способ ориентирования заготовки на рабочей позиции при нарезании дифракционной решетки

Формула изобретения

СПОСОБ ОРИЕНТИРОВАНИЯ ЗАГОТОВКИ НА РАБОЧЕЙ ПОЗИЦИИ ПРИ НАРЕЗАНИИ ДИФРАКЦИОННОЙ РЕШЕТКИ, заключающийся в установке заготовки на делительной каретке, сопряжении координаты ширины нарезаемой решетки у заготовки с координатной длины рабочей поверхности корректирующего шаблона посредством муарового интерферометра и закреплении заготовки, отличающийся тем, что, целью расширения технологических возможностей путем обеспечения условий изготовления решеток с переменным шагом и произвольной величиной шага в центре решетки, перед закреплением заготовки ее фиксируют относительно станины, затем перемещают каретку относительно заготовки при отключенном шаблоне на расстояние, равное разнице величин расстояний между штрихами решетки, у которой шаг кратен цене деления полосы муарового интерферометра, и штрихами решетки с заданной величиной шага в центре решетки, при этом контролируют величину перемещения каретки числом соответствующих этой величине муаровых полос, а после закрепления заготовки на каретке последнюю возвращают в исходное положение.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к производству дифракционных решеток, в частности, может быть использовано при изготовлении дифракционных решеток с переменным шагом.

Наиболее близким по технической сущности к предложенному является известный способ ориентирования заготовки, применяющийся при изготовлении дифракционных решеток с переменным шагом на делительной машине, управляемой муаровым интерферометром.

Изменение шага решетки по этому способу может быть достигнуто путем перемещения непрозрачного экрана с вырезами по форме интерференционной полосы, помещенного в пространстве между решетками муарового интерферометра и приводимого в движение от кулачка соответствующей формы, установленного на станине машины, или путем перемещения решетки-индекса муарового интерферометра относительно делительной каретки в процессе изготовления решетки.

На фиг.1 приведена схема работы механизма для получения переменного шага (по прототипу).

Заготовку 1 нарезаемой решетки устанавливают на делительной каретке 2 делительной машины. Корректирующий шаблон (линейка) 3, содержащий рабочую поверхность 4, устанавливают на станине 5 делительной машины под расчетным углом к направлению движения делительной каретки 2, указанному стрелкой. Посредством штихмасса 6 рабочая поверхность 4 корректирующего шаблона 3 связана с подвижной пластикой 7 пружинного параллелограмма 8, на котором установлена решетка-индекс, входящая в состав муарового интерферометра.

При движении делительной каретки 2 штихмасс 6 своим наконечником скользит по рабочей поверхности 4 корректирующего шаблона 3, сообщая решетке-индексу 9 дополнительное смещение ее в направлении подачи, которое приводит к изменению шага решетки, нарезаемой на заготовке 1. Механизм юстируется таким образом, что номинальное значение шага, задаваемого муаровым интерферометром, реализуется в центре решетки 1 (обозначенного осевой линией и условным обозначением резца. При этом способе ориентирования заготовки на делительной каретке 2 сопрягают координаты ширины нарезаемой решетки у заготовки 1 с координатой длины рабочей поверхности корректирующего шаблона 3 посредством муарового интерферометра.

Приведенный способ ориентирования заготовки 1 дифракционной решетки при изготовлении дифракционных решеток с переменным шагом позволяет изготавливать решетки, у которых величина шага в их центре соответствует цене интерференционной полосы муарового интерферометра.

Недостатком способа ориентирования является то, что другие величины шага в центре решетки, несоответствующие цене интерференционной полосы муарового интерферометра, не могут быть реализованы. Известно, что дифракционные интерферометры, установленные на делительных машинах, имеют цену интерференционной полосы кратную 1; 0,55; 0,42 мкм, что позволяет изготавливать дифракционные решетки с частотой штрихов 1000/n, 1800/n и 2400/n, где n целое число, т.е. решетки с другими частотами штрихов на таких делительных машинах не могут быть изготовлены.

Разработка новых спектральных приборов с качественно новыми характеристиками вызывают необходимость изготовления неклассических дифракционных решеток с произвольным числом штрихов в их центре, например 1441; 1405; 721 и т.п.

Целью настоящего изобретения является расширение технологических возможностей за счет обеспечения условий изготовления решеток с переменным шагом и произвольной величиной шага в центре решетки.

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе ориентирования заготовки на рабочей позиции при нарезании дифракционной решетки, заключающемся в установке заготовки на делительной каретке, сопряжение координаты ширины нарезаемой решетки у заготовки с координатой длины рабочей поверхности корректирующего шаблона посредством муарового интерферометра и закрепления заготовки, согласно изобретению перед закреплением заготовки ее фиксируют относительно станины, затем перемещают каретку относительно заготовки при отключенном шаблоне на расстояние, равное разнице величин расстояний между штрихами решетки, у которой шаг кратен цене деления полосы муарового интерферометра и штрихами решетки с заданной величиной шага в центре решетки, при этом контролируют величину перемещения каретки числом соответствующих этой величине муаровых полос, а после закрепления заготовки на каретке, последнюю возвращают в исходное положение.

На фиг. 2 приведена схема ориентирования заготовки а) начальная позиция заготовки, б) окончательная ориентация заготовки.

Ориентирование заготовки 1 на рабочей позиции при нарезании дифракционной решетки заключается в следующем. Заготовку 1 устанавливают на рабочей позиции столике делительной каретки 2 делительной машины (столик и делительная машина на фиг.2 не показаны). Затем выбирают корректирующий шаблон 3 с требуемой формой рабочей поверхности 4 и устанавливают его на станине 5 делительной машины в требуемом положении, задаваемом углом по отношению к направлению перемещения делительной каретки, указанному стрелкой.

Форму рабочей поверхности 4 корректирующего шаблона 3 и угол его установки рассчитывают предварительно исходя из закона изменения шага решетки. Перемещая делительную каретку 2, устанавливают наконечник штихмасса 6, закрепленного на делительной каретке 2 и контактирующего с подвижным плечом 7 пружинного параллелограмма 8, на котором установлена решетка-индекс 9 муарового интерферометра в центр Ц₁ длины рабочей поверхности 4 корректирующего шаблона 3. Совмещают центр Ц₁, ширина нарезаемой площади решетки с плоскостью перемещения резца (перпендикулярна плоскости рисунка и указана на фиг.2 условным обозначением резца) путем перемещения столика с заготовкой 1 относительно делительной каретки 2 без ее перемещения и закрепляют столик в этом положении с помощью фиксирующего устройства. Рассчитывают, исходя из заданного закона изменения шага расстояние от центра решетки Ц₁, до местоположения штриха с заданной величиной шага Ц_n, принимая во внимание то, что при вышеприведенной ориентации заготовки 1 в центре нарезаемой решетки реализуется величина шага, соответствующая цене интерференционной полосы даваемой муаровым интерферометром. Пересчитывают полученное расстояние в число интерференционных полос, даваемых интерферометром. Затем открепляют столик от делительной каретки 2 и без смещения в горизонтальной плоскости и фиксируют его относительно станины делительной машины. Отключают штихмасс 6 от корректирующего шаблона 3 и перемещают делительную каретку 2 в направлении рассчитанного штриха Ц_n с заданной величиной шага на рассчитанное расстояние, контроль величины перемещения осуществляют путем подсчета количества интерференционных полос, прошедших в плоскости локализации в зоне зрения муарового интерферометра. По окончании перемещения столик с заготовкой 1 открепляют от станины и закрепляют на делительной каретке 2, которую затем возвращают в исходное положение. Штихмасс 6 подсоединяют к корректирующему шаблону 3. После окончания ориентации в плоскости перемещения резца при нарезании решетки будет находиться штрих с заданной величиной шага (фиг.2).

Пример реализации изобретения.

Ориентированные заготовки для нарезания дифракционной решетки для дифракционного стигматического спектрографа.

Исходные данные.

Закон изменения шага решетки задан выражением

d d₀(1 + y), где d шаг решетки;

d₀ шаг решетки в центре заштрихованной поверхности;

Y координата ширины заштрихованной площади, где шаг решетки равен d;

L ширина заштрихованной площади;

коэффициент коррекции аберраций решетки;

d₀ 0,843 мкм (1185 штрихов на 1 мм);

3,981910^-3 мм^-1;

L 40 мм.

П р и м е ч а н и е. 1185 штр/мм номинал числа штрихов на 1 мм решеток фирмы Джерел Аш (США).

Заготовка устанавливалась на столике делительной каретки базовой делительной машины УДМ-150, снабженной устройством типа пружинного параллелограмма для дополнительного перемещения решетки-индекса муарового интерферометра, управляющего перемещением делительной каретки делительной машины. Корректирующий шаблон имел цилиндрическую форму рабочей поверхности с радиусом цилиндра равным 606 мм. Рассчетный угол установки корректирующего шаблона составляет 31,8^о. Шаблон был установлен на установочное место на станине машины. С ним контактировал наконечник штихмасс пружинного параллелограмма, который был установлен посредством перемещения делительной каретки в центре длины его рабочей поверхности. Центр ширины заштрихованной поверхности совмещался с плоскостью перемещения резца путем перемещения столика с заготовкой относительно каретки с помощью микрометрического винта, при этом каретка оставалась неподвижной. После достижения точного совмещения центра ширины нарезаемой поверхности с плоскостью перемещения резца столик фиксировался относительно делительной каретки с помощью фиксирующих винтов. Рассчитанное математическим путем расстояние от штриха с шагом 0,833 мкм, соответствующего цене интерференционной полосы муарового интерферометра, управляющего движением делительной каретки, т.е. не позиционированием, до штриха с шагом 0,843 мкм составило 2,979 мм, что в пересчете на число полос муарового интерферометра составило 3589 полос.

После открепления от делительной каретки столик с заготовкой фиксировался относительно резцовой каретки делительной машины, что равносильно фиксации его относительно станины, так как резцовая каретка не имеет свободы перемещения в направлении движения делительной каретки, но ближе чем станина расположена к столику с заготовкой. Операция фиксации в этом случае осуществлялась более просто. Затем посредством механизма вращения винта подачи делительная каретка перемещалась на рассчитанное расстояние 2,979 мм, величина которого контролировалась числом полос, прошедших в поле зрения фотоприемника муарового интерферометра. Счет полос осуществлялся с помощью электронного счетчика интерференционных полос. Закрепление столика на делительной каретке и возвращение ее в исходное положение осуществлялось аналогичным предыдущим операциям способом.

Контроль правильности ориентации осуществлялся на пробной нарезке, оцениваемой по углам дифракции расчетных длин волн на спектрографе. Отклонение величины шага в центре решетки от заданного не было обнаружено в пределах точности измерения углов дифракции.

Таким образом, способ обеспечивает ориентацию заготовок для нарезания решеток с переменным шагом с произвольно заданной величиной шага в центре решетки, что позволяет организовать производство таких решеток для обеспечения потребностей спектрального приборостроения.