KONSTRUKCJA HYBRYDOWYCH NARZĘDZI DO OBRÓBKI ELEMENTÓW OPTYCZNYCH. Grzegorz BUDZIK *, Sławomir SOŁTYS

Transkrypt

1

2 KONSTRUKCJA HYBRYDOWYCH NARZĘDZI DO OBRÓBKI ELEMENTÓW OPTYCZNYCH Grzegorz BUDZIK *, Sławomir SOŁTYS STRESZCZENIE Artykuł przedstawia moŝliwości wykonania narzędzi na bazie granitu do obróbki precyzyjnych elementów optycznych. Przedstawione są zalety granitowych narzędzi pod kątem wykonywania prototypowych elementów optycznych oraz krótkich serii soczewek. Zastosowanie granitu jako materiału konstrukcyjnego pozwala równieŝ na znaczne obniŝenie kosztów w stosunku do materiałów tradycyjnych jakimi są stopy aluminium, miedzi i Ŝeliwo. Wykonanie narzędzi z granitu moŝliwe jest na obrabiarkach stosownych do obróbki szkła. 1. WPROWADZENIE Obróbka precyzyjnych elementów optycznych, w których czynna optycznie powierzchnia posiada sferyczny kształt wymaga specjalistycznych narzędzi. Narzędzia tego typu wykonywane są z Ŝeliwa, stopów aluminium i miedzi (rys. 1). Wykonanie takich narzędzi wymaga stosowania specjalnych obrabiarek do obróbki powierzchni sferycznych. Narzędzie tego typu są trwałe i nadają się do wytwarzania długich serii produkcyjnych. Wadą narzędzi tradycyjnych jest ich wysoka cena spowodowana zastosowanie drogich materiałów oraz skomplikowanej i czasochłonnej obróbki mechanicznej [2,3,5]. * dr inŝ., Katedra Konstrukcji Maszyn Politechniki Rzeszowskiej * mgr, B&M Optik Sp. z o.o. 78

3 Rys. 1. Narzędzia do obróbki szkła: a) z mosiądzu, b) ze stopu Al, c) z Ŝeliwa W przypadku prototypowych elementów optycznych stosowanie narzędzi wykonywanych ze stopów metali jest szczególnie mało opłacalna. ObniŜenie kosztów wykonywania prototypów soczewek jest moŝliwe dzięki stosowaniu hybrydowych narzędzi [1,4]. 2. KONSTRUKCJA HYBRYDOWYCH NARZĘDZI Hybrydowe narzędzia do obróbki szkła składają się z wykonanej ze stopu aluminium części o kształcie walca zakończonej z jednej strony mocowaniem do maszyny, z drugiej strony powierzchnią płaską, walcowej części wykonanej z granitu, z jednej strony zakończonej powierzchnią sferyczną z drugiej powierzchnią płaską, warstwy kleju łączącej część metalową z granitową. Rys. 2. Soczewka oraz narzędzia do obróbki soczewek: a) soczewka, b) narzędzie hybrydowe: 1- częśc metalowa, 2-warstwa kleju, 3-częśc granitowa, c) narzędzie tradycyjne ze stopu aluminium 79

4 XXIII Sympozjon Podstaw Konstrukcji Maszyn Rzeszów-Przemyśl 2007 W zaleŝności od miejsca procesu technologicznego powierzchnia sferyczna moŝe być wyklejona pastylkami ściernymi lub materiałem do polerowania. Połączenie części metalowej z granitową realizowane jest przy pomocy specjalnego kleju o nazwie Technikoll Rozłączenie obu części moŝe być wykonane przez podgrzanie narzędzie do temperatury C w której klej traci swoje właściwości klejące. Następnie moŝliwa jest wymiana części granitowej na nową o takiej lub innej wartości promienia sfery. 3. WYKONANIE NARZĘDZIA HYBRYDOWEGO Część metalowa narzędzia jest walcem z jednej strony zakończonym płaską powierzchnią, drugiej strony gwintowanym otworem. Tego typu element moŝna wykonać na tokarce. Część granitową wykonuje się w następującej kolejności: wykonanie granitowego pręta walcowego (rys. 3) przez zaokrąŝanie, pocięcie pręta walcowego na odpowiednią grubość, wyfrezowanie powierzchni sferycznej. Rys. 3. Walcowy pręt z granitu 80

5 Proces technologiczny wykonania części z granitu moŝliwy jest do wykonania za pomocą maszyn do obróbki szkła ze względu na podobne właściwości materiałów jakimi są granit i szkło optyczne. Dokładność wykonania powierzchni sferycznej narzędzia jest taka sama jak powierzchni obrabianego elementu optycznego. Po przygotowaniu części granitowej narzędzia moŝna przystąpić do procesu klejenia części mocującej (metalowej) z częścią obróbkową (granitową). W wyniku tego procesu otrzymujemy gotowe narzędzie. Narzędzie na powierzchni sferycznej moŝe być oklejone pastylkami diamentowymi (rys. 4) lub okleiną polerską (rys. 5). Rys. 4. Narzędzie hybrydowe do obróbki soczewek: 1-diamentowa pastylka, 2-część granitowa, 3-warstwa kleju, 4-część metalowa Rys. 5. Narzędzie hybrydowe do obróbki soczewek: a) okleina polerska, b) narzędzie, c) narzędzie z okleiną 81

6 XXIII Sympozjon Podstaw Konstrukcji Maszyn Rzeszów-Przemyśl 2007 Rysunek 6 przedstawia narzędzie hybrydowe z naklejonymi pastylkami diamentowymi podczas obróbki powierzchni wypukłej soczewki. Rys. 6. Obróbka soczewki narzędziem hybrydowym 4. WNIOSKI Produkcja elementów optyki instrumentalnej w Polsce w większości sprowadza się do wytwarzania prototypów i krótkich serii elementów optycznych. Znaczna część produkcji przeznaczona jest na eksport. Zastosowanie hybrydowych narzędzi do obróbki jednostkowych elementów optycznych przynosi bardzo dobre efekty do których naleŝą: krótki czas wykonania narzędzi hybrydowych wynosi około 2 dni (czas wykonania tradycyjnych narzędzi około 5 dni), wysoka dokładność wykonania krzywizny na narzędziach hybrydowych jest 0,002mm (dokładność wykonania krzywizny na narzędziach tradycyjnych wynosi 0,1 mm) brak konieczności docierania narzędzia (narzędzie metalowe wymaga dodatkowego docierania). Wadą narzędzi hybrydowych jest konieczność korekty powierzchni sferycznej narzędzia po wykonaniu soczewek (korekta tradycyjnego występu- 82

7 je po wykonaniu około 1000 soczewkach). W przypadku produkcji jednostkowej wada ta nie ma zastosowania. LITERATURA [1] Dorin R.: Schneider GmbH & Co. KG Optikmaschinen, prace niepublikowane [2] Horne D.F.: Optical production technology. Hilger, London [3] Legun Z.: Technologia elementów optycznych, Wydawnictwo Naukowo- Techniczne, Warszawa 1982 [4] Pfaff M.: OptoTech Optikmaschinen GmbH, prace niepublikowane [5] Wójcicki J.: Technologia szkła, Wydawnictwo Arkady, Warszawa Praca wpłynęła do Redakcji Recenzent: dr hab. inŝ. Marian Mijał, prof. PRz CONSRUCTION OF HYBRID TOOLS FOR GLASS LENSES MACHINING SUMMARY The article presents results of the survey in the area of manufacturing single elements, as well as, short batches of optical lenses machined with prototype tools based on granite. These kinds of tools are built of a granite part, which is used for spherical surface projection of machined optical lenses, and a metal part, which is used for holding a tool to the machine. Both parts are connected together with an adhesive. Manufacturing a spherical surface in a granite area is possible on machines used for glass machining. The application of a granite as a construction material allows also for significant cost reduction in comparison to the traditional materials, such as alloys of aluminum, copper, and cast iron. 83 Powrót