8. Операции механической обработки оптических материалов

8.1. Распиливание стекла

Распиливание относится к операциям изготовления заготовок из стекла, не имеющего приближенной формы будущей детали (в частности, стекло, отлитое в блок, куски, полученные при разборке стекловаренного сосуда, пластины). Используют специализированные станки разных моделей: 8805, ЗБ-706, АОС-200, СР-300, СР-1500, С-30. Количество СОЖ, подаваемой в зону контакта инструмента со стеклом, – 30 – 40 л/мин.

Данные для ориентировочного выбора режима распиливания стекла алмазными отрезными кругами АПСД и АОК приведены в табл. 8.1.

Таблица 8.1

Режимы распиливания стекла алмазными отрезными кругами АПСД и АОК

Распиливаемый материал	Скорость круга, м/с	Подача, мм/мин	Производительность, см /ч	Удельный расход алмаза, кар/ дм3
Стекло (ГОСТ 8514-76**В*) Стекло кварцевое оптическое (ГОСТ 15130-86**)	20-35 25-30	20-150 25-40	1500-3000 600-1000	0.2-0,3 0,3-0,5

8.2.Сверление отверстий

Отверстия в стекле сверлят алмазным инструментом и металлическим инструментом со свободным абразивом. Операцию выполняют на приспособленных для этой цели металлообрабатывающих сверлильных станках разных моделей: 2Н-10611, 2М-112, 2М-118, 2Н-125, 2Н-135, 2М-55 и др. Основное различие станков – диаметр сверления. Для работы с алмазным инструментом станки оснащают системой подачи 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 выносу оттуда продуктов износа. Технические характеристики сверлильных станков приведены в табл.8.2.

2Н-58	100	2 300	2650х 2650	0,16-21,0	0,063-3,15	14	4 850х xl 730х х4 910	18 000
2Н-67	75	1600	1500х 1500	0,21-26,6	0,063-3,15	7	3620х х1550х х3875	9600
2Н-55	50	1400	1200х1200	0,33-33,3	0,056-2,50	4,5	2530х x1000x х3320	4070
АС-40 (*)	40	160	200x200	1,6; 3,2; 95,0; 190	-	2,4	1020х х907х х2150	450
2Н-135	35	—	560x450	23,6	—	2,2	1245х х815х х2690	1100
2Ш-52	25	—	560x1120	1,5-16,6	—	1,5	1760х х1175х х1915	1290
2Н-125	25	—	450x400	0,75-33,3	—	2,2	1130х х805х х2290	980
2431	18	—	320x560	1,25-50,0	—	2,2	2120х х1250х х430	3735
2М-112	12	—	250x250	1,5-7,5	—	0,6	775х х370х х820	120
2Н-106П	6	—	200x200	16,6-13,3	-	0,4	56Ох х405х х625	80
Параметр	Наибольший диаметр сверления, км	Наибольшая глубина сверления, км	Размеры рабочей поверхности стола, им	Частота вращения шпинделя инструмента, с-1	Подача, мм/об	Потребляемая мощность, кВт	Габаритные размеры (длина х ширина х высота), мм	Масса, кг

Таблица 8.2

Технические характеристики сверлильных станков

На этих же станках с помощью металлического инструмента и свободного абразива сверлят отверстия, диаметр которых не соответствует размерам нормализованного алмазного инструмента. Вид абразива (карборунд, электрокорунд) и его зернистость назначают в зависимости от твердости стекла и требуемой шероховатости образующей отверстия. Концентрация суспензии Т:Ж =1:1 + 1:2.

Хрупкость стекла исключает применение принудительной подачи инструмента, поэтому осуществляют подачу либо вручную, либо под действием груза. Во избежание выколок на поверхности выхода инструмента (алмазного, металлического) из изделия к ней (поверхности) приклеивают стеклянную пластинку. Точность просверленных отверстий соответствует 11 – 13-му квалитетам.

Отверстия большой длины (500 мм и более) и малых диаметров (до 5 мм) сверлят на специализированных металлообрабатывающих станках [8], оснащенных устройством, которое позволяет уменьшить увод оси отверстия, вызываемый биением инструмента. Отверстия малых диаметров (менее 1,0 мм), а также отверстия глухие и некруглой формы образуют прошивкой на ультразвуковых установках при помощи свободного абразива (карборунд, карбид бора). Зернистость назначают исходя из требований к шероховатости образующей отверстия. Концентрация суспензии – от 1:1 и до 1:2. В процессе прошивки отверстия между рабочей поверхностью инструмента и поверхностью изделия поддерживают зазор 0,05 – 0,10 мм. Отсутствие его вызывает затухание колебаний и снижение интенсивности разрушения стекла.

Режим сверления алмазным инструментом назначают в зависимости от его диаметра:

Диаметр	5-10	11-30	31-60	61-80	81-100
Частота вращения инструмента Подача, мм/мин	170-100 30-25	100-50 30-25	60-25 15-20	25-17 15-10	17-80
Давление СОЖ р∙105, Па	3,0-2,0	2,0-1,5	1,5-1.0	1,5-1,0	1,0-0,5

Удельный расход алмаза составляет от 0,2 до 0,3 карата на 1 м длины просверливаемого отверстия в зависимости от диаметра инструмента и твердости стекла.

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

Для получения отверстий заданной точности инструмент (алмазный, металлический) на станке должен быть установлен с минимальным радиальным биением (не более 0,05 – 0,10 мм в зависимости от диаметра инструмента).

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