1.2. Схема обработки. Переходы операции центрирова­ния.

Обработка цилиндрической поверхности при центрировании выполняется по схеме круглого шлифования (рис.1.2.).

Заготовка 1 установлена на посадочной кромке К центрировочного па­трона 2, вращающегося со скоростью Инструмент 3 - алмазный круг пря­мого профиля - вращается со скоростью вокруг оси, параллельной оси вращения заготовки.

Движение подачи врезания осуществляется перемещением инструмента в направлении, перпендикулярном оси вращения, со скоростью . По дости-

жении заданного значения D диаметра линзы, движение подачи врезания от­ключается и включается движение осевой подачи инструмента, обеспечи­вающей достижение заданного качества цилиндрической поверхности.

К инематическая схема центрирования

Для того, чтобы обработанная по рассмотренной схеме линза оказалась центрированной, необходимо при закреплении заготовки на патроне обеспечить совмещение оптической оси заготовки с осью вращения патрона. Решению этой задачи служит первый переход операции центрирования - ориентация заготовки и фиксация ее относительно патрона.

Существуют два способа фиксации заготовки при центрировании: ме­ханический зажим между двумя соосными центрировочными патронами и приклеивание к посадочной кромке патрона с помощью наклеечной смолы. Каждому из них соответствует свой принцип совмещения осей заготовки и па­трона. Однако в обоих случаях к центрировочным патронам предъявляются одинаковые требования. Основным из них является отсутствие биений поса­дочной кромки патрона при его вращении, что, в свою очередь, обеспечивается при выполнении следующих условий:

• - посадочная кромка имеет форму окружности;

• - центр окружности лежит на оси вращения патрона;

• - окружность расположена в плоскости, перпендикулярной к оси враще­ния патрона;

При закреплении механическим зажимом (рис. 1.3) заготовка 1 разме­щается между двумя центрировочными патронами 2 и 3. Патрон 2 неподвижен в осевом направлении, а патрон 3 можно вручную перемещать вдоль оси ОО'

вращения и фиксировать в положении, при котором заготовка оказывается за­жатой между патронами. При этом сила F сжатия может быть отрегулирована с помощью специального пружинного механизма.

Закрепление заготовки механическим зажимом

Если первоначально оптическая ось заготовки не совпадает с осью ОО^′ патронов (рис 1.3.а), то последние контактируют с заготовкой только в двух точках А и В. При этом на заготовку со стороны патронов действуют си­лы и , направленные по нормалям к сферическим поверхностям заготов­ки. Равнодействующая этих сил всегда направлена к оси и, следователь­но, стремится сдвигать заготовку по стрелке С, т.е. так, чтобы ось при­ближалась к ОО^′. Однако перемещение заготовки под действием этой силы произойдет лишь в том случае, если последняя окажется больше равнодейст­вующей сил трения и , действующих по касательным к поверхностям заготовки и препятствующих ее перемещению.

С учетом значения коэффициента трения пары "стекло-металл" можно показать, что данное условие выполняется лишь в том случае, когда абсолютная

величина угла между касательными к поверхностям заготовки в точках кон­такта с патронами превышает 17°. Таким образом, выполнение неравенства

> 17°

является критерием применимости данного способа закрепления заготовки на операции центрирования. В этом случае при сжатии заготовки между патрона­ми она будет "самоцентрироваться", автоматически занимая положение, при

котором оптическая ось заготовки совпадает с осью ОО' вращения па­тронов (рис. 1.3.6). При достижении соосности заготовки и патронов между ни­ми возникает контакт по всей окружности посадочных кромок (на рис. 1.3.б их

проекции показаны пунктиром). В этот момент сила сжатия распределяется по всей линии контакта, происходит уравновешивание равнодействующих нор­мальных сил, действующих со стороны правого и левого патронов, и заготовка фиксируется в данном положении.

Закрепление заготовки приклеиванием выполняется в следующей по­следовательности (рис.1.4.).Сначала на посадочную кромку центрировочного патрона 1 наносят разогретую наклеечную смолу 2. Не давая последней затвер­деть, прижимают заготовку 3 сферической поверхностью, имеющей меньший радиус кривизны к посадочной кромке патрона. При этом должен быть обеспе­чен контакт заготовки с патроном по всей окружности посадочной кромки, бла­годаря чему центр кривизны поверхности заготовки, обращенной к патрону, автоматически оказывается на оси ОО' вращения последнего. Вместе с тем, центр кривизны второй сферической поверхности заготовки занимает в этот момент произвольное положение и, следовательно, оптическая ось заго­товки не совпадает с осью 00' вращения патрона.

Закрепление заготовки приклеиванием

На следующем этапе рассматриваемого перехода, не нарушая контакта заготовки с патроном, ее перемещают в направлении стрелки С до совмещения осей и 00' Перемещение должно быть закончено прежде, чем затверде­ет наклеечная смола. В отличие от закрепления заготовки сжатием в данном случае ее самоцентрирования относительно патрона не происходит. Поэтому процесс перемещения заготовки необходимо контролировать. В большинстве случаев контроль осуществляется по смещениям изображения 4', формируемого пучком излучения неподвижного источника света 4, после отражения пучка по­верхностью А заготовки. Для этого патрон с заготовкой приводят во вращение.

Если центр кривизны поверхности А не лежит на оси ОО′, то при вращении патрона точка будет описывать окружность, центр которой лежит на оси 00' Соответственно будет меняться и положение поверхности А. Это, в свою очередь, приводит к осциллирующему движению изображения 4'. По мере при­ближения точки к оси вращения патрона амплитуда перемещений изобра­жения будет уменьшаться. При совпадении оптической оси заготовки с осью вращения патрона изображение 4' остается неподвижным, несмотря на враще­ние патрона. В этот момент перемещение заготовки в направлении стрелки С прекращают и фиксируют положение заготовки относительно патрона, до пол­ного затвердения наклеенной смолы.

В простейшем случае в качестве источника 4 используется, например, лампа накаливания, находящаяся на достаточном удалении от заготовки, а на­блюдение смещений изображения выполняется визуально невооруженным глазом, как это представлено на рис 1.4. Однако, при таком способе контроля за процессом совмещения осей заготовки и патрона точность центрирования оказывается невысокой и зависит от квалификации рабочего, выполняющего опе­рацию. При необходимости повышения точности используют оптические при­боры, в которых для формирования пучка излучения, направляемого на заго­товку, и для наблюдения за смещениями отраженного изображения использу­ются специальные оптические системы.

Каждый из двух описанных способов выполнения первого перехода операции центрирования имеет свои достоинства. Самоцентрирование заготов­ки посредством зажатия между двумя патронами не требует высокой квалифи­кации рабочего, выполняющего центрирование. Кроме этого данный способ обладает более высокой производительностью и не требует использования до­рогостоящих контрольно-измерительных приборов. В то же время способ, за­ключающийся в контролируемом перемещении заготовки относительно патрона с последующей ее фиксацией с помощью наклеечной смолы, более универса­лен, т.к. не имеет ограничений по углу между касательными к поверхностям заготовки. Помимо этого при использовании данного способа меньше вероят­ность повреждения уже обработанных оптических поверхностей заготовки в местах контакта с центрировочным патроном. Наконец, этот способ не требует использование второго центрировочного патрона и, следовательно, исключает необходимость точной выверки соосности двух патронов.

Вне зависимости от способа выполнения первого перехода операции центрирования, вторым переходом является круглое шлифование цилиндриче­ской поверхности линзы, выполняемое по схеме, описанной выше (см. рис. 1.2. и пояснения к нему в тексте на стр. 12 - 13)