Изготовление и контроль оптических деталей - Ефремов А.А.
Скачать (прямая ссылка):
Электрофизические методы обработки оптических деталей из металлов, различных сплавов, металлокерамики и других материалов имеют ряд особенностей по сравнению с механической обработкой оптических деталей.
На производительность влияют не механические, а физические и химические свойства материалов: теплопроводность, валентность и т. д. Отсутствует необходимость в специальных инструментах или абразивах более твердых, чем обрабатываемый материал. Малый износ инструментов. Значительно сокращаются отходы ‘материалов. Особенно большое значение это имеет при обработке дорогостоящих материалов, таких, как кремний, германий, рубин, кварц, алмаз и другие монокристаллы. Сокращается также потребность в дорогостоящих абразивах, алмазе и т. д. Повышается качество обработки по сравнению с механическими методами, уменьшаются микротрещины, наклеп, коррозия и т. п.
закрепляются в наружном слое смолы. Часть зерен, еще не закрепившихся в смоле, перекатывается или, закрепившись на мгновение, продолжает движение.
Рис. 9.3. Полирование
Зерна срезают вершины рельефного шлифованного слоя, которые становятся гладкими, полированными. В дальнейшем размеры полированных площадок увеличиваются, высота неровностей уменьшается до сотых долей микрометра.
9.4. Электрофизические методы обработки
102
Рис. 9.4. Электрохимическая обработка
Электрохимическая обработка. Этот вид обработки основан на явлениях электролиза, т. е. явлениях, имеющих место при прохождении электрического тока через растворы электролитов. В большинстве современных методов обработки используют процесс анодного растворения, т. е. переход металла, помещенного в ванну с электролитом в качестве анода, из металлического соединения в различные неметаллические соединения (соли, окислы и т. д.). На поверхности обрабатываемого изделия 1 (рис. 9.4) образуется плохо проводящая ток пленка 2, заполняющая поверхностные впадины, но не препятствующая анодному растворению выступающих гребешков. В ванну 5 заливают электролит 3 (обычно растворы солей). В качестве катода 4 используют металлы.
Электрохимически полированная поверхность свободна от деформированного слоя и других структурных и химических изменений. Поэтому поверхность детали обладает более высокой коррозионной стойкостью по сравнению с механически полированной поверхностью.
Одним из преимуществ электрохимического полирования является относительная технологическая несложность; использование стандартного гальванотехнического оборудования, возможность единовременной обработки больших площадей и изделий сложной формы; отсутствие необходимости в специальном инструменте и т. д. При нанесении покрытий из других металлов предварительное электрополирование повышает прочность сцепления покрытия с подложкой.
Недостатками являются невысокая удельная производительность и затруднительность форсирования ее повышением плотности тока; чувствительность к изменениям состояния и состава электролита, существенное влияние состояния обрабатываемой поверхности на качество получаемой поверхности; трудность достижения шероховатости меньше Rz 0,04 мкм. Поэтому электрохимически обработанную поверхность называют условно полированной.
Анодно-механическая обработка (АМО). При этом способе обработки электрохимическое растворение сочетается с механическим удалением продуктов растворения. При сближении двух электродов 1,4 и наличии между ними электролита 3 происходит разрушение анода (анодное растворение) во время прохождения тока. Если электроды неподвижны, процесс разрушения быстро замедляется (рис. 9.5), так как образующаяся пленка 2 плохо проводит ток и изолирует электрод один от другого. Если же, прилагая небольшие механические усилия, удалить образующиеся продукты движением инструмента 4, то процесс обработки протекает непрерывно, обнажающийся металл разрушается далее.
Подачу инструмента осуществляют так, чтобы зазор между
103
электродами был заполнен тонкой прослойкой электролита, которая предотвращает контакт инструмента с деталью. В качестве электролита используют жидкое стекло. Материалом инструмента является медь, которая по сравнению со сталью обладает более высокой электропроводностью, значительно меньше изнашивается— на 10—30% износа заготовки. На поверхности инструмента делают канавки 5 для лучшей циркуляции электролита. Шерохо-
ватость поверхности при анодно-механическом шлифовании достигает по Ra 0,7 мкм.
Разновидностями АМО являются электроабразивные и электроалмаз-ные процессы обработки с применением токопроводящих абразивных кругов вместо металлического диска. Связку круга изготовляют из металлического порошка или смеси графита с бакелитом.
К достоинствам электроабразивной обработки относят малую шероховатость, определяемую размером зерен; работу на безопасных напряжениях, низкую плотность тока, исключающую тепловые воздействия.
Электроалмазная обработка дает еще более высокие показатели по производительности. Скорость обработки 20—30 м/с. Наличие малых зазоров (0,01—0,03 мм) между электродами позволяет довести плотность тока до 300—500 А/см2, что обеспечивает высокую производительность (до 2000 мм3/мин) при шероховатости поверхности по Ra менее 0,7 мкм. Износ инструмента небольшой (0,1—2%), алмазоносный слой до. 3 мм, концентрация алмаза до 100% и выше. Шлифуют совместно твердый и мягкий материалы, инструмент не засаливается.
