Dokładna technologia produkcji soczewek.

Polecam stronę z filmami o produkcji soczewek, pryzmatów oraz maszynach optycznych CNC - filmy

Polecam wyjątkowo dokładny słownik optyczny na stronie www.optyczne.pl

Prezentowane poniżej filmy powstały w • 

   Instytucie Mikromechaniki i Fotoniki

•   Politechniki Warszawskiej

•   Zakład Techniki Optycznej

• jako praca dyplomowa pp. Kunickjiego i Pokory pod  kierunkiem mgr inż. Andrzeja Szwedowskiego, przy konsultacji mgr inż. Józefa Wódki, który wówczas był kierownikiem Wydziału Optyki w PZO.

Film –„Technologia produkcji soczewek w PZO”

Film – „technologia produkcji przymatów w PZO”

Film – „Opis zastosowania obróbki CNC w optyce”

Film – Migawki z B&M Optik w Zaczerniu

0. Wstęp

Czy wzorce promieni nie są przeżytkiem , w czasach, gdy każda firma optyczna posiada przynajmniej jeden Interferometr ?

Jeżeli ktoś buduje w domu szafkę na buty, to mierzenie desek przy pomocy zwykłej linijki będzie wystarczająco dobre, jeżeli użyje do tego celu suwmiarki, to wynik pomiaru będzie bardzo dobry, a jeżeli użyje śruby mikrometrycznej, to wynik będzie przesadnie dokładny.

Jednak przy bardzo dokładnych pomiarach nie używamy żadnego z tych przyrządów pomiarowych. Używamy płytek wzorcowych, przy pomocy których ustawiamy czujnik zegarowy. Jak widać na co dzień wystarcza nam pomiar przy pomocy urządzenia, a bardzo dokładny pomiar wykonujemy poprzez porównanie ze wzorcem.

Podobnie jest z ważeniem. Wagi elektroniczne służą nam do ważenia w sklepie, na poczcie, ale w laboratoriach nadal używa się wag szalkowych, które mają na jednej szali ważony przedmiot a na drugiej kładzie się odważniki wzorcowe. Kolejny raz widać, że bardzo dokładne pomiary wykonuje się poprzez porównanie.

W optyce instrumentalnej krzywiznę możemy zmierzyć poprzez:

B&M OPTIK w Zaczerniu posiada możliwość pomiaru krzywizn przy pomocy każdej z opisanej metod..

Posiadamy ponad 2.000 wzorców krzywizn, 3 Interferometry, w tym dwa laserowe , wyprodukowane w 2003 roku z komputerową obróbką obrazu, oraz komplet pierścieni pomiarowych do strzałki ugięcia oraz jeden pierścień  z rubinowymi kulkami.

1. Przygotowanie narzędzi

 Na przykładzie narzędzi potrzebnych do wykonania soczewki o  promieniu dodatnim

- Wzorce szklane:

a. wzorzec promienia

Wzorzec promienia wykonujemy ,

1.

poprzez wykonanie kulki szklanej o promieniu takim, jaki ma mieć wzorzec. Średnice kulki szklanej można bardzo dokładnie zmierzyć przy pomocy pasometru, który jest wcześniej wyskalowany przy pomocy płytek wzorcowych. Pomiar kulki musi odbywać się w temperaturze 20-22 ^o C . Przed każdym finalnym pomiarem trzeba czekać około 2 godzin aż badana kulka uzyska temperaturę otoczenia, gdyż jej obrabianie zawsze łączy się z nagrzaniem jej w wyniku tarcia. Dokładność średnicy wynosi 0,0001 mm

szkło N-BK 7 (Schott)

2.

Poprzez wykonanie  soczewki, bazując na krzywiźnie innej soczewki o znanym promieniu ale z minimalnym przesunięciem krzywizny. Pomiar odchyłki wykonuje się poprzez tzw. strzałkę ugięcia. Dokładność wykonania promienia wynosi 0,01 %

szkło N-BK 7 (Schott)

Wzorzec wykonuje się przez około 40 godzin.

b.rewers wzorca promienia.

Bazując na znanej krzywiźnie kuli, wykonujemy soczewkę płasko – wklęsło.

Mając już ją gotową, krzywiznę kulki i krzywiznę soczewki stykamy. Po zrównaniu temperatur, co trwa około 3 godziny, poprzez płaską stronę soczewki wklęsłej patrzymy na obraz prążków interferencyjnych. Jeżeli kolor interferencji jest jednolity na całej powierzchni, mamy pewność, że wykonaliśmy dokładnie ujemny promień. Dokładność odwzorowania promienia tą metodą wynosi 0,0001 mm. czas 16 godzin.

szkło N-BK 7 (Schott)

c. sprawdzian szklany

Bazując na wzorcu promienia, wykonuje się soczewki płasko – wklęsłe o średnicy o około 10-30 % większej niż produkowane soczewki. Metoda ich produkcji jest identyczna jak w przypadku rewersa wzorca promienia. Dokładność krzywizny 0,001 mm. Sprawdzian będzie służył do finalnej kontroli gotowych soczewek , jeszcze na narzędziu , badamy krzywiznę finalnych soczewek poprzez  przyłożenie do nich sprawdzianu szklanego i obejrzeniu prążków interferencyjnych.

szkło N-BK 7 (Schott)

- Narzędzia metalowe.

a. czaszka pasownicza

SWpas Odchylenie krzywizny od finalnego promienia około 0,02 mm. 5 mikronów dla stopki 60 mm na plus .

Podczas wstępnej obróbki frezarskiej, nakładany jest promień. Operator frezarki, poprzez pocieranie soczewki w czaszce sprawdza, czy ustawiony promień na maszynie dokładnie odpowiada finalnemu  promieniowi. Dobrze  przygotowany półwyrób, powinien się zabarwić poprzez tarcie do 2/3 swojej średnicy.

metal mosiądz lub brąz

b. czaszka szlifierska

SW żelazo. Odchylenie od krzywizny, takie samo jak w czaszce pasowniczej

Służy do wygładzania powierzchni soczewki proszkiem szlifierskim F 240 , po procesie frezowania.

metal żelazo

c. czaszka układnicza.

mosiądz (brąz). Odchylenie krzywizny od finalnego promienia jak w czaszce pasowniczej.

Soczewki przygotowane do wklejenia na grzybka polerowniczego, układane są na tej czaszce a następnie, poprzez wtopienie gorącego grzyba naklejniczego w oklejoną nimi smołę, wiązane są z narzędziem. Czaszka prasownicza może zastąpić czaszkę wykładniczą.

metal mosiądz lub brąz

d. Czaszka szlifierska I

SP1 mosiądz lub w ostateczności żelazo. Odchylenie od krzywizny finalnej 0,005 mm 5 mikronów. Czaszka służy do szlifowania wklejonych  soczewek przy pomocy proszku    szlifierskiego F-400.

metal mosiądz lub żelazo

e. Czaszka szlifierska II

SP2 mosiądz. Odchylenie od krzywizny finalnej 1,5 – 2 mikronów Czaszka służy do szlifowania wklejonych  soczewek przy pomocy proszku    szlifierskiego F-800.

metal mosiądz lub brąz

f. Grzyb wyciskowy

żelazo. Odchylenie od krzywizny finalnej 0,0000 mm

Służy on do oddania pożądanego kształtu promienia, narzędziowi służącemu do polerownia soczewek

metal żelazo

g. Czaszka polerska.

żelazo – Odchylenie od krzywizny finalnej 2-10 mm (sic !)

Czaszka polerska oklejona jest wewnątrz w zależności od potrzeb ,  filcem polerskim

 lub smołą polerską . Przy pomocy prasy, w tak przygotowane , nagrzane podłoże, odciska się grzyb wyciskowy . Po ostudzeniu narzędzia , powierzchnia czynna ma dokładnie odbity kształt grzyba wyciskowego.

metal żelazo

h. grzyb naklejniczy

żelazo – Odchylenie od krzywizny finalnej około 30 % (sic !)

Grzyb musi być o tyle mniejszy niż czaszka układnicza, żeby między nimi zmieściły się oklejone smołą oklejniczą soczewki

metal żelazo

i.     i. Uchwyt na soczewkę

metal aluminium

W zależności od kształtu soczewki,  trzeba wykonać uchwyt mocujący do utrzymania tej soczewki podczas frezowania. Wygląd uchwytu zależy i od promienia soczewki (głębokość) i od kształtu, okrągły lub prostokątny, bo soczewki mogą być prostokątne.

2. Obróbka szkła

a.

Cięcie i wygładzanie szkła

b.

Klejenie i rozklejanie płytek

c.

Obcinanie naroży i zaokrążanie słupków

d.

Frezowanie soczewek 

e.

Szlifowanie i polerowanie

f.

Centrowanie i fazowanie soczewek

g.

Mycie elementów optycznych

3. Kontrola jakości