Пригоночные работы и герметизация оптических узлов и приборов

Пригоночные работы и герметизация оптических узлов и приборов» МИНСК, 2008 Пригоночными работами называют работы, которые выполняют при сборке деталей в узлы и прибор для достижения их качественного соединения путем дополнительной обработки сопрягаемых поверхностей. Необходимость выполнения пригоночных работ возни¬кает в результате «скопления ошибок» изготовления дета¬лей по оптимальным допускам.Так, в процессе сборки изделий выявляется, например, что некоторые узлы при их соединении не обеспечивают нужной перпендикуляр¬ности базовых поверхностей или имеют перекос фокаль¬ной плоскости относительно присоединительного фланца объектива, непараллельность визирных (оптических) осей вследствие децентрироваиия оптических деталей в металлических оправах и т. д. Эти ошибки технологически и экономически целесообразнее устранять вовремя сборки прибора путем введения в технологический процесс сборки операций по выполнению пригоночных работ. Пригоночные работы проводят частично на металло¬режущих станках, но чаще слесарным способом.

Пригонку деталей на станках осуществляют путем расточки отверстий и подрезки опорных торцов оправ под сопрягаемые детали.

Эти пригоночные работы выпол¬няют на прецизионных токарно-арматурных станках с большой точностью.Так, например, при проточке ва¬ликов, осей и оправ овальность не превышает 0,005 мм, а конусность на длине 300 мм не превышает 0,01 мм; по¬перечная подрезка плоскостей дет алей на планшайбах 300 мм осуществляется с точностью до 0,005—0,01 мм. Токарно-арматурные станки устанавливают на участке механической сборки сборочного цеха, причем их изо¬лируют от мест сборки узлов и монтажа прибора.

Станки снабжены необходимыми приспособлениями, при помощи которых можно выполнять различные виды пригоночных работ. Пригонку деталей слесарным способом осуществляют путем шабрения, притирки, сверления, развертывания отверстий и выполнения других видов работ.Шабрение — это снятие тонкой стружки с поверх¬ности детали режущей кромкой шабера при возвратно-поступательных движениях руки. Шабрение проводят с целью создания плоскостности поверхности детали для плотного прилегания ее к другим поверхностям.

Это позво¬ляет создать герметичность соединения, обеспечить плав¬ность хода ползуна по направляющей и т. д. Качество шабрения проверяют путем перемещения по обрабатываемой детали сопрягаемой поверхности или контрольной линейки, покрытой краской. При переме¬щении сопрягаемой детали выпуклые площадки пришаб¬риваемой поверхности окрашиваются и их хорошо видно.

Чем больше число контактирующих точек, тем выше ка¬чество шабрения. Для обеспечения плотного прилегания сопрягаемых поверхностей деталей число точек контакта должно быть не менее трех на поверхности размером 25X25 мм, а для создания герметичного соединения — не менее пяти точек.Для обеспечения плавного хода направ¬ляющих число контактирующих точек должно быть 10—12. Требуемое качество шабрения достигается путем снятия выпуклых окрашенных поверхностей после каждой про¬верки числа контактирующих точек.

Процесс шабрения продолжают до тех пор, пока не получат нужное коли¬чество точек. На шабренной поверхности остаются впадины, хорошо удерживающие смазку между трущимися поверхностями деталей. Следовательно, поверхности, обработанные шабрением, более долговечны.Процесс шабрения является трудоемкой работой, тре¬бующей высокой квалификации сборщика-механика. Поэтому шабрение по возможности заменяют другими видами обработки: шлифованием, притиркой, топким то¬чением.

Притиркой называют процесс тонкой обработки по¬верхностей детали шлифующими материалами путем часто повторяющихся взаимных перемещений притирае¬мых поверхностей. В качестве шлифующих материалов применяют пасты ГОИ, представляющие собой полиро¬вочные насты, состоящие из парафина (10—12%), олеи¬новой кислоты и окиси хрома (62—65%). Окись хрома изготовляют путем восстановления калиевого или натриевого хромпика серой.Получен¬ную массу измельчают и отмывают водой от ионов сернистой соли и других водорастворимых солей.

Из отмытой окиси хрома выделяют различные фракции, прошедшие через сита с разным числом отверстий на одном квадратном сантиметре поверхности (до 15 000 отверстий). Таким образом, получают пасты тонкие (с размером зерна 4—7 мкм), средние (8—12 мкм) и крупнозернистые (свыше 13 мкм). Перед применением пасту ГОИ разводят керосином и хра¬нят ее в закрывающейся баночке с обозначением зерни¬стости шлифующих частиц.Рис.1. Притиры. Пасту ГОИ наносят на притираемые поверхности де¬тали. В процессе притирки шлифующие частицы пасты снимают гребешки неровностей поверхности детали, уве¬личивая площадь контактирующей поверхности, благо¬даря чему обеспечивается плавность и долговечность ра¬боты соединений.

Притирку часто применяют для создания плавности хода направляющих, зубчатых и винтовых передач, для повышения точности зацепления, так как при при¬тирке уменьшаются зазоры в сопрягаемых деталях.

Притирка осуществляется при помощи сопрягаемой детали или специальных притиров: Притирку по сопря¬гаемой детали часто называют приработкой. Для плоских деталей применяют притирочные плиты различных раз¬меров, а для притирки деталей вращения — разрезные притиры в виде колец с хомутиками (рис. 1, а) и цилин¬дров (рис. 1, б). Притиры должны иметь чистую и точную рабочую поверхность с пористым строением. В этих порах хорошо удерживаются шлифующие частицы.Притиры изготовляют из серого чугуна и иногда из бронзы.

Ручной способ притирки часто заменяют механизи¬рованным. Для этого одну из деталей закрепляют в па¬троне или специальной оправке на шпинделе станка или на притирочной головке с электродвигателем. Эта деталь имеет вращательное движение, а сопрягаемую с ней де¬таль или притир перемещают вручную, притирая тру¬щиеся поверхности. После притирки детали промывают в бензине и клей¬мят номером комплекта.Смазка оптико-механических приборов В процессе сборки оптико-механических при¬боров, их узлов и составных частей на поверхности ме¬таллических деталей наносят различные смазывающие вещества (смазки). Антифрикционно-защитные смазки и масла применяют для смазывания трущихся поверхностей подвижных соеди¬нений, протирки внутренних нетрущихся поверхностей с целью предупреждения осыпания частиц отделочных и других инородных материалов па оптику, а также при наружной консервации изделий для предохранения их от коррозии.

Смазка должна сохранять свои свойства в течение всего срока службы изделия. В зависимости от вида и вязкости различают смазки консистентные, твердые и масла.

В состав консистентной смазки ГОИ-54п входит цере¬зин марки 80, масло приборное МВП и масло костное (смазочное). Эта смазка предназначена для смазывания трущихся поверхностей механических соединений, близко расположенных к оптическим деталям и имеющих зазоры от 5 до 50 мкм. Для смазывания механических соединений, испытывающих большие нагрузки (например, для червячных и фрикционных передач, рекомендуются церезино-графитные смазки типа БВИ-1 по ГОСТ 5656—60, содержащие от 3 до 35% коллоидно-графитного препарата марки С-1 с частицами до 4 мкм.) При сборке объективов фотоаппаратов для смазы¬вания трущихся поверхностей окулярных резьб рекомен¬дуется смазка типа МЗ-5, выдерживающая температуру от—15 до +50° С. Смазки ОКБ-122-7 по ГОСТ 18179—72 и ЦИАТИМ-202 по ГОСТ НПО—64 применяют при сборке шарикопод¬шипников и узлов трения, удаленных от оптических де¬талей; эти смазки обеспечивают работу механизмов при пониженной (—70° С) и повышенной ( + 120° С) темпера¬туре. Для смазывания узлов трения приборов, соприкасаю¬щихся с морской водой, может быть применена смазка МС-70 (ГОСТ 9762—61), выдерживающая температуру от -40 до +50° С. Смазка «Орион» предназначена для протирки внутренних поверхностей приборов с целью предохранения от осыпки.

В состав этой смазки входит церезин, масло ави¬ационное, воск пчелиный и другие вещества.

Для консервации металлических деталей при длитель¬ном хранении применяют пушечную с 1азку ПБК (ГОСТ 10586 63) или ГОИ-54 п. Эта смазка имеет хорошие защитные свойства.

При сборке узлов типа часовых механизмов (автоспуски, мосты замедления фотоаппаратуры) для смазы¬вания зубчатых колес и трибок применют часовое масло марки МЗП-6 (ГОСТ 7935—56). Для смазывания осей лепестков центральных затворов фотообъективов исполь¬зуют масло веретенное марки АУ. Все смазки, применяемые при сборке оптико-механи¬ческих приборов, не должны быть летучими и химически активными, не должны вызывать образования налетов на оптике и коррозию металлов, не должны высыхать.

Смазывание узлов проводят после окончательной ре¬гулировки и обезжиривания трущихся поверхностей. При этом необходимо соблюдать аккуратность во избе¬жание загрязнения смазок и попадающих на оптические детали. Смазки следует хранить в закрытой таре (баночке) с указанием названия смазки.Наносят смазку на поверх¬ности металлических деталей при помощи шпателя (де¬ревянной лопаточки), щетки или кисточки.

Герметизация оптических узлов и приборов Герметизация представляет собой процесс уплотнения зазоров между поверхностями деталей уплотнительными замазками и устройствами для защиты поло¬стей узлов и приборов от влияния внешней среды (пыли, влаги, газов и т. д.). Уплотнительные замазки бывают трех видов: мягкие, полутвердые и твердые.Замазка мягкая содержит следующие компоненты: церезин, канифоль, масло МВП, петролатум, воск. Она обеспечивает уплотнение узлов и приборов в интервале температур ±60° С и применяется для заполнения зазо¬ров шириной до 0,5 мм, заливки резьбовых соединений и уплотнения соединения поверхностей с большой пло¬щадью сопряжения. Замазка полутвердая содержит в себе церезин, кани¬фоль, вазелин, битум, масло трансформаторное и каолин, которые, находясь в определенном весовом соотношении, обеспечивают хорошее качество уплотнения в интервале температур ±60° С. Эта замазка применяется для Заполнения зазоров ши¬риной более 0,5 мм, постановки защитных стекол, за¬ливки резьб и головок винтов.

Замазка твердая состоит из церезина, канифоли, озокерита, воска, битума, масла МС-14 и рубрикса.

Эта замазка сохраняет свои свойства в интервале тем¬ператур от —60 до +70° С и применяется в приборах, предназначенных для работы в тропиках, а также вместо полутвердой замазки.Кроме этих замазок, применяют специальные уплот¬нители, например «Герметик УТ-34», который хорошо выдерживает температурные перепады от —60 до +100° С, вибрационные и ударные нагрузки.

Замазки должны сохранять свои свойства в течение длительного времени, быть пластичными, неактивными, хорошо прилипать к поверхностям деталей и не должны усыхать. Технологический процесс герметизации узлов и при¬боров включает следующие операции: обезжиривание поверхностей деталей, нанесение слоя замазки на сопря¬гаемые детали, плотное прижатие деталей крепежными деталями (винтами, болтами, резьбовыми кольцами) и удаление остатков уплотнителя с кромок деталей.

Уплотнительные замазки применяют, как правило, в неподвижных соединениях. Если уплотнение узлов и приборов замазками недо¬пустимо, то для герметизации используют уплотнитель¬ные устройства. Уплотнительные устройства бывают в виде сжимаемых прокладок, манжет, сальников и мембран Рис.2.). Рис.2. Уплотнительные устройства.Уплотнительные сжимаемые прокладки 1 (рис. 2, а) применяют для неподвижного соединения деталей 2 и3, рассчитанного на значительные давления.

Манжетное уплотнение 1 (рис. 2, б) применяют при незначительной частоте вращения вала 4. Степень уплот¬нения регулируется пружинящим кольцом 2 и каркасным кольцом 3. Уплотнение при помощи сальников (рис. 2, в) исполь¬зуют в особо загрязненной среде при малой частоте вра¬щения вала 1. Сальники изготовляют из фетра и войлока в виде колец 2, пропитанных маслом Уплотнение при помощи мембран (рис. 2, г) приме¬няется для механизмов вращательного движения, рабо¬тающих с повышенными скоростям] Мембраны имеют вид колец, изготовляемых из пружинной стали или бронзы.

Мембраны 4 закрепляют на валу 1 кольцами 5, а в кор¬пусе 2 — резьбовым кольцом 3 и уплотняют консистент¬ными смазками. Технологический процесс сборки уплотнительных устройств включает подготовку уплотнителей, установку уплотнителей в уплотняемые узлы или приборы, регу¬лировку степени уплотнения и ее проверку.Герметичность соединения проверяют следующими спо¬собами: путем нагнетания воздуха в прибор, погружения его в воду и обнаружения воздушных пузырьков, выходя¬щих из незагерметизированных мест; путем нагнетания воздуха в прибор, смачивания соединительных швов и отверстий мыльной водой и обна¬ружения мыльных пузырьков от выходящего из прибора воздуха; путем создания избыточного давления в приборе и определения спада давления по манометру.

Третий способ позволяет определить степень герметич¬ности прибора.Для этого в прибор нагнетают воздух под давлением и по манометру определяют давление в при¬боре. Затем, после прекращения подачи воздуха реги¬стрируют время нахождения прибора под давлением (на¬пример, выдерживают 2 мин), по истечении которого вновь снимают отсчет давления. При этом давление в при¬боре не должно понизиться больше чем на допустимую величину.

Места пропускания воздуха из прибора опре¬деляют по мыльным пузырькам.ЛИТЕРАТУРА 1. Справочник технолога-оптика под редакцией М.А. Окатова, Политехника Санкт-Петербург, 2004 679 с. 2. Запрягаева Л.А Свешникова И.С. Расчет и оптических систем. М. Логос, 2000 581 с. 3. Прикладная оптика под редакцией Дубовика А.С Машиностроение, 1992 470 с.