Изготовление и контроль оптических деталей - Ефремов А.А.
Скачать (прямая ссылка):
Равномерность структуры шлифованной поверхности нарушается дефектами — царапинами, точками и выколками. Они образуются в том случае, когда зерно надолго закрепляется в ш'лифо-вальнике или имеются зерна размером в несколько раз больше, чем зерна основной фракции. В последнем случае крупные зерна не раскалываются и оставляют на стекле крупные царапины и выколки.
Химическое взаимодействие воды с растворимыми компонентами стекла проявляется в том, что вода активно вступает в реакцию с поверхностным слоем стекла, образуя внутри трещин коллоидную пленку кремневой кислоты, которая занимает объем больший, чем стекло. Таким образом, вода расширяет и углубляет трещины, ускоряя и облегчая удаление осколков стекла при абразивной обработке.
9.2. Шлифование закрепленным абразивом
На заготовительных операциях, а в последнее время и на операциях среднего и мелкого шлифования, используют инструменты с закрепленным абразивом. Особенно широко этот способ обработки стал применяться в оптической промышленности после появления синтетических алмазных порошков. Это позволило наладить выпуск алмазных инструментов, в которых алмазные зерна 2 (рис. 9.2) определенной крупности жестко закреплены в теле инструмента металлической связкой из сплавов меди и железа.
Шлифование таким инструментом 1 (рис. 9.2) производится на станке при перемещении его по заготовке 5 со скоростью v и давлением Р. Между инструментом и заготовкой находятся вырванные из связки абразивные или алмазные зерна 3 и слой смазочно-охлаждающей жидкости 4, Кроме силового воздействия инструмента на заготовку он подается на глубину снимаемого припуска с помощью механизма поперечной подачи станка.
Процесс обработки закрепленным абразивом отличаются от способа обработки свободным абразивом. Быстро движущиеся и
100
Рис. 9.2. Шлифование закрепленным абразивом
жестко закрепленные в инструменте абразивные зерна при врезании в обрабатываемую поверхность образуют трещины, опережающие перемещение зерен. В результате на поверхности возникают выколки, которые обусловливают съем материала заготовки.
Закрепленные зерна с течением времени затупляются, усилие резания увеличивается, и они выкрашиваются из связки, но не раскалываются. Вместо них вступают в работу новые зерна того же размера, и процесс шлифования идет с равномерной интенсивностью.
Обработка таким способом сопровождается значительным нагревом контактирующих поверхностей и образованием большого количества' отходов. Для уменьшения температуры и трения между инструментом и заготовкой, а также для удаления отходов в процессе шлифования применяют обильную подачу смазочно-охлаждающей жидкости.
Удельный объем удаляемого припуска пропорционален крупности, твердости, прочности абразивных зерен и связки. Стекло обрабатывается закрепленными абразивными зернами приблизительно в 20 раз быстрее, чем свободными. Большая скорость шлифования стекла закрепленным абразивом по сравнению с обработкой свободным абразивом объясняется различными причинами.
Закрепленный абразив вызывает не разрозненные точечные выколки, а сплошные царапины. Закрепленные абразивные зерна работают как резцы. Закрепленные зерна разрушаются только при воздействии на стекло, а свободные измельчаются и от взаимного перетирания. Неоднородность размеров зерен при данном способе не проявляется, поскольку они работают только выступающими из связки острыми гранями. Рабочее давление инструмента сосредоточивается на небольшом участке поверхности зерен, выступающих из связки, и достигает значительных величин. Скорость резания закрепленным абразивом составляет от 10 до 50 м/с, а свободным абразивом 3—7 м/с.
9.3. Полирование
Процесс полирования оптических деталей связан с достижением величины микронеровностей значительно меньшей длины волны света, т. е. менее 0,05* мкм. В этом случае поверхность становится прозрачно# для оптического излучения. Кроме того, погрешности формы и размеров этой поверхности также составляют доли микрометра.
В процессе полирования (рис. 9.3) упругопластичный слой 2 (обычно смола, сукно или фетр) полировальника 1, пластически деформируясь, выглаживается по шлифованной поверхности заго-
101
товки 5. Зерна 3 полирующего порошка находятся между полировальником и заготовкой, поверхностные неровности которых значительно больше зерен полирующего порошка. Размеры зерен порошка обычно лежат в пределах от 0,5 до 2 мкм.
Вода 4, в которой взвешены зерна, в первые моменты подачи оказывает противодавление нажиму, но затем растекается и зерна
В начале процесса полирования работа закрепленных зерен эффективнее, так как площадь впадин еще велика и перекатывающимся зернам негде закрепляться. Толщина сдираемых пленок уменьшается при расширении площади полированных участков и к концу процесса обработки приблизительно равна высоте остающихся поверхностных неровностей. Под действием воды коллоидная ' пленка образуется и сдирается вновь все более тонкими слоями.
Пластические свойства смолы, удерживающей зерна, и коллоидной пленки способствуют тому, что. работа зерен полирующего порошка не сопровождается появлением царапин. Благодаря пластическим свойствам коллоидной пленки борозды, образующиеся от снятия материала, затягиваются и заполняются продуктами разрушения стекла.
