用于计量仪器的光学分划板

用于计量仪器的光学分划板

光学分析板是测量仪器进行测量和读取的重要光学零件，在测量仪器的测量中发挥着重要作用。各种光学计量仪器所配置的光学分划板多种多样,图形复杂,分划精度高。有很多分划零件,长刻机、圆刻机不能胜任。大多数需要刻制放大图,少则几倍多则几十倍、上百倍放大图,需要很大的空间,用高精度的精缩照相机,才能把分划零件精缩成1：1感光胶母板。然后经过无底层虫胶感光胶照相复制;再经真空镀铬工艺,才能制造出光学分划零件镀铬母板。用镀铬母板采用照相复制工艺制造出计量仪器中的光学分划零件,精缩照相机需要很大的空间才能满足工艺需要,耗资大、工艺繁琐、制造时间长、稳定性差,母板需要反复复制,精度不易保证,虽然采用计算机也可以制造出复杂大图形,但精度难以保证。我院除检测计量器具外,还是研制标准钢卷尺、生产标准钢卷尺的基地。与此同时我们还为一些科研部门、大学科研部门服务,相互配合,刻制一些光学标尺、光学度盘、长光栅、圆光栅、光学分划板。我们在制造复杂的宽线纹的光学分划板中有很大的困难,没有更大的空间,也没有大型的刻图机、照相精缩机,为此我们寻找了一种不用放大图精缩照相机工艺直接用刻线机与阿贝比较仪相结合刻出1：1光学分划零件母板的途径。下面就介绍一下为高精度光学分度转台配置一块超宽度复杂的光学分划板。图纸的技术要求全长79.1mm,中间(34.8±0.003)mm的范围内等分30份,每一条刻线0.56mm,狭缝0.6mm,一等分间距1.16mm,其误差不大于0.003mm,其他如图1。1生产分划板长刻线机(1)光学分划板每一条刻线宽度为0.56mm,狭缝0.6mm,每等份间距1.16mm,全长34.8mm,其误差不大于0.003mm,从分划板的精度分析,生产这种分划板长刻线机是不可能胜任的,刻线机的刻刀最大刻线宽度为0.2～0.25mm,所以只有采取制造出分划板母板,进行复制生产分划板。(2)光学分划板分划长线长度为(3.5±0.05)mm,短线长度(2.5±0.05)mm,在线纹中间有一条中间指标线,线宽为0.1mm,中间偏差为0.02mm,刻线机也是无法胜任的。为此我们研制了一种能够刻划出1：1的分划漆膜母板工艺,这就采用了长刻机与阿贝比较仪相结合,利用它们各自优势和特点,完成了光学分划板漆膜母板刻制。2光学分划法测定分划零件精度(1)我们采用东德OFD厂家的长刻机,最小分划值为0.01mm,要想刻划0.001mm只能估读刻划,所以说图1光学分划板的精度,刻线机刻划是难以完成的。但是长刻机有一个纵向刻划线纹的刀架,刻刀在刀架旋动定点刻划线纹时,刀尖摆动的偏差经调试后,经定点重复刻划测试偏差为0.0005mm。(2)德国蔡氏阿贝比较仪,有一个0～200mm的标尺分划精度为0.001mm,工作台两端在一条延长线上垂直两台高精度读数显微镜,一台带有高精度十字分划板。它能测量被测分化零件是否与工作台相互垂直于平行。与此同时也能测出长刻机的横纵刀架与阿贝工作台相互垂直与平行。另一台读数显微镜可以按照标尺的线纹测量出被刻的分划零件的精度,并能估读出被刻分划零件0.0001mm的精度,这是我们刻划图纸技术要求的光学分划漆膜母板精度最有把握的条件。另外阿贝比较仪与德国OFD圆刻机相配合就能刻出高精度、带有角度并有长度标尺的高难度的分划漆膜母板。(3)自制一台横向刻划工作台,工作台装有2″度盘的转台,并有微调机构既能横纵向微调也能圆度微调。工作台一侧装有刻线刀架,定点重复刻划精度为0.003mm,在刻划线纹中调试阿贝比较仪工作台的标尺与刻划机工作台平行,刀架运动只能刻划横向刻线。3横向刻刀法研究(1)由于长刻机工作台面已调好水平,只需要把横向刻划工作台放置在长刻机工作台面上,再把阿贝比较仪放置在横纵向刻划工作台上,调试水平后,把一块分划漆模板放在阿贝比较仪被测面工作台上,固定好,把带有刻刀的横向刻划刀架轻轻落下,用显微镜观察刻刀与漆模板之间的双重影的位置,在推动阿贝比较仪工作台观察双重影的距离位置,直到双重影的距离一致,调试完毕,说明两个工作台与刻刀重影是平行的。然后轻轻把刻刀落下,推动刻线机工作台,刻一条长刻线。退后工作台零点,轻轻再把刻刀落下,再推动阿贝比较仪工作台,在定点的位置再刻一条长线。用显微镜观察,两条刻线是否重合,如不重合,说明长刻机工作与阿贝比较仪工作台不在一条刻线上,调试横向刻划工作台,转台角度,直到两条刻线重合,调试两个工作台在一条延长线上,减少了阿贝误差。(2)在刻制1：1漆膜母板之前,还要说明以下几点重要的因素和条件:①刀杆与刻刀刀杆不宜过长,刻刀材料选为双面刀片,用50倍显微镜观察刀片一小角,刀刃要求无锯齿、无锈点。刀杆长度一般在20～25mm,刀刃伸出0.6～0.8mm,刻刀后角角度为30°～35°,压力在0.3～0.35N,刀杆伸出过长在有负荷重量的压力下刻划线纹容易使刀尖弯曲,刀杆摆动,产生刻度误差。②光学分划板玻璃与漆膜的选择对于光学玻璃零件应选则表面无道子麻点,用10%的硝酸溶液浸泡15min,用碳酸钙擦洗后甩干用。漆膜我们选择Q04-2硝基外磁漆,性能成膜性好、硬度强、耐气候、附着性强、干燥快、遮光好,不易变形。一般选用深蓝色或黑色,用硝基外用磁漆一份、香蕉水两份稀释,用棉花或纱布过滤两边后放入喉头喷雾器进行打压喷涂,漆膜厚度一般为0.016～0.02mm。4调整线纹的制作刻线机与阿贝比较仪调试好后,将喷好的分划漆膜母板固定在阿贝比较仪标尺的延长线被测工作台面上,尽量减少阿贝角度误差。把纵向刻划刀架落下,调试刀尖与漆面的距离,然后把工作台推到刀刃在漆膜板边缘无刻划区内,做定点刻划,并调试刻线长度,用显微镜观察,经过反复刻划线纹,线纹是否增宽,如线纹增宽,说明刀架双轴顶尖间隙过大,会产生刻划误差,直到刀刃在定点刻划漆膜时线纹增宽为最小为止,因为我们已经调试好刻线机工作台与阿贝比较仪工作台在同一铅垂面上,而刻划机本身装置的纵向刻划刀架与横纵向工作台导轨在刻划线纹运行轨道相互为90°,无须再调试纵向刀架角度。在刻划第一条线纹时,首先把刻划机工作台与阿贝比较仪工作台都调试到同一零点位置,把纵向刀架轻轻落下,用刻刀刻出第一条线,然后按图纸技术要求摇动长刻机手轮,位于第二条线停下,用读数显微镜观察刻线的位置,再用阿贝比较仪微调手轮进行微调刻线位置误差,轻轻落下刀架,用刻刀刻下第二条刻线。以此类推刻完全部刻线,最后把阿贝比较仪工作台退回零位,用读数显微镜对每条刻线重新进行检测,记录下来,最后对横线也就是线纹的长短,线纹中心指标线进行刻划。首先把刻划机工作台、阿贝工作台推到同一位置零点,按照图纸要求,把横向刀架工作台用百分表调至为零点,就是线纹长度端点位置,把刀架轻轻落下,轻轻推动工作台刻出第一条线纹,然后按照图纸要求摇动横向工作台手轮,用百分表来调试尺寸,刻出第二条线纹,以此类推,把长短线纹与中心指标线纹全部刻完,最后用棉花粘温水贴在漆膜板上,十几分(钟)后,用绣花针轻轻挑下不需要的漆膜,一块完整的宽线条光学分划漆膜母板显示出来(如图1所示)。经多次测量刻制漆膜板的精度误差0.0012mm。5光学镀层误差为了保证分划母板的精度,我们采用了直接虫胶无底层工艺复制,光源用紫外线1000W/220V镝灯照像复制,复制的光学镀铬分划板母板精度误差为0.0016mm。生产用光学镀铬分划板精度误差为0.002mm,完全符合图纸技术要求,在(34.8±0.003)mm范围内,等分30份狭缝间距为1.16mm