Технологическая наследственность при алмазно-абразивной обработке оптических деталей

УДК 621.75

Л.А. Канушина, А.Н. Соснов, Н.К. Соснова СГГА, Новосибирск

ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ НАСЛЕДСТВЕННОСТЬ ПРИ АЛМАЗНОАБРАЗИВНОЙ ОБРАБОТКЕ ОПТИЧЕСКИХ ДЕТАЛЕЙ

В статье рассмотрена возможность обеспечения работоспособности алмазноабразивного инструмента и удаления волнистости поверхности путем правильного подбора характеристик рабочего слоя инструмента и режимов обработки.

L.A. Kanushina, A.N. Sosnov, N.K. Sosnova SSGA, Novosibirsk

TECHNOLOGICAL HEREDITY IN DIAMOND-ABRASIVE TREATMENT OF OPTICAL DETAILS

The paper deals with the possibility of the diamond-abrasive instrument operation and surface waviness removal by proper selection of the working layer characteristics and the production modes.

Технологическая наследственность - это изменения свойств поверхностных слоев заготовок (механических, структуры и т.д.) после обработки по сравнению со свойствами материала до обработки, способные влиять на результаты последующей обработки. Проще всего это представить на примере шлифования металлов, у которых в результате термического воздействия на поверхностный слой, он может стать закаленным или отпущенным, то есть изменить свои механические свойства.

После шлифования стекла абразивными зернами поверхностный слой стекла также меняет свои свойства. Он представляет собой рельефный и трещиноватый слой, причем количество трещин на единицу объема убывает от поверхности до определенной глубины. В некоторых случаях кроме рельефа изменяется макрорельеф, поверхность становится волнистой.

При изготовлении оптических деталей по принятой технологии обработка рабочих поверхностей производится в несколько переходов. После каждого перехода формируется определенный рельефный и разрушенный слой, зависящий от величины зерна (при шлифовании свободным абразивом) и от зернистости алмазных зерен, скорости и давлении при шлифовании связанным абразивом.

В первом случае прямая зависимость между величиной зерна и глубиной разрушенного слоя объясняется возникновением сжимающих напряжений под зерном, при достижении предела прочности которых возникает хрупкое

разрушение. Эта закономерность наблюдается во всем диапазоне зернистостей [1].

При алмазно-абразивной обработке на деталь действуют тангенциальные силы и хрупкое разрушение происходит только при определенной глубине врезания зерна. Как показали исследования Крагельского И.В, хрупкое разрушение стекла наблюдается при размере алмазных зерен более 40 мкм, в интервале размеров от 40 до 14 мкм преимущественным видом разрушения будет микрорезание, при величине зерна менее 10мкм - оттеснение [2]. Таким образом, алмазные зерна при зернистостях, характерных для среднего и тонкого шлифования, не способны интенсивно снимать припуск с монолитного материала с образованием стружки скола, что приводит к потере работоспособности инструмента.

В статье [3] показано, что работоспособность алмазно-абразивного инструмента на стадии среднего и тонкого шлифования зависит от глубины разрушенного предыдущей обработкой слоя, поэтому уже при грубом шлифовании необходимо подбирать режимы и характеристики рабочего слоя инструмента, обеспечивающие глубину разрушенного слоя большею, чем припуск на дальнейшую обработку.

Грубое алмазное шлифование производится на станках, имеющих три электродвигателя: для вращения инструмента, для вращения заготовки, для подачи СОЖ. При резонансных частотах этих двигателей возникают заметные колебания заготовки и обрабатываемая поверхность приобретает волнистость высотой в несколько десятков микрометров. При среднем шлифовании необходимо не только улучшить структуру поверхности, но и выравнить её. Для этого иногда производят шлифование этой поверхности свободным абразивом М40.

Увеличить глубину разрушенного слоя можно, подобрав зернистость и режимы обработки на стадии грубого шлифования. При шлифовании стекла инструментом с зернистостью 120/100, 100/80, 80/63 шероховатость

обработанной поверхности практически одинакова - Rа=2,5мкм, однако крупные зерна оставляют более глубокие трещины, потому что допускают более глубокое врезание, а значит, большую площадь сжимающего напряжения.

Глубина резания инструментом определяется глубиной врезания инструмента за один оборот [4], то есть зависит от окружной скорости изделия. Следовательно, для получения большей глубины врезания необходимо уменьшить скорость вращения заготовки.

Известно, что характер разрушения при алмазно-абразивном шлифовании носит вибрационный характер. При увеличении скорости вращения инструмента, частота циклов вибрации возрастает, рельеф и глубина разрушенного слоя уменьшаются. Для обеспечения большей глубины разрушенного слоя следует выбирать меньшую скорость обработки.

Таким образом, правильный подбор зернистости рабочего слоя алмазноабразивного инструмента позволяет обеспечить его работоспособность на стадии тонкого алмазного шлифования.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Формообразование оптических поверхностей /под ред. К.Г. Куманина -М.: Оборонгиз, 1962.-442с.

2. Крагельский, И.В. Трение и износ,- М.: Машиностроение, 1968,- 480с.

3. Изменение работоспособности алмазного инструмента в процессе тонкого шлифования оптического стекла / В.М. Альтшулер, В.Н. Алексеев, В.П. Коровкин, Г.С. Ходаков // ОМП. - 1976- №5.-С.67-68.

4. Ардамацкий, А.Л. Алмазная обработка оптических деталей. - Л.: Машиностроение, 1978,- 232с.

© Л.А. Канушина, А.Н. Соснов, Н.К. Соснова, 2011