光學曲線磨床光學燈座結構改進

屠宏濤

中國航發動力股份有限公司 陜西西安 710021

1 序言

光學曲線磨床是一種精密設備，公司早期幾臺光學曲線磨床的光學照明采用12V100W光學燈泡做光源，安裝部分自帶電線，每次更換燈泡時，需要在燈泡后端兩個觸頭處分別焊接電纜線，維修操作不方便。另外，設備的光學照明燈功率小，照度不夠，造成投影光屏上的圖像光線灰暗，使操作人員容易產生視覺疲勞，嚴重影響加工效率。近期幾臺光學曲線磨床的光學照明采用24V150W的鹵鎢燈泡做光源，維修不用焊線，操作更方便，功率可以增大50W，投影屏的照度也得到增強。但是，下部照明器的熱量會相應增加，溫度過高，會影響光學鹵鎢燈泡的正常使用壽命。因此，光學曲線磨床的工作環境已不能滿足生產的要求，必須對光源部分進行改進。

2 制定改進方案并實施

2.1 制定改進方案

光學曲線磨床在加工零件時，需要通過光學系統觀察投影屏上零件的放大圖，對照度要求非常高。為滿足生產工藝技術要求，分解下部照明器中的光學燈安裝座，根據現狀，參照近期燈座結構，自主測繪、設計燈座零件圖，制定改進方案如下[1]。

1）申報備件：光學曲線磨床光學燈座專用接線端子、光學曲線磨床專用鹵鎢燈泡。

2）自主設計光學燈安裝座零件（見圖1～圖3），制作所需機械備件。

圖1 支座

圖2 支架

圖3 燈座

3）在原安裝座上加裝光學燈座。通過試驗，將燈座的材料由陶瓷替換為環氧樹脂，并用M3的螺釘將燈座固定在安裝支座上。

4）采用24V150W光學燈泡照明，根據燈泡的結構特點，在燈座上加裝銅質的接線端子，將燈座改為插入式，這樣更換燈泡方便，安裝省時省力。

5）將電柜內光學燈的變壓器更換為初級為380V，次級為18V，功率為250W。

6）由于增大了光學燈的功率，所以需要解決下部照明器的散熱問題，于是對下部照明器的通風裝置進行改進，將通風裝置與吸塵器連通，保持下部照明器的風道暢通，延長光學燈泡的使用壽命。

2.2 解決備件問題

1）燈座專用接線端子的選用。安裝方式不同，12V100W燈泡在更換時，需要在燈泡后端兩個觸頭處分別焊接2mm2的電纜線；24V150W燈泡在更換時只需松開兩個M3螺釘，取出損壞的燈泡，插入新燈泡，擰緊M3螺釘即可。更換時操作更方便。

2）自行設計所需備件機械圖樣，多方聯系，外委加工備件。

3）燈座材料。考慮到使用環境，燈座既要耐高溫，又要絕緣性能等級高，最初燈座材料選為陶瓷，考慮到陶瓷材料制造成本太高，經過多次試驗，最終將燈座材料選為環氧樹脂。這樣既滿足耐高溫、絕緣等級高的特性，又降低了制造成本[2]。同時根據接線端子的安裝尺寸設計燈座的零件尺寸[3]。

3 燈座改進

3.1 實施改進工作

在所有備件都到位后，依次開展改進工作。將電氣柜內光學燈的變壓器更換為初級380V、次級18V、功率150W，將變壓器和燈泡連接線緊固牢靠。現場組裝，在原安裝座上加裝光學燈座，并將燈座固定在安裝支座上，在燈座上的銅質接線端子內插24V150W光學鹵鎢燈泡，擰緊兩個M3螺釘，即可通電試車。可觀察到新裝的鹵鎢燈泡會發出耀眼的亮光，試驗成功，接下來是調整下部照明器，保證投影光屏有足夠的照度[4]。

3.2 光學燈座位置的調整

更換下部照明器內光學燈泡后，需要調整下部照明器中的光學燈泡位置，使燈絲平面與透鏡平面保持平行，光源位于光軸上。下部照明器結構如圖4所示。

圖4 下部照明器結構

1）松開燈座的緊固螺釘（見圖4），卸下燈座時看清鹵鎢燈泡的燈絲原位置并記住，換上新的相同規格燈泡。若燈絲位置有變化，松開燈座上的緊固螺釘，轉動燈座使燈泡的燈絲處于所需的原位置，再緊固螺釘。

2）裝上照明器后，接通電源，轉動燈座（結構見圖5），使燈絲平面與通光透鏡平行（也就是垂直平面內保證燈絲平面與光軸垂直）后，緊固燈座的緊固螺釘。

圖5 下部照明器燈座結構

3）擰松燈座中的滾花螺母，可上下移動燈座的支架，間接使燈絲成像在乳白色塑料保護蓋中央，然后把滾花螺母擰緊。

4）松開下部照明器中通光透鏡上的滾花螺母，旋轉滾花螺釘，微調通光透鏡的位置，直到燈絲成像最清晰時，再擰緊滾花螺母。

5）松開下部照明器中反光鏡上的滾花螺母，旋轉滾花螺釘，改變反光鏡的位置，直至乳白色塑料保護蓋上光亮度最大時，再擰緊滾花螺母。

6）觀察保護鏡上的描圖樣，影像符合加工要求后，將下部照明器固定手柄擰緊，使光源位于透鏡的光軸上，微量調節，使燈絲位于透鏡的焦點上，直到照在描圖樣上的照度最亮為止。在圖4中，反光鏡的作用是保證光的亮度最大，通光透鏡的作用是保證燈絲成像清晰，3個光學鏡共同作用，保障了投影光屏的照度[5]。

通過反復調整，50倍的放大倍數恢復正常了。

3.3 下部照明器通風裝置的改進

將通風裝置與吸塵器用塑料透明冷卻管連接起來，冷卻管內徑 12mm、長度1m，保持下部照明器的風道暢通，這樣改進有利于及時疏散下部照明器內光學燈泡散發出的熱量，可以延長光學燈泡的使用壽命。

4 光學曲線磨床光學放大倍數不對的檢修

故障現象：縱向、橫向放大倍數偏大0.03～0.04mm，導致所加工零件尺寸偏小。

分析故障原因是光學放大倍數偏大。采取措施，排除故障，過程如下所示。

1）用0.1～0.2mm的實線畫450×450放大圖樣。

2）在工作臺上放一塊干凈的玻璃，用壓板壓實。

3）在玻璃上放置9mm塊規一塊。

4）找正9mm塊規，反復找正，同時觀察屏幕上塊規投影線的虛實變化情況。

5）根據屏幕上投影與圖樣邊框線比對的重合情況，是壓線、空缺還是溢出，根據空缺或溢出量判斷放大倍數偏小或偏大。

6）觀察縱向、橫向是否同步，微量調投影物鏡，物鏡往上旋轉是倍數縮小，反向往下旋轉是放大倍數增大。

7）調整大反光鏡。反光鏡有3個螺桿、6個外六方螺母。反光鏡靠近投影光屏表示放大倍數縮小，相反，反光鏡遠離投影光屏表示放大倍數增大。

5 結束語

通過對光學系統中光學燈座的結構進行改進，在生產方面，使光學曲線磨床投影光屏上的照度增強，操作人員加工時的對刀效率和加工效率均提高，保證了加工精度，延長了光學燈泡的使用壽命，降低了光學故障，實現了光學燈泡備件的統一。在維修方面，方便了日常維修、裝配和調整，達到快速排除設備光學系統故障的效果。