Справочник технолога-оптика - Окатов М.А.
ISBN 5-7325-0236-Х
Скачать (прямая ссылка):
Обработка полирующими абразивами. Это завершающая стадия механической обработки отражающих и преломляющих поверхностей, в результате которой неровности поверхности оказываются меньше длины волны видимой области спектра (Rz < < 0,05 мкм), а ее форма приобретает заданную точность. Полирование представляет собой сложный физико-химической процесс, в котором главным является разрушение стекла зернами абразива, закрепленными в поверхностном слое материала, образующего рабочую поверхность инструмента. При относительном перемещении изделия и инструмента зерна полирующего абразива подобно резцам срезают ультрамикроскопические частицы, пластически деформируя поверхностный слой стекла. Размер образующихся неровностей мал, и поэтому они не обнаруживаются при обычном наблюдении. Условия, необходимые для такого процесса, создаются совокупностью одновременного действия нескольких факторов: упруго-пластическими свойствами материала рабочей поверхности инструмента, которые определяют возможность нивелирования уровня выступающей части зерен, малым размером последних, несжимаемым слоем жидкости в зазоре между притираемыми поверхностями и ограничивающим глубину врезания зерен в стекло. Определенную роль в процессе играют и химические реакции: химическое действие суспензии полирующего абразива на стекло и инструмент, что подтверждается замедлением или ускорением процесса в зависимости от марки стекла и состава суспензии; гидролиз уль-трамикроскопических (= 10-2 мкм) частиц стекла, срезаемых зернами абразива. Продукты гидролиза заполняют дефекты (царапины, точки) на полируемой поверхности.
На полированной поверхности стекла при определенных условиях наблюдения можно обнаружить неровности — следы работы зерен полирующего абразива. Их размер, по данным ряда авторов, для стекол, имеющих неодинаковую твердость, лежит в пределах (0,3 -г- 3,0)10-2 мкм; в то время как толщина пленки коллоидной кремниевой кислоты, образующейся под действием атмосферной влаги или воды на поверхности стекол разных марок, лежит в пределах (1,5 + 7,0)10-3 мкм. Увеличение размера зерна полирующего абразива, повышение упругости материала, образующего рабочую поверхность полировальника, и уменьшение твердости стекла вызывают закономерное увеличение неровностей. В видимой и ИК-областях спектра, когда длина волны света значительно превосходит размер неровностей полированной поверхности, последние не влияют на работу оптической детали. В УФ-области неровности того же размера становятся сопоставимыми с длиной волны. Они вызывают рассеяние света и снижают его пропускание. Строение полированной поверхности имеет существенное значение для
238
подложек, на которые наносят тонкие пленки, где размер неровностей допустим в пределах десятых долей нанометра, а также для деталей из материалов, прозрачных в УФ-области спектра.
Особенностью полированной поверхности является наличие упрочненного (наклепанного) слоя, микротвердость которого превышает микротвердость поверхности излома. Глубина распространения упрочненного слоя зависит от физико-механических свойств оптического материала [4.7].
4.5. СПОСОБЫ ФОРМООБРАЗОВАНИЯ СФЕРИЧЕСКИХ И ПЛОСКИХ ПОВЕРХНОСТЕЙ
В основе способа принудительного формообразования лежит геометрия пространственного пересечения двух тел — кольцевого алмазного инструмента 1 и изделия 2 (рис. 4.13). Оба тела жестко связаны с осями их вращения, которые лежат в одной плоскости и пересекаются в точке О под некоторым углом а. При вращении этих тел и перемещении одного из них вдоль оси Oz кромка инструмента вырезает в теле изделия поверхность, все точки которой лежат на окружности, образованной вращением инструмента относительно оси ОК, и равноудалены от точки О. В то же время все точки поверхности, вырезанной инструментом, представляют тело вращения относительно оси Oz и также равноудалены от точки О. Данному геометрическому свойству удовлетворяет сфера х2 + у2 + z2 = R2. Радиус R сферического сегментаR = ?)/(2sin а), где?> — диаметр инструмента. Сохраняя положение кромки инструмента на оси Oz и изменяя угол а, радиусR поверхности увеличивают или уменьшают. При а = О R = °°.
Рис. 4.13. Схемы принудительного формообразования сферических по-
верхностей: а — выпуклых; б — вогнутых
!
239
Жесткая кинематическая связь системы «станок—приспособление—инструмент—деталь», в которой замыкающим звеном является изделие, определяет зависимость точности формообразования от точности оборудования, что ограничивает область применения данного способа операцией предварительного шлифования сферических и плоских поверхностей. Выполняют эту операцию на предварительно настраиваемых станках, работающих в автоматическом или полуавтоматическом цикле. Статистические методы анализа процесса позволяют объективно оценить некоторые тех-нико-экономические показатели оборудования, а именно: абсолютную точность станка, под которой имеют в виду степень рассеяния производственных погрешностей, связанную с настройкой станка и его качеством; нестабильность изготовления партии изделий, характеризуемую переменным рассеянием производственных погрешностей или изменением доминирующего фактора; соответствие между заданным допуском и точностью станка, критерием которого является величина, характеризующая отношение полного поля рассеяния оборудования и погрешностей настроек к полю допуска на изготовление изделия.
