9.3. Механическая обработка оптических кристаллических материалов с повышенной микротвердостью

Основная особенность обработки твердых кристаллов состоит в том, что в связи с их повышенной твердостью и плотностью требуется большая энергия на их диспергирование и, значит, – станки с большей жесткостью узлов системы «привод – инструмент – деталь» (СПИД) и мощностью двигателей, а также абразивные материалы большей, чем сами обрабатываемые кристаллы, твердости и прочности; алмазный инструмент с концентрацией алмаза более 50 %. При отсутствии специальных станков и использовании станков, предназначенных для обработки стекла, необходимо в два-три раза уменьшать максимальные размеры обрабатываемых деталей и блоков из твердых кристаллов, чтобы обеспечить необходимое при обработке давление.

Типичным представителем твердых кристаллов является оптический монокорунд. Поэтому в дальнейшем излагаются основные технологические приемы обработки именно корунда и только в случае принципиальных отличий описываются отдельные технологические приемы обработки других твердых кристаллов.

Кристаллы монокорунда и кварца анизотропны и при изготовлении ОД необходимо ориентировать обрабатываемые поверхности относительно кристаллографических направлений.

Условия механической обработки на операциях резки, кругления, шлифования для всех твердых кристаллов могут быть одинаковыми. Отличия между ними проявляются при тонком шлифовании и полировании свободным абразивом в скорости съема и шероховатости получаемой поверхности. Так, процессы шлифования монокорунда и граната близки, но в связи с меньшей микротвердостью и хрупкостью граната его начинают полировать алмазом меньшей зернистости – АСМ2/1, а фианит и кварц – АСМ1/0.

В основном для блокирования используют наклеенные смолы ОБ (ТУ 38.402143-87), клеи-расплавы ГИПК22-18 (ТУ 6-05-261-154—82), а также полировочные, центрировочные и воскоканифольные композиции. Применяют жесткие методы блокирования, в том числе оптический контакт. При обработке длинных деталей с малым сечением (например, мазерные активные элементы 1 х 1 х 150 мм) при создании кратных заготовок для увеличения базовых плоскостей или для обеспечения тонкого (< 5∙10^-3 мм) клеящего слоя используют оптические клеи на эпоксидной основе (ОСТ 3-3159-75) (а. с. 1617808, СССР).

Кругление производят на круглошлифовальных станках алмазными кругами формы 1А1 (ГОСТ 16167-80), алмаз А, АСС 200/160-100/80, 100, Ml. В качестве СОЖ – вода с 5-7 % глицерин или 10 % кальцинированной соды. Заготовки склеивают клеем-расплавом или воскоканифольными смесями. Скорость вращение инструмента 30 м∙с^-1, частота вращения заготовки 1,5 с^-1; подача не более 0,1 мм∙с^-1; величина врезания за проход 0,1-0,2 мм. Вместо кругления при раскрое пластин применяют высверливание алмазными сверлами (ГОСТ 26339-84*Е*), алмаз А125/100, 160/125, 100, Ml на токарных или координатно-сверлильных и фрезерных станках.

9.4. Разделение кристаллов на заготовки

Кристаллы разделяют на заготовки различными способами в зависимости от свойств материала.

Кристаллы типа КС1, NaCl, LiF, имеющие совершенную спайность, разделяют на заготовки раскалыванием с помощью зубила по плоскостям спайности. Все водорастворимые кристаллы распиливают на нитяной пиле при помощи движущейся непрерывной многожильной хлопчатобумажной нити, смачиваемой водой. Скорость движения нити около 0,6 м/с.

Нерастворимые в воде кристаллы распиливают алмазными отрезными кругами с наружной и внутренней режущими кромками (AOK и АКВР), алмазными бесконечными ленточными пилами (АБЛП) на соответствующих станках.

В качестве СОЖ используют веретенное масло, воду с добавлением эмульсолов и веществ, снижающих поверхностное натяжение воды и повышающих антикоррозионные свойства СОЖ.

Кристаллы типа CsJ, КРС-5, КРС-6 с явно выраженными пластическими свойствами могут быть распилены на заготовки вручную тонким ножовочным или лобзиковым полотном.

Для сверления отверстий в кристаллах применяют то же оборудование и инструмент, что и при сверлении стекла. В качестве СОЖ при сверлении служат вода, скипидар, при сверлении водорастворимых кристаллов – насыщенные растворы их солей.