Пригоночные работы и герметизация оптических узлов и приборов

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.