Измерение радиусов оптических поверхностей

[ekvi]

Самодельный сферометр. Токарь выточил из того что было. Край кольца острый ... Периодически поверяю ... R зеркала по ТК - 3094 мм. R зеркала по сферометру - 3100 мм.

Реальная точность.
Для сохранения острой кромки, при торцовке, иногда контролируйте перпендикулярность торца цилиндрической образующей, чтобы на торце не образовался эллипс вместо круга.

[Fidel]

У заводских накладных край шлифованный и, вроде, подкален чуток. Не чисто из под токарного. С обработкой в смысле.

[ekvi]

край шлифованный и, вроде, подкален чуток.

Его калить надо хорошо:  для истирания - безразлично, а вот от забоев обережёт. Мягкая кромка мнётся, как фольга.

[Astel-150]

край шлифованный и, вроде, подкален чуток.

Его калить надо хорошо:  для истирания - безразлично, а вот от забоев обережёт. Мягкая кромка мнётся, как фольга.

Для этого придумали шарики. С острой кромкой никто для точных измерений использовать не будет. В крайнем случае для измерения по образцу, методом сравнения.

[ekvi]

Для этого придумали шарики.

Как раз наоборот: сначала  - шарики, а цельный цилиндр - потом!
Деталь опираясь на 1 из 3х точек, давит на эту математическую точку силой в 1/3 своего веса и в одно касание делает из точки лыску; при следующем измерении радиус у детали изменён, и она опирается не на математическую точку, а на один из краёв лыски, т.е. Вы получаете лживый результат уже на 2м измерении. Зато на каждую точку кромки цилиндра приходится  в 1000000 раз меньшее давление, и время её жизни на порядок дольше, чем у шарика.
Шарики-то не свободно катаются под деталью, а жёстко завальцованы в своих оправах!

[Karagy]

Вопрос как сильно проминается?
Попробуем оценить величину смятия опираясь на общеизвестные факты.
1. Известно, что, нагретый шарик на плоском кварце не может не кататься из за вспучивания поверхности под шариком от теплового расширения. Т.е. можно сделать вывод что имеющее место быть тепловое расширение больше чем величина смятия поверхностей около точки контакта.
2. Известно что в туннельных микроскопах позиционирование головки делается нагревом штанги. Т.е. величина теплового расширения соизмерима с размерами атомов.
3. Можно ли из этих двух фактов сделать вывод что величина смятия настолько мала что не может быть заметна при измерениях с точностью 1 - 0.1 мкм ?

[библиограф]

   Его калить надо хорошо:  для истирания - безразлично, а вот от забоев обережёт. Мягкая кромка мнётся, как фольга.     

Его надо калить до нужной твердости, чтобы не царапал мягкие стекла: кольцо калят, отпускают, затем
искусствено старят многократным термоциклированием, чтобы не менялись размары со временем.

[библиограф]

     нагретый шарик на плоском кварце не может не кататься 

Какая- то ерунда!
Причем тут нагретый шарик? Температуры детали и сферометра равны!

[Karagy]

Какая- то ерунда!

Изменил текст на более доступный.

[Karabas]

Корпус моего сферометра сделан из стали 45. Толщина стенки 5 мм, фаска 5х45, острая, зазубрин и вмятин нет. Калить и шлифовать было негде. И так хорошо, прекрасный любительский сферометр.
У меня есть старенький ИСЗ-7, но накладывать на него 300 мм зеркало не очень удобно. С самодельным проще.

[Astel-150]

Для этого придумали шарики.

Как раз наоборот: сначала  - шарики, а цельный цилиндр - потом!
Деталь опираясь на 1 из 3х точек, давит на эту математическую точку силой в 1/3 своего веса и в одно касание делает из точки лыску; при следующем измерении радиус у детали изменён, и она опирается не на математическую точку, а на один из краёв лыски, т.е. Вы получаете лживый результат уже на 2м измерении. Зато на каждую точку кромки цилиндра приходится  в 1000000 раз меньшее давление, и время её жизни на порядок дольше, чем у шарика.
Шарики-то не свободно катаются под деталью, а жёстко завальцованы в своих оправах!

Поверьте, на всех этих "лысках" погрешнось гораздо меньше, чем на неопрелеленном диаметре "острого" края, и тем более на разных радиусах кривизны.

[ekvi]

Мягкая кромка мнётся, как фольга.

Мнётся не под собственным весом, а от лёгких ударов. Подразумевалось  возникновение забоин на кромках кольца.
Понятно, что забоины делают сферометр не работоспособным.
Сталь 45 - из-за повышенного содержания углерода сама по себе, без закалки, обладает достаточной твёрдостью - по сравнению со сталью Ст. 3.
Что касается качения нагретых шариков по кварцу - я тоже не уловил мысли. Когда я говорил о лыске на шариках, то эта лыска - результат истирания материала, а не смятия или деформации. Только полированная поверхность скользит (да и то - если по смазке), не шлифуя. Остальные - истирают макушку шарика.

[Astel-150]

Мягкая кромка мнётся, как фольга.

Мнётся не под собственным весом, а от лёгких ударов. Подразумевалось  возникновение забоин на кромках кольца.
Понятно, что забоины делают сферометр не работоспособным.
Сталь 45 - из-за повышенного содержания углерода сама по себе, без закалки, обладает достаточной твёрдостью - по сравнению со сталью Ст. 3.
Что касается качения нагретых шариков по кварцу - я тоже не уловил мысли.

Шарики надо ставить не самодельные, а как минимум от подшипников, с известным диаметром. Я на своем сферометре, использовал шарики из оксида циркония.

[ekvi]

шарики из оксида циркония.

Наконечники у ИЧ-0.001 делались из агата.
Но шарики на изс-7 - стальные. О них был разговор.
Теперь знаем, что у Вас - оксид циркония.
Приходилось делать из стекла шарики диаметром ~ 5 мм. Проблема - измерить диаметр шарика с точностью до 1 мкм, т.к. он под лапками микрометра пружинит, как резиновый.

[Gleb1964]

использовал шарики из оксида циркония

Массово производят керамические шарики из силикон-нитрида, для подшипников и др., субмикронной точности и круглости. На eBay, Ali-Express десятками продаются. На шариках уровня точности G5 можно интерферометр калибровать методом случайного вращения шарика. Они раза в два тверже стальных шариков для подшипников.
 

[ysdanko]

Поверьте, на всех этих "лысках" погрешнось гораздо меньше, чем на неопрелеленном диаметре "острого" края, и тем более на разных радиусах кривизны.

А какова погрешность радиуса, при завальцовке шариков? Что то мне подсказывает, что она может быть на много больше, чем у кромки из под токарного станка... сверловка, которую используют под посадку шариков, по точности много грубее, чем токарка..

[lx75]

Я на своем сферометре, использовал шарики из оксида циркония.

Как вы базировали шарики в кольце?

[Gleb1964]

А какова погрешность радиуса, при завальцовке шариков?

Через три шарика, лежащих не на одной прямой, всегда можно провести одну единственную окружность. Радиус этой окружности шариков  калибруется по измерению поверхности с известным радиусом. Положение штока микрометра по центру окружности не очень критично, там большой допуск, потому, что прогиб поверхности мало меняется на вершине. 
Не вижу проблемы с шариками. Шарики просто точнее.
А вот какое пятно контакта у кольца с оптической поверхностью с отклонениями, это вопрос - сплошное кольцо будет сидеть на самых высоких местах по окружности и может быть статически неопределено. 

[библиограф]

 Шарики из нитрида кремния или окиси циркония имеют твердость почти как у карборунда.
Одно неосторожное движение вбок при установке сферометра - и всё, царапинка.

[ysdanko]

Радиус этой окружности шариков  калибруется по измерению поверхности с известным радиусом. Положение штока микрометра по центру окружности не очень критично, там большой допуск, потому, что прогиб поверхности мало меняется на вершине. 

Откалибруете по известной поверхности с известной стрелкой. Из-за возможного наклона плоскости по другой поверхности с другой стрелкой уже возникнет расхождение...
Ну а по поводу кольца из под токарки нет никаких наклонов плоскости по отношению к штоку индикатора. И никто не мешает использовать не  сплошное кольцо, а сделать на нем три сектора.
Смятие кромки о котором здесь рассуждали не проблема, если кромку делать не в виде лезвия бритвы с острым углом, а использовать более тупые углы, например 60 градусов...