Лекция 23. Изготовление оправ, колец и тубусов оптических приборов

18. Общие конструкторско-технологические требования

Оправы, тубусы и кольца являются специфическими деталями оптических приборов для крепления круглых оптических деталей (линз, шкал, сеток, светофильтров, защитных стекол) и придания им в процессе, сборки заданного взаимного расположения (обеспечение точного центрирования и воздушных промежутков). Конструкции оправ и тубусов обеспечивают относительное перемещение по заданному закону отдельных компонентов оптической системы, например, в объективах, поэтому в оправах тем или иным способом (завальцовкой, пружинными, резьбовыми кольцами) закрепляют оптические детали. В одной оправе может быть закреплена одна или несколько оптических деталей воздушные промежутки между ними выдерживаются промежуточными упорными кольцами- В тубусах компонуются элементы оптической системы и диафрагмы.

19. Анализ конструктивных технологических характеристик деталей

Оправы представляют собой сложные по конструкции тонкостенные (от 0,5 до 5 мм) втулки диаметром от 20 мм до нескольких метров. Оправы могут быть сборными. Внутренние поверхности оправ характеризуются наличием гладких цилиндрических посадочных поверхностей бортиков и торцов, которые являются базами для установки в , оправах круглых оптических деталей. Для закрепления оптических деталей на внутренних поверхностях оправ выполняют специальные проточки (при креплении пружинным кольцом), нарезают резьбы (при креплении резьбовым кольцом), или специальную кольцевую кромку (при креплении завальцовкой). Для уменьшения отражения света от внутренних стенок оправ на них делают рыхление, в виде кольцевых или винтовых канавок с шагом от 0.35 до 5 мм и углом профиля 60. Наружные поверхности оправ имеют цилиндрические посадочные поверхности и лезвия, .необходимые для соединения оправ с тубусами или промежуточными оправами. С целью обеспечения центрировки оптических систем внутренние и наружные поверхности оправ делают соосными. В отдельных случаях наружные и внутренние поверхности оправ обрабатывают с некоторым заданным эксцентриситетом. Такие эксцентриситетные оправы используют для юстировки взаимного положения оптических осей в бинокулярных приборах.

Тубусы являются несущими силовыми деталями, имеют жесткую конструкцию, рабочая поверхность в них внутренняя. На ней обрабатывают одну или несколько соосных, посадочных, цилиндрических и резьбовых поверхностей для закрепления в тубусах оправ. Кроме того конструкции тубусов предусматривают установочные и промежуточные отверстия для закрепления тубуса в корпусе прибора. На оправах и тубусах нарезают специальную многозаходную окулярную резьбу, обеспечивающую значительное осевое перемещение оправ при небольших углах их поворота.

На наружных поверхностях окуляров и тубусов делают накатку, насечку - рифления удобные для захвата рукой при поворотах. В приборах с дистанционным автоматическим управлением на оправах и тубусах изготовляют зубчатые венцы или секторы. На торцевых и боковых поверхностях оправ и тубусах наносят шкалы, обозначение оптических характеристик приборов, порядковые номера, торговые марки изготовителей. На отдельные поверхности оправ и тубусов наносят защитные и декоративные химические и лакокрасочные покрытия. Качество обработки отдельных поверхностей оправ и тубусов определяется функциональным значением этих поверхностей и всей детали, а также условием эксплуатации и назначением приборов.

Посадочные цилиндрические поверхности выполняют по 2 и 3 классам точности, остальные диаметральные размеры по 4 и 5, Линейные размеры по 3 и 5 классам, а крепежные резьбы по 2 и 3 классам. Шероховатость посадочных поверхностей соответствует 7 и 8 классам, остальных по 5 и 6 классам.

Внешние декоративные поверхности оправ и тубусов и поверхности со шкалами обрабатывают по 7 и 9 классам шероховатости. Весьма жесткие требования предъявляются к точности формы и расположению оправ и тубусов, например, допустимый эксцентриситет посадочных поверхностей ограничивается пределами 0.01-

20. 05 мм. Неперпендикулярность осям посадочных диаметров оправ 0.02-0.05 мм. Допустимая некруглость, неконусность, непрямолинейность образующих посадочных поверхностей ограничивается от 1/5 до 1/2 . Ниже на рис.23.1а, б, в, г приведены примеры конструкций оправ и тубусов. Кольца представляют собой короткие втулки с гладкими, рифлеными или резьбовыми цилиндрическими и коническими поверхностями, как показано на рис.23.1 д. У резьбовых колец на торцах имеются шлицы или отверстия под ключ. Пружинные кольца имеют выступы на торцах и пазы на боковых поверхностях. Диаметральные размеры обрабатывают по 3 и 4 классам, линейные по 5 классу, шероховатость в пределах 5-7. Кольца подвергают чернению или окраской черной матовой эмалью.

Наиболее широко для изготовления оправ и тубусов применяют алюминиевые сплавы Д1, Д16Т, ВТ, АД1М; латуни JI62, JI62H, JIC59-1; реже бронзы БРАК 9-4, БРКМ 3-1: остальные сплавы встречаются реже, их изготовляют из конструкционных сталей 20, 45, 50 или легированных сталей Х18 Н9Т, 1Х18Н10Т, 4Х18Н2М. В последнее время чаще применяют титановые сплавы ВТЗ, ВТ31, ВТ8. Резьбовые, пружинные и крепежные кольца изготавливают из сталей А12, 20, 50; латуни JIC59-1; алюминиевых сплавов Д1Т, Д6, Д16. Большинство оправ, тубусов и колец малых и средних размеров , изготавливают из прутков и труб, а больших размеров - литьем или штамповкой.

11) Этапы технологического процесса изготовления деталей

Технологический процес изготовление оправ и тубусов зависит от конструкции детали, технических условий и точности обработки, вида завальцовки. Поэтому можно говорить о типовой схеме технологического процесса изготовления оправ и тубусов, которая в условиях серийного производства состоит из следующих этапов:

21. Предварительная токарная обработка заготовок в одну или несколько операций. Удаляют с заготовки большую часть припуска, линейные и диаметральные размеры обрабатывают по 4 классу точности, осуществляют нарезку крепежных резьб и креплений, делают накатку. Точные посадочные поверхности, заданные по 2 и 3 классам точности обрабатывают с припуском на последующую обработку,

22. Окончательная обработка посадочных цилиндрических поверхностей, при которой обеспечивается требуемая точность диаметральных и линейных размеров, формы и расположений, посадочных поверхностей.

23. Обработка вспомогательных поверхностей ( отверстий, пазов и шлицов).

24. Нанесение шкал, товарных знаков, номеров и обозначений на поверхностях .

25. Отделка поверхностей оправ и тубусов, нанесение покрытий.

На различных стадиях обработки оправ и тубусов в технологический процесс часто вводят операции термической обработки, нанесение покрытий и конструкторских операций. Предварительную токарную обработку оправ и тубусов осуществляют на универсальных токарно-револьверных станках револьверных автоматах с применением универсальных приспособлений и нормализованных режущих инструментов. Окончательную обработку посадочных поверхностей проводят на высокоточных токарных и шлифовальных станках. Операции окончательной обработки сравнительно простые в 2-4 перехода. Точность диаметральных и линейных размеров достигается методом автоматического получения размера (обработкой на предварительно настроенном станке) в противном случае обработку ведут методом пробных прокатов и промеров. Точность расположения поверхностей обеспечивается путем их обработки за одно установление, а также использованием точных центрирующих приспособлений и соблюдения принципа совмещения паз.Термическую обработку (до 3-4 операций) вводят в технологический процесс для снятия внутренних напряжений в материале заготовки, которые оказывают существенное влияние на стабильность размеров и точность формы, обрабатываемых поверхностей, для стабилизации и улучшения механических свойств материала деталей.

Отделка поверхностей и нанесение покрытий являются заключительными операциями обработки. Вид покрытия (химическое, гальваническое и лакокрасочное) определяет конструктор в зависимости от функционального назначения покрытия (защитное, декоративное), материала деталей и условий эксплуатаций приборов. Контроль линейных и диаметральных размеров оправ и тубусов в процессе их механической обработки выполняют рабочие с помощью калибров, шаблонов или универсальных измерительных средств. Самостоятельно контрольную операцию выделяют преимущественно контроль форм и расположения поверхностей, требующих специальных контрольных приспособлений. Технологический процесс изготовления колец состоит из фрезерных, токарных и сверлильных операций. На токарных операциях осуществляют обработку цилиндрических поверхностей, крепежных резьб и рифлений. Обработку выступов на торцах и прорезей на боковых поверхностях пружинных колец, а также шлицов на торцах крепежных колец производят на фрезерных операциях.

Лекция 24. Защита от коррозии. Покрытия деталей оптико механических приборов.