Справочник технолога-оптика - Окатов М.А.
ISBN 5-7325-0236-Х
Скачать (прямая ссылка):
Увеличение или уменьшение толщины нарушенного слоя, определяемое зернистостью шлифующего абразива, вызывает соответствующее изменение силы Р, а вместе с тем и деформацию. Если заготовка прочно соединена с приспособлением, то ее деформация, так же как и в предыдущем случае, произойдет лишь после освобождения от закрепления.
Температурные деформации. При линейном и одинаковом для каждого поперечного сечения распределения температуры вдоль оси
242
плоского диска он деформируется и принимает форму концентрического мениска со стрелкой W прогиба поверхности W = (D2/8H)oAt и радиусом R = H/{aAt), где At — разность температур на верхней и нижней поверхностях диска.
Температурные деформации заготовок при их соединении с приспособлениями связаны с разогревом и последующим охлаждением системы «стекло—клеящее вещество—приспособление». В системе создается неоднородное температурное поле, описываемое дифференциальным уравнением нестационарного теплового потока:
At At2 — = a—
Ах Ах
где Ait — изменение температуры в слое Ах материала рассматриваемого компонента за время Ах; a — коэффициент температуропроводности материала данного компонента.
В процессе охлаждения соединенных вместе неоднородных по своим теплофизическим свойствам материалов в заготовке возникает градиент температуры. Градиент, перпендикулярный к плоскости заготовки, создает изгибающие моменты, под действием которых она принимает форму концентрического мениска, обращенного выпуклостью в сторону более высокой температуры. Понижение температуры системы и уменьшение градиента по толщине заготовки приводит к соответствующему изменению ее кривизны, что происходит беспрепятственно за счет пластической деформации слоя клеящего вещества. В некоторый момент времени охлаждения этот слой приобретает упругость, препятствующую изменению формы поверхности заготовки. Поэтому при дальнейшем охлаждении в ней будут возникать напряжения. Значения напряжений и деформаций связаны с градиентом, который был в заготовке к моменту приобретения клеящим слоем упругости, препятствующей свободному изменению ее формы. После освобождения заготовки от закрепления напряжения снимаются, и точно обработанные поверхности оказываются деформированными. Размер градиента, определяющего деформацию, зависит от теплофизических свойств материалов системы, скорости охлаждения, соотношения толщин заготовки и приспособления.
Особенности температурных деформаций, возникающих в процессе шлифования свободным абразивом, определяются малым значением коэффициента полезного действия этого процесса. Подавляющая часть затрачиваемой механической работы переходит в тепло. В первом приближении можно принять, что все выделяющееся тепло распределяется между обрабатываемой заготовкой и инструментом пропорционально тепловой активности материалов, из которых один является изолятором (стекло), а другой — проводником (металл). В этом случае
Ч1Ы2 ~ V^lPlcl /-А2Р2С2 > 243
где р1? с1 и А.2, р2, с2 — коэффициенты теплопроводности, плотности и удельной теплоемкости материала изделия и инструмента соответственно; и д2 — количество теплоты, распространяющейся через заготовку и инструмент соответственно.
При шлифовании свободным абразивом ; q2 = 1 : 15, т. е. примерно 6 % выделившегося тепла распространяется через заготовку, а 94 % аккумулируется инструментом. Режим работы станка, зернистость шлифующего абразива и концентрация суспензии не вызывают заметного изменения температуры в системе «заготовка— инструмент». Максимальное значение температурного градиента вдоль оси плоского диска при шлифовании микропорошками электрокорунда зернистостью от М28 до М10 не превышает 0,2 °С. Вызываемые им деформации диска оказываются в пределах точности измерения формы тонкошлифованных поверхностей [4.5].
Температурные деформации, возникающие при полировании, определяются тем, что роль тепловых явлений в этом процессе весьма значительна. «Источник тепла» (трение, испарение влаги суспензии и др.) находится на границе изоляторов, а его мощность, о которой можно судить по значению коэффициента трения (0,6-0,7), значительно больше, чем в процессе шлифования, где он составляет 0,13-0,17.
В условиях ограниченного расхода суспензии температура в полируемом диске распределена неравномерно как по радиусу, так и по толщине. В радиальном направлении она выше в центральных зонах и ниже — в краевых, где меньше тепловыделение и больше потери тепла за счет испарения влаги суспензии. По толщине диска более высокую температуру имеет обрабатываемая поверхность. После полирования в течение временит = 0,2 Н/а температура в каждой точке объема диска начинает изменяться по линейному закону и с одинаковой скоростью, т. е. градиент температуры и вызываемая им деформация изделия остаются неизменными. Если поверхность полировальника разделить на отдельные площадки, то ограничивающие их каналы будут выполнять не только функции транспортных артерий, по которым суспензия проникает в центральные зоны, но одновременно явятся и путями теплообмена этих зон
с окружающей средой, позволяя уменьшить температурный градиент в изделии.
