	Уровень: Глоссарии:

Требования к оформлению чертежей оптических деталей

При изображении оптической детали используют общие правила машиностроительного и приборостроительного черчения, однако вследствие специфики назначения оптической детали требуется указать некоторые дополнения, а также выполнение особых нормативных требований [8]^* .

Правила выполнения чертежей и схем оптических изделий установлены ГОСТ 2.412-81.

Оптические схемы, детали и узлы следует изображать на чертеже по ходу луча, идущего слева направо.
При выполнении чертежей и схем оптических изделий применяют:

обозначения основных величин физической оптики - по ГОСТ 7601-78,

основных величин геометрической оптики - по ГОСТ 7427-76,

элементов оптических деталей, предельных отклонений физических величин и допускаемой неточности изготовления оптических деталей, шероховатости поверхностей - по ГОСТ 2.309-73,

специальных оптических покрытий, классов чистоты полированных поверхностей - по ГОСТ 11141-76.

На чертежах поверхности оптических деталей обозначают прописными буквами русского алфавита, которые наносят на полках линий-выносок. Поверхности, к которым предъявляют одинаковые требования по точности и качеству изготовления, допускается обозначать одной и той же буквой.

Числовое значение радиусов кривизны сферических поверхностей обозначают буквой R; асферические поверхности определяют уравнением воспроизводящей кривой профиля поверхности вращения; цилиндрические поверхности задают значением ее радиуса R, перед которым пишут "Цилиндр".

В правой верхней части чертежа помещают таблицу, состоящую из трех частей, в которой отражены требования к материалу, из которого изготовлена оптическая деталь, требования к изготовлению самой оптической детали и ее расчетные данные. Для сборочных единиц таблица состоит только из требований к изготовлению и оптических характеристик.

На чертежах сборочных единиц склеиваемую поверхность выделяют линией двойной толщины и указывают стрелкой с буквой К в ее разрыве.

В поле чертежа и в примечаниях указывают дополнительные конструктивные особенности и технологические требования - чертеж штрихов и цифр в увеличенном масштабе с указанием размеров, размеры для справок обозначаются звездочкой, обозначение материалов покрытий с указанием его типа и т.д.

На чертежах оптических деталей фаски изображают одним из способов, приведенных на рис.3.1. Защитные (предохранительные) фаски допускается графически не изображать. Размеры фаски указываются на полках линии-выноски (рис.3.1, б) или в технических требованиях надписью m _ a , где m - ширина фаски, a - угол ее наклона. Если угол наклона фаски для предохранения от выкалывания не нормируется, то на чертежах или в технических требованиях указывают только ширину фаски (рис.3.1, в).

Рис.3.1. Примеры обозначения фасок на чертежах

При оформлении рабочих чертежей деталей следует соблюдать следующие требования.

Радиусы сферических поверхностей деталей должны выбираться по ГОСТ 1807-75. Асферические поверхности линз и зеркал должны определяться координатами точек поверхности или уравнением кривой, использованной для ее построения:
Толщину по краю линз и неплоских зеркал и габаритную толщину менисков рекомендуется указывать в качестве справочных размеров:
На чертежах призм, некруглых защитных стекол и зеркал следует кроме линейных и угловых размеров, определяющих их геометрическую форму, указывать номинальные размеры световых зон поверхностей, если для этих зон предъявляются более высокие требования в отношении класса (группы) дефектов, чем для краевой зоны:
Световые зоны ограничивают тонкой штрих-пунктирной линией с указанием на полке линии-выноски обозначения "О_з "

В поле чертежа оптической детали помещают таблицу, которая состоит из трех частей.

Первая часть таблицы содержит требования к материалу оптической детали.

Для деталей из бесцветного оптического стекла по ГОСТ 3514-76 в первой части таблицы помещают следующие требования к материалу: категорию и класс по показателю преломления и средней дисперсии; категорию по оптической однородности; категорию по двойному лучепреломлению; категорию по показателю ослабления; категорию и класс бессвильности; категорию и класс пузырности; категорию по радиационно-оптической устойчивости (текла серии 100).
Для деталей из цветного оптического стекла по ГОСТ 9411-75 в таблице следует указывать категории по спектральной характеристике, двойному лучепреломлению, бессвильности и пузырности.
Для деталей из других оптических материалов (кварцевое стекло, естественные и искусственные кристаллы и др.) первую часть таблицы заполняют в соответствии с действующими техническими условиями на эти материалы.

Требования к нормируемым показателям качества назначают, исходя из ТУ на оптические характеристики (качество изображения, разрешающая способность), назначения ОП и условий его эксплуатации.

Некоторые из нормируемых показателей качества оказывают влияние не только на оптические характеристики системы, но и на точность конструктивных параметров. Например, свили, - области, отличающиеся от основной массы стекла химическим составом, а, следовательно, оптическими и механическими свойствами, - вызывают как деформацию волнового фронта отраженного или прошедшего излучения, так и ошибку формы поверхности в тех участках, где они выходят наружу. Остаточные напряжения, характеризуемые двойным лучепреломлением, также деформируют волновой фронт. В то же время перераспределение их при изменении толщины стекла в процессе механической обработки детали приводит к ее деформации. Пузырность стекла является не только дефектом чистоты полированной поверхности, но и причиной местных ошибок, которые образуются вокруг вскрытых пузырей в результате их располировки.

Вторая часть таблицы содержит требования к изготовлению детали. В зависимости от типа оптической детали здесь указывают:

общую и местную погрешности (N и D N);
класс чистоты полированных поверхностей P;
допустимую клиновидность q ;
пирамидальность p ;
допустимую разность углов d ;
разрешающую способность e (при необходимости);
остаточную фокусность | _min(при необходимости);
класс точности пробного стекла D R (для плоских поверхностей при необходимости);

N - допуск на стрелку кривизны рабочих поверхностей оптических деталей измеряют числом интерференционных колец или полос, укладывающихся на диаметре или наименьшем размере детали при контроле пробным стеклом. В производственном обиходе интерференционную картину обычно называют "цветом". Этот параметр определяет точность, с которой будет выполнен радиус кривизны сферической поверхности. Иначе он называется "общей ошибкой". На общие ошибки в ряде случаев возможны широкие допуска - десятки полос (колец). Цена деления интерференционной полосы - l /2 > 0,2 мкм. Такой большой допуск почти не сказывается на аберрациях и приводит лишь к изменению фокусного расстояния. Однако при большой общей ошибке трудно различить местные. Поэтому обычно N>D N в 5-10 раз.

DN - допуск формы рабочих поверхностей или иначе, "местные ошибки". Местные ошибки бывают зональными (симметричные относительно вершины сферической поверхности) или несимметричные в разных местах поверхности. Они уменьшают предел разрешения e системы, что не компенсируется размерами толщин и радиусов линз, воздушных промежутков. Поэтому подход к допустимым значениям D N строже, чем к N. Назначают предельные отклонения D N в долях N . Возникают местные ошибки в результате несоответствия размеров инструмента и обрабатываемой поверхности, грубых ошибок в настройке станка, наличия неоднородностей и разной температуры притирающих материалов.

В некоторых случаях общую погрешность указывают со знаками плюс или минус. Это означает, что при знаке плюс наблюдается воздушный зазор на краю (касание в центре - "общий бугор"), а при знаке минус - зазор в центре (касание на краю - "общая яма"). Для плоской поверхности это означает, что при знаке плюс она слегка выпуклая, а при знаке минус - слегка вогнутая.

При назначении неодинаковых допусков для разных поверхностей одной детали или разных зон одной и той же поверхности обозначения этих допусков следует указывать с буквенными индексами, каждое в отдельной строке. Эти же индексы следует ставить у соответствующих поверхностей или у их зон на изображении детали в поле чертежа. Для деталей, не подлежащих контролю пробными стеклами, отклонения N и D N не указываются.

В ответственных случаях допуски на N и D N либо рассчитываются, исходя из требуемого качества изображения [15]^*, [16]^*, либо назначаются из рекомендуемых в табл.3.1 (см. Приложение), а также с учетом расположения детали в оптической системе (в широком или узком пучке лучей) по отношению к промежуточному изображению, вида оптической системы и т.д.

Допуск на дефекты чистоты полирования рабочих поверхностей P выражают в классах чистоты оптических поверхностей по ГОСТ 11141-76, которым оговорены размеры и число дефектов - царапин и точек. Требования оговорены одиннадцатью классами от IX a до I для поверхностей, удаленных от плоскости изображения, и еще более строгим классом P 0 с подразделениями 0-40, 0-20 и 0-10 для поверхностей, расположенных в плоскостях изображения предметов (см. Приложение, табл.3.2 и 3.3). Очень трудно не допустить появления царапин и точек на полированных оптических поверхностях. Главными причинами их образования являются загрязнение среды, окружающей рабочее место оптика, и загрязнение порошкообразных шлифующих и полирующих материалов.

При отсутствии требований к какому-либо из рассмотренных параметров в соответствующей графе таблицы делается прочерк. В особых случаях в соответствующей графе дается знак сноски, а нормирование параметра приводится текстом в технических требованиях.

Специфические особенности технологии изготовления оптически деталей из полимеров находят свое отражение и в оформлении на них чертежей. Точность формы поверхностей полимерных деталей обычно сравнительно низкая ( N і 20). Поэтому в соответствующей графе обычно ставится прочерк. Чистота рабочих поверхностей зависит от технологии и состояния рабочих поверхностей матрицы и пуансона. Царапины могут появиться и при дополнительной механической обработке детали (отделении литника и т.п.). Центрировка линз и клиновидность пластин определяются исключительно точностью пресс-формы.

Специфической особенностью технологии полимерных оптических деталей является возможность появления пузырей, посторонних включений, свилей и двойного лучепреломления непосредственно в процессе формообразования (литья под давлением, прессования, штамповки, холодной полимеризации). В настоящее время возможно промышленное изготовление оптических деталей из полимеров со следующими параметрами качества: двойное лучепреломление 50-100 нм/см; бессвильность, пузырность и посторонние включения - по аналогии с ГОСТ 3514-76; точность формы поверхностей D N і 2 и N і10; клиновидность q = 1 ё 5 угл. мин.; чистота поверхностей P IV и V классов.

В чертежах деталей из полимеров верхняя часть таблицы должна включать требования по показателю преломления, оптической однородности, бессвильности, пузырности, посторонним включениям, ослаблению [27]^*. Средняя часть таблицы должна содержать следующие параметры: точность формы N и D N, клиновидность q, чистоту P :

В третьей части таблицы указываются оптические характеристики детали. Так, для линз указываются фокусное расстояние и фокальные отрезки, а также световые диаметры на ее рабочих поверхностях, для призм - геометрическая длина хода луча и световой диаметр.

Более подробное рассмотрение требований к чертежам конкретных оптических деталей представлено в соответствующих подразделах пособия.