1.2. Полирующие абразивы

В качестве полирующих абразивов используют находящиеся в по­рошкообразном состоянии окислы некоторых веществ, в частности:

Крокус - безводная окись железа Fе₂Оз тождественная природному гематиту а-модификации. Получают осаждением солей железа (сульфат­ного, углекислого, щавелевокислого) из раствора и их последующим про­каливанием при 700 - 800° С. Форма зерен изометрическая, средний раз­мер 0,6 - 1,0 мкм. Применение ограничивает низкая, по сравнению с дру­гими порошками, полирующая способность. Используют при полирова­нии деталей, поверхности которых должны удовлетворять первому клас­су чистоты (сетки, шкалы и др.). Концентрация суспензии Т:Ж=1:5 -1:10.

Полирит оптический — порошок, состоящий в основном из оки­слов редкоземельных металлов. Полирующим веществом является окись церия СеСЬ, содержание которой составляет 50%. Размер зерен основной фракции 1,3-1,4 мкм. Область применения - полирование деталей из хи­мически стойких и химически нестойких стекол, в том числе стекол типа ФФС. Концентрация воднПорошок ПФ - тонкодисперсный порошок, зерна которого, как и зерна полирита оптического, представляют твердый раствор окиси церия в окислах и фторидах редкоземельных элементов. Массовая доля СеО₂ составляет 81 - 99%. Размер зерен основной фракции 0,9 - 1,4 мкм. Ис­пользуют при полировании деталей из химически стойких стекол (за ис­ключением стекол типа СТК, ФФС) на эластичных полировальниках. Концентрация водной суспензии Т:Ж=1:15 - 1:20. Порошок токсичен. Его пыль действует на слизистую оболочку верхних дыхательных путей и внутренние органы. Предельно допустимая концентрация (ПДК) порошка в воздухе - 5 мг/м³. При работе с порошком необходимо соблюдение пра­вил техники безопасности и промышленной санитарии.

Церит - порошок с содержанием окиси церия 99,9%. Размер зерен основной фракции 0,7 - 1,2 мкм. Отсутствие остаточных напряжений в зернах определяет высокую полирующую способность порошка. Его от­личительной особенностью является устойчивость суспензии к осажде­нию и вспениванию. Область применения - полирование деталей из хи­мически нестойких стекол с высокой твердостью по сошлифовыванию, в частности стекол типа СТК. Могут быть применены полировальники из пенополиуретана и интенсивные режимы полирования. Концентрация водной суспензии Т:Ж=1:10.

Фотопол - порошок, состав которого аналогичен порошку церит. Размер зерен основной фракции 0,4 - 0,75 мкм. Полирующая способность примерно на 40% ниже, чем у церита. Используют для полирования и до­водки поверхностей деталей из химически нестойких стекол (ЛФ, Ф, ТФ, ОК, ФФС) и некоторых кристаллов (Si, Ge, ДКДП), к точности формы поверхности которых предъявляются высокие требования. Материал ра­бочей поверхности полировальников - полировочные смолы. Концентра­ция водной суспензии порошке Т:Ж=1:10.

Окись тория - ThOa- Тонкодисперсный порошок, получаемый прокаливанием гидроокиси тория или его органических солей. Поли­рующая способность выше, чем у полирита оптического и порошка ПФ. Трудоемкость изготовления порошка определяет его высокую стоимость ограничивающую применение.

При полировании борлантановых стекол типа ТК, ОТК, БФ, ТБФ, на пекоканифолевых подложках порошками на основе окиси церия, к об­рабатываемой поверхности "прилипают" частицы абразива. Причиной яв­ляется образование малорастворимых карбоновых мыл, которые и при­клеивают эти частицы к поверхности стекла. Для полирования стекол указанных типов разработан ряд композиций на основе соединений цир­кония, в частности:

Цироспол - порошок, представляющий механическую смесь окиси циркония ZrOa (80 - 70%) и двойного основного сульфата циркония Zr(OH)zSO4 (20 - 30%). Оптимальная концентрация суспензии Т:Ж=1:3. ой суспензии Т:Ж=1:10. Для стекол разных марок содержание основного сульфата изменяется в пределах от 10 до 60%. Двойной основной сульфат циркония может быть заменен на двойной основной сульфат циркония и титана. Присутствие последнего в количестве 1,3 - 1,5% ускоряет процесс полирования.

Недостаток циркониевых полировальных композиций, их кислот­ность, которая приводит к быстрому износу оборудования находящего в контакте с суспензией.

Качество абразивов оценивают по их полирующей способности и чистоте полированной поверхности.

5. ОПЕРАЦИИ МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ СТЕКЛА 5.1. РАСПИЛИВАНИЕ СТЕКЛА

Распиливание относится к операциям изготовления заготовок из стекла, которое не имеет приближенной формы будущей детали. В част­ности это стекло отлитое в блок, куски, полученные при разборке стекло­варенного сосуда, пластины.

Для распиливания блоков и больших кусков стекла, полученных после развалки сосуда, используют алмазные отрезные круги формы АПДС по ГОСТ 16115-78 (рис. 11).

Режущая кромка кругов составлена из отдельных алмазосо­держащих сегментов, связанных с несущей поверхностью посред­ством припаивания. Диаметр кругов от 250 до 2000 мм. Толщина от 2,5 до 12,0 мм. Исполь­зуется алмазный поро­шок марки А1 зерни­ стостью от 400/315 до 630/500. Относительная концентрация алмаза в алмазосодержащем слое от 25 до 100%. Количество сегментов зависит от диаметра круга и состав­ляет от 23 до 115 шт. Сегменты припаивают к корпусу серебряным при­поем марки ПСр по ГОСТ 19738-74, или другим припоем, исключающим графитизацию алмаза и нарушение физико-механических свойств связки. Распиливание стекла в виде кусков и пластин выполняют алмаз­ными отрезными кругами формы АОК по ГОСТ 10110-78 (рис. 12). Круги представляют собой диск из холоднокатаной стали марки 08кп по ГОСТ

1050-74, по периферии которого способом порошковой металлур­гии закреплен алмазосодержащий слой. Диаметр кругов от 50 до 500 мм. Толщина от 0,15 до 2,4 мм. Профиль алмазосодержащего слоя прямоугольный и трапецеи­дальный. Марки применяемых алмазов А2, АС15, АС20 и АС50. Зернистость от 50/40 до 630/500.

Концентрация возрастает от 25 до 100% с увеличением зернисто-:ти порошка, которая находится в прямой зависимости от диаметра круга.

Для распиливания больших блоков стекла используют алмазные полосовые штрипсовые пилы формы АПШ по ОСТ 3-6007-85 (рис. 13).

Предусмотрены 2 типоразмера пил отли­чающихся длиной (1150 и 1350) и числом элементов (9 и 14 соответственно). Каждый тип пилы имеет 3 размера алмазосодержа­щих элементов отличаю­щихся шириной (3,0; 3,5; 4,0 мм) и толщиной (5,0; 6,0; 7,0 мм). Длина элементов 20 мм. Зернистость алмазного порошка от 400/315 до 630/500. Концентрация 50, 75 и 100%. Для распиливания используют специализи­рованные станки разных моделей: 8805, АОС-200, СР-300 и др. Количе­ство смазочно-охлаждающей жидкости подаваемой в зону контакта инст­румента со стеклом составляет 30-40 л/мин.

Данные для ориентировочного выбора режима распиливания стек­ла алмазными отрезными кругами АОК и АПДС приведены в таблице 4.

5.2. СВЕРЛЕНИЕ ОТВЕРСТИЙ

Номенклатура оптических деталей, в которых встречается необхо­димость сверления отверстий, ограничена. Отличительной особенностью операции является разнообразие способов ее выполнения и конструкция инструмента.

Отверстия в стекле сверлят алмазным инструментом и металличе­ским трубчатым инструментом со свободным абразивом. Операцию, в большинстве случаев, выполняют на станках используемых для сверле­ния отверстий в металле. Для работы с алмазным инструментом их осна­щают системой непрерывной подачи смазочно-охлаждающей жидкости (СОЖ) и устройством ее подвода под давлением во внутреннюю полость инструмента. Избыточное давление обеспечивает проникновение СОЖ в

зону контакта режущей кромки инструмента со стеклом и вынос оттуда продуктов износа.

Хрупкость стекла исключает применение принудительной подачи, поэтому ее осуществляют либо вручную, либо под действием груза. Во избежание образования выколок на поверхности выхода инструмента (алмазного, металлического) из изделия к этой поверхности должна быть приклеена стеклянная пластинка. Точность просверленных отверстий со­ответствует 11-13 квалитетам.

Алмазный инструмент имеет несколько разновидностей, отли­чающихся конструкцией алмазосодержащего слоя и способом его закреп­ления на корпусе. Типы и размеры инструмента регламентирует ОСТ 3-6007-85. Из числа наиболее часто используемых можно указать на сверла алмазные кольцевые с державкой формы АСК (рис. 14, а). Толщи­на алмазосодержащего слоя у сверл диаметром до 200 мм составляет 10 мм. У сверл большего диаметра - 5 мм. Ширина алмазосодержащего слоя от 1,0 до 2,0 мм. У некоторых сверл она достигает 3,0 - 5,0 и даже 10мм.

Сверла алмазные кольцевые эксцентрико­вые формы АСК (рис. 14, б). Отличаются тем, что ось симметрии внутренней кромки сме­щена по отношению к наружной кромке, кото­рая совпадает с осью вра­щения инструмента. Эксцентриситет, размер которого 0,2 - 0,6 мм, в зависимости от диаметра сверла, уменьшает диаметр высверливаемого керна на удвоенный размер эксцентриситета. При этом уменьшается трение внутренней стенки инст­румента о керн, обеспечивается доступ СОЖ в рабочую зону, и облегча­ется удаление продуктов износа. В инструменте используют алмазные порошки марок АС 15 и АС20, концентрация 100%, зернистость от 125/100 до 315/250.

Используют также сверла алмазные кольцевые сегментные формы АСКС. Отличаются они от сверл формы АСК тем, что алмазосодержащий слой разделен по окружности на отдельные сегменты. Число их, в зави­симости от диаметра сверла составляет от 2 до 6.

Металлический трубчатый инструмент для сверления отверстий

помощи свободного абразива изготавливают из стали или латуни.

Тип инструмента (рис. 15) определяется диаметром просверливаемого отверстия. Толщина стенок инструмента 0,5 - 1,0 мм. По цилиндрической образующей прорезаны пазы через 120 или 60°, в зависимости от диамет­ра инструмента, через которые в зону контакта рабочей кромки со стек­лом подается суспензия абразива.

Отверстия большой длины (500 мм и более) и малых диаметров (до 5 мм) сверлят на специализиро­ванных, или пере­оборудованных для этой цели, метал­лообрабатывающих станках, оснащен­ ных устройством, которое позволяет уменьшить увод оси отверстия, вызываемый биением инструмента. В процессе сверления точные цилиндрические направляю­щие 2 (рис. 16) вместе со столом (суппортом) станка и установленным на нем изделием 3 перемещаются относительно инструмента 1. СОЖ подают

в зону контакта режущей кромки инструмента с изделием под из­быточным давле­нием через по­лый инструмент. При таком спо­ собе сверления

увод оси отверстия от заданного направления не превышает 0,01 - 0,015 мм на длине 100 мм. Погрешность может быть уменьшена, если изделию, одновременно с продольным перемещением, сообщать вращение в сторону, противоположную вращению инструмента.

Отверстия малых диаметров (менее 1,0 мм), а также отверстия глухие и некруглой формы, образуют прошивкой на УЗ установках при помощи свободного абразива (карбид кремния, карбид бора). Зернистость назначают исходя из требований к шероховатости образующей отверстия. Концентрация суспензии 1:1... 1:2. В процессе прошивки отверстия между рабочей поверхностью инструмента и поверхностью изделия поддержи­вают зазор 0,05 - 0,1 мм. Отсутствие его вызывает затухание колебаний Я снижение интенсивности разрушения стекла.

Режим сверления алмазным инструментом назначают в зависимо­сти от его диаметра. Эти режимы приведены в таблице 5.

При сверлении отверстий с помощью свободного абразива линей­ную скорость металлического инструмента, в зависимости от его диамет­ра ограничивают диапазоном 1 - 3 м/с. Малые значения скорости опреде-1яются сложными условиями проникновения абразивной суспензии в зо­ну контакта рабочей кромки инструмента со стеклом, вероятностью его нагрева и разрушения.

Установка инструмента на станке должна быть выполнена с ми­нимальным радиальным биением (не более 0,05 - 0,1 мм).

При прошивке отверстий на УЗ установках частота колебаний ин­струмента 20 - 30 кГц, амплитуда колебаний 0,005 - 0,03 мм.

5.3. КРУГЛОЕ ШЛИФОВАНИЕ ПЛАСТИН

Круглое шлифование пластин имеет целью обработать заготовки по диаметру до размера, предусмотренного чертежом. Операцию выпол­няют на круглошлифовалышх металлообрабатывающих станках разных моделей, в том числе ЗВ-10, ЗВ-110А, ЗБ12 и др. Станки различаются размером устанавливаемых на них изделий и точностью обработки.

Для выполнения этой операции могут 5ыть использованы алмазные крути нескольких типов, в частности круги форм АШ11, №П2 и АППК по ОСТ 3-6007-85. Диаметр кругов АПП1 (рис. "17, а) от 10 до 600 мм, ширина от 6 до 200 мм. Толщина алмазосодержащего слоя от 2 до 5 мм. Круги диамет­ром от НО до 150 мм могут быть изготовле­ны методом гальваностегии с толщиной ал­мазосодержащего слоя от 0,2 до 0,3 мм. Кру­ги формы АПП2 (рис. 17, б) отличаются от кругов АПП1 ограниченным диапазоном диаметров (40, 100, 110, 120 и 150 мм) и ко­ ническим посадочным отверстием (конус Морзе по ГОСТ 9953-82). Заготовки обрабатывают группой собранной в столбик 1 (рис. 18). При диаметре заготовок

менее 20 мм их склеивают между собой, для исключения выколок на реб­рах крайних заготовок к ним приклеивают вспомогательные пластинки 2. Заготовки диаметром более 20 мм не склеивают. Их собирают в столбик,

чередуя с бумажными прокладками. Столбики • устанавливают в центрах станка через металличе­ские шайбы 3 с проклад­кой 4 из войлока или картона.

Погрешность обработки по диаметру возникает из-за неравномер­ного распределения припуска (неодинаковый размер заготовок, погреш­ность сборки столбика и его установки на станке) и деформации столбика в процессе обработки. При неравномерном распределении припуска из­меняются усилия шлифования, происходит отжим системы СПИД. Стол­бик копирует исходную форму заготовок с большим или меньшим при­ближением к геометрически правильному цилиндру. При недостаточной жесткости столбика он прогибается з процессе шлифования под действи­ем радиальной составляющей силы резания и приобретает бочкообраз­ную форму. Наибольший прогиб имеет место при положении инструмен­та на середине промежутка между центрами. Учитывая влияние жестко­сти столбика на точность обработки, отношение его длины к диаметру ограничивают величиной 10:1.

При выполнении данной операции придерживаются следующих режимов работы станка:

- линейная скорость инструмента [м/с] 20 - 30

- линейная скорость изделия [м/с] 0,5 - 115

- глубина резания [мм/дв.ход стола] 0,01 - 0,1

- продольная подача [м/мин] 1,0-0,0

С увеличением глубины резания и продольной подачи шерохова­тость шлифуемой поверхности возрастает. Такое же действие оказывает снижение скорости изделия. В меньшей мере влияет скорость инструмен­та. Модель станка выбирают с учетом размеров изделия и требуемого квалитета точности обработки по диаметру.