8.2.2. Тонкое шлифование алмазным инструментом

Тонкое шлифование алмазным инструментом сферических и плоских поверхностей выполняют способом притира с использованием инструмента в виде гриба, чашки или планшайбы. Притир может быть реализован по рассмотренной ранее классической схеме, применяемой при шлифовании свободным абразивом, и по схеме принудительного формообразования. В первом случае используют станки типов СТШ, 2HIA, модернизированные станки типа 9ШП-50ЛШ. Вторая схема применена в оборудовании фирмы LOH.

Тонкое шлифование алмазным инструментом отличается от шлифования свободным абразивом высокой интенсивностью процесса и стабильностью воспроизведения конструктивных параметров изделий при многократном повторении операции. Стабильность обеспечивается малым изнашиванием алмазных элементов по отношению к стеклу (1 : 1000), в то время как интенсивность изнашивания шлифовальников из чугуна марки СЧ-18 значительно больше (1 : 100). Незначительное изменение формы рабочей поверхности алмазного инструмента за продолжительное время его эксплуатации определяет возможность циклического повторения операции.

Шлифование плоских заготовок (блоков) производят обычно в два перехода. Зернистость алмазного порошка в инструменте – от 28/20 до 10/7. Устанавливают ее в зависимости от размера обрабатываемой поверхности. Если толщина сошлифовываемого припуска превышает 50 мкм, операцию выполняют за три перехода. Зернистость алмаза первого перехода 40/28.

Шлифование сферических заготовок (блоков) выполняют за два и более переходов. Их число зависит от относительной кривизны обрабатываемой поверхности. В данном случае несколько переходов необходимы не только для сокращения времени, затрачиваемого на уменьшение толщины слоя стекла, нарушенного предварительным шлифованием, но, что более существенно, и для постепенного уменьшения разницы в размере стрелок прогиба притираемых друг к другу поверхностей и увеличения в начальный момент шлифования площади их контакта. При h/D < 0,7 операцию выполняют за два перехода. Зернистость алмазного порошка в инструменте 1-го и 2-го переходов соответственно 28/20-14/10 или 20/14-10/7 в зависимости от размера блока. При h/D > 0,7 операцию выполняют за три перехода. Зернистость алмаза в инструменте 1-го перехода 40/28 или 28/20.

Ниже приведены режимы тонкого шлифования алмазным инструментом сферических и плоских поверхностей:

Частота вращения шпинделя инструмента, с-1	1,3-60,0
Частота качания верхнего звена, дв. ходов/мин	24-80
Усилие на поводке, р∙105, Па	0,8 4,0

8.6. Полирование сферических и плоских поверхностей

Точное полирование, осуществляемое на полировальниках из смолы, обеспечивает получение плоских и сферических поверхностей с высокой точностью. Точное полирование применяют для всех оптических деталей, поверхности которых проверяются РПС или интерферометром. Требуемая точность поверхностей достигается особыми приемами работы.

Перед началом работы проверяют наладку станка с учетом технологии полирования данной детали. Режимы станка применяются такие же, как и для шлифования. Предохранительный винт каретки для каждого блока устанавливают таким образом, чтобы при наибольшем размахе поводок не срывался с верхнего инструмента, а при снятом верхнем инструменте не соприкасался с нижним.

Б

Рис. 8.4. Подача полирующей суспензии кистью

лок тщательно осматривают, обращая особое внимание на качество шлифованной поверхности, и промывают в теплой воде. При необходимости зазоры между деталями очищают от смолы. Полировальник равномерно подрезают по всей поверхности, подогревают в горячей воде и смазывают полирующей суспензией. Когда нижний инструмент будет установлен на шпиндель, осуществляют ручную прополировку верхним инструментом, после чего на него опускают поводок и выключают станок.

Подачу полирующей суспензии производят вручную или автоматически. Ручная подача осуществляется путем встряхивания кисти над поверхностью гриба (полировальника или блока) в момент наибольшего смещения верхнего инструмента-чашки (блока или полировальника) (рис. 8.4). Часто полирующую суспензию подают непосредственным смазыванием кистью поверхности нижнего инструмента. Рекомендуется чередовать подачу полирующей суспензии и воды в соотношении 1:3 – 5, что сокращает расход полирующей суспензии и улучшает условия полирования.

Автоматическая подача полирующей суспензии способом циркуляционного питания получила особенно широкое применение. При этом способе полирующая суспензия из специального бачка по металлическим и резиновым трубкам в центральное подается по металлическим и резиновым трубкам в центральное отверстие в чашке (полировальника или блока) или чаще непосредственно в краевую зону гриба. Суспензия собирается в тазу и через отверстие в нее по трубкам поступает обратно в бачок.

Питающее устройство для циркуляционного питания, называемое помпой, состоит из круглого бачка особой формы и опущенного до дна центробежного вертикального насоса с электродвигателем (исполнение А, производительность 22 или 45 л/мин).

Реже применяется центробежное питание. По этому способу таз, имеющий в средней части больший диаметр, чем сверху и у дна, жестко закреплен с патроном и вращается одновременно с ним. При скорости вращения шпинделя 30 рад/с (300 об/мин) полирующая суспензия, наливаемая перед началом работы непосредственно в таз, собирается в средней зоне таза и по металлической трубке с резиновым наконечником, направленным навстречу движению таза, подается на поверхность гриба. Трубка крепится на стойке, находящейся на крышке станка возле таза. После полирования в течение 5 – 15 мин шпиндель и кривошип выключают и снимают верхний инструмент. На блоке в крайнем и промежуточных рядах выбирают детали с выколками или царапинами, протирают их и накладывают на детали РПС. Если на блоке нет деталей с дефектами, то выбирают любые и отмечают их, чтобы уменьшить количество деталей, испорченных накладыванием РПС. Дальнейший режим полирования устанавливают в зависимости от полученного цвета.

Блок полируют до получения требуемого цвета и чистой поверхности без царапин и точек. Время полирования сильно зависит от качества шлифования, диаметра блока, свойств стекла (его марки), полировальника и полирующего материала, требований к цвету и, главное, режима полирования. Например, блоки диаметром 20 – 50 мм полируют на быстроходных станках с пневматическим давлением на поводок и циркуляционным питанием полирующей суспензией около 20 – 30 мин, а блоки диаметром 320 мм – около 2 ч. Время полирования на станках без пневматического давления и с ручной подачей полирующей суспензии, увеличивается в два-три раза. Время полирования каждой детали устанавливается опытно-статистическим путем с учетом требований, предъявляемых к полируемой поверхности, и режима полирования, а для массового и серийного производства расчетом по нормативам.

По окончании полирования блок снимают со станка, промывают губкой в теплой воде, просушивают салфеткой и подают на операционный контроль для определения, пригодны ли детали по чистоте и цвету. Годные детали лакируют и блок подают на разблокировку. При плохом цвете, большом количестве точек и царапин блок возвращают на дополировку.

В процессе полирования могут появиться следующие дефекты:

• точки (причина – недоброкачественное шлифование, недополировка),

• царапины (причина – плохая промывка блока перед полированием, загрязнение полирующей суспензии или полировальника, грязное рабочее место, неправильное наложение РПС),

• выколки (причина – небрежная работа),

• налеты (причина – загрязнение полирующей суспензии или защитного лака, грязное рабочее место, длительное хранение незащищенных лаком деталей),

• неправильный цвет (причина – недоброкачественное шлифование, неправильный режим полирования, деформация наклеечной смолы, неправильное или длительное хранение блока, неисправность станка),

• заниженная толщина (причина – тонкие заготовки, многократное шлифование блока или линз),

• косина линз (причина – косые заготовки, многократное или длительное шлифование блока),

• отклейка деталей (причина – промывание блока холодной водой).

И

Рис.8.5. Резцы на смоле полировальника

а – в центральных зонах; б – в крайних зонах

зменением кривизны полируемой поверхности управляют главным образом путем правки инструмента с помощью резов. Резы – это царапание ножом вручную слоя смолы полировальника. С помощью резов изменяют коэффициент заполнения смолой круговых зон на обрабатывающей поверхности полировальника. Резы делают, например, спиральные (рис.8.5, а), прямые (рис.8.5, б), круговые в центральных и крайних зонах полировальника.

Уменьшение площади смолы в круговой зоне полировальника вызывает уменьшение обработки в соответствующих зонах обрабатываемой поверхности и увеличение интенсивности истирания и расплывания смолы в зонах полировальника. Работа притирки в зоне с резами приходится на меньшую площадь инструмента, увеличивается давление на смолу, которая начинает интенсивно paстекаться. В процессе работы радиус кривизны обрабатывающей поверхности полировальника меняется, приближаясь к кривизне поверхности стекла, а смола, растекаясь, заполняет резы.

Нанесение резов и повторяющийся неоднократно контроль наложением пробного стекла вызывают необходимость остановок станка. Это значительно увеличивает вспомогательное время и снижает производительность обработки деталей.

Повышение температуры цехового помещения ускоряет полирование и растекание смолы, чем затрудняет управление процессом полирования. Необходимо более часто делать резы и, следовательно, останавливать станок. При интенсификации режимов происходит то же самое.

Противоречие устраняется тем, что в цехе поддерживают постоянную температуру в пределах 22 – 26°С, а интенсивность режимов выбирают в зависимости от конструкции и требующейся точности обработки детали, а также свойств выбранной наклеечной смолы. Чтобы не снизилась производительность, следует увеличить износостойкость инструмента и сократить число его правок путем нанесения резов, связанных с остановкой станка.

Организация рабочего места и правила техники безопасности при полировании те же, что и при шлифовании. Особое значение имеет чистота помещения и рабочего места. Для подрезки полировальников применяют особые урны. Электрические плиты должны быть заземлены, а их нагревательные элементы – закрыты.