用于計量儀器的光學(xué)分劃板

用于計量儀器的光學(xué)分劃板

光學(xué)分析板是測量儀器進行測量和讀取的重要光學(xué)零件，在測量儀器的測量中發(fā)揮著重要作用。各種光學(xué)計量儀器所配置的光學(xué)分劃板多種多樣,圖形復(fù)雜,分劃精度高。有很多分劃零件,長刻機、圓刻機不能勝任。大多數(shù)需要刻制放大圖,少則幾倍多則幾十倍、上百倍放大圖,需要很大的空間,用高精度的精縮照相機,才能把分劃零件精縮成1：1感光膠母板。然后經(jīng)過無底層蟲膠感光膠照相復(fù)制;再經(jīng)真空鍍鉻工藝,才能制造出光學(xué)分劃零件鍍鉻母板。用鍍鉻母板采用照相復(fù)制工藝制造出計量儀器中的光學(xué)分劃零件,精縮照相機需要很大的空間才能滿足工藝需要,耗資大、工藝繁瑣、制造時間長、穩(wěn)定性差,母板需要反復(fù)復(fù)制,精度不易保證,雖然采用計算機也可以制造出復(fù)雜大圖形,但精度難以保證。我院除檢測計量器具外,還是研制標(biāo)準(zhǔn)鋼卷尺、生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)鋼卷尺的基地。與此同時我們還為一些科研部門、大學(xué)科研部門服務(wù),相互配合,刻制一些光學(xué)標(biāo)尺、光學(xué)度盤、長光柵、圓光柵、光學(xué)分劃板。我們在制造復(fù)雜的寬線紋的光學(xué)分劃板中有很大的困難,沒有更大的空間,也沒有大型的刻圖機、照相精縮機,為此我們尋找了一種不用放大圖精縮照相機工藝直接用刻線機與阿貝比較儀相結(jié)合刻出1：1光學(xué)分劃零件母板的途徑。下面就介紹一下為高精度光學(xué)分度轉(zhuǎn)臺配置一塊超寬度復(fù)雜的光學(xué)分劃板。圖紙的技術(shù)要求全長79.1mm,中間(34.8±0.003)mm的范圍內(nèi)等分30份,每一條刻線0.56mm,狹縫0.6mm,一等分間距1.16mm,其誤差不大于0.003mm,其他如圖1。1生產(chǎn)分劃板長刻線機(1)光學(xué)分劃板每一條刻線寬度為0.56mm,狹縫0.6mm,每等份間距1.16mm,全長34.8mm,其誤差不大于0.003mm,從分劃板的精度分析,生產(chǎn)這種分劃板長刻線機是不可能勝任的,刻線機的刻刀最大刻線寬度為0.2～0.25mm,所以只有采取制造出分劃板母板,進行復(fù)制生產(chǎn)分劃板。(2)光學(xué)分劃板分劃長線長度為(3.5±0.05)mm,短線長度(2.5±0.05)mm,在線紋中間有一條中間指標(biāo)線,線寬為0.1mm,中間偏差為0.02mm,刻線機也是無法勝任的。為此我們研制了一種能夠刻劃出1：1的分劃漆膜母板工藝,這就采用了長刻機與阿貝比較儀相結(jié)合,利用它們各自優(yōu)勢和特點,完成了光學(xué)分劃板漆膜母板刻制。2光學(xué)分劃法測定分劃零件精度(1)我們采用東德OFD廠家的長刻機,最小分劃值為0.01mm,要想刻劃0.001mm只能估讀刻劃,所以說圖1光學(xué)分劃板的精度,刻線機刻劃是難以完成的。但是長刻機有一個縱向刻劃線紋的刀架,刻刀在刀架旋動定點刻劃線紋時,刀尖擺動的偏差經(jīng)調(diào)試后,經(jīng)定點重復(fù)刻劃測試偏差為0.0005mm。(2)德國蔡氏阿貝比較儀,有一個0～200mm的標(biāo)尺分劃精度為0.001mm,工作臺兩端在一條延長線上垂直兩臺高精度讀數(shù)顯微鏡,一臺帶有高精度十字分劃板。它能測量被測分化零件是否與工作臺相互垂直于平行。與此同時也能測出長刻機的橫縱刀架與阿貝工作臺相互垂直與平行。另一臺讀數(shù)顯微鏡可以按照標(biāo)尺的線紋測量出被刻的分劃零件的精度,并能估讀出被刻分劃零件0.0001mm的精度,這是我們刻劃圖紙技術(shù)要求的光學(xué)分劃漆膜母板精度最有把握的條件。另外阿貝比較儀與德國OFD圓刻機相配合就能刻出高精度、帶有角度并有長度標(biāo)尺的高難度的分劃漆膜母板。(3)自制一臺橫向刻劃工作臺,工作臺裝有2″度盤的轉(zhuǎn)臺,并有微調(diào)機構(gòu)既能橫縱向微調(diào)也能圓度微調(diào)。工作臺一側(cè)裝有刻線刀架,定點重復(fù)刻劃精度為0.003mm,在刻劃線紋中調(diào)試阿貝比較儀工作臺的標(biāo)尺與刻劃機工作臺平行,刀架運動只能刻劃橫向刻線。3橫向刻刀法研究(1)由于長刻機工作臺面已調(diào)好水平,只需要把橫向刻劃工作臺放置在長刻機工作臺面上,再把阿貝比較儀放置在橫縱向刻劃工作臺上,調(diào)試水平后,把一塊分劃漆模板放在阿貝比較儀被測面工作臺上,固定好,把帶有刻刀的橫向刻劃刀架輕輕落下,用顯微鏡觀察刻刀與漆模板之間的雙重影的位置,在推動阿貝比較儀工作臺觀察雙重影的距離位置,直到雙重影的距離一致,調(diào)試完畢,說明兩個工作臺與刻刀重影是平行的。然后輕輕把刻刀落下,推動刻線機工作臺,刻一條長刻線。退后工作臺零點,輕輕再把刻刀落下,再推動阿貝比較儀工作臺,在定點的位置再刻一條長線。用顯微鏡觀察,兩條刻線是否重合,如不重合,說明長刻機工作與阿貝比較儀工作臺不在一條刻線上,調(diào)試橫向刻劃工作臺,轉(zhuǎn)臺角度,直到兩條刻線重合,調(diào)試兩個工作臺在一條延長線上,減少了阿貝誤差。(2)在刻制1：1漆膜母板之前,還要說明以下幾點重要的因素和條件:①刀桿與刻刀刀桿不宜過長,刻刀材料選為雙面刀片,用50倍顯微鏡觀察刀片一小角,刀刃要求無鋸齒、無銹點。刀桿長度一般在20～25mm,刀刃伸出0.6～0.8mm,刻刀后角角度為30°～35°,壓力在0.3～0.35N,刀桿伸出過長在有負荷重量的壓力下刻劃線紋容易使刀尖彎曲,刀桿擺動,產(chǎn)生刻度誤差。②光學(xué)分劃板玻璃與漆膜的選擇對于光學(xué)玻璃零件應(yīng)選則表面無道子麻點,用10%的硝酸溶液浸泡15min,用碳酸鈣擦洗后甩干用。漆膜我們選擇Q04-2硝基外磁漆,性能成膜性好、硬度強、耐氣候、附著性強、干燥快、遮光好,不易變形。一般選用深藍色或黑色,用硝基外用磁漆一份、香蕉水兩份稀釋,用棉花或紗布過濾兩邊后放入喉頭噴霧器進行打壓噴涂,漆膜厚度一般為0.016～0.02mm。4調(diào)整線紋的制作刻線機與阿貝比較儀調(diào)試好后,將噴好的分劃漆膜母板固定在阿貝比較儀標(biāo)尺的延長線被測工作臺面上,盡量減少阿貝角度誤差。把縱向刻劃刀架落下,調(diào)試刀尖與漆面的距離,然后把工作臺推到刀刃在漆膜板邊緣無刻劃區(qū)內(nèi),做定點刻劃,并調(diào)試刻線長度,用顯微鏡觀察,經(jīng)過反復(fù)刻劃線紋,線紋是否增寬,如線紋增寬,說明刀架雙軸頂尖間隙過大,會產(chǎn)生刻劃誤差,直到刀刃在定點刻劃漆膜時線紋增寬為最小為止,因為我們已經(jīng)調(diào)試好刻線機工作臺與阿貝比較儀工作臺在同一鉛垂面上,而刻劃機本身裝置的縱向刻劃刀架與橫縱向工作臺導(dǎo)軌在刻劃線紋運行軌道相互為90°,無須再調(diào)試縱向刀架角度。在刻劃第一條線紋時,首先把刻劃機工作臺與阿貝比較儀工作臺都調(diào)試到同一零點位置,把縱向刀架輕輕落下,用刻刀刻出第一條線,然后按圖紙技術(shù)要求搖動長刻機手輪,位于第二條線停下,用讀數(shù)顯微鏡觀察刻線的位置,再用阿貝比較儀微調(diào)手輪進行微調(diào)刻線位置誤差,輕輕落下刀架,用刻刀刻下第二條刻線。以此類推刻完全部刻線,最后把阿貝比較儀工作臺退回零位,用讀數(shù)顯微鏡對每條刻線重新進行檢測,記錄下來,最后對橫線也就是線紋的長短,線紋中心指標(biāo)線進行刻劃。首先把刻劃機工作臺、阿貝工作臺推到同一位置零點,按照圖紙要求,把橫向刀架工作臺用百分表調(diào)至為零點,就是線紋長度端點位置,把刀架輕輕落下,輕輕推動工作臺刻出第一條線紋,然后按照圖紙要求搖動橫向工作臺手輪,用百分表來調(diào)試尺寸,刻出第二條線紋,以此類推,把長短線紋與中心指標(biāo)線紋全部刻完,最后用棉花粘溫水貼在漆膜板上,十幾分(鐘)后,用繡花針輕輕挑下不需要的漆膜,一塊完整的寬線條光學(xué)分劃漆膜母板顯示出來(如圖1所示)。經(jīng)多次測量刻制漆膜板的精度誤差0.0012mm。5光學(xué)鍍層誤差為了保證分劃母板的精度,我們采用了直接蟲膠無底層工藝復(fù)制,光源用紫外線1000W/220V鏑燈照像復(fù)制,復(fù)制的光學(xué)鍍鉻分劃板母板精度誤差為0.0016mm。生產(chǎn)用光學(xué)鍍鉻分劃板精度誤差為0.002mm,完全符合圖紙技術(shù)要求,在(34.8±0.003)mm范圍內(nèi),等分30份狹縫間距為1.16mm