Изготовление и контроль оптических деталей - Ефремов А.А.
Скачать (прямая ссылка):
Оптические детали изготовляют с применением различного инструмента и технологической оснастки, способствующей установке и закреплению заготовок для обработки. Заготовительные операции, обработку вспомогательных поверхностей, грубое и среднее шлифование осуществляют инструментом со связанным абразивом, чаще алмазным. Тонкое шлифование и полирование предполагает использование водных суспензий порошков абразивов.
106
10.1. Алмазный инструмент
Характеристики алмазного инструмента. Алмазный инструмент для обработки оптических деталей состоит из основы (металлического корпуса), к которой прочно прикреплен алмазоносный слой. Алмазоносный слой — это связующее вещество, закрепляющее алмазный порошок на металлическом корпусе. Металлический корпус из стали или сплавов алюминия формой и конструкцией согласуется с формой и конструкцией узлов крепления обрабатывающих станков. К основным характеристикам алмазоносного слоя, определяющим его эксплуатационные свойства, относят сорт или марку алмаза, зернистость алмазного порошка, связку, ее природу, механические и физико-химические свойства, концентрацию алмаза в связке.
Сорт или марку алмаза природного или синтетического выбирают с учетом его работоспособности и эффективности обработки.
Зернистость алмазного порошка определяет производительность обработки и шероховатость обработанной поверхности, т. е. по зернистости алмазного порошка оценивают эффективность применения инструмента. _
Связка создает необходимую прочность закрепления зерен алмаза в инструменте и, следовательно, обеспечивает работоспособность инструмента. Состав связки выбирают с учетом свойств обрабатываемого материала, режимов обработки, свойств и эффективности СОЖ, а также требуемого качества обработки. Существуют металлические (М), керамические (К) и органические (О) связки алмазного порошка. Чаще используют металлические связки, получаемые прессованием с последующим спеканием порошков металлов или их сплавов с равномерно распределенными в них зернами алмаза. Металлические связки обозначают буквой М с цифровыми и буквенными показателями, например, Ml, М10, МЖ, характеризующими состав и свойства связки. Для изготовления связок используют порошки меди, олова, железа, никеля, кобальта, цинка, алюминия и др. Например, связка Ml состоит из 80% меди и 20% олова; связка МЖ — из 51% железа, 32% меди, 8% олова и 9% никеля. Особым видом металлических связок являются слои металла, чаще никеля, получаемые гальваническим осаждением из электролита на корпус инструмента. При этом взвешенные в электролите зерна алмаза прочно закрепляются в слое металла. Такой инструмент обладает высокой прочностью и достаточной износостойкостью.
Концентрация алмазного порошка в инструменте определяет объемное или весовое содержание его в связке. Высокая абразивная способность алмаза позволяет изготовлять инструмент со средним содержанием алмаза в связке до 25% объема, что условно принято за 100%-ную концентрацию алмаза в инструменте. Такая концентрация предусматривает содержание в 1 см3 алмазного слоя 4,4 кар (1 кар = 0,2 г) алмаза.
107
Стоимость алмазного инструмента прежде всего зависит от весового содержания в нем алмаза. Концентрация алмаза влияет на производительность обработки, срок эксплуатации инструмента. Концентрацию выбирают с учетом формы рабочей поверхности инструмента, зернистости алмазного порошка, износостойкости связки. Для обработки оптических. деталей концентрацию алмаза в инструменте повышают с увеличением зернистости и наоборот. В основе такого подхода лежат условия обработки. С увеличением зернистости при постоянной концентрации алмаза число зерен на единице площади рабочей поверхности инструмента уменьшается. Производительность обработки снижается, а увеличение нагрузки на каждое зерно возрастает, что ускоряет износ инструмента. С уменьшением зернистости при той же концентрации алмаза число зерен, участвующих в обработке, увеличивается, но производительность обработки снижается, так как уменьшается пространство, в котором располагаются продукты износа, и нарушается режим самозатачивания инструмента. Ориентировочное соотношение зернистости и концентрации алмаза в инструменте приведено ниже.
Зернистость . . . 10/7— 28/20— 63/50— 125/100— 200/160
—20/14 —50/40 —100/80 —160/125 и более
Концентрация, % • ¦ Ю 20—25 50—75 75—100' 100
и более
Изготовление алмазного инструмента. Алмазный инструмент изготовляют прессованием или методами порошковой металлургии, гальваностегией, насечкой, закреплением одиночного алмаза в оправке.
Изготовление инструмента прессованием и методами порошковой металлургии начинают с точения металлического корпуса. При этом должны быть обеспечены заданная точность посадки инструмента на шпиндель станка и достаточная прочность соединения с алмазоносным слоем, что достигается фигурным точением пазов и рисок с последующим образованием на. несущей поверхности корпуса без алмазного слоя, близкого по составу к связке. Большинство связок содержит медь, поэтому на несущую поверхность корпуса электролизом осаждают слой меди.
