УДАЛЕНИЕ ЗАГРЯЗНЕНИЙ С ОПТИЧЕСКИХ И МЕХАНИЧЕСКИХ ДЕТАЛЕЙ. СБОРКА ЗЕРКАЛ И ПРИЗМ В ОПРАВАХ» МИНСК, 1. ПРОМЫВКА МЕХАНИЧЕСКИХ И ЧИСТКА ОПТИЧЕСКИХ ДЕТАЛЕЙ Промывка механических деталей Все механические детали в процессе изготовления на станках загрязняются охлаждающими эмульсиями и маслами, которые впитываются в поверхность деталей и удерживаются там длительное время.
Кроме того, детали загрязняются при транспортировке и хранении, их на складах. Поэтому для качественного изго¬товления механизмов и обеспечения их работоспособности при эксплуатации прибора, а также с целью предохранения оптических деталей от загрязнения, в про¬цессе сборки приборов предусма¬тривается промывка механических деталей. Процесс промывки заключается в удалении всевоз¬можных загрязнений и обезжиривании всех поверхностей детали.
Промывку детали осуществляют чаще всего ручным способом. В качестве растворителя применяют авиационный бензин Б-70. Детали промывают в специальном помещении, обеспечивающем противопожарную безопас¬ность. Бензин заливают в бачки или ванночки различной величины в зависимости от числа и размеров промываемых деталей. Детали помещают в ванночку и промывают волосяными щетками или ершиками.
Для получения высокой чистоты каждую поверхность детали промывают несколько раз, меняя при этом загрязненный раство¬ритель чистым; для предварительной промывки исполь¬зуется бензин, полученный после отстоя, или второго сорта; окончательная промывка выполняется чистым авиа¬ционным бензином. После выполнения различных пригоночных работ поверхности механических деталей также подвергают промывке, предохраняя при этом поверхности, имеющие лакокрасочные покрытия, от смачивания бензином. Неразборные (радиальные, радиально-упорные, сферические) подшипники промывают в бензина в собранном виде, а после просушки их вновь смазывают; разборные (упорные) подшипники промывают в разобранном виде, а затем их вновь собирают и смазывают. При крупносерийном и массовом производстве промывку механических деталей осуществляют при помощи ультразвуковых установок. Рис. 1. Схема ультразвуковой установки для промывки деталей
Промывку с помощью ультразвука проводят в спе¬циальных ваннах (рис. 1). Ванна 6 заполняется растворами щелочей, кислот или органическими растворите¬лями. В растворы щелочей на 1 л воды входят следующие компоненты в г; сода кальцинированная — 20; тринатринфосфат — 10, силикат натрия — 20, едкий натрий — 5—25 и др. В растворы кислот ; на 1 л входят: серная кислота — 100 мл, соляная кислота — 50 мл, хлористый натрий
— 60 г, азотная кислота — 100 мл, фтористый калий или кальций — 5—10 г и др. Применяют как горючие, так и негорючие органические растворители. К горючим растворителям относятся бензин сорта «Галоша» и других сортов, ацетон, спирт этиловый, бензол. Из негорючих растворителей используют тетрахлорэтан, пентахлорэтан, трех четыреххлористый этилен, четыреххлористый углерод. Указанные растворы и растворители хорошо отмывают загрязнения при воздействии на растворители
и на детали ультразвуковых колебаний. Установка непрерывного действия для промывки де¬талей ультразвуком обеспечивает предварительную проверку при помощи источника ультразвуковых колебаний 5, ополаскивание деталей горячей водой в камере 3 и сушку деталей сжатым воздухом в камере 4. Корзины с дета¬лями из камеры в камеру последовательно перемещает конвейерное устройство в виде непрерывной цепи. При промывке деталей ультразвуком применяют установки с частотой колебаний от 10 до 40 кГц. Длительность процесса промывки ультразвуком ис¬числяется несколькими секундами или минутами, в зави¬симости от степени загрязнения механических деталей. Промывка деталей ультразвуком является наиболее про¬изводительной. Механические детали, прошедшие операцию промывки, сушат в струе чистого сжатого воздуха. Этим способом хорошо просушиваются детали, которые промывают лету¬чими растворителями (бензином, смесью спирта и эфира и др.). Детали, прошедшие промывку на ультразвуковых установках растворами щелочей, сушат
в специальных сушильных шкафах с температурой нагрева до 50—80° С. Промытые и высушенные детали укладывают в спе¬циальную тару (ящики с ячейками), предохраняющую детали от царапин и забоин во время их транспортиро¬вания к месту сборки. Чистка оптических деталей и узлов В результате отражения света от стенок кор¬пусных деталей, оптических поверхностей, оправ и нера¬бочих поверхностей, а также рассеяния света недостаточно чистыми оптическими
деталями в приборах возникает рассеяный свет. Лучи рассеянного света, выходящие из прибора через выходной зрачок или падающие на плоскость изображе¬ния в пределах поля зрения, ухудшают его работу. Оптические детали загрязняются в процессе их изго¬товления, транспортирования, хранения и сборки их с механическими деталями. К загрязнениям относят пыль, осыпавшиеся частицы отделочных материалов (лака, краски и оксидных пленок), мельчайшие металлические частицы (стружки), частицы смолы, крокуса, клея
и т.н. Загрязнения в виде налетов, представляющих собой коррозию полированных поверхностей оптических дета¬лей, портят поверхности деталей и могут привести их в полную негодность. В результате гидролиза стекла при воздействии на него атмосферной влаги возникают капельно-жировые налеты, которые представляют собой мельчайшие капли концентрированных растворов щелочей. В зависимости от температуры окружающей среды и влажности воздуха этот налет может высыхать и вновь возникать. При осаждении влаги и жира на поверхности деталей и последующем взаимодействии их с продуктами разру¬шения стекла образуется жировой налет в виде тончайшей пленки. Эта пленка способна поглощать (адсорби¬ровать) влагу из воздуха и образовывать капельный жировой налет. Биологический налет образуется в порах поверхности стекла в виде плесени. Этот налет возникает в приборах при наличии органических веществ (картона, пробки бумаги и других материалов).
Продукты выделения плесени, имеющие кислую реакцию, разрушают стекло. В процессе сборки узлов проводят чистку оптических деталей, в результате которой с поверхностей оптических деталей удаляются следы жира, пыль, осыпки и прочих загрязнений. Процесс чистки оптических деталей состоит из двух стадий: предварительной и окончательной. Предварительную чистку оптических деталей осуще¬ствляют до установки их в оправы.
Основная цель чистки на этой стадии — растворение и удаление жиров, остат¬ков наклеечных смол, воскообразны, веществ и других загрязнений, образовавшихся на поверхности детали. Технологический процесс предварительной чистки деталей ведут в следующей последовательности: протирают детали обезжиренной салфеткой, смочен¬ной органическим растворителем (например, этиловым спиртом-ректификатом); протирают детали ватным тампоном, смоченным орга¬ническим растворителем (например, смесью 85—90 объ¬емных
частей петролейного эфира и 5—10 частей этило¬вого спирта-ректификата); удаляют с поверхности твердые нерастворимые частицы с помощью протирочных материалов (например, бели¬чьей кистью). Основной процесс чистки оптических деталей ведут при сборке оптических деталей в узлы . При этом удаляют с обезжиренных деталей пылинки, а также случайно попавшие жировые пятна. На этой стадии протирают полированные поверхности оптики ватным тампоном, смоченным растворителем, а затем снимают оставшуюся пыль обезжиренной беличьей кисточкой или струей воздуха из резиновой груши. Чистка оптических деталей при сборке является ответ¬ственным процессом, влияющим на качество изготовления оптико-механических приборов, поэтому ее необхо¬димо проводить после каждой сборочной операции, вы¬полняемой над оптической деталью или оптическим узлом. В результате большинство оптических деталей подвергается неоднократной чистке. В качестве растворителя применяют этиловый спирт-ректификат, обезвоженный до крепости
не ниже 98,5% (по объему). Этиловый спирт хорошо растворяет смолы и воскообразные вещества. Поэтому его применяют в ка¬честве первого растворителя на первой стадии чистки оптики. В качестве второго растворителя служат петролейный эфир и его смеси с этиловым спиртом (смесь 85—90 объ¬емных частей эфира и 15—10 объемных частей спирта). Эти органические растворители применяют для обезжири¬вания и чистки оптики, а также для обезжиривания
поверхностей механических деталей, соприкасающихся с оп¬тическими деталями, и для промывки инструмента сбор¬щика-оптика. Все перечисленные растворители очень летучи и легко воспламеняются, поэтому их нужно хранить в стеклянной посуде с хорошо притертыми стеклянными пробками. Для чистки оптических деталей выделяют отдельные помещения, изолированные от других участков сбороч¬ного цеха. В помещении должна быть приточно-вытяжная вентиляция с подачей профильтрованного воздуха.
Окна помещения должны быть плотно закрыты и заклеены в любое время года, стены и потолок окрашены масляной краской, а пол и верстак покрыты линолеумом. Мебель должна иметь по возможности простую форму. Инстру¬мент и приспособления следует держать в застекленных шкафчиках, окрашенных светлой масляной краской. Тем¬пература в помещении должна поддерживаться в преде¬лах 18—25° С при относительной влажности не более 65%. Рабочее место для чистки оптических деталей обору¬дуют следующим набором приспособлений и инструмента, облегчающих и ускоряющих процесс чистки: набором пинцетов для деталей различной формы и величины; подставкой для инструмента; приспособлением с замшей для наматывания ваты (со стеклянным колпачком); баночкой для хранения обезжиренной ваты; коробочкой для сбрасывания использованных ватных тампонов; стеклянными флакончиками (капельницами) для органических растворителей; стеклянным колпаком для защиты от пыли оптических деталей и узлов;набором инструмента (палочки для
чистки оптики, кисточка беличья для смахивания пыли и резиновая груша для ее сдувания); вращающимися волчками с оправками (цанговыми патронами) для зажима круглой оптики, лампой с экраном и лупой 4—10х для рассматривания чистоты поверхности оптических деталей. Рис.2. Вращающийся волчок Вращающиеся волчки (рис.2.) применяют для ускорения процесса чистки поверхностей круглой оптики (линз, сеток, защитных стекол) и оптических узлов (оку¬ляров, объективов и др.).
Маховик 4 вращается от руки сборщика. В результате вращения оптической детали 2, закрепленной в цанговой оправе 3, ускоряется процесс чистки поверхности, так как вместо хаотических движений руки достаточно про¬вести кисточкой 1 или ватным тампоном в горизонтальном направлении от центра вращения детали к краю, и она становится чистой. Коническая резьба на наружной поверхности цанговой оправы и внутренней поверхности резьбового кольца позволяет плавно и с нужным усилием зажимать очищаемые детали и узлы.
В некоторых случаях вместо волчка применяют электродвигатель. Про¬цесс чистки совмещают со сборкой узлов и приборов. Например, при сборке окуляров, объективов и других узлов, после выполнения переходов подрезки оправ, центрирования и завальцовки линз проводят промывку механических и чистку оптических деталей. Призмы и зеркала в процессе чистки устанавливают нерабочими поверхностями на обезжиренные салфетки и придерживают пинцетами. Склеенные оптические детали (линзы, призмы) чистят аккуратно, не допуская попада¬ния растворителя па места склейки. Особую аккуратность нужно соблюдать при чистке сеток, шкал и зеркал. Штрихи сеток и шкал наносят фотографическим способом или механическим нарезанием алмазом, а также грави¬рованием на грунте с последующим травлением. Штрихи, полученные фотопутем, стираются раствори¬телями, поэтому шкалы и сетки с такими штрихами чистят
обезжиренными сухими кисточками. Штрихи, выполненные механическим способом, заполняют спе¬циальной краской, в состав которой входят олифа, жидкое стекло, кедровое или лавандовое масла, сажа или цин¬ковые белила. Такие сетки и шкалы можно чистить ватным тампоном, слегка смоченным растворителем, про¬водя им по поверхности детали с незначительным на¬жимом. Протирочные материалы — гигроскопическую вату и салфетки обезжиривают путем кипячения их в 1%-ном растворе щелочи или соды в воде в течение 2 ч.
Зеркала с наружным зеркальным покрытием (алюминированием) чистят, обмахивая их мягкой сухой ки¬сточкой (барсучьей или беличьей). После чистки оптических деталей и узлов контролируют качество чистки их поверхностей при помощи лампы с матовым экраном и увеличительной лупы. (рис.3.) Контроль осуществляют визуально в проходящем или отраженном свете. При этом проверяемую деталь 3, устанавливают между экраном 1, освещенным лампой 2, и лупой 4, расположенной
перед глазом 5 контролера (рис. 4). Рис. 3. Схема контроля чистоты поверхности оптических деталей При сборке узлов с оптикой следят за тем, чтобы не загрязнить оптические детали пальцами рук и инструментом. Губки пинцетов и другие металлические инстру¬менты должны быть обклеены замшей или резиновыми пластинками, а затем обезжирены. 2. СБОРКА ЗЕРКАЛ И ПРИЗМ В ОПРАВАХ Общие сведения Узлы крепления зеркал и призм конструктивно более разно¬образны, чем сборки круглой оптики. Ввиду конструктивной простоты зеркал по отношению к призмам, зачастую имеющих сложную конструкцию, сборочные узлы зеркал проще, чем ана¬логичные узлы, призм. При рассмотрении технологии сборки и юстировки зеркал и призм целесообразно выделить две основные группы сборочных операций: сборку неподвижных зеркал и призм и сборку этих деталей, совершающих при работе прибора качание и вращение вокруг соответствующих осей.
Сборка неподвижных зеркал и призм При сборке неподвижных зеркал и призм необходимо обес¬печить: 1) угол излома визирной оси (рис. 1 и 2); 2) отсут¬ствие натяжении в больших призмах и пирамидальностисти в них; 3) заданные размеры свободных отверстий деталей; Рис.4. 4) симметричность свободных отверстий деталей относительно оси системы; 5) наклон изображения в пределах допуска; 6) при установке деталей между объективом и сеткой центрировку
си¬стемы в допуске; 7) разрешающую силу (при сборке призм). Наиболее просто собираются неподвижные зеркала и призмы наблюдательных труб (рис. 5 а и б), установленные перед объективом в параллельных пучках лучей. Зеркала кладутся на опорные плоскости R корпуса и при¬жимаются к ним крышкой 3 -посредством четырех или трех винтов4 либо плоской пружиной А (рис 6, б).
Рис.5. Иногда между зеркалом и крышкой помещают картонную или пресс-шпановую прокладку 5 (рис 4, а). Аналогично собираются призмы, например при помощи прижимной планки 1, пружины 2 и крышки 3 (рис 4, б). Перёмещение зеркал по стрелкам в, б, г для узлов, пред¬ставленных на рис. 4, не вызывает какой-либо деюстировки прибора. Поворот зеркала по стрелке а вызывает постоянную ошибку угла , которая для наблюдательных труб не имеет значения, а для прицельных может быть учтена при установке нуля шкалы углов, прицеливания при пристрелке оружия. В-этом же случае перемещения деталей могут привести к среза¬нию наклонных пучков лучей. Поворот зеркала вокруг оси Z вызывает наклон изображе¬ния. Все юстировочные повороты и смещения зеркала могут быть осуществлены только припиловкой опорных поверхностей оправы или установкой прокладок (например, 6, рис. 4, разрез
АВ) между этими поверхностями и опти¬ческими деталями. Это нежелатель¬но, так как в условиях эксплуатации прибора, например при тряске, про¬кладка может сместиться, а прибор разъюстироваться. Рис.6. При установке деталей после объектива (рис. 5) поворот деталей по стрелке а и смещения по стрелкам в и г приводят к децентрировке системы и параллаксу. Поворот деталей относительно оси Z (по стрел¬ке е) приводит к наклону изображения.
На рис. 5 а, б, в показаны соответственно узлы крепления простой -прямоугольной призмы, плоского зеркала и прямоуголь¬ной крышеобразной призмы. Узлы позволяют центрировать призмы путем изменения положений втулок 1 и 2 в корпусе 3 в направлении стрелок в и г (рис. 5, а). Поворот вокруг оси Z может быть осуществлен только при помощи введения прокла¬док между деталью и корпусом и обычно в данных узлах не производится.
Юстировку наклона изображения в приборах с большим чис¬лом зеркал или призм, используемых в лабораторных условиях, удобно производить зеркалом 1 или призмой 2 (рис. 6), кото¬рые могут менять наклон отражающей грани. Это достигается поворотом оправы 3 призмы при помощи трех винтов 4, накло¬няющих винт 5 с шаровой головкой па нужный угол е относи¬тельно неподвижной крышки б корпуса призмы.
Величина на¬клона ограничивается величиной зазора между винтом 5 и от¬верстием в крышке 6. Центрировка зеркала или призмы в оправе может быть осу¬ществлена различными методами. Простейший способ центрировки выполняется при помощи двух трубок I и II (рис. 7, a) без объективов и окуляров, ввинчиваемых в базовые резь¬бы 5 и 4 корпусов 3 и 5 призмы (рис. 5, а и в). Трубки имеют сетки А, В и С, находящиеся на конечных расстояниях от юсти¬руемой призмы (или зеркала). Сетка 1 имеет черный кружок; па сетке 2 нанесено черное кольцо; сетка 3 имеет, также черное кольцо диаметром, промежуточным между диаметром чёрного кружка и кольцом сетки 2. Рис.7. Центры колец сеток и черного кружка должны быть точно центрированы. На расстоянии 250 мм наилучшего зрения от сет¬ки 3 в трубке II имеется диафрагма К, в плоскости которой помещается зрачок глаза наблюдателя.
Если призма (пли зер¬кало) установлена правильно, то при наблюдении в трубку II кружок сетки С и кольца сеток А и В будут концентричны друг другу. При смещении детали по стрелкам в и г и наклоне по стрелке а концентричность колец нарушается. Описанный метод центрировки не очень точен и не позволяет оценивать количественно величину децентрировки детали. Оптические приспособления позволяют избежать указанных недостатков.
Удобно комбинированное оптическое устройство, позволяющее определять и наклон и параллельное смещение зеркала или призмы (рис. 8). Вместо сетки 1 трубки II (рис. 7, в) в трубке I (рис. 8, а) устанавливается зеркало 2 с маркой Е в центре Микроскоп I (рис. 7,в) заменяется автоколлимационной трубкой II с объективной насадкой М, имеющей круглое отверстие (рис.
8, а). При освещении сетки трубки II в торец лучи выйдут из объектива параллельными пучками и, пройдя отверстие в насадке отразятся от юстируемого зеркала А В и зеркала 2 (рис. 8, а). При правильной установке зеркала (положение АВ) отра¬женные лучи (две стрелки) соберутся в фокусе окуляра трубки и марка С сетки совместится с ее автоколлимационным изображением .
При наклоне зеркала (положение А’В’) на угол лучи (три стрелки) будут направлены на зеркало 2 не под углом Рис. 8. и, отразившись от него, дадут в плоскости сетки 3 трубки авто¬коллимационное изображение С", смещенное относительно мар¬ки С на величину Д. При юстировке призмы автоколлимационное изображение С’ марки С можно получить и непосред¬ственно от ее передней грани без использования зеркала 2. Однако яркость блика бывает обычно недостаточна. При параллельном смещении зеркала (положение А’В’ па рис. 8,б) параллельные лучи, идущие через отверстие в насадке М, не дадут смещения изображения С’ относительно мар¬ки С, но лучи, проходящие насадку М, выйдут из нес сходя¬щимся пучком, повторяя схему рис. 7, в. Передний фокус F насадки М должен быть совмещен с маркой
Е сетки 2. При пра¬вильном положении зеркала (положение АВ) лучи после отра¬жения от зеркала дадут изображение Е’ марки Е в центре С. Сборка вращающихся призм К вращающимся призмам относятся призмы, которые при работе, прибора могут поворачиваться относительно вертикаль¬ной оси на 360°, обеспечивая круговой обзор местности при не¬подвижном положении глаза наблюдателя.
Принципиально кру¬говой обзор может быть осуществлен вращением только одной прямоугольной призмы. Однако поворот се относительно оси вращения (ось Z) вызывает наклон изображения, для устране¬ния которого в оптическую систему прибора вводят дополни¬тельную призму. Выравнивание изображения осуществляется двумя призма¬ми – Дове (рис. 6) и Пехана. Как известно, призма, Дове раз¬ворачивается в плоскопараллельную пластинку,
наклонную оси системы. При установке призмы за объективом в непараллель¬ных лучах призма вносит аберрации, не симметричные оси си¬стемы и которые невозможно компенсировать аберрациями линз симметричными оси. Поэтому призма Дове ставится всегда в параллельном ходе лучей либо перед объективом, либо между линзами оборачивающей системы с параллельным ходом между ними. Рис.7. Рис.10. При юстировке призмы Дове, не¬обходимо, чтобы отражающая грань призмы была параллельна
оси ее вращения, а последняя совпадала бы с визирной осью системы. Эти условия выполняются при юстировке призмы в оправе при помощи прокладок 3 (рис. 9), а иногда винтов. Юстировка производится при помощи коллиматора II и зрительной трубы I, оси которых долж¬ны быть или совмещены, или параллель¬ны (рис. 10). В этом случае изображение перекрестии сетки коллиматора будет совпадать с центром сетки зрительной трубы. Юстируемая призма I в цилиндрической оправе 2 устанавливается в призмах 3 столика юстировочной установки, который может вращаться (по стрелке а), поднимать¬ся или опускаться (по стрелке б) и наклоняться (по стрелке г). При юстировке призму устанавливают так, чтобы отражаю¬щая грань была внизу или вверху. Так как при произвольном положении столика ось призмы не будет совпадать с осями кол¬лиматора и зрительной трубы, то изображение сетки коллима¬тора сместится относительно центра сетки зрительной трубы.
Движениями столика добиваются совмещения этих крестов. Поворачивают призму в оправе на 180° (по стрелке б), причем изображение нитей сетки коллиматора повернется па 360°. Юстировка призмы выполняется методом половинных попра¬вок. Половина величины смещения перекрестия устраняется дви¬жениями столика, а другая половина — наклонами призмы при помощи прокладок 3. Рис.11. Рис. 12. Существуют конструкции, позволяющие наклонять призму
при помощи винтов. На рис. 11 показана одна из аналогичных конструкций, в которой наклоны призмы достигаются винтами, сжимающими стенку А оправы призмы. Такое крепление приз¬мы находит применение в спек¬тральных приборах (стилоскоп). Данная конструкция позво¬ляет легко и точно юстировать призму; однако при эксплуатации прибора в условиях сильной тряски и ударов юстировка призмы может нарушаться. Поэтому в приборах, работающих в указанных условиях, юстировка вин¬тами не применяется и положение
призмы определяется точны¬ми размерами посадочного отверстия в оправе призмы и незна¬чительными наклонами призмы в оправе за счет толщины про¬кладок 3. Если, при юстировке призмы Дове центры сеток коллиматора и зрительной трубы совмещены и горизонтальный (или верти¬кальный) штрих сетки совмещен с соответствующим штрихом сетки коллиматора, а перпендикулярный к нему штрих (например, АВ на рис. 12) сетки коллиматора наклонен относительно соответствующего штриха CD сетки трубки, то это означает, что призма обладает пирамидальностыо, которую исправить юстировкой невозможно. В этом случае необходимо призму Дове за¬менить. После юстировки призма должна контролироваться на раз¬решающую силу, которая могла бы ухуд¬шиться вследствие сильного сжатия призмы винтами, а также на натяжения, возникающие по той же причине. ЛИТЕРАТУРА 1. Малов А.Н Законников Обработка деталей оптических приборов.
Машиностроение, 2006 304 с. 2. Бардин А.Н. Сборник и юстировка оптических приборов. Высшая школа, 2005 325с. 3. Кривовяз Л.М Пуряев Д.Т Знаменская М.А. Практика оптической измерительной лаборатории. Машиностроение, 2004 333 с. 4. Справочник технолога-оптика под редакцией М.А. Окатова, Политехника Санкт-Петербург, 2004 679 с.