Справочник технолога-оптика - Окатов М.А.
ISBN 5-7325-0236-Х
Скачать (прямая ссылка):
Способ формообразования с помощью свободного поверхностного притира основан на взаимном изнашивании поверхностей двух тел — изделия и инструмента, которые контактируют друг с другом по площади, сопоставимой с их размером. Этот способ позволяет на простом оборудовании получать предельно точные (ограничиваемые возможностями средств технологического контроля) тонкошлифованные и полированные поверхности сферической и плоской форм. Так как продолжительность контакта, а следовательно, и изнашивание краевых и центральных зон притираемых поверхностей разные, их форма непрерывно изменяется. Заданный радиус сферы, или отступление от плоскостности, поверхность изделия имеет только в некоторый момент времени обработки. Отсутствие функ-
Рис. 4.14. Схемы принудительного формообразования с использованием поверхностного притира: а — при шлифовании; б — при полировании
240
циональной и количественной связи, устанавливающей закономерность изменения, определяет необходимость квалифицированного управления процессом формообразования. Нестабильность формы поверхности инструмента в результате его неравномерного изнашивания усложняет задачу циклического повторения операции, а повышение интенсивности процесса, ускоряя изменение формы притираемых Поверхностей, затрудняет определение момента времени, когда форма поверхности изделия находится в пределах допустимого отклонения.
На рис. 4.14, а, б приведен вариант процесса, предлагаемый фирмой LOH, в котором поверхностный притир реализован по схеме принудительного формообразования и распространяется на операции шлифования (а) и полирования (б). Используются предварительно настраиваемые станки, работающие в полуавтоматическом цикле. В данном случае сохраняется зависимость точности формообразования от качества станка, но погрешность формы поверхности единичной детали и детали, обрабатываемой в блоке, уменьшается пропорционально отношению квадратов диаметров деталь— инструмент или деталь—блок.
4.6. ВЛИЯНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ НА ТОЧНОСТЬ ФОРМООБРАЗОВАНИЯ
Деформации, вызываемые остаточными напряжениями в стекле. На этапе ответственного охлаждения отжигаемого стекла в нем из-за перепада температуры между внутренними и наружными областями возникают напряжения. После охлаждения до нормальной температуры внутренние области оказываются под действием растягивающих напряжений, наружные — под действием сжимающих. Напряжения ст, Н/м2, измеренные в направлении наибольшего размера заготовки, распределяются по ее толщине в соответствии с параболическим законом (рис. 4.15):
ст = ——АТ(1-Зх2),
6а(1 - м.)
где а — коэффициент термического расширения стекла, град-1; Е — модуль упругости стекла, Н/м2; а — коэффициент температуропроводности стекла, м2/град-1; ц — коэффициент Пуассона; АТ — скорость снижения температуры стекла при отжиге, °/ч; I — полу-толщина заготовки, м; х — текущая координата, м.
Если заготовку в виде плоского диска соединить с наклеечным приспособлением и сошлифовать с обрабатываемой поверхности слой стекла толщиной АЛ, то симметрия напряжений относительно плоскости зс = Оиих равновесие нарушаются. После освобождения заготовки от закрепления напряжения перераспределяются, их равновесие восстановится относительно новой плоскости
241
симметрии. При этом диск деформируется и приобретает форму концентрического мениска со стрелкой прогиба поверхности, равной
W = 35/(4В)[АЛ?)2/(ЕН2)\,
где 8 — двойное лучепреломление стекла, нм/см; В — оптический коэффииент напряжения, Па; D, Н — диаметр и толщина Рис. 4.15. Распределение заготовки, см.
остаточных напряжений по Деформации, вызываемые напряжения-толщине плоского диска ми в нарушенном слое шлифованной поверхности. В трещины нарушенного слоя шлифованной поверхности под действием капиллярных сил проникают вода и влага атмосферы. Находясь в узком зазоре, они оказывают на стекло химическое и механическое воздействия. Эффект химического воздействия заключается в том, что в результате гидролиза стекла на стенках трещин образуются продукты в виде тонкой пленки коллоидной кремниевой кислоты. Эти продукты создают в трещинах расклинивающие усилия, которые растягивают шлифованную поверхность. Источником механического воздействия является тонкий (сольватный) слой жидкости, образующийся на стекле под действием молекулярных сил. Проникая в узкую щель между стенками трещин, сольватный слой оказывает такое же действие, как и продукты гидролиза. Чем меньше ширина щели, тем его действие сильнее.
У плоского диска, обе поверхности которого обработаны шлифующим абразивом, расклинивающие усилия в трещинах нарушенного слоя и вызываемые ими усилия, растягивающие поверхностные слои заготовки, находятся в равновесии. Удаление (полированием) нарушенного слоя с одной из поверхностей нарушает равновесие сил. Со стороны шлифованной поверхности появляется изгибающий момент, под действием которого диск деформируется. Полированная поверхность становится вогнутой, шлифованная — выпуклой. Деформацию полированной поверхности определяют по формуле
4Е я2
гдеР — сила, растягивающая шлифованную поверхность, Н/м.
