光学曲线磨床光学灯座结构改进

屠宏涛

中国航发动力股份有限公司 陕西西安 710021

1 序言

光学曲线磨床是一种精密设备，公司早期几台光学曲线磨床的光学照明采用12V100W光学灯泡做光源，安装部分自带电线，每次更换灯泡时，需要在灯泡后端两个触头处分别焊接电缆线，维修操作不方便。另外，设备的光学照明灯功率小，照度不够，造成投影光屏上的图像光线灰暗，使操作人员容易产生视觉疲劳，严重影响加工效率。近期几台光学曲线磨床的光学照明采用24V150W的卤钨灯泡做光源，维修不用焊线，操作更方便，功率可以增大50W，投影屏的照度也得到增强。但是，下部照明器的热量会相应增加，温度过高，会影响光学卤钨灯泡的正常使用寿命。因此，光学曲线磨床的工作环境已不能满足生产的要求，必须对光源部分进行改进。

2 制定改进方案并实施

2.1 制定改进方案

光学曲线磨床在加工零件时，需要通过光学系统观察投影屏上零件的放大图，对照度要求非常高。为满足生产工艺技术要求，分解下部照明器中的光学灯安装座，根据现状，参照近期灯座结构，自主测绘、设计灯座零件图，制定改进方案如下[1]。

1）申报备件：光学曲线磨床光学灯座专用接线端子、光学曲线磨床专用卤钨灯泡。

2）自主设计光学灯安装座零件（见图1～图3），制作所需机械备件。

图1 支座

图2 支架

图3 灯座

3）在原安装座上加装光学灯座。通过试验，将灯座的材料由陶瓷替换为环氧树脂，并用M3的螺钉将灯座固定在安装支座上。

4）采用24V150W光学灯泡照明，根据灯泡的结构特点，在灯座上加装铜质的接线端子，将灯座改为插入式，这样更换灯泡方便，安装省时省力。

5）将电柜内光学灯的变压器更换为初级为380V，次级为18V，功率为250W。

6）由于增大了光学灯的功率，所以需要解决下部照明器的散热问题，于是对下部照明器的通风装置进行改进，将通风装置与吸尘器连通，保持下部照明器的风道畅通，延长光学灯泡的使用寿命。

2.2 解决备件问题

1）灯座专用接线端子的选用。安装方式不同，12V100W灯泡在更换时，需要在灯泡后端两个触头处分别焊接2mm2的电缆线；24V150W灯泡在更换时只需松开两个M3螺钉，取出损坏的灯泡，插入新灯泡，拧紧M3螺钉即可。更换时操作更方便。

2）自行设计所需备件机械图样，多方联系，外委加工备件。

3）灯座材料。考虑到使用环境，灯座既要耐高温，又要绝缘性能等级高，最初灯座材料选为陶瓷，考虑到陶瓷材料制造成本太高，经过多次试验，最终将灯座材料选为环氧树脂。这样既满足耐高温、绝缘等级高的特性，又降低了制造成本[2]。同时根据接线端子的安装尺寸设计灯座的零件尺寸[3]。

3 灯座改进

3.1 实施改进工作

在所有备件都到位后，依次开展改进工作。将电气柜内光学灯的变压器更换为初级380V、次级18V、功率150W，将变压器和灯泡连接线紧固牢靠。现场组装，在原安装座上加装光学灯座，并将灯座固定在安装支座上，在灯座上的铜质接线端子内插24V150W光学卤钨灯泡，拧紧两个M3螺钉，即可通电试车。可观察到新装的卤钨灯泡会发出耀眼的亮光，试验成功，接下来是调整下部照明器，保证投影光屏有足够的照度[4]。

3.2 光学灯座位置的调整

更换下部照明器内光学灯泡后，需要调整下部照明器中的光学灯泡位置，使灯丝平面与透镜平面保持平行，光源位于光轴上。下部照明器结构如图4所示。

图4 下部照明器结构

1）松开灯座的紧固螺钉（见图4），卸下灯座时看清卤钨灯泡的灯丝原位置并记住，换上新的相同规格灯泡。若灯丝位置有变化，松开灯座上的紧固螺钉，转动灯座使灯泡的灯丝处于所需的原位置，再紧固螺钉。

2）装上照明器后，接通电源，转动灯座（结构见图5），使灯丝平面与通光透镜平行（也就是垂直平面内保证灯丝平面与光轴垂直）后，紧固灯座的紧固螺钉。

图5 下部照明器灯座结构

3）拧松灯座中的滚花螺母，可上下移动灯座的支架，间接使灯丝成像在乳白色塑料保护盖中央，然后把滚花螺母拧紧。

4）松开下部照明器中通光透镜上的滚花螺母，旋转滚花螺钉，微调通光透镜的位置，直到灯丝成像最清晰时，再拧紧滚花螺母。

5）松开下部照明器中反光镜上的滚花螺母，旋转滚花螺钉，改变反光镜的位置，直至乳白色塑料保护盖上光亮度最大时，再拧紧滚花螺母。

6）观察保护镜上的描图样，影像符合加工要求后，将下部照明器固定手柄拧紧，使光源位于透镜的光轴上，微量调节，使灯丝位于透镜的焦点上，直到照在描图样上的照度最亮为止。在图4中，反光镜的作用是保证光的亮度最大，通光透镜的作用是保证灯丝成像清晰，3个光学镜共同作用，保障了投影光屏的照度[5]。

通过反复调整，50倍的放大倍数恢复正常了。

3.3 下部照明器通风装置的改进

将通风装置与吸尘器用塑料透明冷却管连接起来，冷却管内径 12mm、长度1m，保持下部照明器的风道畅通，这样改进有利于及时疏散下部照明器内光学灯泡散发出的热量，可以延长光学灯泡的使用寿命。

4 光学曲线磨床光学放大倍数不对的检修

故障现象：纵向、横向放大倍数偏大0.03～0.04mm，导致所加工零件尺寸偏小。

分析故障原因是光学放大倍数偏大。采取措施，排除故障，过程如下所示。

1）用0.1～0.2mm的实线画450×450放大图样。

2）在工作台上放一块干净的玻璃，用压板压实。

3）在玻璃上放置9mm块规一块。

4）找正9mm块规，反复找正，同时观察屏幕上块规投影线的虚实变化情况。

5）根据屏幕上投影与图样边框线比对的重合情况，是压线、空缺还是溢出，根据空缺或溢出量判断放大倍数偏小或偏大。

6）观察纵向、横向是否同步，微量调投影物镜，物镜往上旋转是倍数缩小，反向往下旋转是放大倍数增大。

7）调整大反光镜。反光镜有3个螺杆、6个外六方螺母。反光镜靠近投影光屏表示放大倍数缩小，相反，反光镜远离投影光屏表示放大倍数增大。

5 结束语

通过对光学系统中光学灯座的结构进行改进，在生产方面，使光学曲线磨床投影光屏上的照度增强，操作人员加工时的对刀效率和加工效率均提高，保证了加工精度，延长了光学灯泡的使用寿命，降低了光学故障，实现了光学灯泡备件的统一。在维修方面，方便了日常维修、装配和调整，达到快速排除设备光学系统故障的效果。