Окончание табл. 15.4

Усилие на поводке, Н	3,92-372,0	3,92-372,0	–
Размах осцилляции инструмента, не более, мм	70	70	70
Погрешность позиционирования инструмента, мм	0,5	0,5	0,5
Потребляемая мощность, кВт	3,5	4,0	9,5
Габаритные размеры (длина х ширина х высота), мм	2880x2200x2100	4000x2220x2100	7 000x6 000x3 200
Масса, кг	2500	4000	14 000

15.7. Изготовление шкал и сеток

15.7.1 Виды шкал и сеток, требования к ним

К нетиповым оптическим деталям, объединенным термином шкалы и сетки, относятся различные измерительные линейные:

• круговые шкалы, визирные и измерительные сетки, модуляционые растры, лимбы, кодовые диски, миры и испытательные тесты, рафареты, щели, сетчатые и дырчатые ослабители излучения,

• элементы микрооптики и другие детали оптического приборостроения, рисунок которых образован либо непосредственно в материале деталей, либо в нанесенных на их поверхность покрытиях.

Требования, предъявляемые к шкалам и сеткам, зависят от значения и условий эксплуатации. Основными из них являются следующие:

• точность изготовления (ширина штрихов и промежутков, их расположение, допустимые отклонения в размерах от требуемых значений);

• оптические характеристики (спектральные и интегральные, коффициенты пропускания и отражения заготовок, а также наносимых на них покрытий);

• постоянство оптических и механических характеристик в условиях эксплуатации;

• оптическая чистота поверхности заготовок, покрытий, самих шкал сеток.

Классификация шкал и сеток в зависимости от точности изготовления приведена в табл.15.5. В табл. 15.6 и 15.7 представлены в качестве примера основные характеристики и допуски на изготовление штриховых мир ГОИ и радиальных мир, применяемых для определения разрешающей способности оптико-фотографических систем.

15.7.2 Основные технологические процессы и оборудование

Технологические процессы изготовления шкал и сеток подразделяют на делительно-граверные (механические), фототехнологические и физические. Преимущественное применение имеют делительно-граверные и фототехнологические процессы. В основе делительно-граверных процессов лежит метод нанесения штрихов режущим инструментом на поверхности заготовок или на защитные органические и металлические покрытия с помощью делительных машин; сопутствующие обозначения на шкалах и сетках в этих процессах наносят на копировально-фрезерных станках (пантографах). Материалы, используемые в технологии изготовления шкал, приведены в табл. 15.8.

Таблица 15.5

Классификация шкал и сеток в зависимости от точности изготовления

Группа	Линейные размеры, мм	Угловые размеры
Грубые Средней точности Точные Высокоточные	Более 0,1 0,1-0,01 0,01-0,001 Менее 0,001	Более 5' От 5 до 1' Менее 1' Менее 1’’

Делительные машины по функциональному назначению подразделяют на продольные, круговые и специальные. Продольные применяют для нанесения штрихов на линейных заготовках, круговые – для создания лимбов, кодовых дисков, специальные – для нанесения кривых сложной формы и шкал с особым расположением штрихов (неравномерных шкал, телевизионных растров, шкал измерительных приборов на барабанах, специальных мелкоструктурных сеток и т. п.).

Таблица 15.6

Основные характеристики штриховых мир гои

Номер миры	Предел разрешения, штрих./мм	Ширина штриха, мкм	Допуск, %, не более
			ширина штриха	величина периода
1	200,0-50,0	2,5-10,0	±5	2,5
2	100,0-25,0	5,0-20,0	±5	2,5
3	50,0-12,5	10,0-40,0	±5	2,5
4	25,0-6,80	20,0-80,0	±5	2,6
5	12,5-8.10	40,0-160,0	±5	2,6
6	6,3-1,56	80,0-320,0	±5	2,5

Таблица 15.7

Основные характеристики радиальных мир

Параметр миры	Мира
	18р	36p	72р
Число секторов (светлых) Угловое значение сектора миры, ° Допуск на угловое значение сектора, % Внутренний диаметр кружка, мм, не более	18,0 10,0 ±5,0 0,25	80,0 5,0 ±5,0 0,5	72,0 2,6 ±5,0 1,0

Таблица 15.8

Материалы, используемые в технологии изготовления шкал и сеток

Класс (группа)	Материал заготовки, марка материала
Шкалы и сетки металлические	Алюминий (АООП, АДООП, А5, АД1, АД1Н); дюралюминий (Д16Т, Д16АТК); алюминиево–магниевый сплав (АМГ2Н); медь (Ml, M2); латунь (ЛС59-1, Л62, Л63); бронза бериллиевая (ВрВ2) и кремнисто-марганцевая (ВрКМЦЗ-1); молибден; нейзильбер (МНЦ15-20); сталь инструментальная (У8А) и сталь коррозионно-стойкая (1Х18Н9Т); инвар (ЭИ797); железоникелевый сплав – пермаллой (79НМ, 50НП)

Окончание табл. 15.8

Шкалы и сетки, растры, кодовые диски на стекле	Оптическое стекло (К8, К108, ТФ2, БК10, БК110, Ф108, БФ24 в др.); фотостекло, зеркальное стекло, светорассеивающее стекло, стекла для ИК-области (ИКС); ситалл оптический (00-156,00-116)
Растры на кристаллических подложках	Германий, кремний, КРС, сурмянистый индий, сапфир, флюорит; фтористый литий, фтористый магний, йодистый литий и др.
Шкалы, сетки, растры, маски на полимерах	Органическое стекло (плексиглас), целлулоид белый и др.; лавсан (ПЭТФ)
Примечания. 1. Тонколистовой металл (фольга) толщиной 0,03 – 0,80 мм используют для изготовления шкал методом сквозного травления. 2. Листовой металл толщиной 0,5 – 1,0 мм используется для глубинного травления и для нанесения рисунка на металлическую подложку.

Различают несколько основных групп делительно-граверных процессов изготовления шкал и сеток в зависимости от способа нанесения штрихов (резание или гравирование), применяемых материалов и последующих (после деления) технологических операций (табл. 15.9).

Деление по металлу производят резцом-фрезой из углеродистой стали марок У10 и У12, быстрорежущей стали марки Р18 или твердого сплава марки Т15К6.

Гравирование по металлическим покрытиям осуществляют сразу после нанесения этих покрытии, пока они имеют мелкозернистую структуру (позже она переходит в крупнозернистую). Нанесение штрихов на старые покрытия приводит к растрескиванию их по краям; само покрытие при этом легко отслаивается от подложки. Тонкие штрихи получают на полупрозрачных пленках. Резцы для деления по металлическим покрытиям изготовляют из углеродистой (У8А, У10А, У12А) или легированной (ХВГ, 9ХС и ХВ5) стали.

Таблица 15.9

Основные граверно-делительные технологические процедуры

Номер группы	Заготовка			Основные операции		Назначение		Минимальная ширина штриха, мкм
I. Механические процессы
I.1	Малоусадочные оптические стекла			Прямое нарезание, заполнение штрихов составами-запусками		Линейки для станков		3,0
I.2	Металлы: сталь, инвар меди и ее сплавы			Прямое нарезание, заполнение штрихов составами-запусками		Измерительные линейки		5,0
I.3	Покрытие из металлов на стекле: алюминий, серебро (0,4-0,1 мкм); серебро со свинцовооловянным слоем (1,5-0,3) мкм); хром, никель			Гравирование покрытия, удаление стружки		Негативные («обратные») сетки, кодовые диски, фотошаблоны, маски для травления сеток		3,0 10,0 5,0
I.4	Оргстекло, другие полимеры			Нарезание, заполнение штрихов составами-запусками		Шкалы и сетки, копир-шаблоны
II. Механохимические процессы
II.5		Покрытия из металлов на стекле: серебро (0,4-0,1) мкм; серебро со сплавом (1,5-0,3) мкм	Гравирование, химическое травление, удаление защитного покрытия, заполнение штрихов составами-запусками		Шкалы, сетки		10,0 20,0
II.6		Органические защитные покрытия(воск) на металле	Гравирование, химическое травление, удаление защитного покрытия		Сквозные шкалы и сетки, модуляторы
II.7		Органические защитные покрытия (воск, канифоль и др.) на стекле	Гравирование химическое травление, удаление защитного покрытия, заполнение штрихов составами-запусками		Шкалы и сетки, линейки, меры длины для станков		4,0-10,0

Окончание табл. 15.9

III. Механовакуумные процессы
III.8	Термоустойчивые органические защитные покрытия (полистирол и др.)	Гравирование, вакуумное нанесение в штрихи металла, керметов и других покрытий, удаление защитной маски	Износо- и коррозионноустойчивые фотошаблоны, шкалы и сетки, меры длины, кодовые диски и др.	1,0-8,0

В механохимических процессах используют два типа покрытий: металлические и органические.

Металлические защитные маски получают непосредственно делением по пленке металла (II. 5) или делением по вспомогательному защитному слою последующим травлением металлического покрытия (II.6). Из органических веществ для получения защитных масок и последующего химического травления по этим маскам чаще всего используют воск, а также полистирол и его хлорпроизводные, сополимер стирола и α-метилстирола, канифоль и др.

При использовании защитных покрытий из воска ширина травленных в стекле штрихов зависит от способа его нанесения: при нанесении воска кистью при температуре 110-120 °С на нагретую до 120-130 °С стеклянную заготовку минимально получаемый штрих равен 10 мкм; штрихи шириной до 4 мкм могут быть получены при нанесении воска из батистового мешочка или разравнивании его тонкой эластичной пленкой.

Химическое травление стеклянных деталей по защитным маскам (II.7) проводят в растворах плавиковой кислоты или ее паpax. Для предотвращения высыпания (выкрашивания) светопоглощающих или отражающих составов, заполняющих вытравленные штрихи, поверхность последних должна быть шероховатой (матовой).

В механовакуумных процессах (III.8) для получения защитных масок применяют термостойкие лаки из полимеров. Вакуумные покрытия, из которых создают рисунок шкал и сеток, после деления наносят на выгравированную защитную маску из полимера. Непрозрачное хромовое покрытие в зависимости от способа вакуумного нанесения имеет толщину в пределах 0,15-0,3 мкм. Рисунок шкал и сеток после нанесения покрытия выделяют растворением полимерной лаковой пленки.