Расчёт параметров и разработка технологического процесса изготовления очковой линзы по рецепту

Размещено на http://www.allbest.ru/

Расчёт параметров и разработка технологического процесса изготовления очковой линзы по рецепту

Введение

Современные пользователи очков хотят, чтобы заказанные ими очки не только обеспечивали качественную коррекцию зрения, но и имели привлекательный внешний вид, были легкими и долговечными. Так же важными критериями для людей, носящих очки, являются толщина линзы и защита от ультрафиолетового излучения. Поэтому производители постоянно разрабатывают новые технологии, материалы и обновляют каталоги продукции.

Материалы.

Сейчас в производстве очковых линз используют материалы, которые подразделяются на две категории: полимеры и минеральное стекло.

Минеральное или неорганическое стекло состоит в основном из двуокиси кремния (получаемого из кварцевого песка). Показатель преломления (n) стандартного минерального стекла - 1,523. Путем добавления различных компонентов получают марки стекла с более высокими значениями показателя преломления - 1,6; 1,7 и выше (до 1,9).

Однако с увеличением показателя преломления происходит и увеличение веса линзы.

Основными достоинствами минеральных очковых линз являются высокие оптические свойства и устойчивость к образованию царапин. Но для того, чтобы защитить глаза от воздействия ультрафиолетового участка спектра в состав линзы необходимо ввести дополнительные компоненты.

Органические очковые линзы изготавливают из органических прозрачных полимеров (пластмасс). Наиболее распространенным оптическим полимером является CR-39, хотя некоторые производители имеют собственной фирменное название для применяемых ими стандартных полимеров (например, у компании Essilor стандартный пластик называется ORMA). Показатель преломления стандартного полимера около 1,5. Так же существую полимеры с показателем преломления n=1.74. 1

В зависимости от показателя преломления полимеры делятся на три категории:

1. Стандартные n ~ 1,50 - 1,56

2. Среднеиндексные n ~ 1,56 - 1,59

3. Высокоиндексные n > 1,59

Так как главной характеристикой очковых линз является показатель преломления материала, из которого изготовлены линзы, то в последние годы появилось множество новых полимерных материалов с высокими показателями преломления. Чем выше показатель преломления, тем тоньше и легче линзы. Следовательно, они более эстетичные и комфортные. Именно этого и хотят современные пользователи очков.

Методы изготовления.

Free Form.

Технология FreeForm в производстве очковых линз появилась в 2000 году. Поверхности FreeForm - это любые обладающие оптическим действием поверхности, кроме сферических, плоских и торических поверхностей. К поверхностям FreeForm относятся асферические поверхности, аторические и прогрессивные поверхности, а также их комбинации.

Очковые линзы FreeForm - это индивидуально изготавливаемые очковые линзы. При их вытачивании можно учесть все параметры пациента, форму и размеры выбранной оправы.

Линзы по технологии FreeForm изготавливают при помощи специального оборудования - высокоточных станков с алмазным резцом, который управляется компьютером. Оборудование для производства очковых линз FreeForm обеспечивает ранее не доступную точность получения оптической силы готовых очковых линз - 0,05 D.

У каждой из фирм, производящих очковые линзы по технологии FreeForm есть свои особенности изготовления. Некоторые производители учитывают индивидуальные параметры пациентов, которые описывают точное положение очковой линзы относительно глаз, другие - зрительные предпочтения пациентов, третьи - особенности его зрительных движений. В некоторых очковых линзах учитывается сразу несколько факторов. Такие линзы называют индивидуальными.

Главным достоинством линз, изготовленных по технологии FreeForm, является то, что они не требуют длительного периода адаптации. Пациент не будет испытывать дискомфорт из-за «плавающего» эффекта. 6

Сейчас на оптическом рынке линзы, изготовленные по технологии FreeForm, выпускают компании: Essilor(Varilux Physio), Carl Zeiss(GradalIndividual FrameFit), Hoya (HoyaLux iD), Seiko (SP-1) и другие.

Perifocal.

В 2011 году появлась линза Perifocal. Это очковая линза со стабильным оптическим центром и изменяющимся по периферии прогрессивным (+) или регрессивным (-) изменением рефракции. Оптические свойства линзы способны обеспечить различную коррекцию центральной и периферической рефракции глаза.

Для коррекции зрения при близорукости с целью сдерживания её прогрессирования была создана линза Perifocal - M. Эта линза предназначена для пациентов с прогрессирующей миопией.

Так же была создана линза Perifocal - H, для коррекции зрения при дальнозоркости с целью создания условий для гомеостаза и рефрактогенеза. Она разработана для пациентов с врожденной гиперметропией высокой и средней степени, при постоянном ношении очков происходит уменьшение и (или) исчезновение гиперметропии.

Линза «Perifocal - P» - для постоянного или периодического использования вдаль и вблизь с целью профилактики проявления близорукости. Назначается пациентам в случае большой зрительной нагрузке на близких и средних дистанциях. Так же она предназначена для пациентов с нормальным зрением и ослабленным запасом аккомодации. 4

Покрытия.

Сейчас очень популярным стало покрытие Blue Blocker. Blue Blocker - это покрытие, отсекающее синий свет. Как правило, эти линзы отсекают 30-40% излучения.

Основные преимущества линз с покрытием Blue Blocker, заключаются в следующем:

1. Покрытие защищает от электромагнитных волн, т.е. превращает линзу в «щит» от электромагнитных излучений.

2. Покрытие Blue Blocker уменьшает пропускание коротких волн света синего спектра (компьютерное излучение) и одновременно улучшает длинноволнового (видимого человеческим глазом) спектра.

3. Дополнительный спектральный фильтр синего диапазона волн света до 500 нм за счет специального фильтра повышает контрастность восприятия (зрения), что улучшает видимость объектов. 2

1. Общая часть

1.1 Основные операции технологического процесса изготовления очковых линз

Основными операциями, при которых происходят, удаление с обрабатываемой поверхности заготовки очковой линзы слоев стекла, изменение формы заготовки, ее размеров и качества поверхности, являются фрезерование, шлифование и полирование.

Фрезеровка - это грубая обработка с целью максимального удаления лишнего слоя оптического материала и получения предварительного радиуса кривизны и определенной шероховатости.

Грубую обработку выполняют на фрезерных станках. Фрезерные работы проводятся исключительно при закрытой рабочей области. Обшивка рабочей области и крышка не должна разбираться. Строго запрещено каким-то образом изменять блокировочные предохранительные выключатели и устройства.

В качестве обрабатывающего инструмента используется алмазная фреза.

1. Фрезеровку проводят в следующей последовательности:

2. привести станок в основное положение

3. установить угол

4. установить радиус

5. зажать линзу

6. отфрезеровать линзу

7. снять линзу

8. сделать контроль (проверить радиус)

9. Повторяют для каждой линзы, приведенные выше этапы работы.



Шлифовка - это обработка фрезерованной поверхности с целью получения требуемого радиуса кривизны и определенной шероховатости.

Шлифовка очковых линз в основном производится инструментом с жестко закрепленными алмазными зернами.

На шлифовальном станке время обработки составляет 1,5 минуты на мягкой подложке, и 1 минуту, если подложка более грубая.

Шлифование производится на сферошлифовальных станках методом притира (деталь притирается к инструменту и приобретает тот же радиус).

Станки, как правило, вертикально-шпиндельные. Инструмент закрепляется на нижнем шпинделе станка, а линза крепится с помощью верхнего шпинделя. При шлифовании нижний шпиндель станка вращается, а верхнее звено совершает колебательные движения и прижимает деталь к инструменту. Обработка ведется при обильной подачи СОЖ (смазочно-охлаждающая жидкость). Инструмент может иметь вид «гриба», «чашки», «планформы».

Нужно внимательно смотреть над каким инструментом устанавливать линзу. Для удобства нужно брать правую линзу в правую руку, а левую линзу - в левую, так как можно одновременно шлифовать две линзы. Далее аккуратно нужно отжать пиноль, и установить линзу на инструмент.

До нажатия кнопки «старт» необходимо проверить правильно ли установлен инструмент и линза и выставить давление.

Обработка заканчивается автоматически по истечении заданного времени. После окончания обработки нужно аккуратно, придерживая руками, снять линзу и инструмент.

олировка - операция с целью получения прозрачной поверхности, за счет шероховатости и определенной чистоты поверхности. Полирование осуществляется с помощью полирующего абразива инструментом, рабочей поверхностью которого является пенополиуретановая подложка. Время обработки 6-7 минут. Если после выходного контроля нужно отполировать линзу, то ставят на 3 минуты.

Полировка полимерных линз производится на мягких подложках при подаче в зону обработки полировальной суспензии. Режим обработки 3-4 минуты при давлении 25кПа.

После полировки поверхность должна быть прозрачной, без видимых дефектов (царапин, выколок, следов от шлифовки и т.д.)

Станок прекращает работу автоматически. После этого вытащить линзы аналогично как в операции по шлифованию.



1.2 Вспомогательные операции технологического процесса изготовления очковых линз

Вспомогательные операции необходимы для обеспечения выполнения основных и специальных операций обработки линз. К таким операциям относятся: блокировка, разблокировка, нанесение защитной пленки, промывка линз, разметка.

Блокировка - это соединение детали со специальным приспособлением, позволяющим закрепить линзу на станок. В оптическом производстве используется штучное и блочное крепление.

При одиночной обработке линз все более широко применяется способ соединения металлического блока с линзой при помощи легкоплавкого металла. Например, сплав Вуда (висмут 50%, свинец 25%, олово 12,5% и кадмий 12,5%), имеет температуру плавления 50-90^оС.

Блокировка производится в специальных приспособлениях. Расплавленный метал, заливается в пространства между блоком и закрепленной линзой.

Так как обработанная линза отсоединяется от блока погружением в теплую воду, то потери сплава минимальны, т.е. возможно его многократное использование.

Разблокировка - это процесс снятия линзы с блока, производится под механическим или температурным давлением.

Нанесение защитной пленки. Процесс заключается в нанесении на оптическую деталь пленки, для защиты полированной поверхности от повреждений при дальнейшей механической обработке (фрезеровке, шлифовки, полировки). В качестве пленки используют лаки, нитроэмали, полиэтилен.

Промывка - это очистка линзы от лака, смолы, образива и других загрязнений, вызванных процессом обработки. Операция обязательно проводится между основными операциями для предотвращения смешивания образивов различного размера.

Процесс промывки осуществляется в ваннах вручную, а при использовании ультразвука - в промывочных установках.

Для удаления шлифующих и полирующих абразивов используют чистую воду.

Для удаления защитных лаков, наклеечных смол и другие вещества применяют бензин, ацетон, этиловый спирт или смесь органических растворителей: ацетон 15%, спирт 85% (этиловый). Эти растворители быстро и надежно удаляют загрязнения, при этом они не оказывают разрушающего действия на полированные поверхности и не токсичны.

Маркировка - процесс нанесения на линзу специальных марок, для правильной установи детали на блок.

1.3 Специальные операции технологического процесса изготовления очковых линз

Специальные операции обеспечивают изменение свойств полированных поверхностей. В очковой оптике к таким операциям следует отнести соединение деталей (склеивание и спекание), окрашивание, нанесение покрытий.

Соединение деталей.

Соединение деталей производится двумя способами склеиванием и спеканием. Способ соединения выбирается исходя из условий эксплуатации, размеров, конфигурации, технических требований и других параметров.

Основными требованиями предъявляемыми к соединению являются обеспечение минимальной деформации соприкасаемых поверхностей, сохранение оптических свойств и других заданных параметров.

Окрашивание - это процесс выдерживания линз в растворах органического красителя определенное время, при определенной температуре.

В результате окрашивания происходит проникновение молекул красителя в поверхностные слои, в результате чего линза приобретает требуемый оттенок. Интенсивность окрашивания зависит от:

- свойств материала линзы

- концентрации красителя в растворе

- температуры раствора

- продолжительности окрашивания

При помощи специальных растворов нейтрализаторов можно уменьшить интенсивность окраски, а дополнительные цвета помогут добиться необходимого оттенка.

В мастерских производиться косметическая окраска линз (20-25%) и окраска линз до солнцезащитных свойств (50-75%). Линзы можно окрасить полностью или с градиентом.

Чаще всего окрашиваются линзы из CR-39. Неокрашенные линзы из CR-39 поглощают УФ-излучение длинной волны менее 370 нм. При окрашивании эта граница смещается. Необходимо правильно производить процедуру окрашивания и проверять коэффициент поглощения после окрашивания.

Т.к. поликарбонат отличается от CR-39 по структуре, он более устойчив к окрашиванию в растворах красителей. Поэтому были придуманы специальные виды поликарбоната, а также упрочняющие окрашиваемые покрытия, которые способны абсорбировать краситель из водных растворов.

При окрашивании поликарбоната необходимо применять нейтрализатор на основе водных растворов поверхностно-активных веществ.

Во время обесцвечивания не следует поднимать температуру выше 98,8, а время пребывания линз в горячем растворе нейтрализатора не должно превышать 10 минут.

Trivex обладает меньшей устойчивостью к красителям, однако в настоящее время окрашивание линз из этого материала производится по заказу, на заводе изготовителя.

Нанесение покрытий.

Покрытие - это тонкая пленка оптического материала (одного или нескольких) с определенными оптическими свойствами, предназначенная для изменения физико-химических свойств оптических деталей.

1.4 Контрольные операции технологического процесса изготовления очковых линз

На каждом этапе производства оптической детали осуществляется контроль полученных параметров.

Все технические средства измерения при изготовлении очковых линз можно подразделить на следующие виды:

· для измерения линейных (габаритных) размеров (линейка, штангенциркуль, микрометр, толщиномер)

· для измерения углов (угломер)

· для измерения радиусов кривизны поверхностей,

· для измерении оптических параметров

· для оценки качества поверхности и наличия дефектов в стекле

Контроль размеров сферических инструментов (грибов и чашек) осуществляют радиусными шаблонами. Методика контроля: шаблон устанавливают на измеряемую поверхность детали в ее диаметральной плоскости (вершина поверхности) на уровне глаза против яркого источника света и по наличию величины зазора судят об отклонении от сферичности

2. Специальная часть

2.1 Расчет конструктивных параметров очковой линзы в соответствии с рецептом

Затем, исходя из индивидуальных данных, определяем рефракцию первой поверхности линзы по формуле:

(n+2)F'₁² -

гдеn - показатель преломления стекла, из которого изготовлена линза;

F'₁ - рефракция первой поверхности линзы, дптр;

F'_v - задняя вершинная рефракция линзы, дптр;

? - величина, обратная отрезку t', дптр (t' = 25 мм).

Подставляем в формулу известные значения:

(1,52+2)F?₁² - [(1,52+2)5.0+2(1,52²-1)40]F₁?+1,52[5.0 +(1,52-1)40]²=0

3,52F?₁² - 122,434F₁?+1011,7728=0

F?₁² - 34,78239F₁?+287,435454=0

Произведя вычисления, приходим к приведенному квадратному уравнению относительно рефракции первой преломляющей поверхности вида:

x² - 34,78239x + 287,435454=0

Для нахождения корней квадратного приведенного уравнения используем формулу:

x₁=

x₂₌

F?₁=21,266525 дптрF??₁=13,515862 дптр

Находим рефракцию второй преломляющей поверхности по формулам :

F?₂=F?_v-F?₁ ;F??₂=F?_v-F??₁

F?2= 5,0 - 21,266525= -16,266525 дптр;

F??2= 5,0 -13,515862 = -8,515862дптр.

Рассчитываем радиусы кривизны первой и второй поверхностей линзы по формулам:

; ;

=0,024451 м;

=0,038473 м;

= -0,031967 м;

= -0,061062 м;

Таким образом, получили расчетные значения радиусов кривизны:

Выбираем радиусы, значения которых больше по алгебраической величине. Из ГОСТ 1807-75 «Радиусы сферических поверхностей оптических деталей» выбираем значения, близкие к расчетным:

= 38,47

Рассчитываем рефракцию линзы с подобранными радиусами, для чего найдем заднее фокусное расстояние линзы по формуле:

где n - показатель преломления материала линзы;

- выбранные радиусы кривизны очковой линзы;

d - толщина очковой линзы по оси.

По следующим формулам рассчитываем передний и задний фокальные отрезки:



Рассчитав , найдем значение задней вершинной рефракции очковой линзы по формуле:

В полученных расчетах отклонение рефракции превышает 0,03 дптр, поэтому подбираем такие радиусы кривизны, подбираем такие радиусы кривизны, которые обеспечат требуемое значение задней вершинной рефракции по рецепту. При подборе

Для повторных расчетов задней вершинной рефракции выбираем следующие радиусы кривизны:

; мм

Производим расчеты:



2.2 Блок-схема технологического процесса изготовления очковых линз

3. Мероприятия по технике безопасности на участке шлифования

Работа на шлифовальных станках может сопровождаться наличием ряда вредных и опасных производственных факторов, к числу которых относятся:

- электрический ток;

- повышенные вибрации;

- движущиеся машины, механизмы, изделия, заготовки, материалы;

- недостаточная освещенность рабочей зоны, наличие прямой и отраженной блескости, повышенная пульсация светового потока;

Работники, допущенные до выполнения работ на шлифовальном станке, должны соблюдать следующие требования безопасности:

1. Общие требования безопасности:

1.1. К работе на шлифовальном станке допускаются только работники прошедшие инструктаж по охране труда на рабочем месте, ознакомленные с правилами пожарной безопасности и усвоившие безопасные приемы работы.

1.2. Работнику разрешается работать только на станке, к которому он допущен.

1.3. Если пол скользкий работни должен привести его в надлежащее состояние.

1.4. Работнику, работающему на фрезерном станке, запрещается:

· работать на станке с оборванным заземляющим проводом, а также при отсутствии или неисправности блокировочных устройств;

· проходить в местах, не предназначенных для прохода людей;

· мыть руки в смазочно-охлаждающей жидкости;

2. Требования безопасности перед началом работы:

2.1. Перед началом работы работник обязан:

· надеть спецодежду (халат), застегнуть рукава и спецодежду, надеть головной убор;

· проверить предохранительные устройства защиты и аварийного выключения станка;

· отрегулировать местное освещение так, чтобы рабочая зона была достаточно освещена, а свет не слепил глаза;

· проверить на холостом ходу станка: исправность органов управления и подачи СОЖ, а так же исправность фиксации рычагов включения и переключения.

2.2. Работникам запрещается:

· работать в тапочках, сандалиях, босоножках и т.п.;

· применять неисправные инструменты и приспособления;

· прикасаться к токоведущим частям электрооборудования..

3. Требования безопасности во время работы:

3.1. Во время работы на шлифовальном станке работник обязан:

· Не опираться на станок во время его работы и не позволять это делать другим;

· Прочно закреплять обрабатываемую деталь и инструмент.

· Не допускать уборку станка во время его работы.

· Остановить станок и выключить его в следующих случаях:
а) уходя от станка даже на короткое время;

б) при временном прекращении работы;

в) при перерыве в подаче электроэнергии;

г) при уборке, смазке, чистке станка;

д) при обнаружении какой-либо неисправности, которая грозит опасностью;

3.2. Во время работы на стане работнику запрещается:

· Работать на станке в рукавицах или перчатках, а так же с забинтованными пальцами без резиновых напальчников.

· подтягивать гайки, болты и другие соединительные детали станка;

· обдувать сжатым воздухом из шланга обрабатываемую деталь;

· на ходу станка производить замеры, проверять рукой чистоту поверхности обрабатываемой детали;

· тормозить вращение шпинделя нажатием руки на вращающиеся части станка;

· оставлять ключи, приспособления и другие инструменты на работающем станке;

4. Требования безопасности в аварийных ситуациях:

4.1. В случае поломки станка или отказа в работе пульта управления, работающий должен отключить станок.

4.2. В случае появления аварийной ситуации, опасности для своего здоровья или здоровья окружающих людей следует отключить станок нажатием на кнопку аварийной остановки, покинуть опасную зону.

5. Требования безопасности по окончанию работы:

5.1. Выключить станок и электродвигатель;

5.2. Привести в порядок рабочее место:

· убрать со станка остатки СОЖ;

· очистить станок от грязи;

· аккуратно сложить заготовки и инструмент на отведенное место;

5.3. Сдать станок и сообщить обо всех неисправностях станка.

5.4. Снять спецодежду и вымыть руки.

Заключение

Курсовая работа выполнена по теме: «Расчет параметров и разработка технологического процесса изготовления очковой линзы.» по заданным параметрам линзы Sph +5.0дптр, D = 50мм, = 3,5мм. и n = 1,52.

В общей части были подробно изложены все основные, вспомогательные и специальные операции технологического процесса изготовления очковых линз.

В специальной части был выполнен расчет радиусов кривизны очковой линзы, разработана блок схема и маршрутная карта изготовления очковой линзы. Описаны мероприятия по технике безопасности на участке шлифования.

Список используемой литературы

очковый линза шлифование

Основные источники

1. Беломестнов Е.М., Очковые линзы - М: Оптик Пресс, 2000. - 136 с. /Мир оптика/

2. Власов В.А., Материаловедение корригирующих средств. - М: Медицина, 1978. - 256 с., ил.

3. Ефремов А.А., Сальников Ю.В. Изготовление и контроль оптических деталей. - М: Высшая школа, 1983. - 255 с., ил.

4. Мо Джали, Очковые линзы и их подбор - СПб: РА Веко 2010. - 304 с.

5. Модель Д.М., Краткий справочник медицинского оптика - Л.: Медицина, 1970. - 415 с.: ил.

6. Сулим А.В., Производство оптических деталей. - М: Высшая школа, 1975. - 316 с.: ил.

7. Технология изготовления очков. Под ред. Л.С. Урмахера. - М: Медицина, 1990. - 320 с.: ил.

8. Урмахер Л.С., Айзенштат А.И. Очковая оптика. - М: Медицина, 1982. - 192 с., ил.

Интернет ресурсы

1. http://www.optica4all.ru/index.php?option=com_content&view=article&id=983:2009-06-23-18-56-33&catid=360:2009-03-25-17-31-15&Itemid=98

2. http://vsevidno.ru/articles.html?article=24

3. http://www.seiko-lens.ru/articles/freeform_lenses_SEIKO/

4. https://optika100.com/ochkovye-linzy/dizayn/perifocal-perifokal.php

5. http://www.inter-optic.ru/articles/detail.php?ELEMENT_ID=398

6. http://www.linza-zeiss.ru/osnovy/progressivnye-linzy-proizvodstvo/tekhnologiya-freeform/

Государственные стандарты

1. ГОСТ Р 53950-2010 «Оптика офтальмологическая. Линзы очковые нефацетированные готовые. Общие технические условия». ФГУП «Стандартинформ», 2011.

2. ГОСТ 3.1118-82 ЕСТД «Формы и правила оформления маршрутных карт».

3. ГОСТ 3.1119-83 ЕСТД «Общие правила отражения и оформления требований безопасности труда в технологический документации».

Размещено на Allbest.ru