БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИНФОРМАТИКИ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ
Кафедра ЭТТ
РЕФЕРАТ на тему:
«ЗАГОТОВКИ И ОБРАБОТКИ ОПТИЧЕСКИХ ДЕТАЛЕЙ»
МИНСК, 2008
Заготовки оптических деталей из оптического стекла получают в виде прямоугольных или круглых пластин, плиток, штабиков и прессовок (рис.1). На обработку заготовки поступают партиями, состоящими из заготовок одного наименования и размера. К партии прикладывают сопроводительный паспорт, в котором указывают фактические значения оптических характеристик стекла, показатели качества, номера варок и отжига. При обработке нельзя смешивать заготовки разных партий, так как в ряде случаев при сборке изделия оптических детали комплектуют с учетом фактических значений показателя преломления и дисперсии.
Наиболее рациональной заготовкой деталей типа линз и призм является прессовка (рис.1, д), повторяющая конфигурацию готовой детали. Для изготовления прессовок необходима технологическая оснастка: пресс-форма, шаблоны и др. Стоимость оснастки окупается только при прессовании определенного числа заготовок. Поэтому ГОСТ 13240 “Заготовка оптического стекла” установлен минимальный объем партии заготовок, поставляемых в виде прессовок.
| Масса заготовки, г | Объем при заказе, шт., не менее |
| 1,5-10 | 2000 |
| 10-15 | 1000 |
| 50-100 | 250 |
| 100-250 | 150 |
| 250-500 | 100 |
При заказе меньшего числа заготовок их изготовляют в виде плитки, штабиков с размерами, кратными размерам единичной заготовки (см. рис.1, а-г).
Технические условия (ТУ) на заготовку составляют на основе чертежа оптической детали. В ТУ приводится эскиз заготовки с необходимыми для изготовления и контроля размерами и допусками, указывается марка стекла, технические требования к стеклу и заготовке, масса и число заказываемых заготовок в штуках (рис.2).
На эскизе рядом с размерами заготовки в скобках проставляют как справочные соответствующие размеры готовой детали. Для деталей с размерами более 150 мм на заготовке указывают также световой диаметр или расположение рабочей зоны. Вне рабочей зоны дефекты типа одиночных пузырей и узловых свилей не нормируются.
Рис.1 Заготовки оптических деталей:
а – прямоугольная пластина; б – плитка для круглых деталей; в – плитка с размерами, кратными размерам единичной заготовки; г – штабик с круглым сечением; д – прессовки линзы и призмы
Маршрутную технологию (МТ) изготовления заготовки технолог разрабатывает с учетом требований к стеклу, размерам партии и габаритным размерам детали. Выбирается метод и последовательность операций на основе типовых технологических процессов. Номер маршрутной технологии указывают в ТУ на заготовку.
Коэффициент запуска (КЗ), равный отношению массы сырьевого стекла, необходимого для изготовления заготовки, к теоретической массе заготовки, устанавливают на основе имеющихся нормативов и выбранной МТ. Коэффициент запуска зависит от требований к показателям качества стекла.
Размеры заготовки рассчитывают с учетом необходимого припуска на обработку и предельных отклонений размеров. Значение припуска зависит от выбранной технологии, метода базирования детали при обработке и толщины дефектного слоя поверхности заготовки. Дефектный слой образуется при термических процессах формообразования ввиду включения в поверхность стекла мелкодисперсных частичек порошка подсыпки (“шамота”), появления вмятин, складок и поверхностный посечек. При механических методах разделки стекла: распиливании, сверлении и др. – образуется трещиноватый поверхностный слой, сколы и царапины.
Глубина залегания дефектов на поверхности прессованной заготовки размером до 50 мм с нижней (“зашамоченной”) стороны не должна превышать 0,8 мм, а с верхней (“светлой”) стороны – 0,5 мм. У заготовок диаметром 50-150 мм соответственно 1,5 и 0,8 мм. Существуют оговоренные стандартом оговоренные стандартом ограничения размеров заготовок.
Рис.2 Образец, оформления технических условии на заготовку линзы
Для заготовок – прессовок размером до 150мм толщина заготовок не должна быть менее 3 мм для линз и 4 мм для плоских деталей, отношение диаметра или диагонали заготовки и ее толщине должна быть в пределах от 15:1 до 1,25:1.
Значения и расположение полей допусков на размеры заготовок установлены на основе анализа точностных возможностей существующих технологических процессов.
Предельные отклонения размеров заготовки регламентируют ГОСТ 13240-78 в зависимости от ее диаметра или наибольшей стороны.
Таблица 1
| Диаметр или наибольшая сторона заготовки, мм | Допуск заготовки, мм | Просвет в середине сферической поверхности при контроле радиусным шаблоном, мм, не более | Отклонение от плоскостности плоских поверхностей, мм, не более | ||
| диаметра | стороны заготовки прямоугольного сечения | толщины по оси | |||
| До 20 | ±0,3 | ±0,5 | +1,5
-0,5 |
0,5 | 0,4 |
| 20-50 | ±0,3 | ±0,5 | +1,0
-0,5 |
0,8 | 0,5 |
| 50-80 | ±0,5 | ±0,5 | +1,0
-0,5 |
1,0 | 0,6 |
| 80-120 | ±0,8 | ±0,8 | +1,5
-0,5 |
1,2 | 0,8 |
| 120-150 | ±1,0 | ±1,0 | +1,5
-0,5 |
1,5 | 1,0 |
| 150-250 | ±1,5 | ±1,5 | +2,0
-1,0 |
– | 1,2 |
| 250-360 | ±2,0 | ±2,0 | ±2,0 | – | 1,5 |
| 360-500 | +5,0
-2,0 |
+5,0
-2,0 |
+5,0
-2,0 |
– | 2,0 |
Минусовый допуск должен быть приплюсован к номинальному размеру соответствующего параметра заготовки, который рассчитывается из номинального размера ОД плюс припуска на операции, выполнение которых необходимо для его получения.
Последовательно порядок припусков следующий:
– на распиливание кратных заготовок пилами (табл.2)
Таблица 2
| Глубина распиливания, мм | Расчетная ширина выемки при распиливании, мм |
| До 10 | 1,5 |
| Свыше 10 до 65 | 2,0 |
| 65 | 2,5 |
Толщина диска пилы принята равной 1 мм. При применении дисков иной толщины ширина выемки определяется по формуле , где – толщина диска пилы и – расчетная толщина ширины выемки (табл.2).
– на обдирку заготовок (табл.3)
Таблица 3
Припуски на обдирку (в миллиметрах)
| Форма детали | Вид заготовки | Профиль обрабатываемой поверхности | Размер диска линзы или наибольшей стороны прямоугольной детали | ||||||||
| до 10 | свыше 10 до 25 | свыше 25 до 40 | свыше 40 до 65 | свыше 65 | |||||||
| величины припуска на одну поверхность | |||||||||||
| на любую сторону | 1-я поверхность | 2-я поверхность | 1-я поверхность | 2-я поверхность | 1-я поверхность | 2-я поверхность | 1-я поверхность | 2-я поверхность | |||
| Сферические линзы | Прессовки со сферическими поверхностями | Выпуклый и вогнутый | – | 0,2 | 0,3 | 0,3 | 0,4 | 0,4 | 0,6 | 0,6 | 0,9 |
| Прессовка с плоской поверхностью | Выпуклый | 0,4 | 0,5 | ||||||||
| Плоский | 0,2+h | 0,3+h | 0,2+h | 0,3+h | 0,3+h | 0,4+h | 0,4+h | 0,6+h | |||
| вогнутый | 0 | 0 | 0 | 0 | |||||||
| Предварительно плоскошлифовальные | Выпуклый | h | h | h | h | ||||||
| Вогнутый | |||||||||||
| Призмы и детали, ограниченные плоскостями | Любые, кроме обколотых | Плоский | 0,4 | 0,5 | 0,5 | 0,6 | 0,6 | 0,7 | 0,7 | 0,9 | 0,9 |
| Обколотые | 1,5 | 1 | 1 | 1,25 | 1,25 | 1,5 | 1,5 | 1,75 | 1,75 | ||
– на грубое шлифование (табл.4)
Таблица 4
Припуски на грубое шлифование
| Размер диаметра или наибольшей стороны | Величина припуска на 1-ю поверхность |
| До 10 | До 0,1 |
| Свыше 10 | Свыше 0,16 |
– на мелкое (тонкое) шлифование и полирование (табл.5)
– на кругление (табл.6)
Таблица 5
Припуски на мелкое шлифование и полирование
| Диаметр или размер наибольшей стороны, мм | Заданная точность изготовления | Величина припуска на одну сторону, мм | |
| Линейных размеров (толщина или высота), мм | Углов призм, мин | ||
| До 10 | До 0,1 | Любая | 0,1 |
| Свыше 0,1 | До 6 | ||
| Свыше 6 | 0,06-0,07 | ||
| Свыше 10 до 65 | До 0,3 | Любая | 0,15 |
| Свыше 0,3 | До 4 | ||
| Свыше 4 | 0,07-0,08 | ||
| Свыше 65 | До 0,3 | Любая | 0,2 |
| Свыше 0,3 | До 3 | ||
| Свыше 3 | 0,07-0,08 | ||
Таблица 6
Припуски на кругление
| Заготовки | Толщина | Диаметр заготовки линз | |||||
| Припуски на диаметр | |||||||
| До 10 | Свыше 10 до 25 | Свыше 25 до 40 | Свыше 40 до 65 | Свыше 65 до 100 | Свыше 100 | ||
| Прессовки, предварительно шлифованные | любая | 1 | 1,5 | 2 | 2,5 | 3 | 3,5 |
| До 5 | 2 | 2,5 | 3 | 3,5 | 4 | 5 | |
| Свыше 5 до 10 | 3 | 3,5 | 4 | 4,5 | 5 | 6 | |
| Обколотые | Свыше 10 до 15 | – | – | 5 | 6 | 7 | 8 |
– на центрировку линз (табл.7)
Таблица 7
Припуски на центрировку
| Диаметр линз | Свыше 1,5 до 2,5 | Свыше 2,5 до 4 | Свыше 4 до 6 | Свыше 6 до 10 | Свыше 10 до 15 | Свыше 15 до 25 | Свыше 25 до 40 | Свыше 40 до 65 | Свыше 65 до 100 | Свыше 100 |
| Величина припуска на диаметр | 0,4 | 0,6 | 0,8 | 1 | 1,2 | 1,5 | 2 | 2 | 2,5 | 3 |
ÑÓÙÍÎÑÒÜ ÏÐÎÖÅÑÑΠÎÁÐÀÁÎÒÊÈ ÎÏÒÈ×ÅÑÊÈÕ ÄÅÒÀËÅÉ
Øëèôîâàíèå ñâîáîäíûì àáðàçèâîì
Ñòåêëà è äðóãèå õðóïêèå îïòè÷åñêèå ìàòåðèàëû øëèôóþò ñâîáîäíûì àáðàçèâîì, èñïîëüçóÿ æåñòêèé ìåòàëëè÷åñêèé èíñòðóìåíò 1 (ðèñ. 3), êîòîðûé äàâèò íà çàãîòîâêó 4 ñ ñèëîé Ð è ïåðåìåùàåòñÿ ñ îòíîñèòåëüíîé ñêîðîñòüþ v. Ìåæäó çàãîòîâêîé è èíñòðóìåíòîì ðàñïîëàãàþòñÿ çåðíà 2 àáðàçèâíîãî ïîðîøêà, ñìåøàííûå ñ æèäêîñòüþ 3. Ïðè ïåðåìåùåíèè èíñòðóìåíòà ïî çàãîòîâêå îíè âçàèìíî èçíàøèâàþòñÿ ïîä äåéñòâèåì àáðàçèâíûõ çåðåí è ïðèòèðàþòñÿ äðóã ê äðóãó.
Ïðèðîäà îáðàáîòêè ñòåêëà âîäíûìè ñóñïåíçèÿìè çåðåí àáðàçèâíûõ ïîðîøêîâ èìååò äâîÿêèé õàðàêòåð. Ñ ôèçè÷åñêîé ñòîðîíû—ýòî ïðîöåññ ìåõàíè÷åñêîãî ðàçðóøåíèÿ ñòåêëà àáðàçèâíûìè çåðíàìè.
Ðèñ.3.Øëèôîâàíèå ñâîáîäíûì àáðàçèâîì
Ñ õèìè÷åñêîé ñòîðîíû — ýòî âçàèìîäåéñòâèå âîäû ñ ðàñòâîðèìûìè êîìïîíåíòàìè ñòåêëà.
Îñíîâîé ìåõàíè÷åñêîãî ðàçðóøåíèÿ ñòåêëà ÿâëÿåòñÿ âîçíèêíîâåíèå âíóòðè ïîâåðõíîñòíîãî ñëîÿ õðóïêîãî òåëà òðåùèí, ïåðåñåêàþùèõñÿ ìåæäó ñîáîé è ñîçäàþùèõ îñëàáëåíèå ñâÿçåé ìåæäó ñîñåäíèìè ÷àñòèöàìè ìàòåðèàëà. Àáðàçèâíûå çåðíà âìåñòå ñ âîäîé íàõîäÿòñÿ ìåæäó ðàáî÷åé ïîâåðõíîñòüþ ìåòàëëè÷åñêîãî èíñòðóìåíòà è îáðàáàòûâàåìîé ïîâåðõíîñòüþ ñòåêëà. Ýòè ïîâåðõíîñòè èìåþò íåðîâíîñòè, ðàçìåðû êîòîðûõ ñîèçìåðèìû ñ ðàçìåðàìè àáðàçèâíûõ çåðåí. Ïðè îòíîñèòåëüíîì äâèæåíèè ñòåêëà íî èíñòðóìåíòó àáðàçèâíûå çåðíà ïåðåêàòûâàþòñÿ èëè ïðîñêàëüçûâàþò ñ íåêîòîðîé ñêîðîñòüþ.
Íàèáîëåå êðóïíûå èç çåðåí âçàèìîäåéñòâóþò ñî ñòåêëîì è èíñòðóìåíòîì. Áîëåå ìåëêèå çåðíà ïåðåíîñÿòñÿ âîäîé äî òåõ ïîð, ïîêà êðóïíûå íå ðàçäðîáÿòñÿ, ïîñëå ÷åãî è ìåëêèå çåðíà âîâëåêàþòñÿ âî âçàèìîäåéñòâèå ñî ñòåêëîì è èíñòðóìåíòîì.
Ïîä äåéñòâèåì óäàðîâ çåðíà ðàñêàëûâàþòñÿ íà áîëåå ìåëêèå çåðíà âçàèìîäåéñòâóþò íå òîëüêî ñî ñòåêëîì è èíñòðóìåíòîì, íî è ìåæäó ñîáîé, ïåðåòèðàÿñü è åùå áîëåå èçìåëü÷àÿñü. Èçìåëü÷åííûå çåðíà, ñìåøàííûå ñ îñêîëêàìè ñòåêëà, óíîñÿòñÿ èç-ïîä øëèôîâàëüíèêà âìåñòå ñ âîäîé.
Íà îáðàáàòûâàåìîé ïîâåðõíîñòè ñîçäàåòñÿ ðàçðóøåííûé ñëîé, âåðõíÿÿ ÷àñòü êîòîðîãî (ðåëüåôíûé ñëîé) ñîñòîèò èç âïàäèí è êîíè÷åñêèõ âûñòóïîâ è òðåùèíîâàòîãî ñëîÿ. Ðàçðóøåíèå ïðîèñõîäèò ïîñëå ìíîãîêðàòíîãî âîçäåéñòâèÿ àáðàçèâíûõ çåðåí íà îäíî è òî æå ìåñòî ñòåêëà. Îáðàçóþùèåñÿ òðåùèíû ïåðåñåêàþòñÿ è ìåæäó íèìè îáðàçóåòñÿ îáúåì, îòîøåäøèé îò îñòàëüíîé ñîñåäíåé ìàññû ñòåêëà. Ýòîò îáúåì ïîä äåéñòâèåì àáðàçèâíûõ çåðåí è âîäû óäàëÿåòñÿ ñ ïîâåðõíîñòè ñòåêëà. Âûñîòà ïîâåðõíîñòíûõ íåðîâíîñòåé ñîñòàâëÿåò ïðèìåðíî 1/4—1/3 ðàçìåðà çåðåí. Ïîä ðåëüåôíûì ñëîåì îáðàçóåòñÿ òðåùèíîâàòûé ñëîé ãëóáèíîé â 2—4 ðàçà áîëüøå ïåðâîãî. Ïî ìåðå óìåíüøåíèÿ àáðàçèâíûõ çåðåí âåëè÷èíà ïîâåðõíîñòíûõ íåðîâíîñòåé óìåíüøàåòñÿ.
Ðàâíîìåðíîñòü ñòðóêòóðû øëèôîâàííîé ïîâåðõíîñòè íàðóøàåòñÿ äåôåêòàìè — öàðàïèíàìè, òî÷êàìè è âûêîëêàìè. Îíè îáðàçóþòñÿ â òîì ñëó÷àå, êîãäà çåðíî íàäîëãî çàêðåïëÿåòñÿ â øëèôîâàëüíèêå èëè èìåþòñÿ çåðíà ðàçìåðîì â íåñêîëüêî ðàç áîëüøå, ÷åì çåðíà îñíîâíîé ôðàêöèè.  ïîñëåäíåì ñëó÷àå êðóïíûå çåðíà íå ðàñêàëûâàþòñÿ è îñòàâëÿþò íà ñòåêëå êðóïíûå öàðàïèíû è âûêîëêè.
Õèìè÷åñêîå âçàèìîäåéñòâèå âîäû ñ ðàñòâîðèìûìè êîìïîíåíòàìè ñòåêëà ïðîÿâëÿåòñÿ â òîì, ÷òî âîäà àêòèâíî âñòóïàåò â ðåàêöèþ ñ ïîâåðõíîñòíûì ñëîåì ñòåêëà, îáðàçóÿ âíóòðè òðåùèí êîëëîèäíóþ ïëåíêó êðåìíåâîé êèñëîòû, êîòîðàÿ çàíèìàåò îáúåì áîëüøèé, ÷åì ñòåêëî. Òàêèì îáðàçîì, âîäà ðàñøèðÿåò è óãëóáëÿåò òðåùèíû, óñêîðÿÿ è îáëåã÷àÿ óäàëåíèå îñêîëêîâ ñòåêëà ïðè àáðàçèâíîé îáðàáîòêå.
Øëèôîâàíèå çàêðåïëåííûì àáðàçèâîì
Íà çàãîòîâèòåëüíûõ îïåðàöèÿõ, à â ïîñëåäíåå âðåìÿ è ïà îïåðàöèÿõ ñðåäíåãî è ìåëêîãî øëèôîâàíèÿ, èñïîëüçóþò èíñòðóìåíòû ñ çàêðåïëåííûì àáðàçèâîì. Îñîáåííî øèðîêî ýòîò ñïîñîá îáðàáîòêè, ñòàë ïðèìåíÿòüñÿ â îïòè÷åñêîé ïðîìûøëåííîñòè ïîñëå ïîÿâëåíèÿ ñèíòåòè÷åñêèõ àëìàçíûõ ïîðîøêîâ. Ýòî ïîçâîëèëî íàëàäèòü âûïóñê àëìàçíûõ èíñòðóìåíòîâ, â êîòîðûõ àëìàçíûå çåðíà 2 (ðèñ. 4.) îïðåäåëåííîé êðóïíîñòè æåñòêî çàêðåïëåíû â òåëå èíñòðóìåíòà ìåòàëëè÷åñêîé ñâÿçêîé èç ñïëàâîâ ìåäè è æåëåçà.
Øëèôîâàíèå òàêèì èíñòðóìåíòîì 1 (ðèñ. 4) ïðîèçâîäèòñÿ íà ñòàíêå ïðè ïåðåìåùåíèè åãî ïî çàãîòîâêå 5 ñî ñêîðîñòüþ v è äàâëåíèåì Ð. Ìåæäó èíñòðóìåíòîì è çàãîòîâêîé íàõîäÿòñÿ âûðâàííûå èç ñâÿçêè àáðàçèâíûå èëè àëìàçíûå çåðíà 3 è ñëîé ñìàçî÷íî-îõëàæäàþùåé æèäêîñòè 4. Êðîìå ñèëîâîãî âîçäåéñòâèÿ èíñòðóìåíòà íà çàãîòîâêó îí ïîäàåòñÿ íà ãëóáèíó ñíèìàåìîãî ïðèïóñêà ñ ïîìîùüþ ìåõàíèçìà ïîïåðå÷íîé ïîäà÷è ñòàíêà.
Ïðîöåññ îáðàáîòêè çàêðåïëåííûì àáðàçèâîì îòëè÷àþòñÿ îò ñïîñîáà îáðàáîòêè ñâîáîäíûì àáðàçèâîì. Áûñòðî äâèæóùèåñÿ è æåñòêî çàêðåïëåííûå â èíñòðóìåíòå àáðàçèâíûå çåðíà ïðè âðåçàíèè â îáðàáàòûâàåìóþ ïîâåðõíîñòü îáðàçóþò òðåùèíû, îïåðåæàþùèå ïåðåìåùåíèå çåðåí.  ðåçóëüòàòå ïà ïîâåðõíîñòè âîçíèêàþò âûêîëêè, êîòîðûå îáóñëîâëèâàþò ñúåì ìàòåðèàëà çàãîòîâêè.
Çàêðåïëåííûå çåðíà ñ òå÷åíèåì âðåìåíè çàòóïëÿþòñÿ, óñèëèå ðåçàíèÿ óâåëè÷èâàåòñÿ, è îíè âûêðàøèâàþòñÿ èç ñâÿçêè, íî íå ðàñêàëûâàþòñÿ. Âìåñòî íèõ âñòóïàþò â ðàáîòó íîâûå çåðíà òîãî æå ðàçìåðà, è ïðîöåññ øëèôîâàíèÿ èäåò ñ ðàâíîìåðíîé èíòåíñèâíîñòüþ.
Ðèñ.4. Øëèôîâàíèå çàêðåïëåííûì àáðàçèâîì
Îáðàáîòêà òàêèì ñïîñîáîì ñîïðîâîæäàåòñÿ çíà÷èòåëüíûì íàãðåâîì êîíòàêòèðóþùèõ ïîâåðõíîñòåé è îáðàçîâàíèåì áîëüøîãî êîëè÷åñòâà îòõîäîâ. Äëÿ óìåíüøåíèÿ òåìïåðàòóðû è òðåíèÿ ìåæäó èíñòðóìåíòîì è çàãîòîâêîé, à òàêæå äëÿ óäàëåíèÿ îòõîäîâ â ïðîöåññå øëèôîâàíèÿ ïðèìåíÿþò îáèëüíóþ ïîäà÷ó ñìàçî÷íî-îõëàæäàþùåé æèäêîñòè.
Óäåëüíûé îáúåì óäàëÿåìîãî ïðèïóñêà ïðîïîðöèîíàëåí êðóïíîñòè, òâåðäîñòè, ïðî÷íîñòè àáðàçèâíûõ çåðåí è ñâÿçêè. Ñòåêëî îáðàáàòûâàåòñÿ çàêðåïëåííûìè àáðàçèâíûìè çåðíàìè ïðèáëèçèòåëüíî â 20 ðàç áûñòðåå, ÷åì ñâîáîäíûìè. Áîëüøàÿ ñêîðîñòü øëèôîâàíèÿ ñòåêëà çàêðåïëåííûì àáðàçèâîì ïî ñðàâíåíèþ ñ îáðàáîòêîé ñâîáîäíûì àáðàçèâîì îáúÿñíÿåòñÿ ðàçëè÷íûìè ïðè÷èíàìè.
Çàêðåïëåííûé àáðàçèâ âûçûâàåò íå ðàçðîçíåííûå òî÷å÷íûå âûêîëêè, à ñïëîøíûå öàðàïèíû. Çàêðåïëåííûå àáðàçèâíûå çåðíà ðàáîòàþò êàê ðåçöû. Çàêðåïëåííûå çåðíà ðàçðóøàþòñÿ òîëüêî ïðè âîçäåéñòâèè íà ñòåêëî, à ñâîáîäíûå èçìåëü÷àþòñÿ è îò âçàèìíîãî ïåðåòèðàíèÿ. Íåîäíîðîäíîñòü ðàçìåðîâ çåðåí ïðè äàííîì ñïîñîáå íå ïðîÿâëÿåòñÿ, ïîñêîëüêó îíè ðàáîòàþò òîëüêî âûñòóïàþùèìè èç ñâÿçêè îñòðûìè ãðàíÿìè. Ðàáî÷åå äàâëåíèå èíñòðóìåíòà ñîñðåäîòà÷èâàåòñÿ íà íåáîëüøîì ó÷àñòêå ïîâåðõíîñòè çåðåí, âûñòóïàþùèõ èç ñâÿçêè, è äîñòèãàåò çíà÷èòåëüíûõ âåëè÷èí. Ñêîðîñòü ðåçàíèÿ çàêðåïëåííûì àáðàçèâîì ñîñòàâëÿåò îò 10 äî 50 ì/ñ, à ñâîáîäíûì àáðàçèâîì 3—7 ì/ñ.
Ïîëèðîâàíèå
Ïðîöåññ ïîëèðîâàíèÿ îïòè÷åñêèõ äåòàëåé ñâÿçàí ñ äîñòèæåíèåì âåëè÷èíû ìèêðîíåðîâíîñòåé çíà÷èòåëüíî ìåíüøåé äëèíû âîëíû ñâåòà, ò.å. ìåíåå 0,05 ìêì.  ýòîì ñëó÷àå ïîâåðõíîñòü ñòàíîâèòñÿ ïðîçðà÷íîé äëÿ îïòè÷åñêîãî èçëó÷åíèÿ. Êðîìå òîãî, ïîãðåøíîñòè ôîðìû è ðàçìåðîâ ýòîé ïîâåðõíîñòè òàêæå ñîñòàâëÿþò äîëè ìèêðîìåòðà.
 ïðîöåññå ïîëèðîâàíèÿ (ðèñ.5) óïðóãîïëàñòè÷íûé ñëîé 2 (îáû÷íî ñìîëà, ñóêíî èëè ôåòð) ïîëèðîâàëüíèêà 1, ïëàñòè÷åñêè äåôîðìèðóÿñü, âûãëàæèâàåòñÿ ïî øëèôîâàííîé ïîâåðõíîñòè çàãîòîâêè 5. Çåðíà 3 ïîëèðóþùåãî ïîðîøêà íàõîäÿòñÿ ìåæäó ïîëèðî-âàëüíèêîì è çàãîòîâêîé, ïîâåðõíîñòíûå íåðîâíîñòè êîòîðûõ çíà÷èòåëüíî áîëüøå çåðåí ïîëèðóþùåãî ïîðîøêà. Ðàçìåðû çåðåí ïîðîøêà îáû÷íî ëåæàò â ïðåäåëàõ îò 0,5 äî 2 ìêì.
Âîäà 4, â êîòîðîé âçâåøåíû çåðíà, â ïåðâûå ìîìåíòû ïîäà÷è îêàçûâàåò ïðîòèâîäàâëåíèå íàæèìó, íî çàòåì ðàñòåêàåòñÿ è çåðíà çàêðåïëÿþòñÿ â íàðóæíîì ñëîå ñìîëû. ×àñòü çåðåí, åùå íå çàêðåïèâøèõñÿ â ñìîëå, ïåðåêàòûâàåòñÿ èëè, çàêðåïèâøèñü íà ìãíîâåíèå, ïðîäîëæàåò äâèæåíèå.
Çåðíà ñðåçàþò âåðøèíû ðåëüåôíîãî øëèôîâàííîãî ñëîÿ, êîòîðûå ñòàíîâÿòñÿ ãëàäêèìè, ïîëèðîâàííûìè.  äàëüíåéøåì ðàçìåðû ïîëèðîâàííûõ ïëîùàäîê óâåëè÷èâàþòñÿ, âûñîòà íåðîâíîñòåé óìåíüøàåòñÿ äî ñîòûõ äîëåé ìèêðîìåòðà.
Ðèñ. 5. Ïîëèðîâàíèå
 íà÷àëå ïðîöåññà ïîëèðîâàíèÿ ðàáîòà çàêðåïëåííûõ çåðåí ýôôåêòèâíåå, òàê êàê ïëîùàäü âïàäèí åùå âåëèêà è ïåðåêàòûâàþùèìñÿ çåðíàì íåãäå çàêðåïëÿòüñÿ. Òîëùèíà ñäèðàåìûõ ïëåíîê óìåíüøàåòñÿ ïðè ðàñøèðåíèè ïëîùàäè ïîëèðîâàííûõ ó÷àñòêîâ è ê êîíöó ïðîöåññà îáðàáîòêè ïðèáëèçèòåëüíî ðàâíà âûñîòå îñòàþùèõñÿ ïîâåðõíîñòíûõ íåðîâíîñòåé. Ïîä äåéñòâèåì âîäû êîëëîèäíàÿ ïëåíêà îáðàçóåòñÿ è ñäèðàåòñÿ âíîâü âñå áîëåå òîíêèìè ñëîÿìè.
Ïëàñòè÷åñêèå ñâîéñòâà ñìîëû, óäåðæèâàþùåé çåðíà, ê êîëëîèäíîé ïëåíêè ñïîñîáñòâóþò òîìó, ÷òî ðàáîòà çåðåí ïîëèðóþùåãî ïîðîøêà íå ñîïðîâîæäàåòñÿ ïîÿâëåíèåì öàðàïèí. Áëàãîäàðÿ ïëàñòè÷åñêèì ñâîéñòâàì êîëëîèäíîé ïëåíêè áîðîçäû, îáðàçóþùèåñÿ îò ñíÿòèÿ ìàòåðèàëà, çàòÿãèâàþòñÿ è çàïîëíÿþòñÿ ïðîäóêòàìè ðàçðóøåíèÿ ñòåêëà.
Ïðèïóñêè îïåðàöèîííûå
Ïîíÿòèå î ïðèïóñêå. Òåõíîëîãè÷åñêèé ïðîöåññ ìåõàíè÷åñêîé îáðàáîòêè îïòè÷åñêèõ äåòàëåé ñîñòîèò èç íåñêîëüêèõ îïåðàöèé, êîòîðûå âûïîëíÿþò íà îäíîì îïðåäåëåííîì ðàáî÷åì ìåñòå. Òàêèõ îïåðàöèé îáû÷íî íå ìåíåå òðåõ: çàãîòîâèòåëüíûå, øëèôîâàíèå è ïîëèðîâàíèå.
Ãîòîâûå äåòàëè ïîëó÷àþò èç çàãîòîâîê, ïîñëåäîâàòåëüíî óäàëÿÿ ñ èõ ïîâåðõíîñòåé ìàòåðèàë. Ïðè÷åì íà êàæäîì ïåðåõîäå ñ çàãîòîâêè óäàëÿþò îïðåäåëåííûé ñëîé ìàòåðèàëà, âñëåäñòâèå ÷åãî åå ðàçìåðû è ìàññà óìåíüøàþòñÿ, à îáðàáàòûâàåìûå ïîâåðõíîñòè ïîñòåïåííî ïðèîáðåòàþò ôîðìó è ðàçìåðû ãîòîâîé äåòàëè. Äëÿ ñóæäåíèÿ î ðàçíîñòè ðàçìåðîâ çàãîòîâêè è äåòàëè ââåäåíî ïîíÿòèå î ïðèïóñêàõ.
Ïðèïóñêîì íàçûâàþò èçáûòî÷íûé (ñâåðõ ðàçìåðà äåòàëè ïî ÷åðòåæó) ñëîé ìàòåðèàëà çàãîòîâêè, óäàëÿåìûé â ïpoöåññå îáðàáîòêè. Êàê ïðàâèëî, ïðèïóñê íàçíà÷àþò ïà ñòîðîíó â âèäå ñëîÿ ìàòåðèàëà ïî òîëùèíå. Ïðèïóñê ìîæåò áûòü ñ äâóñòîðîííèì è îäíîñòîðîííèì ðàñïîëîæåíèåì.
Äëÿ ýêîíîìèè ìàòåðèàëà, óäåøåâëåíèÿ îáðàáîòêè äåòàëè, îáåñïå÷åíèÿ ýôôåêòèâíîñòè òåõíîëîãè÷åñêîãî ïðîöåññà ïðèïóñê íåîáõîäèìî íàçíà÷àòü, èñõîäÿ èç óñëîâèé ïîëó÷åíèÿ òðåáóåìîãî êà÷åñòâà ïðè îáåñïå÷åíèè íàèìåíüøåé òðóäîåìêîñòè îáðàáîòêè. Óâåëè÷åííûå ïðèïóñêè íà îáðàáîòêó ïðèâîäÿò ê íåíóæíûì çàòðàòàì âðåìåíè, ìàòåðèàëà, ýíåðãèè è àáðàçèâíîãî ïîðîøêà, ÷òî óâåëè÷èâàåò ñåáåñòîèìîñòü èçäåëèÿ. Óìåíüøåíèå ïðèïóñêà óäåøåâëÿåò ïðîäóêöèþ, îäíàêî ïðè çàíèæåíèè ïðèïóñêà çàòðóäíÿåòñÿ òåõíîëîãèÿ îáðàáîòêè äåòàëè, íå ãàðàíòèðóåòñÿ óäàëåíèå äåôåêòíîãî è òðåùèíîâàòîãî ñëîÿ ìàòåðèàëà, ïñ îáåñïå÷èâàåòñÿ òðåáóåìàÿ òî÷íîñòü è çàäàííàÿ øåðîõîâàòîñòü ïîâåðõíîñòåé.
Âåëè÷èíó ïðèïóñêà îïðåäåëÿþò â çàâèñèìîñòè îò ìàòåðèàëà çàãîòîâêè, âèäà, ðàçìåðîâ, âåëè÷èíû äåôåêòíîãî ñëîÿ íà îáðàáàòûâàåìîé ïîâåðõíîñòè, ôîðìû äåòàëè, òðåáóåìîé òî÷íîñòè è çàäàííîé øåðîõîâàòîñòè, ñëîæíîñòè ïðîöåññà îáðàáîòêè è äðóãèõ ôàêòîðîâ.
Puc. 6 Ñõåìà ðàñïîëîæåíèÿ Ðèñ. 7 Ðàñïðåäåëåíèå ïðèïóñêà
ìåæîïåðàöèîííûõ ïðèïóñêîâ íà îäíó ñòîðîíó çàãîòîâêè
Ðàñïðåäåëåíèå ïðèïóñêà. Ðàçëè÷àþò îáùèå, ìåæîïåðàöèîííûå è ìåæïåðåõîäíûå ïðèïóñêè. Îáùèé ïðèïóñê ðàâåí ðàçíîñòè ðàçìåðîâ çàãîòîâêè è äåòàëè. Ìåæîïåðàöèîííûì èëè ìåæïåðåõîäíûì ïðèïóñêîì íàçûâàþò ñëîé ìàòåðèàëà, ñíèìàåìûé ïðè âûïîëíåíèè îïðåäåëåííûõ îïåðàöèé èëè ïåðåõîäîâ.
×èñëåííî ìåæîïåðàöèîííûé ïðèïóñê ðàâåí ðàçíîñòè ðàçìåðîâ çàãîòîâêè, ïîëó÷åííûõ ïðè äâóõ ñìåæíûõ îïåðàöèÿõ. Íàïðèìåð, ïðè îáðàáîòêå ïëîñêîé ïîâåðõíîñòè ïëàñòèíû (ðèñ. 6)
z1= α1 – α2; z2= α2 – α3; z3 = α3 – α4 ,
ãäå z1,z2,z3 — ìåæîïåðàöèîííûå ïðèïóñêè; α1, α2, α3, α4 — ìåæîïåðàöèîííûå ðàçìåðû. Îáùèé ïðèïóñê zî = à1 – à4 îïðåäåëÿþò êàê ñóììó âñåõ ìåæîïåðàöèîííûõ ïðèïóñêîâ.
Âåëè÷èíó ïðèïóñêà íà ñòîðîíó çàãîòîâêè îïðåäåëÿþò èç çàâèñèìîñòè (ðèñ. 7) zB= (Hà + Ta) + (ρa + ξ ), ãäå zB —ìèíèìàëüíûé ïðèïóñê ïà îáðàáîòêó (íà ñòîðîíó); Hà— âûñîòà ìèêðîíåðîâíîñòåé, êîòîðàÿ çàâèñèò îò âåëè÷èíû çåðåí àáðàçèâà, ìàòåðèàëà èíñòðóìåíòà è äðóãèõ ôàêòîðîâ ïðåäûäóùåé îáðàáîòêè; Ta — ãëóáèíà äåôåêòíîãî ïîâåðõíîñòíîãî ñëîÿ; ρa — ñóììàðíîå çíà÷åíèå ïðîñòðàíñòâåííûõ îòêëîíåíèé îáðàáàòûâàåìîé ïîâåðõíîñòè; ξ —ïîãðåøíîñòü íà óñòàíîâêó çàãîòîâêè. Ïîñëåäíþþ ñóììó äâóõ ñëàãàåìûõ îáû÷íî ïðèíèìàþò ðàâíîé îäíîé ïÿòîé îò ñóììû ïåðâûõ äâóõ ñëàãàåìûõ. Åñëè çàãîòîâêó îáðàáàòûâàþò ñ äâóõ ñòîðîí, òî ïðèïóñê íà äâå ñòîðîíû óäâàèâàþò. Çíà÷åíèå (Hà + Ta) äëÿ ïðåññîâîê ïðèíèìàþò ðàâíûì 0,3—0,5 ìì, ïîñëå îáäèðêè 0,1—0,3 ìì, ñðåäíåãî øëèôîâàíèÿ 0,02—0,05 ìì.
Åñëè ïðè îáðàáîòêå ïëîñêèõ ïîâåðõíîñòåé ïðèïóñê ñíèìàþò è îñíîâíîì ðàâíîìåðíûìè ñëîÿìè, çà èñêëþ÷åíèåì óäàëåíèÿ ïîãðåøíîñòåé óãëîâûõ ðàçìåðîâ, òî ïðè îáðàáîòêå ñôåðè÷åñêèõ ïîâåðõíîñòåé ýòî âûïîëíÿþò êàê ðàâíîìåðíûìè, òàê è íåðàâíîìåðíûìè ñëîÿìè. Ýêîíîìè÷åñêè öåëåñîîáðàçíî ñíèìàòü ïðèïóñê, ñî ñôåðè÷åñêèõ ïîâåðõíîñòåé ðàâíîìåðíûìè ñëîÿìè, íî â ýòîì ñëó÷àå äëÿ êàæäîãî ïåðåõîäà (ðèñ. 8) íåîáõîäèìî íàçíà÷àòü ðàçëè÷íûå ðàäèóñû (R1 — R3) øëèôîâàëüíèêîâ, êîòîðûå ðàññ÷èòûâàþò ïî îïðåäåëåííûì ôîðìóëàì
Ðèñ.8. Ðàñïîëîæåíèå ïðèïóñêà íà ñôåðè÷åñêîé ïîâåðõíîñòè.
Åñëè æå ïðèïóñê ñíèìàþò èíñòðóìåíòàìè îäíîãî ðàäèóñà, òî òîëùèíà óäàëÿåìîãî ñëîÿ áóäåò íåðàâíîìåðíîé, ïðè÷åì äëÿ âûïóêëûx ïîâåðõíîñòåé îíà â öåíòðå áóäåò ìàêñèìàëüíîé, à äëÿ âîãíóòûõ — ìèíèìàëüíîé.
 îïòè÷åñêîì ïðîèçâîäñòâå òåîðèÿ ïåðåõîäîâ óñòàíàâëèâàåò ñâÿçü ìåæäó êðóïíîñòüþ çåðíà àáðàçèâà, òîëùèíîé ñëîÿ àáðàçèâà, âûñîòîé ìèêðîíåðîâíîñòåé è äåôåêòíîãî ñëîÿ ñî çíà÷åíèÿìè ðàäèóñîâ êðèâèçíû øëèôîâàëüíèêîâ è äåòàëè äëÿ êàæäîãî ïåðåõîäà. Îáðàáàòûâàåìûå ïîâåðõíîñòè çàãîòîâîê èëè áëîêîâ, ó êîòîðûõ îòíîøåíèå äèàìåòðà ê ðàäèóñó êðèâèçíû ìåíåå 0,8 øëèôóþò îäíèì èíñòðóìåíòîì, èñïîëüçóÿ ðàçíûå ìèêðîïîðîøêè. Ýòî îáúÿñíÿåòñÿ òåì, ÷òî èçìåíåíèå ðàäèóñîâ øëèôîâàëüíèêîâ íåâåëèêî è íå ñêàçûâàåòñÿ ïðè ñìåíå ïåðåõîäîâ.
ЛИТЕРАТУРА
- Справочник технолога-оптика под редакцией М.А. Окатова, Политехника Санкт-Петербург, 2004. – 679 с.
- Запрягаева Л.А., Свешникова И.С. Расчет и оптических систем. М. Логос, 2000. – 581 с.
- Апенко М.И., Запрягаева Л.А., Свешникова И.С. Задачник по прикладной оптике, Высшая школа, 2003. – 591 с.
Нашли опечатку? Выделите и нажмите CTRL+Enter
