Методы изготовления деталей с асферическими поверхностями

Асферизующий слой на стеклянную заготовку наносят путем копирования асферической поверхности эталона, имеющей обратную кривизну. Сущность метода заключается в заполнении пространства между сферической поверхностью заготовки (подложки) и асферической поверхностью эталона синтетической смолой. После полимеризации эталон отделяют от готовой детали, на слое смолы которой остается отпечаток асферической поверхности. Таким путем можно осуществлять формирование параболических, торических и других видов поверхностей зеркал и линз средней точности (точность по кружку наименьшего рассеяния до 0, 05 мм) при максимальном значении асферичности до 40 мкм.

Для изготовления точной асферической оптики (Δ N = 0, 2 + 0, 5, асферичность до 200 мкм), работающей в проходящем свете, используется современный метод копирования асферического полимерного слоя на подложке из силикатного стекла.

Наиболее трудным в методе копирования является изготовление точных эталонных поверхностей. Для эталонов применяют стекло или сталь (предпочтительнее сталь ввиду ее большей стойкости к разрушению в процессе отделения детали от эталона). Точность изготовления поверхности эталона и подложки определяется требованиями к изготовляемым деталям.

Для получения асферизующего слоя применяют клеи – материалы на основе полиэфирной или эпоксидной смолы. На рис. 15.10, а – г показана последовательность процесса копирования при изготовлении асферического зеркала. Сначала производится подготовка (рис. 15.10, а) копируемой поверхности эталона 1, на которую наносят разделительный (растворимый) в и отражающий (зеркальный) 5 слои, а также слой 4 вещества, повышающего адгезию. Это вещество 4 наносят также и на рабочую поверхность заготовки 2. После подготовки поверхностей производят склеивание (рис. 15.10, б), непосредственно перед которым на поверхность заготовки с адгезионным слоем наносят слой клея 3 (синтетической полимеризующейся смолы). После склеивания и полимеризации эталон 1 по разделительному слою 6 отделяют от детали (рис. 15.10, в). Окончательная стадия процесса заключается в удалении слоя 6 с поверхности эталона 1 и с поверхности готовой детали, в которую превратилась заготовка 2, с помощью нанесения асферизующих слоев 3-5 (рисунок 15.10, г).

Асферические поверхности, имеющие малые отступления от сферы или плоскости, могут быть изготовлены также нанесением тонких отражающих или преломляющих слоев на исходные соответствующие поверхности вакуумным т- методом. Асферизация сферической или плоской поверхностей вакуумным методом заключается в нанесении напылением дополнительного слоя переменной толщины из алюминия, монооксида кремния, сульфида цинка и др. Распределение толщины дополнительного слоя определяется формой наносимой поверхности и формой поверхности заготовки. Асферизация производится в вакуумных установках (рис.15.11).

В испаритель 4 помещается наносимое вещество. Между испарителем и поверхностью заготовки в на малом расстоянии от последней устанавливается маска-экран 5 с фигурным вырезом. Контур фигурного выреза маски определяется формой получаемой поверхности или, точнее, функцией распределения толщины наносимого слоя. Для получения поверхностей второго порядка из поверхности сферы ближайшего радиуса уравнение контура маски в полярных координатах имеет вид

где φ _mах — максимальный угол раскрытия маски; ρ _кр — крайний радиус-вектор маски.

При асферизации заготовку вращают с помощью электродвигателя 3 через систему валов 2 и шестерен 1.

Методом вакуумной асферизации в настоящее время получают поверхности с точностью по угловым ошибкам до 10" при толщине слоя до 5 мкм и с точностью до 30" при толщине слоя до 1 мкм.