету
с раствором имерсионной жидкости и пропускают через нее поляри-
зованный свет. По интерференционной картине судят о положении
оптической оси и просматривают пороки кристалла, определяя его
пригодность для изготовления деталей.
Определение положения оптической оси с погрешностью до Г
выполняют на поляризационном микроскопе в схеме коноскопа,
т. е. в сходящемся свете (рис. 100). Пробную пластинку кварца 4,
отпиленную от куска кристалла, помещают на подвижный столик 5.
На поверхность пластинки на-
носят слой имерсионной жидко-
сти. Монохроматический пучок
лучей от ртутной лампы S,
Рис. 101. Интерференционные
картины ориентирования одно-
осного кристалла
Рис. 100. Схема по-
ляризационного мик-
роскопа
187
пройдя через объектив 7 и поляризатор 6, поляризуется и при
прохождении через кристалл наклонно к оптической оси разде-
ляется на обыкновенный о и необыкновенный е. Лучи после про-
хождения объектива 3 и анализатора 2 интерферируют, образуя
в поле зрения окуляра 1 интерференционную картину.
Если оптическая ось кристалла совпадает с оптической осью
прибора, вокруг которой его вращают (рис. 101, а), то интерферен-
ционная картина будет оставаться неподвижной.
Отпиленный кусок после определения положения его оптической
оси размещают в прежнем положении на основном кристалле и на-
ходят с помощью коноскопа положение оси в большом куске. Затем
отпиливают пробную пластину перпендикулярно оптической оси,
прошлифовывают и снова проверяют положение оси. С учетом по-
правки весь кусок распиливают на пластины.
Направление вращения плоскости поляризации определяют также
на поляризационном микроскопе в схеме коноскопа. Между иссле-
дуемой пластинкой и объективом микроскопа вводят вспомогатель-
ную пластину кристалла, знак вращения которого известен. Если
характер интерференционной картины не изменяется, то исследуе-
мая пластина имеет тот же знак вращения, что и вспомогательная,
если же появляются спирали Эри, — противоположный знак
(рис. 101, б). Ветви четырехходовой спирали Эри загибаются в том
направлении, в котором исследуемая пластина вращает плоскость
поляризации.
Технологические приемы шлифования и полирования кварца
такие же, как и стекла. При полировании нельзя применять интен-
сивные режимы, так как кристаллический кварц трескается при
больших перепадах температур. К деталям, работающим в ультра-
фиолетовой области спектра, предъявляются повышенные требования
к значениям предельных погрешностей поверхностей: N = 0,5-И;
ДМ = 0,054-0,1.
Полупризмы после обработки комплектуются попарно для умень-
шения значений допустимых отклонений на всю призму. Призма
Корню образуется посадкой на оптический контакт двух скомплек-
тованных полупризм.
Призма Глана—Томсона
Поляризационную призму Глана—Томсона (рис. 102)
выполняют из исландского шпата (кальцита), она служит для полу-
чения пучка лучей, поляризованных в одной плоскости. Ранее при-
менявшиеся призмы Николя в настоящее время не изготовляют, так
как они смещают проходящие через них лучи вследствие косого
положения торцовых граней.
Призму Глана—Томсона вырезают из кристалла кальцита в виде
прямоугольного параллелепипеда и распиливают пополам по диа-
гональной плоскости. Обе полированные торцовые грани и плоскость
распила параллельны оптической оси кристалла, перпендикулярной
направлению хода лучей. Заготовку призмы получают из куска
188
Рис. 102. Призма Глана—Томсона
кристалла исландского шпата с помощью ножа, раскалывая.его по
плоскостям спайности. Распиливают заготовку призмы по граням
и диагонали в приспособлении с помощью мягкого стального диска
диаметром 150—200 мм, вращающегося с частотой 50 об/мин. В рас-
пил помпой непрерывно подается водная суспензия абразива М14,
которая и режет кристалл.
Обработку полупризм ведут блочно. Заготовки приклеивают к при-
способлению парафином или мягким воском в термостате с медлен-
ным нагревом и остыванием во избежание растрескивания.
Шлифование выполняют в один переход электрокорундом М10
на стеклянном шлифовальнике.
Полирование ведут окисью хрома на полировальнике из мягкой
смолы с частотой вращения нижнего звена 9—1,5 об/мин для предо-
твращения нагрева заготовок. В конце полирования на инструмент
подают только воду, окись хрома растирается и на поверхности ма-
товый слой и царапины исчезают.
В качестве склеивающего материала выбирают вещество, имею-
щее пе < п < п0. Используют пихтовый бальзам (nD 1,550).
Тогда обыкновенный луч на плоскости распила претерпевает полное
внутреннее отражение и не проходит во вторую полупризму. На
выходе получается пучок только линейно поляризованных лучей.
Для излучений % < 0,33 мкм склейку производят раствором моче-
виноформальдегидных смол в бутиловом спирте, имеющем nD =
= 1,570 и прозрачном до % = 0,2 мкм.
Для поглощения обыкновенных лучей грань призмы чернят или
к ней приклеивают черную бумагу.
Призмы и линзы из кристаллов каменной соли
Детали из каменной соли работают в инфракрасном диа-
пазоне излучений.
Кристаллы каменной соли относятся к водорастворимым, по-
этому заготовки распиливают с помощью движущегося кольцевого
канатика 4 (рис. 103), смоченного водой. Распиливаемый кристалл 2
устанавливают и закрепляют на столике 1, изготовляемом обычно
из органического стекла, чтобы не было растрескивания кристалла
при контакте с холодной металлической поверхностью.
189
Рис. 103. Распиловка водно-
растворимых кристаллов
Движение канатика 4 происходит
при вращении шкива 3, часть шкива 8
погружена в бачок 9 с горячей водой.
Натяжение канатика 4 создается роли-
ком 5. С помощью ходового винта 6
столик с кристаллом подается на дви-
жущийся канатик. Для защиты кри-
сталла от попадания брызг воды, за-
хватываемых движущимся канатиком,
служит фетровая заслонка 7
Плоскость распила получается до-
статочно ровной, без трещин и зако-
лов. Когда грани заготовок совпадают
с плоскостями спайности, заготовитель-
ные операции выполняют раскалыва-
нием куска по этим плоскостям.
Заготовки после распиливания тща-
тельно высушивают и хранят в закры-
тых осушенных сосудах — эксикаторах.
Шлифование осуществляют электрокор у ндовым порошком М20,
так как более крупные зерна могут образовывать, на обрабатывае-
мой поверхности кристалла глубокие выколки, царапины и трещины.
Смачивающей жидкостью служит насыщенный водный раствор
каменной соли, глицерин или спирт.
Существует безабразивный метод обработки гигроскопичных
кристаллов. Плоский или выпуклый инструмент расшлифовывают
на нужную кривизну и на него натягивают батист или бязь. На
вогнутый шлифовальник наклеивают сукно или фетр, которые рас-
полировывают на стеклянном притире. При обработке с подачей
теплой воды гигроскопичный кристалл интенсивно растворяется.
Раствор удаляется со шлифовальника избытком теплой воды. Обра-
зующиеся трещины заполняются водой, как-бы оплавляются и не
растрескиваются дальше.
Обработанная таким образом поверхность кристалла не имеет
рельефного и трещиноватого слоев. После такой обработки кристалл
имеет механическую прочность, пластичность и термическую стой-
кость, близкие к теоретически максимальным. Технологический про-
цесс безабразивного шлифования повышает производительность
в 2 раза по сравнению с абразивной обработкой.
Полирование выполняют на сотовых полировальниках из мяг-
кой смолы или резины с подачей суспензии полирита или окиси хрома.
На сотовом полировальнике вода скапливается в углублениях и рас-
творяет поверхностный слой соли, который легко удаляется высту-
пающими частями полировальника. Полирование идет так интенсивно,
что исключается операция мелкого шлифования. Заканчивается про-
цесс после полного испарения воды, так как остатки влаги вы-
зывают дефекты на полированной поверхности. Допустимые
предельные погрешности полированных поверхностей N = 10,
ДА/" = 1-н2.
190
Контроль выполняют на интерферометрах, так как после при-
менения пробных стекол на полированной поверхности кристалла
остаются царапины. На пальцы оптик надевает тонкие резиновые
напальчники, так как от прикосновения рук на полированной по-
верхности образуется налет. Обработанные детали покрывают за-
щитным лаком и хранят в эксикаторах.
Активные элементы О КГ
В промышленности серийно выпускаются оптические кван
товые генераторы с активными телами из кристаллов рубина и стекла
с неодимом.
Неодимовые стекла для ОКГ по сравнению с рубином имеют
следующие технологические преимущества: а) значительные раз-
меры — диаметр до 100 мм, длина до 2 м; б) дешевизну и простоту
серийного изготовления тел любой формы; в) хорошую обрабатывае-
мость материала.
Неодимовое стекло для изготовления активных элементов посту-
пает в виде дротов. Далее дроты блокируют в гипсовках по несколько
штук для шлифования и полирования обоих торцов. Дроты через
полированные торцы контролируют с помощью ртутной лампы на
свильность. На торцах размечают участки, где отсутствуют свили.
Заготовки образуют из дротов продольным распиливанием алмаз-
ными отрезными кругами типа АДК или продольным высверлива-
нием цилиндрического тела заготовки (керна) алмазным трубчатым
инструментом.
После продольного распиливания прямоугольные заготовки круг-
лятся алмазными кругами типа АПП на круглошлифовальных стан-
ках.
 Цилиндрическая поверхность стержней с шероховатостью 7-го
класса травится смесью 40% плавиковой и 60% хлористоводородной
кислоты, которая удаляет разрушенный слой стекла. Эта операция
является финишной обработкой цилиндрической поверхности стерж-
ня. Ее можно назвать химическим полированием, в результате кото-
рого образуется блестящая с шероховатостью 12—13-го класса так
называемая гладкополированная поверхность, хорошо пропускаю-
щая энергию накачки.
j На концах стержня оставляют непротравленные участки, которые
служат для герметизации активного тела в приборе.
Торцы стержней доводят обычным шлифованием и полированием
на станках типа ШП в гипсовках или пакетных приспособлениях.
Контроль плоскостности обработанной торцовой поверхности
стержня восполняют накладным интерферометром. Погрешности
концевых поверхностей стержня после обработки достигают Af^0,2
и A7V^O,1 при непараллельности торцов 0^ 10"
Активные тела из рубина из-за трудностей выращивания кристал-
лов изготовляют диаметром менее 20 мм и длиной менее 400 мм, но
они имеют те же конструктивные формы, что и стержни из неодимо-
вого стекла.
191
Дф/1\1 /IW^Y
Шероховатополированная ци-
линдрическая поверхность руби-
новых стержней пропускает энер-
гию накачки так же, как и гладко-
полированная, но уменьшает вред-
ное влияние поперечных колеба-
ний.
Шероховатополированная ци-
линдрическая поверхность стер-
жня, характеризующаяся блеском
при шероховатости 6 класса, обра-
зуется при шлифовании порошком
карбида бора зернистостью М40 и
последующем полировании длин-
новолосными капроновыми щет-
Рис. 104. Обработка шероховатополи- ками,
рованной цилиндрической поверхности П{
стержней ОКГ
При полировании стержни бло-
кируют в лежачем положении по-
ливинилацетатным лаком.
Упругие нити капроновых щеток 1 (рис. 104), закрепленных на
вращающемся инструменте, проникают в глубокие каверны шлифо-
ванной поверхности стержня 2 и придают ей блеск. Стержни сбло-
кированы по несколько штук на диск, который вращается вместе
с валом 3 зубчатого привода, нижнюю вторую половину цилиндри-
ческой поверхности полируют после переблокировки стержней.
Шлифование торцев осуществляют порошками карбида бора в
три перехода М20, MIO, М7 на шлифовальнике из ситалла или кварца.
Стержни крепят в гипсовках или многоместных механических при-
способлениях.
Полирование торцов ведут в несколько переходов на пластмас-
совом инструменте микронными и субмикронными алмазными по-
рошками с зернами размером от 3 до 0,25 мкм.
В водную суспензию для интенсификации полирования добавляют
бисульфат калия или травящие реагенты: винную или щавелевую
кислоты.
Для компенсации оптического клина в стержне искусственно
создают непараллельность его торцов в пределах 20" Для создания
непараллельности применяют неравномерный нажим дополнитель-
ными грузамй на периферию зажимного приспособления. Контроль
параллельности поверхностей торцов выполняют длиннофокусными
коллиматорами.
Защитные пластины из германия и кремния
Монокристаллические слитки разрезают на пластины
алмазными дисками или стальными полотнами.
Полотна имеют ширину порядка 10 мм и толщину от 0,1 до 0,2 мм.
Длина полотен определяется конструкцией станка и держателя кас-
сеты, в которую набраны полотна. Число полотен, набираемых
192
в одну кассету, может достигать нескольких десятков, а длина •—
одного метра. Кассету с набором полотен устанавливают на станке
и приводят в возвратно-поступательное движение. Рёзание произво-
дится с подачей водной суспензии карбида кремния зернистостью
М14.
Алмазные диски чаще применяют с внутренней режущей кромкой
толщиной менее 0,2 мм, так как у наружной режущей кромки боль-
шее биение и приходится увеличивать толщину диска до 0,4—0,5 мм.
Станки для разрезания слитков на пластины алмазными дисками
подобны обычным фрезерным станкам, в которых вместо фрезы уста-
навливают алмазный диск. Производительность разрезания слитков
алмазными дисками выше, чем полотнами. При частоте вращения
диска порядка 8000 об/мин от слитка кремния диаметром 40 мм пла-
стинка отрезается за 1,5—2 мин.
Грубое и среднее шлифование выполняют порошками электро-
корунда или карбида кремния зернистостью от М28 до М14 на стек-
лянном или кварцевом шлифовальнике. Чугунные шлифовальники
не применяют, так как в нарушенном слое остаются мелкие частицы
железа, которые при химическом полировании образуют на поверх-
ности пластин нерастворимый осадок.
При односторонней обработке пластины кристалла наклеивают
смесью воска с канифолью или помещают в металлические пласти-
ны — сепараторы, толщина которых определяет толщину получае-
мых после шлифования пластин.
Мелкое шлифование и грубое полирование проводят алмазными
пастами марок АМС5—АМСЗ на фторопластовом инструменте.
Полирование производится окисью хрома на смоляном или су-
конном полировальнике. Химическое полирование в растворах азот-
ной кислоты и перекиси водорода применяют реже, так как у пла-
стины края травятся быстрее и получается неплоскопараллельная
слегка чечевицеобразная форма пластин.
§ 34. ИЗГОТОВЛЕНИЕ ПРОБНЫХ СТЕКОЛ
И ФРОНТАЛЬНЫХ ЛИНЗ МИКРОСКОПОВ
Пробные стекла
Пробные стекла являются оптическими калибрами и пред-
назначены для определения интерференционным методом величин
общих и местных погрешностей оптических поверхностей деталей.
По ГОСТ 2786—62 предусматривается изготовление трех типов
пробных стекол: РПС, КПС и ОПС — рабочих контрольных и основ-
ных пробных стекол — для контроля деталей в серийном производ-
стве. В мелкосерийном производстве допускается изготовление
только основных и рабочих пробных стекол диаметром не более
130 мм. По специальным заказам изготовляют пробные ’стекла диа-
метром 150, 180 и 220 мм.
Номинальные значения радиусов кривизны измерительных по-
верхностей пробных стекол должны соответствовать ГОСТ 1807—57.
13 Заказ 1413	193
ГОСТ 2786—62 обязывает изготовлять пробные стекла из стекла
ЛК7 ГОСТ 3514—67 с малым коэффициентом линейного расшире-
ния и необходимой прочностью на истирание.
Основные сферические пробные стекла изготовляют парами, со-
стоящими из выпуклых (+) и вогнутых (—) стекол, а плоские по
три стекла.
Контрольные пробные стекла изготовляют с кривизной, соответ-
ствующей кривизне проверяемых поверхностей, а рабочие пробные
стекла изготовляют с кривизной, обратной кривизне проверяемых
поверхностей.
Заготовительные операции технологического процесса изгото-
вления пробных стекол выполняют обычным способом и заканчи-
вают полированием всех вспомогательных поверхностей и обработ-
кой микропорошком М28 измерительной поверхности.
Мелкое шлифование измерительных поверхностей ведут на метал-
лических шлифовальниках, а затем выполняют взаимную притирку
стекла по стеклу парами, если пробные стекла сферические, или
по три штуки, если пробные стекла плоские. При такой обработке
устраняются погрешности, образующиеся в процессе мелкого шли-
фования поверхности обычными способами, при этом используется
известное правило: если деталь находится внизу, то при взаимной
притирке у нее больше срабатывается край, а если деталь сверху —
то середина. Если в процессе обработки стекла менять местами, то
это позволит плавно изменять радиус кривизны. В процессе мелкого
шлифования сферометром ведут контроль радиусов кривизны бо-
лее 15 мм.
Для контроля сферичности вогнутых поверхностей стекол с ра-
диусом кривизны менее 15 мм изготавливают деталь с выпуклой
сферической поверхностью и толщиной, большей контролируемого
радиуса. Радиус как половину диаметра детали измеряют микромет-
ром, а затем по выпуклой поверхности детали подгоняют радиус
контрольного пробного стекла.
Полирование всех деталей комплекта осуществляют одновременно,
используя для контроля поверхностей интерференционную картину
при взаимном наложении деталей. Обработка пробных стекол ведется
до получения по всей поверхности ровного светло-желтого цвета,
при появлении которого значения N и A7V меньше 0,1.
Плоские пробные стекла изготовляют последовательной под-
гонкой трех заготовок. Добиваются светло-желтого цвета сначала
для двух заготовок. Наложением одной из них на третью по интер-
ференционной картине судят о форме поверхностей. Затем притирают
третью заготовку к одной из первых, контролируя форму с помощью
другой и так до получения трех точных плоских поверхностей.
Заданный радиус кривизны пробного стекла получают в резуль-
тате ручной доводки, измеряя его сферометром, например, ИЗС-7,
а форму поверхности по интерференционной картине (цвету). При
контроле изготовленных пробных стекол отбирают ОПС с наиболь-
шими отклонениями, затем КПС и затем как наиболее точные
РПС.
194
Пробные стекла изготовляют рабочие высокой квалификации
вручную.
Приемосдаточный контроль пробных стекол выполняют при темпе-
ратуре 20 ± 3° С по интерференционной картине в монохроматическом
свете на следующий день после полирования. Детали выдерживают
до 2 ч после наложения при температуре окружающей среды. Время
выдержки определяют в зависимости от диаметра детали. Колебания
температуры не должны превышать 0,3° С.
Величины отклонений формы поверхностей основных пробных
стекол определены ГОСТ 2786—62. Этим же стандартом оговорены
допускаемые размеры и число пузырей, вышедших на поверхность
при обработке, царапин и других дефектов, если они не затрудняют
наложения пробного стекла и не искажают интерференционной кар-
тины. Для лучшей сохранности измерительных поверхностей реко-
мендуется при доводке оставлять на них следы от шлифования.
Пробные стекла диаметром менее 10 мм для удобства пользования
наклеивают бальзамом на полированные стеклянные пластины.
На рабочую полированную поверхность пробного стекла алмаз-
ным карандашом наносят в соответствии с ГОСТ 1807—57 номиналь-
ное значение радиуса кривизны с его знаком. Выпуклые поверхности
обозначают знаком плюс (+), вогнутые знаком минус (—) и пло-
скости jRoo. Стекла диаметром менее 10 мм маркируют на подклеен-
ной к ним стеклянной пластине.
Фронтальные линзы объективов микроскопов
Фронтальные линзы объективов и конденсоров микроско-
пов в серийном производстве изготовляют из полированных шариков.
Шарики диаметром менее 10 мм делают из кубиков.
Описываемый технологический процесс изготовления полирован-
ных шариков является примером автоматизированного производ-
ства.
Заготовительные операции заключаются в нарезании алмазной
пилой дротов из листа стекла, которые режутся на кубики. Одновре-
менно обрабатывают партию из 1000 штук кубиков с припуском по
диаметру шарика 0,7—1,2 мм.
Первой операцией кубикам придают
предварительную шарообразную форму
на станке во вращающемся шлифовальном
барабане, стенки, дно и крышка которого
обложены шлифовальными камнями (рис.
105). Кубики свободно перекатываются,
сталкиваясь между собой и с абразив-
ными камнями, и принимают приближен-
но шарообразную форму. Режим обра-
ботки подобран так, что процесс округли-
вания длится около 15 ч.
На второй операции вся партия шли-
фуется абразивными кругами (рис. 106).
Рис. 105. Придание заго-
товкам предварительной ша-
рообразной формы
13*
195
Рис. 106. Схема кругления заготовок
Шарики из вибробункера попадают Гв сепаратор, [который про-
таскивает их между кругами, расставленными на размер задан-
ного диаметра. Пройдя между шлифовальными кругами, шарики
попадают в сортировочное устройство. По линейкам, раздвинутым
под некоторым углом, они протаскиваются винтовой передачей,
затем они проваливаются на лотки приемников, собирающих шарики,
разделенные таким образом на четыре партии, отличающиеся по диа-
метру на 0,1 мм. Время операции также составляет 15 ч.
Третью операцию среднего и мелкого шлифования производят
абразивными микропорошками М20, М14 и М7. Каждую из четырех
партий обрабатывают также за 15 ч. Латунный шлифовальник
(рис. 107) имеет конические отверстия с углом при вершине 60°.
В отверстия шарики погружаются на 2/3 диаметра и свободно
вращаются, притираясь к конической поверхности. Вращение шари-
ков в шлифовальнике 1 осуществляется из-за кругового движения
планшайбы 3 с наклеенным резиновым рельефным диском 2 вокруг
смещенной оси шлифовальника 1. Шар в конусе является кинемати-
ческой парой третьего класса, в которой возможно движение в трех
направлениях, что позволяет достичь хорошей сферической формы
шариков.
Рис. 107. Шлифование шариков
Рис. 108. Сортировка шариков
по диаметру с помощью калиб-
рованной накладной щели
196
Суспензия микропорошков подается через цилиндрическую часть
отверстий в шлифовальнике. Шлифование по времени длится около
15 ч.
Во время четвертой операции отшлифованные шарики сорти-
руются автоматически по диаметру. Шагающий механизм перетаски-
вает шарики по калиброванной угловой щели (рис. 108). Шарики
проваливаются на различных участках длины щели, сортируясь
на десять подпартий через 0,005 мм. Всего образуется 40 подпартий.
Пятую операцию — полирование — выполняют в два перехода
инструмента. На первом переходе смола инструмента смешана с опил-
ками для твердости. После первого перехода шарики сортируются
на вертикальном оптиметре, снабженном специальным приспособле-
нием, по диаметру через 1 мкм. На втором переходе применяют мяг-
кую смолу. Затем контролируют диаметр на ультраоптиметре с рас-
сортировкой через 0,1 мкм. Время операции кратно 15 ч.
При полировании шарики помещают в канавку, проточенную
в смоляном полировальнике 1 на глубину V4 диаметра шарика
(рис. 109). Во избежание царапин между стеклянными шариками
помещают шарики из полистирола или целлулоида. Канавка того же
радиуса и глубины проточена в верхнем смоляном полировальнике 2,
укрепленном на верхнем вращающемся шпинделе станка. Шарики
катятся по канавке и вращаются во всех направлениях, так как
линейная скорость на внутренней и наружной стороне канавки раз-
лична.
Обработку ведут под нагрузкой и с полиритовой суспензией.
Готовность деталей после полирования контролируют по времени.
Контроль по диаметру заменяет контроль по пробному стеклу.
Это вполне возможно, так как погрешность измерения диаметра
на ультраоптиметре меньше, чем при контроле пробным стеклом.
Например, пусть d = 2 мм, Ad = 0,0001 мм, тогда
AR = ^-100 =0,01%.
Это точнее, чем самые высокие требования по ГОСТ 2786—62 для
пробных стекол. С увеличением диаметра шариков точность изгото-
вления возрастает.
Рис. 109. Полирование шариков
Рис. НО. Изготовление плоской
поверхности у шариковых заго-
товок
197
Весь технологический процесс обработки разбит на этапы—опе-
рации, кратные по времени. Станки и приборы может обслуживать
один квалифицированный рабочий с учеником. Процесс обработки
построен по принципу автоматического получения и контроля раз-
меров. Подготовка и ручные операции при изготовлении шариков
исключены. Это один из наиболее автоматизированных процессов
изготовления сложных в обработке оптических деталей.
Обработку второй плоской поверхности или поверхности большого
радиуса ведут в блоке на стеклянной плоскопараллельной пластине.
Шарики заливают смолой. Они базируются по поверхности пластины,
установленной на шпинделе шлифовально-полировального станка
(рис. НО). Шлифование и полирование ведут свободным притиром
до получения необходимой толщины линзы с допуском на толщину
порядка 0,01 мм и N = 1, АЛ/ = 0,2.
Толщину контролируют вместе с пластиной приспособления,
а исполнительную оптическую поверхность — пробным стеклом
и на дефекты чистоты с помощью лупы увеличением 8х.
§ 35.	ИЗГОТОВЛЕНИЕ ШТРИХОВЫХ ИЗОБРАЖЕНИЙ
НА СТЕКЛЕ
Шкалы, сетки, миры, дифракционные решетки и другие
штриховые изображения на стекле служат для измерений линейных
и угловых величин, а также участвуют в процессе наведения прибо-
ров на объект. Штрихи сетки наносятся алмазным резцом, травле-
нием или фотографированием.
Алмазный резец используют в делительных или копировальных
машинах для нанесения штрихов на стекле.
При изготовлении сеток травлением штрихи стальным резцом
прорезают в защитном слое лака или воска, нанесенных на поверх-
ность стекла, а затем травится стекло.
Фотографированием сетки изготовляют на фотослоях, нанесен-
ных на стекло, иногда с последующим травлением или заполнением
штрихов красителями или металлами испарением в вакууме.
Изготовление сеток травлением
Заготовкой является полированная с Р = 14-IV и М = 15
пластина или диск из стекол, имеющих достаточную химическую
стойкость, но хорошо поддающихся травлению (баритовые кроны,
флинты). Технологический процесс включает в себя нанесение деле-
ний сетки и их оцифровку.
Перед нанесением делений заготовку сетки тщательно промы-
вают эфиром, ватным тампоном вручную наносят на поверхность,
подлежащую травлению, слой кислотостойкого асфальтового лака
толщиной 3 мкм; сушат слой лака при температуре 120° С в течение
5—10 мин с последующим постепенным охлаждением. Заготовку
помещают на ручную или автоматическую делительную машину
и после выдержки заготовки на машине в течение двух и более часов
нарезают деления по лаку. Инструментом при нарезании делений
198
служит стальной резец трапецеидального, квадратного или прямо-
угольного сечения. Для травления заготовку помещают в камеру,
где обрабатывают в течение нескольких секунд парами 65—70 %-ной
плавиковой кислоты. По штрихам, где лак снят, стекло протравли-
вается в глубину. Для нейтрализации заготовки промывают 3%-ным
водным раствором кальцинированной соды. Лак удаляют бензином.
После промывки и сушки под микроскопом 60х—100х контролируют
качество травления штрихов.
Заготовку покрывают натуральным пчелиным воском, термооб-
работанным до необходимой вязкости.
Перед оцифровкой штрихов на пантографе наполняют штрих
лаковой смесью, которая делает их лучше различимыми. Шкалу оциф-
ровывают и контролируют качество цифр под микроскопом 60х.
Травление цифр аналогично травлению штрихов. После удаления
воска, мытья и сушки качество травления цифр проверяют под микро-
скопом.
Смесь цветного масляного лака, олифы, графита и сажи с помощью
замши вручную втирают в углубления штрихов. Деталь сушат в тер-
мостате в течение 6—8 ч при температуре 120° С, чтобы лаковая смесь
затвердела.
Цифры и штрихи наполняют красящей смесью и сушат не менее
двух раз. Контролируют качество окраски штрихов и цифр под
микроскопом 60х— 100х.
Контроль цены деления шкалы, ширины штриха и других требо-
ваний чертежа осуществляется на компараторе ИЗА-2 или микро-
скопе УИМ-21.
Изготовление шкал, сеток, растров
фотохимическим способом
Чем сложнее рисунок, шире и разнообразнее форма штри-
хов, тем целесообразнее применять фотографические способы изго-
товления шкал.
Фотоспособы заключаются в переносе изображения шкалы, миры
или других рисунков с негатива на стеклянную подложку — пози-
тив. Негатив представляет собой уменьшенное в несколько сотен раз
фотографическое изображение на пленке или пластине точного чер-
тежа шкалы. Тщательно измерив и проконтролировав изображение
на соответствие чертежу, с этого негатива контактным способом сни-
мают фотокопии, служащие в дальнейшем рабочими негативами.
В зависимости от точности изготовляемой шкалы к применяемым
материалам и оборудованию предъявляют определенные требования.
Масштаб изображения выбирают с учетом допусков на точность
шкалы и фокусного расстояния объектива съемной камеры. Чертеж
выполняют тушью.
Съемочной аппаратурой для изготовления негатива служит ста-
ционарная съемочная камера, объективы которой имеют разрешаю-
щую способность больше 400 штрихов на 1 мм и дают изображение,
свободное от дисторсии.
199
Светочувствительные слои характеризуются разрешающей спо-
собностью, которая зависит от размеров кристаллов светочувстви-
тельного компонента, толщины слоя, условий освещения и процесса
обработки. Широко применяемые слои хромированной желатины
или хромированного поливинилового спирта имеют разрешающую
способность 1200—1250 штрихов на 1 мм.
Технологический процесс изготовления шкал фотографиро-
ванием состоит из нескольких операций.
Подготовка поверхности стеклянных заготовок заключается в очи-
стке поверхности от загрязнений любым способом, включая обработку
концентрированной азотной кислотой с дальнейшей промывкой и
сушкой.
Получение светочувствительного слоя из двухромовокислой соли
калия К2Сг2О7 и аммония (NH4)2Cr2O7 смешиванием с некоторыми
органическими соединениями — желатиной, поливиниловым спир-
том или альбумином.
На поверхность сухой чистой заготовки наносят раствор, который
после высушивания образует светочувствительный слой.
Получение фотографического изображения контактным копиро-
ванием изображения шкалы на светочувствительном слое. Источни-
ками света являются лампы накаливания, ксеноновые, ртутные,
дуговые лампы. Время экспонирования устанавливают опытным пу-
тем. Так при применении лампы ДРШ-1000 при освещенности 350 лк
время экспонирования негатива на слое хромированной желатины
составляет 7—10 мин.
Проявление осуществляют в течение нескольких минут в теплой
воде или этиловом спирте в зависимости от вещества основы фото-
слоя. При проявлении происходит вымывание незасвеченных участ-
ков изображения.
Дубление слоя осуществляют растворами хромовых солей.
Контроль качества изображения после тщательной промывки
и сушки выполняют под микроскопом на соответствие чертежу
или техническим условиям.
Термообработку ведут в термошкафах при температурах 150—
200° С.
Защищают слой, наклеивая покровное стекло. При изготовлении
многоцветных шкал детали с изображением, окрашенным в раз-
ные цвета, после термообработки склеивают, совмещая изобра-
жения.
Процесс изготовления шкал фотографированием профессионально
вреден, так как связан с использованием хромовых солей, органиче-
ских растворителей, щелочей, кислот, красителей.
Достоинства способа заключаются в простоте процесса, в отсут-
ствии сложного специального оборудования при использовании
готовых негативов, в возможности воспроизведения сложных
рисунков, в рельефном изображении, что улучшает условия наблю-
дения.
Недостатки способа следующие: процесс является вредным про-
изводством; слои со временем имеют усадку и, следовательно, иска-
200
жают изображение; материал быстро стареет; слои нестойки к дей-
ствию влаги.
Существует способ изготовления сеток, называемый фотокерами-
ческим, заключающийся в нанесении изображения сетки на стекло
с вплавлением при определенных температурах вещества слоя в стек-
лянную основу.
§ 36.	ПРОИЗВОДСТВО волоконной оптики
Волоконно-оптические элементы нашли широкое приме-
нение в электронно-оптических и измерительных приборах, устрой-
ствах передачи света или изображения, голографических системах
и т. д.
Основой любого волоконно-оптического элемента является свето-
ведущая жила. Часто эта жила покрывается светоизолирующей
оболочкой, показатель преломления которой меньше, чем у стекла
жилы. В этом случае все лучи передаются от одного торца волокна
к другому, не выходя из световода.
К волоконно-оптическим элементам относятся: а) жесткие жгуты;
б) вакуум-плотные пластины с параллельной укладкой волокон;
в) фоконы — осесимметричные жесткие волоконные световоды с пере-
менной по длине площадью сечения волокон; г) гибкие жгуты — регу-
лярно уложенные в пучок тонкие оптические волокна; жгут обычно
защищают латексной или металлической оболочкой.
Основные характеристики волоконно-оптических элементов при-
ведены в табл. 18.
Таблица 18
Вид элемента	Макси- мальная длина светове- ДУщей жилы в мм	Макси- мальное сечение торца в мм	Диаметр свето- ведущей жилы в мкм	Макси- мальное число элемен- тарных свето- ведущих жил в штуках	Разре- шающая способ- ность в лин/мм	Увели- чение в кратах
Жесткий жгут	1200	40	5—100	105	100	1
Вакуумплотная						
пластина	10	250	2	7- 108	100	1
Фокон	30	40	2—50	6- 107	100	8
Гибкий жгут	1500	20X20	5—50	1,6- 107	20	1
Вытягивание стеклянных волокон без оболочки
Для производства стеклянных волокон без оболочки используют
установку, изображенную на рис. 111, а.
Стеклянные шарики 1 периодически направляются в платиновый
тигель печи 2, где поддерживается постоянный уровень расплавлен-
ной стекломассы. Волокна вытягиваются через платиновые фильеры 3
201
Рис. 111Л Схема установки для вытяжки стеклянных воло-
кон: а — без оболочки; б—в оболочке
обдуваются сжатым воздухом и, пройдя шкив 4, где они смазываются,
наматываются на бобину 5.
Диаметр волокна зависит от объема и температуры стекла в печи,
диаметра фильеры и скорости вытягивания.
Вытягивание волокон в оболочке
Оболочка световедущей жилы защищает ее поверхность
от грязи и механических повреждений, обеспечивает оптическую изо-
ляцию между соседними волокнами и не допускает просачивание
света от одного волокна в другое.
Стекла оболочки и жилы должны иметь общую температуру спе-
кания и быть химически пассивны один к другому. Показатель пре-
ломления у стекла оболочки всегда меньше, чем у жилы.
Для изготовления волокон в стеклянной оболочке используют
два концентрически расположенных тигля (рис. 111,6).
Шарики стекла световедущей жилы помещают во внутренний
тигель /, а шарики стекла оболочки в наружный тигель 2. Оба тигля
расположены в электрической печи 4.
Каждый тигель имеет свой выходной патрубок, температуру кото-
рого тщательно контролируют и поддерживают в заданном диапазоне
с помощью нагревателя 3. При выходе из патрубка волокно постепенно
охлаждается и наматывается на бобину. Диаметр волокна непрерывно
контролируется автоматическим устройством.
Изготовление многожильных световодов
Для изготовления многожильных световодов применяют
волокна в оболочке, пакет из которых помещают в большую трубу
из стекла с низким показателем преломления и спекают при вы-
сокой температуре.
202
Изготовление гибких жгутов
Для изготовления жгутов стеклянные световоды в виде свободных
пучков, состоящих из волокон небольшого диаметра с оболочкой
рядами наматывают на цилиндрический барабан большого диаметра.
Затем зажимают в нескольких местах по периметру барабана. Барабан
разбирают, а жгут разрезают алмазной пилой. Концы жгута прокле-
ивают или спекают, а затем шлифуют и полируют. Для предохране-
ния волокон 1 (рис. 112) от поломок и для присоединения к жгуту
объектива и окуляра на концы жгута надевают бандаж 2, а на тело
Рис. 112. Гибкий жгут
жгута оболочку 3, ограничивающую радиус изгиба жгута и защищаю-
щую волокна от повреждений. Из стеклянных волокон изготовляют
также многожильные световоды, пластины и фоконы.
§ 37.	ИЗГОТОВЛЕНИЕ ОПТИЧЕСКИХ ДЕТАЛЕЙ
ИЗ ПОЛИМЕРОВ
Из полимеров изготовляют: а) линзы конденсоров проекционных
объективов, линзы дальномеров и визиров кинофотоаппаратов,
лупы и другие детали оптических систем, от которых не требуется
высокой разрешающей способности; б) оптические детали сложной
конфигурации — растры, пластины Шмидта, линзы Френеля и дру-
гие, выполнение которых из стекла весьма затруднительно; в) за-
щитные стекла приборов, указатели уровней жидких и газообразных
веществ, экраны и другие детали, к которым предъявляются требо-
вания только прозрачности.
К преимуществам оптических деталей из полимеров относятся:
а) стоимость полимеров, которая в 10—12 раз меньше стоимости опти-
ческого стекла; б) малая плотность; в) малая чувствительность к уда-
рам; г) простота технологического процесса и низкая себестоимость
изготовления по сравнению с оптическими деталями из стекла.
Детали из полимеров имеют и серьезные недостатки, которые
мешают их более широкому использованию в оптико-электронных
приборах: а) поверхности деталей легко царапаются; б) температура
203
эксплуатации zt 100° С; в) класс чистоты оптической поверхности
не выше P=V и значения W >20; г) не склеиваются с оптическими
деталями из стекла; д) имеют двойное лучепреломление.
Оптические детали из полимеров изготовляют литьем под давле-
нием или прессованием.
Литье под давлением
Исходными материалами при изготовлении деталей та-
ким способом служат литьевой сополимер, осветленный на основе
полиметилметакрилата ЛСО-М, имеющий показатель преломления
nD = 1,49, и сополимер ЛПТ-1, применяемый для изготовления не-
ответственных оптических деталей.
Полимеры выпускают в виде гранул.
Изготовление деталей литьем под давлением осуществляется на
литьевой машине — термопластавтомате (рис. 113).
Рис. 113. Схема маши-
ны для изготовления
оптических деталей из
полимеров литьем под
давлением
В загрузочный бункер 3 машины засыпают гранулы. Если пор-
шень 2 находится в крайнем правом положении (см. штриховые
линии), то гранулы с помощью дозирующего устройства 4 передаются
в рабочий цилиндр 5.
При перемещении поршня 2 влево исходный материал продви-
гается вперед, попадает в часть цилиндра, обогреваемую электри-
ческим индуктором 6, и переходит в вязкотекучее состояние. В обо-
греваемом цилиндре содержится количество пластической массы,
204
достаточное для изготовления 8—10 отливок. Нагретый до 180—
200° С размягченный исходный материал 1 под давлением 0,2—
0,25 ГПа поступает в пресс-форму, состоящую из двух разъемных
частей: подвижной 9 и неподвижной 7. Пресс-форма охлаждается
водой.
Время впрыска полимера и охлаждение отливки до температуры
50—60° С в пресс-форме занимает около 1 мин. Затем пресс-форму
раскрывают и изделие 8 вместе с литниковой системой выталкивают
из нее. Детали отрубают от литниковой системы в штампах или отде-
ляют с помощью нити накала.
Для обеспечения высокой прозрачности и чистоты получаемых
оптических деталей каналы, по которым проходит полимер в пресс-
форме, полируют и хромируют.
Рабочие части пресс-формы, формообразующие оптические испол-
нительные поверхности, изготовляют в виде вставок из сталей У8А,
У10А, Х12Ф1. Рабочие поверхности пресс-форм не хромируют, а
только полируют до шероховатости 14-го класса и чистоты оптиче-
ских поверхностей Р-П. Подвижные и неподвижные вставки пресс-
форм обрабатывают по 2-му классу точности и подгоняют индивиду-
ально, по месту.
Посадки с натягом и зазором недопустимы, так как создают не-
центричность линз.
Если в процессе работы на поверхности вставки появился какой-
либо дефект, например царапина или точка, то поверхность вставки
заново шлифуют и полируют.
Литье под давлением сложных по конфигурации оптических де-
талей, например растра светорассеивающего элемента экспонометра
фотоаппарата (рис. 114), имеет ряд особенностей.
Прозрачный растр имеет шестигранную структуру линзовых
плосковыпуклых элементов. Исполнительные поверхности растра
имеют шероховатость 11—12-го классов.
Рабочие поверхности пресс-формы, изготовленной из стали ХВГ,
обрабатывают электроискровым способом с последующей доводкой
до 13-го класса шероховатости и хромированием.
Разогретый до 200° С материал подается в четырехместную пресс-
форму с центральным питателем под давлением 0,1 ГПа.
Температура матрицы и пуансона составляет 30—40° С. Масса
навески на четыре детали около 5,2 г при чистой массе детали 0,8 г.
Цикл формообразования состоит из выдержки под давлением — 10 с;
охлаждения — 10 с и паузы — 5 с.
После извлечения из пресс-формы у детали вручную зачищают
места облоя и литника. Контроль детали выполняют по внешнему
виду и дефектам чистоты оптической поверхности: Р = V-^-VI.
Прессование
Для прессования оптических деталей используют полисти-
рол блочный марки Д (ГОСТ 9440—60), известный также под названием
органическое стекло. Показатель преломления блочного полисти-
205
рола nD = 1,59, его применяют для деталей, работающих при тем-
пературе ±=40° С.
Заготовки из полистирола перед прессованием обрабатывают
механическим способом: резкой листа дисковыми фрезами на прямо-
угольники нужного размера, обтачиванием их на токарном станке
и т. д.
Формообразование оптических деталей осуществляют на пневмо-
гидравлических прессах небольшой мощности.
Заготовку помещают в матрицу пресс-формы и нагревают вместе
с ней до температуры 100—120° С, после чего прессуют при давлении
20—25 МПа.
Заготовку охлаждают в пресс-форме до температуры 30—40° С.
Затем пресс-форму разбирают, с детали удаляют облой и выпол-
няют контроль.
Метод прессования оптических деталей менее производителен,
чем литье под давлением, однако он позволяет получить детали
более сложной конфигурации и более высокой точности.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1.	Мальцев М. Д., Каракулина Г. А. Прикладная оптика и оптические измере-
ния. М., «Машиностроение», 1968. 472 с.
2.	Плотников В. С., Варфоломеев Д. И., Пустовалов В. Е. Расчет и конструиро-
вание оптико-механических приборов. М., «Машиностроение», 1972. 256 с.
3.	Слуцкая В. В. Тонкие пленки в технике СВЧ. М., «Советское радио», 1967.
456 с.
4.	Сулим А. В. Производство оптических деталей. М., «Высшая школа», 1969.
304 с.
5.	Технология материалов в приборостроении. Под ред. А. Н. Малова.
М., «Машиностроение», 1969. 440 с.
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие	3
Введение	5
Раздел I. ОПТИЧЕСКОЕ СТЕКЛО И ЕГО ПРОИЗВОДСТВО
Глава I. Природа, строение и свойства стекла .	8
§ 1.	Стеклообразное состояние, стекла и ситаллы	8
§ 2.	Типы и марки бесцветного оптического стекла	13
Глава II. Производство оптического стекла .	17
§ 3.	Состав и приготовление шихты	17
§ 4.	Варка оптического стекла	20
§ 5.	Разделка стекломассы	25
Глава III. Стекло цветное, другие виды стекол и кристаллы	29
§ 6.	Цветные и другие стекла ........ .	.	29
§ 7.	Выращивание оптических кристаллов и их свойства	33
Раздел II. ОСНОВНЫЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ ОБРА-
БОТКИ ОПТИЧЕСКИХ ДЕТАЛЕЙ
Глава IV. Оптические детали	40
§ 8.	Базирование оптических деталей	40
§ 9.	Конструктивно-технологическая характеристика оптиче-
ских деталей и требования к качеству их изготовления 47
§ 10.	Чертежи оптических деталей ............ .'	52
§ 11.	Основные	понятия процессов изготовления оптических
деталей	56
Глава V. Основы процессов обработки оптических поверхностей	63
§ 12.	Процессы	механической обработки стекла	63
§ 13.	Формообразование оптических поверхностей	69
Глава VI. Обрабатывающие и вспомогательные материалы и инстру-
менты	81
§ 14.	Обрабатывающие материалы	81
§ 15.	Инструменты ...	86
§ 16.	Вспомогательные материалы	91
Глава VII.	Заготовительные операции	95
§ 17.	Заготовки ....	95
§ 18.	Операции разделения кусков стекла	98
207
§ 19.	Операции грубого формообразования заготовок	100
§ 20.	Вспомогательные операции	107
Глава VIIГ Шлифование и полирование оптических поверхностей	109
§ 21.	Переходы при шлифовании и полировании	109
§ 22.	Шлифовально-полировальные станки	115
§ 23.	Технологические факторы	123
Глава IX. Технологические процессы изготовления оптических деталей
основных типов	128
§ 24.	Изготовление линз .	128
§ 25.	Центрирование и фасетирование линз	137
§ 26.	Изготовление пластин	143
§ 27.	Изготовление призм	147
§ 28.	Покрытия оптических поверхностей	152
§ 29.	Соединение оптических деталей	161
§ 30.	Контроль качества обработки оптических деталей	166
§ 31.	Организация производства и техника безопасности в опти-
ческом цехе	176
Глава X. Технологические процессы изготовления специальных опти-
ческих деталей	180
§ 32.	Обработка асферических поверхностей .у	.	180
§ 33.	Изготовление оптических деталей из кристаллов и специ-
альных стекол . .	...	186
§ 34.	Изготовление пробных стекол и фронтальных линз ми-
кроскопов ...	...	193
§ 35.	Изготовление штриховых изображений на стекле	198
§.36.	Производство волоконной оптики	201
§ 37.	Изготовление оптических деталей из полимеров	203
Список литературы
206
Борис Захарович БЫКОВ, Алексей Алексеевич ЕФРЕМОВ,
Владимир Павлович ЗАКОННИКОВ, Юрий Васильевич САЛЬНИКОВ,
Михаил Николаевич СЕМИБРАТОВ
ТЕХНОЛОГИЯ ОБРАБОТКИ ОПТИЧЕСКИХ ДЕТАЛЕЙ
Редактор издательства инж. 3. С. Баранова
Технические редакторы: И. В. Завгородняя. Т. И. Андреева
Корректор Ж. Л. Суходолова. Переплет художника Ф. Ю. Элинбаум
Сдано в набор 22/XI 1974 г. Подписано к печати 29/IV 1975 г. Т-08029
Формат 60X90Vie- Бумага типографская № 3
Усл. печ. л. 13,0. Уч.-изд. л. 14,45. Тираж 12000 экз. Заказ 1413. Цена 59 коп.
Издательство «Машиностроение»,' 107885, Москва, Б-78, 1-й Басманный пер., 3
Ленинградская типография № 6 Союзполиграфпрома при Государственном комитете
Совета Министров СССР по делам издательств, полиграфии и книжной торговли
193144, г. Ленинград, С-144, ул. Моисеенко, 10
9 коп.
«М А ШИ ПОСТРОЕНИЕ»