Технологический процесс изготовления линз

Что такое линза?

Линза (нем. Linse, от лат. Lens — чечевица) — деталь из оптически прозрачного однородного материала, ограниченная двумя полированными преломляющими поверхностями вращения, например, сферическими или плоской и сферической.

В настоящее время всё чаще применяются и «асферические линзы», форма поверхности которых отличается от сферы. В качестве материала линз обычно используются оптические материалы, такие как стекло, оптическое стекло, оптически прозрачные пластмассы и другие материалы.

Линзами также называют и другие оптические приборы и явления, которые создают сходный оптический эффект, не обладая указанными внешними характеристиками.

Технологический процесс изготовления линз

Изготовление линз с эластичным способом их крепления к приспособлению. В единичном и мелкосерийном производстве все операции обработки заготовок делятся на три группы: грубое шлифование исполнительных поверхностей и диаметра; тонкое шлифование и полирование исполнительных поверхностей, центрирование и фасетирование; дополнительная обработка заготовок – нанесение покрытий и склеивание. При этом операции тонкого шлифования и полирования выполняются при эластичном способе блокирования заготовок.

При использовании кратной заготовки или штабика первой операцией является распиливание, кругление и подгонка толщины заготовок; третьей операцией – грубое шлифование исполнительных поверхностей, которое выполняется в единичном производстве вручную на станках для грубого шлифования с применением водных суспензий абразива. Первой обрабатывается сторона, имеющая меньший радиус. На заготовках D ≥ 60 мм кроме толщины выдерживается и допустимая косина. При мелкосерийном производстве для выполнения этой операции применяют станки, оснащенные алмазным инструментом. Заготовки крепятся в цанге. В качестве черновой базы используют поверхность, имеющую меньший радиус.

Следующей операцией является сборка блока эластичным способом. Наиболее целесообразно первыми обрабатывать поверхности заготовок с большим радиусом или с менее жесткими требованиями по точности и чистоте поверхностей. Операции сборки блока предшествует наклеивание смоляных подушек 3 на заготовки 2, которое выполняется вручную или на наклеечном полуавтомате (рис.1). Далее заготовки линз в соответствии с установленным при расчете блока порядком всухую или с помощью тонкого слоя вазелина, используемого при малом радиусе кривизны, притираются к поверхности притирочного (настроечного) приспособления (гриб или чашка).

Наклеечное приспособление, нагретое в электрической печи или током высокой частоты до температуры 80 – 100°С, накладывают на подушки, которые оплавляются и прилипают к нему. Охлаждают блоки в воде при нормальной температуре. Для обеспечения осевой симметрии блока с притирочным приспособлением и для погружения наклеечного приспособления в толщу смолы применяют специальное устройство.

Тонкое шлифование первой исполнительной поверхности выполняют на станке ШП в два перехода водными суспензиями микропорошков электрокорунда или алмазным инструментом. Радиус поверхности блока после первого перехода контролируют по ширине зоны ее контакта (притирке) с поверхностью инструмента для второго перехода. В зависимости от радиуса кривизны поверхности, высоты блока и зернистости абразива при первом переходе ширина кольцевой зоны может составлять 0,15 – 0,25 диаметра блока. Расположение этой зоны по самому краю блока указывает на правильность ведения процесса шлифования на первом переходе. После выполнения второго перехода радиус и форму поверхности контролируют пробным стеклом, которое накладывается на увлажненную шлифованную поверхность заготовки.

Полирование ведут на тех же станках водной суспензией полирита с применением смоляных полировальников. Марку смолы выбирают в зависимости от интенсивности процесса и температуры помещения. После контроля качества поверхностей заготовки защищают лаком. Разборку блоков выполняют в холодильных камерах или с помощью ультразвука на специальном полуавтомате (сухая разблокировка), или в ультразвуковых ваннах с использованием в качестве рабочих жидкостей щелочных растворов и ПАВ.

Промывку заготовок осуществляют вручную или на ультразвуковых установках с применением органических растворителей, а промывку наклеечных приспособлений на специальном агрегате, который представляет собой четырехпозиционную установку карусельного типа.

Рис.2– Жесткое крепление заготовок линз

Операции обработки второй исполнительной поверхности заготовок линз выполняются таким же образом, как и первой. Заключительной операцией этого цикла обработки является центрирование и фасетирование заготовок. Задача центрирования – совмещение геометрической оси (оси симметрии цилиндрической образующей заготовки) с ее оптической осью (осью, соединяющей центры кривизны обеих поверхностей). Операция выполняется на специальных станках ЦС. Наиболее распространенным представителем этой гаммы станков является станок ЦС-50, предназначенный для центрирования линз диаметром 10 – 50 мм. Установка линз осуществляется в самоцентрирующих патронах методом сжатия. Круглое шлифование цилиндрической образующей поверхности производится алмазным инструментом АПП диаметром 200 мм, вращающимся с частотой 2800 об/мин, что обеспечивает скорость резания 28 м/с. В качестве СОЖ используют масло индустриальное 20 или МВП, подаваемое в рабочую зону насосом. Кроме того, применяют центрировочные станки, на которых установку заготовок производят вручную «по блику», а закрепление – приклеиванием специальной смолой.

Фасетирование осуществляют одновременно с центрированием комбинированным алмазным кругом, режущая кромка которого имеет цилиндрическую и коническую части. На линзах, изготовляемых малыми партиями, фасетирование ведут вручную алмазной чашкой на станках для грубого шлифования с закреплением заготовок к патронам.

В крупносерийном производстве грубое и тонкое шлифование, полирование исполнительных поверхностей выполняют с одной установки заготовок на наклеенном приспособлении жестким способом. Такое построение маршрута обработки дает значительный экономический эффект, так как позволяет сократить несколько вспомогательных операций, а грубое шлифование исполнительных поверхностей вести блоком.

Схема построения технологических операций при крупносерийном изготовлении линз с применением жесткого способа блокирования имеет существенное отличие от ранее описанной. Основным отличием является последовательное выполнение операций грубого шлифования, тонкого шлифования и полирования исполнительных поверхностей заготовок без разборки и сборки блока, т. е. последовательная обработка с одной установки заготовок на наклеечном приспособлении. Такое решение снижает объем вспомогательных операций и сокращает цикл обработки.

Используемые станки

Алмазный инструмент

Алмазные инструменты широко используют для выполнения различных технологических операций обработки оптических деталей. Инструмент состоит из металлического корпуса и алмазоносного слоя, нанесенного на режущую кромку или рабочую поверхность корпуса. Основными характеристиками алмазного инструмента, определяющими его назначение, производительность и износостойкость, является: форма и размеры алмазоносного слоя, зернистость и массовая концентрация алмазного порошка в алмазоносном слое, материал связки.

Типоразмеры стандартизированного алмазного инструмента

Стандарт	ЭСКИЗ профиля инструмента	Область применения
Круг чашечный конической формы 12А2 ГОСТ 16172—80		Обработка плоских и сферических поверхностей
Круг плоский прямого профиля формы 1А1 ГОСТ 16167—80		Обработка цилиндрических поверхностей, центрирование
Круг плоский трехсторонний прямого профиля формы 14U1 ГОСТ 16169—81		Обработка пазов, торцев, канавок
Круг плоский формы 6А2Т ГОСТ 17007—80		Нанесение фасок на призмах, пластинах
Круг кольцевой формы 2А2 ГОСТ 17006—80		Обработка сферических и плоских поверхностей, сверление
Круг плоский с выточкой формы 6А2 ГОСТ 16170—81		Обработка плоских поверхностей широких фасок на пластинах

Шлифовальный инструмент

Для шлифования свободным абразивом применяют металлические шлифовальники: плоские планшайбы, сферические чашки и грибы. Материал шлифовальников – латунь, чугун серый или мягкая сталь 10 и 20. Крепление шлифовальника на шпинделе станка осуществляют с помощью хвостовика с метрической резьбой М14, М20, М27, М35 в зависимости от габаритных размеров шлифовальника. Если шлифовальник устанавливают сверху блока с деталями, то в хвостовик ввертывают ниппель для шаровой опоры поводка механизма качания станка.

Рис. 4.4. Инструмент шлифовальный: а — планшайба; б — чашка; в — гриб

Полировальный инструмент

Полировальный инструмент представляет собой металлический корпус, на поверхность которого приклеен войлок, фетр и т.п.
или нанесен слой полировочной смолы.

Корпус изготавливают главным образом из алюминиевых сплавов АЛ2 и АЛ9, а также из литейного цинкового сплава. Размеры полировальников устанавливают в зависимости от диаметра обрабатываемого блока и положения инструмента относительно обрабатываемых деталей.

При изготовлении полировальников из технических грубошерстных тканей материал раскраивают по выкройке и наклеивают на нагретый корпус с помощью смолы, прижимая сверху вспомогательным наклеечным инструментом или блоком деталей на прессе.

Калькуляция себестоимости

Стоимость 1заготовки линзы–70руб;

Стоимость наклеечной смолы–500р/кг;

Стоимость полировочной смолы–600р/кг;

Стоимость шлифовального порошка–50р/кг

Стоимость полирита–3000р/кг;

Норма наклеечной смолы для 1детали–0,0008кг

Норма полировочной смолы для 1детали–0,0003кг

Норма шлифовального порошка для 1детали–0,0001кг

Норма полирита для 1 детали–0,00023кг

Производственные рабочие:

-Технолог-оптик (з/п 15000р);

-Контролер (з/п 12000р);

-Шлифовщик (з/п 10000р);

-Полировщик (з/п 10000р);

Структура себестоимости по статьям калькуляции в расчете на 1000 изделий выглядит следующим образом:

1. Сырье и основные материалы: 1000∙70+0,8∙500+0,3∙600+0,1∙50+0,23∙3000=71275 руб.

2. Оплата труда основных производственных рабочих (за год): 180000р+144000р+120000∙2=564000 руб.

3. Начисления на оплату труда — 40% к оплате труда основных производственных рабочих

4. Общепроизводственные расходы — 10% к оплате труда основных производственных рабочих.

5. Общехозяйственные расходы — 20% к оплате труда основных производственных рабочих.

6. Расходы на транспортировку и упаковку — 5% к производственной себестоимости.

1. Сырье и основные материалы: 71275 руб

2. Оплата труда основных производственных рабочих (за год): 564000 руб.

3. Начисления на оплату труда: 40%∙564000/100% =225600 руб.

4. Общепроизводственные расходы — 10%∙564000/100%=56400 руб.

5. Общехозяйственные расходы — 20%∙564000/100%=112800 руб.

6. Расходы на транспортировку и упаковку — 5% к производственной себестоимости.

Определяем производственную себестоимость как сумму расходов статей 1-5.

Производственная себестоимость 1000 изделий = 71275 + 564000 + 225600 + 56400 + 112800 = 1030075 руб.

Расходы на транспортировку и упаковку = 1030075 · 5% : 100% = 51503,75 руб.

Полная себестоимость 1000 изделий = 1030075 руб. + 51503,75 руб. = 1081578,8 руб.;

Полная себестоимость одного изделия = 1081,5 руб.