Стр. 2 - Оптическая система интерферометра для измерения и контроля формы выпуклых сферических поверхностей большого диаметра

2

ISSN 2305-5626. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана: электронное издание. 2013

метод переналожения пробного стекла [1]. Диаметр пробного стекла

не может превышать 220 мм, поэтому в большинстве случаев проб-

ное стекло существенно меньше диаметра контролируемой поверх-

ности. В таких случаях поверхность проверяют по частям, что доста-

точно трудоемко. Кроме того, увеличивается погрешность контроля.

Для облегчения контроля применяют интерферометр ЮС-170, кото-

рый предназначен для выпуклых сферических поверхностей с радиу-

сами кривизны свыше 425 мм и диаметрами до 700 мм. Конструкция

данного интерферометра такова, что контролируемую деталь можно

не снимать с планшайбы станка. Это позволяет после каждого цикла

контроля корректировать форму измеряемой поверхности. Само

пробное стекло установлено в специальную оправу, которая опирает-

ся на контролируемую поверхность и снабжена механизмом для его

юстировки. В процессе контроля пробное стекло перемещают по

контролируемой поверхности, причем каждый раз регулируют его

положение с целью получения нужной ширины и направления полос

на интерференционной картине. Эта операция может привести к по-

вреждению контролируемой поверхности.

С целью обеспечения промышленности бесконтактным сред-

ством измерения формы выпуклых сферических поверхностей боль-

шого диаметра авторами данной статьи предлагается принципиально

новая оптическая система интерферометра, схема которого с ходом

лучей представлена на рис. 1.

Принцип работы интерферометра следующий. Монохроматиче-

ский световой пучок, выходящий из He—Ne лазера

1

(длина волны

λ

= 0,6328 мкм), расширяется коллимирующей системой

2

. Внутри

коллимирующей системы происходит фокусировка излучения: обра-

зуется светящаяся точка

А

, которая является точечным источником

интерферометра. Далее излучение отражается от плоского зеркала

3

,

проходит через наклонные полупрозрачные пластины

4

и

5

и фоку-

сируется объективом

6

.

Объектив

6

создает гомоцентрический пучок с вершиной в точке

А'

. Этот пучок направляется к эталон-компенсатору

7

. Центр

C

э

кри-

визны поверхности Э эталон-компенсатора совмещен с точкой

А'

, по-

этому лучи падают на поверхность Э по нормалям. Поверхность Э

эталон-компенсатора является эталоной, а отраженные от нее лучи

формируют эталонный волновой фронт. Прошедшие через поверх-

ность Э лучи преломляются на второй (компенсирующей) поверхно-

сти эталон-компенсатора и направляются к сферическому зеркалу

8

.

Крупногабаритное вогнутое сферическое зеркало

8

фокусирует

световой пучок в центр кривизны контролируемой поверхности К

детали

9

, обеспечивая нормальное падение лучей на эту поверхность.

Сферический волновой фронт, образованный зеркалом

8

сов-

местно с эталон-компенсатором

7

(эту систему будем называть фоку-

сирующим объективом измерительной ветви интерферометра), пред-

ставляет собой виртуальное пробное стекло, которое накладывается на