Пригоночные работы и герметизация оптических узлов и приборов

БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИНФОРМАТИКИ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ

Кафедра электронной техники и технологии

РЕФЕРАТ

на тему:

«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 возни­кает в результате «скопления ошибок» изготовления дета­лей по оптимальным допускам. Так, в процессе сборки изделий выявляется, например, что некоторые узлы при их соединении не обеспечивают нужной перпендикуляр­ности базовых поверхностей или имеют перекос фокаль­ной 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 металло­режущих станках, но чаще слесарным способом.

Пригонку деталей на станках осуществляют путем расточки отверстий и подрезки опорных торцов оправ под сопрягаемые детали. Эти пригоночные работы выпол­няют на прецизионных токарно-арматурных станках с большой точностью. Так, например, при проточке ва­ликов, осей и оправ овальность не превышает 0,005 мм, а конусность на длине 300 мм не превышает 0,01 мм; по­перечная 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 изо­лируют 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 поверх­ности 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 позво­ляет создать герметичность соединения, обеспечить плав­ность хода ползуна по направляющей и т. д.

Качество шабрения проверяют путем перемещения по обрабатываемой детали сопрягаемой поверхности или контрольной линейки, покрытой краской. При переме­щении сопрягаемой детали выпуклые площадки пришаб­риваемой поверхности окрашиваются и их хорошо видно. Чем больше число контактирующих точек, тем выше ка­чество 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 направ­ляющих число контактирующих точек должно быть 10—12. Требуемое качество шабрения достигается путем снятия выпуклых окрашенных поверхностей после каждой про­верки числа контактирующих точек. Процесс шабрения продолжают до тех пор, пока не получат нужное коли­чество точек.

На шабренной поверхности остаются впадины, хорошо удерживающие смазку между трущимися поверхностями деталей. Следовательно, поверхности, обработанные шабрением, более долговечны.

Процесс шабрения является трудоемкой работой, тре­бующей высокой квалификации сборщика-механика. Поэтому шабрение по возможности заменяют другими видами обработки: шлифованием, притиркой, топким то­чением.

Притиркой называют процесс тонкой обработки по­верхностей детали шлифующими материалами путем часто повторяющихся взаимных перемещений притирае­мых поверхностей. В качестве шлифующих материалов применяют пасты ГОИ, представляющие собой полиро­вочные насты, состоящие из парафина (10—12%), олеи­новой кислоты и окиси хрома (62—65%).

Окись хрома изготовляют путем восстановления калиевого или натриевого хромпика серой. Получен­ную 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 хра­нят ее в закрывающейся баночке с обозначением зерни­стости шлифующих частиц.

Рис.1. Притиры.

Пасту ГОИ наносят на притираемые поверхности де­тали. В процессе притирки шлифующие частицы пасты снимают гребешки неровностей поверхности детали, уве­личивая площадь контактирующей поверхности, благо­даря чему обеспечивается плавность и долговечность ра­боты соединений.

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

Притирка осуществляется при помощи сопрягаемой детали или специальных притиров: Притирку по сопря­гаемой детали часто называют приработкой. Для плоских деталей применяют притирочные плиты различных раз­меров, а для притирки деталей вращения — разрезные притиры в виде колец с хомутиками (рис. 1, а) и цилин­дров (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 механизи­рованным. Для этого одну из деталей закрепляют в па­троне или специальной оправке на шпинделе станка или на притирочной головке с электродвигателем. Эта деталь имеет вращательное движение, а сопрягаемую с ней де­таль или притир перемещают вручную, притирая тру­щиеся поверхности.

После притирки детали промывают в бензине и клей­мят номером комплекта.

Смазка оптико-механических приборов

 

В процессе сборки оптико-механических при­боров, их узлов и составных частей на поверхности ме­таллических деталей наносят различные смазывающие вещества (смазки).

Антифрикционно-защитные смазки и масла применяют для смазывания трущихся поверхностей подвижных соеди­нений, 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 цере­зин 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 смазы­вания трущихся поверхностей окулярных резьб рекомен­дуется 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 шарикопод­шипников и узлов трения, удаленных от оптических де­талей; эти смазки обеспечивают работу механизмов при пониженной (—70° С) и повышенной ( + 120° С) темпера­туре.

Для смазывания узлов трения приборов, соприкасаю­щихся 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 ави­ационное, воск пчелиный и другие вещества.

Для консервации металлических деталей при длитель­ном 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 смазы­вания зубчатых колес и трибок применют часовое масло марки МЗП-6 (ГОСТ 7935—56). Для смазывания осей лепестков центральных затворов фотообъективов исполь­зуют масло веретенное марки АУ.

Все смазки, применяемые при сборке оптико-механи­ческих 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 ре­гулировки и обезжиривания трущихся поверхностей. При этом необходимо соблюдать аккуратность во избе­жание загрязнения смазок и попадающих на оптические детали. Смазки следует хранить в закрытой таре (баночке) с указанием названия смазки. Наносят смазку на поверх­ности металлических деталей при помощи шпателя (де­ревянной лопаточки), щетки или кисточки.

Герметизация оптических узлов и приборов

 

Герметизация представляет собой процесс уплотнения зазоров между поверхностями деталей уплотнительными замазками и устройствами для защиты поло­стей 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 зазо­ров шириной до 0,5 мм, заливки резьбовых соединений и уплотнения соединения поверхностей с большой пло­щадью сопряжения.

Замазка полутвердая содержит в себе церезин, кани­фоль, 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 ши­риной более 0,5 мм, постановки защитных стекол, за­ливки 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 тем­ператур от —60 до +70° С и применяется в приборах, предназначенных для работы в тропиках, а также вместо полутвердой замазки.

Кроме этих замазок, применяют специальные уплот­нители, 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 при­боров включает следующие операции: обезжиривание поверхностей деталей, нанесение слоя замазки на сопря­гаемые 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 недо­пустимо, то для герметизации используют уплотнитель­ные 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 уплот­нения регулируется пружинящим кольцом 2 и каркасным кольцом 3.

Уплотнение при помощи сальников (рис. 2, в) исполь­зуют в особо загрязненной среде при малой частоте вра­щения вала 1. Сальники изготовляют из фетра и войлока в виде колец 2, пропитанных маслом

Уплотнение при помощи мембран (рис. 2, г) приме­няется для механизмов вращательного движения, рабо­тающих с повышенными скоростям]-. Мембраны имеют вид колец, изготовляемых из пружинной стали или бронзы.

Мембраны 4 закрепляют на валу 1 кольцами 5, а в кор­пусе 2 — резьбовым кольцом 3 и уплотняют консистент­ными смазками.

Технологический процесс сборки уплотнительных устройств включает подготовку уплотнителей, установку уплотнителей в уплотняемые узлы или приборы, регу­лировку степени уплотнения и ее проверку.

Герметичность соединения проверяют следующими спо­собами:

путем нагнетания воздуха в прибор, погружения его в воду и обнаружения воздушных пузырьков, выходя­щих из незагерметизированных мест;

путем нагнетания воздуха в прибор, смачивания соединительных швов и отверстий мыльной водой и обна­ружения мыльных пузырьков от выходящего из прибора воздуха;

путем создания избыточного давления в приборе и определения спада давления по манометру.

Третий способ позволяет определить степень герметич­ности прибора. Для этого в прибор нагнетают воздух под давлением и по манометру определяют давление в при­боре. Затем, после прекращения подачи воздуха реги­стрируют время нахождения прибора под давлением (на­пример, выдерживают 2 мин), по истечении которого вновь снимают отсчет давления. При этом давление в при­боре не должно понизиться больше чем на допустимую величину. Места пропускания воздуха из прибора опре­деляют 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.