Заготовка и обработка оптических деталей

Заготовка и обработка оптических деталей

БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИНФОРМАТИКИ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ

Кафедра ЭТТ

РЕФЕРАТ на тему:

«ЗАГОТОВКИ И ОБРАБОТКИ ОПТИЧЕСКИХ ДЕТАЛЕЙ»

МИНСК, 2008

Заготовки оптических деталей из оптического стекла получают в виде прямоугольных или круглых пластин, плиток, штабиков и прессовок (рис.1). На обработку заготовки поступают партиями, состоящими из заготовок одного наименования и размера. К партии прикладывают сопроводительный паспорт, в котором указывают фактические значения оптических характеристик стекла, показатели качества, номера варок и отжига. При обработке нельзя смешивать заготовки разных партий, так как в ряде случаев при сборке изделия оптических детали комплектуют с учетом фактических значений показателя преломления и дисперсии.

Наиболее рациональной заготовкой деталей типа линз и призм является прессовка (рис.1, д), повторяющая конфигурацию готовой детали. Для изготовления прессовок необходима технологическая оснастка: пресс-форма, шаблоны и др. Стоимость оснастки окупается только при прессовании определенного числа заготовок. Поэтому ГОСТ 13240 “Заготовка оптического стекла” установлен минимальный объем партии заготовок, поставляемых в виде прессовок.

При заказе меньшего числа заготовок их изготовляют в виде плитки, штабиков с размерами, кратными размерам единичной заготовки (см. рис.1, а-г).

Технические условия (ТУ) на заготовку составляют на основе чертежа оптической детали. В ТУ приводится эскиз заготовки с необходимыми для изготовления и контроля размерами и допусками, указывается марка стекла, технические требования к стеклу и заготовке, масса и число заказываемых заготовок в штуках (рис.2).

На эскизе рядом с размерами заготовки в скобках проставляют как справочные соответствующие размеры готовой детали. Для деталей с размерами более 150 мм на заготовке указывают также световой диаметр или расположение рабочей зоны. Вне рабочей зоны дефекты типа одиночных пузырей и узловых свилей не нормируются.

Рис.1 Заготовки оптических деталей:

а - прямоугольная пластина; б - плитка для круглых деталей; в - плитка с размерами, кратными размерам единичной заготовки; г - штабик с круглым сечением; д - прессовки линзы и призмы

Маршрутную технологию (МТ) изготовления заготовки технолог разрабатывает с учетом требований к стеклу, размерам партии и габаритным размерам детали. Выбирается метод и последовательность операций на основе типовых технологических процессов. Номер маршрутной технологии указывают в ТУ на заготовку.

Коэффициент запуска (КЗ), равный отношению массы сырьевого стекла, необходимого для изготовления заготовки, к теоретической массе заготовки, устанавливают на основе имеющихся нормативов и выбранной МТ. Коэффициент запуска зависит от требований к показателям качества стекла.

Размеры заготовки рассчитывают с учетом необходимого припуска на обработку и предельных отклонений размеров. Значение припуска зависит от выбранной технологии, метода базирования детали при обработке и толщины дефектного слоя поверхности заготовки. Дефектный слой образуется при термических процессах формообразования ввиду включения в поверхность стекла мелкодисперсных частичек порошка подсыпки (“шамота”), появления вмятин, складок и поверхностный посечек. При механических методах разделки стекла: распиливании, сверлении и др. – образуется трещиноватый поверхностный слой, сколы и царапины.

Глубина залегания дефектов на поверхности прессованной заготовки размером до 50 мм с нижней (“зашамоченной”) стороны не должна превышать 0,8 мм, а с верхней (“светлой”) стороны – 0,5 мм. У заготовок диаметром 50-150 мм соответственно 1,5 и 0,8 мм. Существуют оговоренные стандартом оговоренные стандартом ограничения размеров заготовок.

Рис.2 Образец, оформления технических условии на заготовку линзы

Для заготовок – прессовок размером до 150мм толщина заготовок не должна быть менее 3 мм для линз и 4 мм для плоских деталей, отношение диаметра или диагонали заготовки и ее толщине должна быть в пределах от 15:1 до 1,25:1.

Значения и расположение полей допусков на размеры заготовок установлены на основе анализа точностных возможностей существующих технологических процессов.

Предельные отклонения размеров заготовки регламентируют ГОСТ 13240-78 в зависимости от ее диаметра или наибольшей стороны.

Таблица 1

Минусовый допуск должен быть приплюсован к номинальному размеру соответствующего параметра заготовки, который рассчитывается из номинального размера ОД плюс припуска на операции, выполнение которых необходимо для его получения.

Последовательно порядок припусков следующий:

- на распиливание кратных заготовок пилами (табл.2)

Таблица 2

Толщина диска пилы принята равной 1 мм. При применении дисков иной толщины ширина выемки определяется по формуле , где - толщина диска пилы и  - расчетная толщина ширины выемки (табл.2).

- на обдирку заготовок (табл.3)

Таблица 3

Припуски на обдирку (в миллиметрах)

- на грубое шлифование (табл.4)

Таблица 4

Припуски на грубое шлифование

- на мелкое (тонкое) шлифование и полирование (табл.5)

- на кругление (табл.6)

Таблица 5

Припуски на мелкое шлифование и полирование

Таблица 6

Припуски на кругление

- на центрировку линз (табл.7)

Таблица 7

Припуски на центрировку

ÑÓÙÍÎÑÒÜ ÏÐÎÖÅÑÑΠÎÁÐÀÁÎÒÊÈ ÎÏÒÈ×ÅÑÊÈÕ ÄÅÒÀËÅÉ

Øëèôîâàíèå ñâîáîäíûì àáðàçèâîì

Ñòåêëà è äðóãèå õðóïêèå îïòè÷åñêèå ìàòåðèàëû øëèôóþò ñâî­áîäíûì àáðàçèâîì, èñïîëüçóÿ æåñòêèé ìåòàëëè÷åñêèé èíñòðóìåíò 1 (ðèñ. 3), êîòîðûé äàâèò íà çàãîòîâêó 4 ñ ñèëîé Ð è ïåðåìåùàåòñÿ ñ îòíîñèòåëüíîé ñêîðîñòüþ v. Ìåæäó çàãîòîâêîé è èíñòðóìåíòîì ðàñïîëàãàþòñÿ çåðíà 2 àáðàçèâíîãî ïîðîøêà, ñìåøàííûå ñ æèäêîñòüþ 3. Ïðè ïåðåìåùåíèè èíñòðóìåíòà ïî çàãîòîâêå îíè âçàèìíî èçíàøèâàþòñÿ ïîä äåéñòâèåì àáðàçèâíûõ çåðåí è ïðèòèðàþòñÿ äðóã ê äðóãó.

Ïðèðîäà îáðàáîòêè ñòåêëà âîäíûìè ñóñïåíçèÿìè çåðåí àáðàçèâíûõ ïîðîøêîâ èìååò äâîÿêèé õàðàêòåð. Ñ ôèçè÷åñêîé ñòîðîíû—ýòî ïðîöåññ ìåõàíè÷åñêîãî ðàçðóøåíèÿ ñòåêëà àáðàçèâíûìè çåðíàìè.

Ðèñ.3.Øëèôîâàíèå ñâîáîäíûì àáðàçèâîì

Ñ õèìè÷åñêîé ñòîðîíû — ýòî âçàèìîäåéñòâèå âîäû  ñ ðàñòâîðèìûìè êîìïîíåí­òàìè ñòåêëà.

Îñíîâîé ìåõàíè÷åñêîãî ðàçðóøåíèÿ ñòåêëà ÿâëÿåòñÿ âîçíèêíîâåíèå âíóòðè ïîâåðõíîñòíîãî ñëîÿ õðóïêîãî òåëà òðåùèí, ïåðåñåêàþùèõñÿ ìåæäó ñîáîé è ñîçäàþùèõ îñëàáëåíèå ñâÿçåé ìåæäó ñîñåäíèìè ÷àñòèöàìè ìàòåðèàëà. Àáðàçèâíûå çåðíà âìåñòå ñ âîäîé íàõîäÿòñÿ ìåæäó ðàáî÷åé ïîâåðõíîñòüþ ìåòàëëè÷åñêîãî èíñòðóìåíòà è îáðàáàòûâàåìîé ïîâåðõíîñòüþ ñòåêëà. Ýòè ïîâåðõíîñòè èìåþò íåðîâíîñòè, ðàçìåðû êîòîðûõ ñîèçìåðèìû ñ ðàçìåðàìè àáðàçèâíûõ çåðåí. Ïðè îòíîñèòåëüíîì äâèæåíèè ñòåêëà íî èíñòðóìåíòó àáðàçèâíûå çåðíà ïåðåêàòûâàþòñÿ èëè ïðîñêàëüçûâàþò ñ íåêîòîðîé ñêîðîñòüþ.

Íàèáîëåå êðóïíûå èç çåðåí âçàèìîäåéñòâóþò ñî ñòåêëîì è èíñòðóìåíòîì. Áîëåå ìåëêèå çåðíà ïåðåíîñÿòñÿ âîäîé äî òåõ ïîð, ïîêà êðóïíûå íå ðàçäðîáÿòñÿ, ïîñëå ÷åãî è ìåëêèå çåðíà âîâëåêàþòñÿ âî âçàèìîäåéñòâèå ñî ñòåêëîì è èíñòðóìåíòîì.

Ïîä äåéñòâèåì óäàðîâ çåðíà ðàñêàëûâàþòñÿ íà áîëåå ìåëêèå çåðíà âçàèìîäåéñòâóþò íå òîëüêî ñî ñòåêëîì è èíñòðóìåíòîì, íî è ìåæäó ñîáîé, ïåðåòèðàÿñü è åùå áîëåå èçìåëü÷àÿñü. Èçìåëü÷åííûå çåðíà, ñìåøàííûå ñ îñêîëêàìè ñòåêëà, óíîñÿòñÿ èç-ïîä øëèôîâàëüíèêà âìåñòå ñ âîäîé.

Íà îáðàáàòûâàåìîé ïîâåðõíîñòè ñîçäàåòñÿ ðàçðóøåííûé ñëîé, âåðõíÿÿ ÷àñòü êîòîðîãî (ðåëüåôíûé ñëîé) ñîñòîèò èç âïàäèí è êîíè÷åñêèõ âûñòóïîâ è òðåùèíîâàòîãî ñëîÿ. Ðàçðóøåíèå ïðîèñõî­äèò ïîñëå ìíîãîêðàòíîãî âîçäåéñòâèÿ àáðàçèâíûõ çåðåí íà îäíî è òî æå ìåñòî ñòåêëà. Îáðàçóþùèåñÿ òðåùèíû ïåðåñåêàþòñÿ è ìåæäó íèìè îáðàçóåòñÿ îáúåì, îòîøåäøèé îò îñòàëüíîé ñîñåäíåé ìàññû ñòåêëà. Ýòîò îáúåì ïîä äåéñòâèåì àáðàçèâíûõ çåðåí è âîäû óäàëÿ­åòñÿ ñ ïîâåðõíîñòè ñòåêëà. Âûñîòà ïîâåðõíîñòíûõ íåðîâíîñòåé ñî­ñòàâëÿåò ïðèìåðíî 1/4—1/3 ðàçìåðà çåðåí. Ïîä ðåëüåôíûì ñëîåì îáðàçóåòñÿ òðåùèíîâàòûé ñëîé ãëóáèíîé â 2—4 ðàçà áîëüøå ïåð­âîãî. Ïî ìåðå óìåíüøåíèÿ àáðàçèâíûõ çåðåí âåëè÷èíà ïîâåðõíîñò­íûõ íåðîâíîñòåé óìåíüøàåòñÿ.

Ðàâíîìåðíîñòü ñòðóêòóðû øëèôîâàííîé ïîâåðõíîñòè íàðóøàåòñÿ äåôåêòàìè — öàðàïèíàìè, òî÷êàìè è âûêîëêàìè. Îíè îáðàçóþòñÿ â òîì ñëó÷àå, êîãäà çåðíî íàäîëãî çàêðåïëÿåòñÿ â øëèôîâàëüíèêå èëè èìåþòñÿ çåðíà ðàçìåðîì â íåñêîëüêî ðàç áîëüøå, ÷åì çåðíà îñíîâíîé ôðàêöèè.  ïîñëåäíåì ñëó÷àå êðóïíûå çåðíà íå ðàñêàëûâàþòñÿ è îñòàâëÿþò íà ñòåêëå êðóïíûå öàðàïèíû è âûêîëêè.

Õèìè÷åñêîå âçàèìîäåéñòâèå âîäû ñ ðàñòâîðèìûìè êîìïîíåíòàìè ñòåêëà ïðîÿâëÿåòñÿ â òîì, ÷òî âîäà àêòèâíî âñòóïàåò â ðåàêöèþ ñ ïîâåðõíîñòíûì ñëîåì ñòåêëà, îáðàçóÿ âíóòðè òðåùèí êîëëîèäíóþ ïëåíêó êðåìíåâîé êèñëîòû, êîòîðàÿ çàíèìàåò îáúåì áîëüøèé, ÷åì ñòåêëî. Òàêèì îáðàçîì, âîäà ðàñøèðÿåò è óãëóáëÿåò òðåùèíû, óñêîðÿÿ è îáëåã÷àÿ óäàëåíèå îñêîëêîâ ñòåêëà ïðè àáðàçèâíîé îáðàáîòêå.

Øëèôîâàíèå çàêðåïëåííûì àáðàçèâîì

Íà çàãîòîâèòåëüíûõ îïåðàöèÿõ, à â ïîñëåäíåå âðåìÿ è ïà îïåðàöèÿõ ñðåäíåãî è ìåëêîãî øëèôîâàíèÿ, èñïîëüçóþò èíñòðóìåíòû ñ çàêðåïëåííûì àáðàçèâîì. Îñîáåííî øèðîêî ýòîò ñïîñîá îáðàáîòêè, ñòàë ïðèìåíÿòüñÿ â îïòè÷åñêîé ïðîìûøëåííîñòè ïîñëå ïîÿâëåíèÿ ñèíòåòè÷åñêèõ àëìàçíûõ ïîðîøêîâ. Ýòî ïîçâîëèëî íàëàäèòü âûïóñê àëìàçíûõ èíñòðóìåíòîâ, â êîòîðûõ àëìàçíûå çåðíà 2 (ðèñ. 4.) îïðåäåëåííîé êðóïíîñòè æåñòêî çàêðåïëåíû â òåëå èíñòðóìåíòà ìåòàëëè÷åñêîé ñâÿçêîé èç ñïëàâîâ ìåäè è æåëåçà.

Øëèôîâàíèå òàêèì èíñòðóìåíòîì 1 (ðèñ. 4) ïðîèçâîäèòñÿ íà ñòàíêå ïðè ïåðåìåùåíèè åãî ïî çàãîòîâêå 5 ñî ñêîðîñòüþ v è äàâëåíèåì Ð. Ìåæäó èíñòðóìåíòîì è çàãîòîâêîé íàõîäÿòñÿ âûðâàííûå èç ñâÿçêè àáðàçèâíûå èëè àëìàçíûå çåðíà 3 è ñëîé ñìàçî÷íî-îõëàæäàþùåé æèäêîñòè 4. Êðîìå ñèëîâîãî âîçäåéñòâèÿ èíñòðóìåíòà íà çàãîòîâêó îí ïîäàåòñÿ íà ãëóáèíó ñíèìàåìîãî ïðèïóñêà ñ ïîìîùüþ ìåõàíèçìà ïîïåðå÷íîé ïîäà÷è ñòàíêà.

Ïðîöåññ îáðàáîòêè çàêðåïëåííûì àáðàçèâîì îòëè÷àþòñÿ îò ñïîñîáà îáðàáîòêè ñâîáîäíûì àáðàçèâîì. Áûñòðî äâèæóùèåñÿ è æåñòêî çàêðåïëåííûå â èíñòðóìåíòå àáðàçèâíûå çåðíà ïðè âðåçàíèè â îáðàáàòûâàåìóþ ïîâåðõíîñòü îáðàçóþò òðåùèíû, îïåðåæàþùèå ïåðåìåùåíèå çåðåí.  ðåçóëüòàòå ïà ïîâåðõíîñòè âîçíèêàþò âûêîëêè, êîòîðûå îáóñëîâëèâàþò ñúåì ìàòåðèàëà çàãîòîâêè.

Çàêðåïëåííûå çåðíà ñ òå÷å­íèåì âðåìåíè çàòóïëÿþòñÿ, óñèëèå ðåçàíèÿ óâåëè÷èâàåòñÿ, è îíè âûêðàøèâàþòñÿ èç ñâÿçêè, íî íå ðàñêàëûâàþòñÿ. Âìåñòî íèõ âñòóïàþò â ðàáîòó íîâûå çåðíà òîãî æå ðàçìåðà, è ïðîöåññ øëèôîâàíèÿ èäåò ñ ðàâíîìåðíîé èíòåíñèâíîñòüþ.

Ðèñ.4. Øëèôîâàíèå çàêðåïëåííûì àáðàçèâîì

Îáðàáîòêà òàêèì ñïîñîáîì ñîïðîâîæäàåòñÿ çíà÷èòåëüíûì íàãðåâîì êîíòàêòèðóþùèõ ïîâåðõíîñòåé è îáðàçîâàíèåì áîëüøîãî êîëè÷åñòâà îòõîäîâ. Äëÿ óìåíüøåíèÿ òåìïåðàòóðû è òðåíèÿ ìåæäó èíñòðóìåíòîì è çàãîòîâêîé, à òàêæå äëÿ óäàëåíèÿ îòõîäîâ  â ïðîöåññå øëèôîâàíèÿ ïðèìåíÿþò îáèëüíóþ ïîäà÷ó ñìàçî÷íî-îõëàæäàþùåé æèäêîñòè.

Óäåëüíûé îáúåì óäàëÿåìîãî ïðèïóñêà ïðîïîðöèîíàëåí êðóïíîñòè, òâåðäîñòè, ïðî÷íîñòè àáðàçèâíûõ çåðåí è ñâÿçêè. Ñòåêëî îáðàáàòûâàåòñÿ çàêðåïëåííûìè àáðàçèâíûìè çåðíàìè ïðèáëèçèòåëüíî â 20 ðàç áûñòðåå, ÷åì ñâîáîäíûìè. Áîëüøàÿ ñêîðîñòü øëèôîâàíèÿ ñòåêëà çàêðåïëåííûì àáðàçèâîì ïî ñðàâíåíèþ ñ îáðàáîòêîé ñâîáîäíûì àáðàçèâîì îáúÿñíÿåòñÿ ðàçëè÷íûìè ïðè÷èíàìè.

Çàêðåïëåííûé àáðàçèâ âûçûâàåò íå ðàçðîçíåííûå òî÷å÷íûå âûêîëêè, à ñïëîøíûå öàðàïèíû. Çàêðåïëåííûå àáðàçèâíûå çåðíà ðàáîòàþò êàê ðåçöû. Çàêðåïëåííûå çåðíà ðàçðóøàþòñÿ òîëüêî ïðè âîçäåéñòâèè íà ñòåêëî, à ñâîáîäíûå èçìåëü÷àþòñÿ è îò âçàèìíîãî ïåðåòèðàíèÿ. Íåîäíîðîäíîñòü ðàçìåðîâ çåðåí ïðè äàííîì ñïîñîáå íå ïðîÿâëÿåòñÿ, ïîñêîëüêó îíè ðàáîòàþò òîëüêî âûñòóïàþùèìè èç ñâÿçêè îñòðûìè ãðàíÿìè. Ðàáî÷åå äàâëåíèå èíñòðóìåíòà ñîñðåäîòà÷èâàåòñÿ íà íåáîëüøîì ó÷àñòêå ïîâåðõíîñòè çåðåí, âûñòóïàþùèõ èç ñâÿçêè, è äîñòèãàåò çíà÷èòåëüíûõ âåëè÷èí. Ñêîðîñòü ðåçàíèÿ çàêðåïëåííûì àáðàçèâîì ñîñòàâëÿåò îò 10 äî 50 ì/ñ, à ñâîáîäíûì àáðàçèâîì 3—7 ì/ñ.

Ïîëèðîâàíèå

Ïðîöåññ ïîëèðîâàíèÿ îïòè÷åñêèõ äåòàëåé ñâÿçàí ñ äîñòèæåíèåì âåëè÷èíû ìèêðîíåðîâíîñòåé çíà÷èòåëüíî ìåíüøåé äëèíû âîëíû ñâåòà, ò.å. ìåíåå 0,05 ìêì.  ýòîì ñëó÷àå ïîâåðõíîñòü ñòàíîâèòñÿ ïðîçðà÷íîé äëÿ îïòè÷åñêîãî èçëó÷åíèÿ. Êðîìå òîãî, ïîãðåøíîñòè ôîðìû è ðàçìåðîâ ýòîé ïîâåðõíîñòè òàêæå ñîñòàâëÿþò äîëè ìèêðîìåòðà.

 ïðîöåññå ïîëèðîâàíèÿ (ðèñ.5) óïðóãîïëàñòè÷íûé ñëîé 2 (îáû÷íî ñìîëà, ñóêíî èëè ôåòð) ïîëèðîâàëüíèêà 1, ïëàñòè÷åñêè äåôîðìèðóÿñü, âûãëàæèâàåòñÿ ïî øëèôîâàííîé ïîâåðõíîñòè çàãî­òîâêè 5. Çåðíà 3 ïîëèðóþùåãî ïîðîøêà íàõîäÿòñÿ ìåæäó ïîëèðî-âàëüíèêîì è çàãîòîâêîé, ïîâåðõíîñòíûå íåðîâíîñòè êîòîðûõ çíà­÷èòåëüíî áîëüøå çåðåí ïîëèðóþùåãî ïîðîøêà. Ðàçìåðû çåðåí ïî­ðîøêà îáû÷íî ëåæàò â ïðåäåëàõ îò 0,5 äî 2 ìêì.

Âîäà 4, â êîòîðîé âçâåøåíû çåðíà, â ïåðâûå ìîìåíòû ïîäà÷è îêàçûâàåò ïðîòèâîäàâëåíèå íàæèìó, íî çàòåì ðàñòåêàåòñÿ è çåðíà çàêðåïëÿþòñÿ â íàðóæíîì ñëîå ñìîëû. ×àñòü çåðåí, åùå íå çàêðå­ïèâøèõñÿ â ñìîëå, ïåðåêàòûâàåòñÿ èëè, çàêðåïèâøèñü íà ìãíîâåíèå, ïðîäîëæàåò äâèæåíèå.

Çåðíà ñðåçàþò âåðøèíû ðåëüåôíîãî øëèôîâàííîãî ñëîÿ, êîòîðûå ñòàíîâÿòñÿ ãëàäêèìè, ïîëèðîâàííûìè.  äàëüíåéøåì ðàçìåðû ïîëèðîâàííûõ ïëîùàäîê óâåëè÷èâàþòñÿ, âûñîòà íåðîâíîñòåé óìåíüøàåòñÿ äî ñîòûõ äîëåé ìèêðîìåòðà.

Ðèñ. 5. Ïîëèðîâàíèå

 íà÷àëå ïðîöåññà ïîëèðîâàíèÿ ðàáîòà çàêðåïëåííûõ çåðåí ýôôåêòèâíåå, òàê êàê ïëîùàäü âïàäèí åùå âåëèêà è ïåðåêàòûâàþùèìñÿ çåðíàì íåãäå çàêðåïëÿòüñÿ. Òîëùèíà ñäèðàåìûõ ïëåíîê óìåíüøàåòñÿ ïðè ðàñøèðåíèè ïëîùàäè ïîëèðîâàííûõ ó÷àñòêîâ è ê êîíöó ïðîöåññà îáðàáîòêè ïðèáëèçèòåëüíî ðàâíà âûñîòå îñòàþùèõñÿ ïîâåðõíîñòíûõ íåðîâíîñòåé. Ïîä äåéñòâèåì âîäû êîëëîèäíàÿ ïëåíêà îáðàçóåòñÿ è ñäèðàåòñÿ âíîâü âñå áîëåå òîíêèìè ñëîÿìè.

Ïëàñòè÷åñêèå ñâîéñòâà ñìîëû, óäåðæèâàþùåé çåðíà, ê êîëëîèäíîé ïëåíêè ñïîñîáñòâóþò òîìó, ÷òî ðàáîòà çåðåí ïîëèðóþùåãî ïîðîøêà íå ñîïðîâîæäàåòñÿ ïîÿâëåíèåì öàðàïèí. Áëàãîäàðÿ ïëàñòè÷åñêèì ñâîéñòâàì êîëëîèäíîé ïëåíêè áîðîçäû, îáðàçóþùèåñÿ îò ñíÿòèÿ ìàòåðèàëà, çàòÿãèâàþòñÿ è çàïîëíÿþòñÿ ïðîäóêòàìè ðàçðóøåíèÿ ñòåêëà.

Ïðèïóñêè îïåðàöèîííûå

Ïîíÿòèå î ïðèïóñêå. Òåõíîëîãè÷åñêèé ïðîöåññ ìåõàíè÷åñêîé îáðàáîòêè îïòè÷åñêèõ äåòàëåé ñîñòîèò èç íåñêîëüêèõ îïåðàöèé, êîòîðûå âûïîëíÿþò íà îäíîì îïðåäåëåííîì ðàáî÷åì ìåñòå. Òàêèõ îïåðàöèé îáû÷íî íå ìåíåå òðåõ: çàãîòîâèòåëüíûå, øëèôîâàíèå è ïîëèðîâàíèå.

Ãîòîâûå äåòàëè ïîëó÷àþò èç çàãîòîâîê, ïîñëåäîâàòåëüíî óäà­ëÿÿ ñ èõ ïîâåðõíîñòåé ìàòåðèàë. Ïðè÷åì íà êàæäîì ïåðåõîäå ñ çàãîòîâêè óäàëÿþò îïðåäåëåííûé ñëîé ìàòåðèàëà, âñëåäñòâèå ÷åãî åå ðàçìåðû è ìàññà óìåíüøàþòñÿ, à îáðàáàòûâàåìûå ïîâåðõíîñòè ïîñòåïåííî ïðèîáðåòàþò ôîðìó è ðàçìåðû ãîòîâîé äåòàëè. Äëÿ ñóæäåíèÿ î ðàçíîñòè ðàçìåðîâ çàãîòîâêè è äåòàëè ââåäåíî ïîíÿ­òèå î ïðèïóñêàõ.

Ïðèïóñêîì íàçûâàþò èçáûòî÷íûé (ñâåðõ ðàçìåðà äåòàëè ïî ÷åðòåæó) ñëîé ìàòåðèàëà çàãîòîâêè, óäàëÿåìûé â ïpoöåññå îáðàáîòêè. Êàê ïðàâèëî, ïðèïóñê íàçíà÷àþò ïà ñòîðîíó â âèäå ñëîÿ ìàòåðèàëà ïî òîëùèíå. Ïðèïóñê ìîæåò áûòü ñ äâóñòîðîííèì è îäíîñòîðîííèì ðàñïîëîæåíèåì.

Äëÿ ýêîíîìèè ìàòåðèàëà, óäåøåâëåíèÿ îáðàáîòêè äåòàëè, îáå­ñïå÷åíèÿ ýôôåêòèâíîñòè òåõíîëîãè÷åñêîãî ïðîöåññà ïðèïóñê íåîáõîäèìî íàçíà÷àòü, èñõîäÿ èç óñëîâèé ïîëó÷åíèÿ òðåáóåìîãî êà÷åñòâà ïðè îáåñïå÷åíèè íàèìåíüøåé òðóäîåìêîñòè îáðàáîòêè. Óâåëè÷åííûå ïðèïóñêè íà îáðàáîòêó ïðèâîäÿò ê íåíóæíûì çàòðàòàì âðå­ìåíè, ìàòåðèàëà, ýíåðãèè è àáðàçèâíîãî ïîðîøêà, ÷òî óâåëè÷èâàåò ñåáåñòîèìîñòü èçäåëèÿ. Óìåíüøåíèå ïðèïóñêà óäåøåâëÿåò ïðîäóêöèþ, îäíàêî ïðè çàíèæåíèè ïðèïóñêà çàòðóäíÿåòñÿ òåõíîëîãèÿ îáðàáîòêè äåòàëè, íå ãàðàíòèðóåòñÿ óäàëåíèå äåôåêòíîãî è òðåùè­íîâàòîãî ñëîÿ ìàòåðèàëà, ïñ îáåñïå÷èâàåòñÿ òðåáóåìàÿ òî÷íîñòü è çàäàííàÿ øåðîõîâàòîñòü ïîâåðõíîñòåé.

Âåëè÷èíó ïðèïóñêà îïðåäåëÿþò â çàâèñèìîñòè îò ìàòåðèàëà çàãîòîâêè, âèäà, ðàçìåðîâ, âåëè÷èíû äåôåêòíîãî ñëîÿ íà îáðàáàòûâàåìîé ïîâåðõíîñòè, ôîðìû äåòàëè, òðåáóåìîé òî÷íîñòè è çàäàííîé øåðîõîâàòîñòè, ñëîæíîñòè ïðîöåññà îáðàáîòêè è äðóãèõ ôàêòîðîâ.

Puc. 6 Ñõåìà ðàñïîëîæåíèÿ      Ðèñ. 7 Ðàñïðåäåëåíèå ïðèïóñêà

 ìåæîïåðàöèîííûõ ïðèïóñêîâ   íà îäíó ñòîðîíó çàãîòîâêè

Ðàñïðåäåëåíèå ïðèïóñêà. Ðàçëè÷àþò îáùèå, ìåæîïåðàöèîííûå è ìåæïåðåõîäíûå ïðèïóñêè. Îáùèé ïðèïóñê ðàâåí ðàçíîñòè ðàçìåðîâ çàãîòîâêè è äåòàëè. Ìåæîïåðàöèîííûì èëè ìåæïåðåõîäíûì ïðèïóñêîì íàçûâàþò ñëîé ìàòåðèàëà, ñíè­ìàåìûé ïðè âûïîëíåíèè îïðåäåëåííûõ îïåðàöèé èëè ïåðåõîäîâ.

×èñëåííî ìåæîïåðàöèîííûé ïðèïóñê ðàâåí ðàçíîñòè ðàçìåðîâ çàãîòîâêè, ïîëó÷åííûõ ïðè äâóõ ñìåæíûõ îïåðàöèÿõ. Íàïðèìåð, ïðè îáðàáîòêå ïëîñêîé ïîâåðõíîñòè ïëàñòèíû (ðèñ. 6)

z1= α1 - α2; z2= α2 - α3; z3 = α3 - α4 ,

ãäå z1,z2,z3 — ìåæîïåðàöèîííûå ïðèïóñêè; α1, α2, α3, α4 — ìåæîïåðàöèîííûå ðàçìåðû. Îáùèé ïðèïóñê zî = à1 - à4 îïðåäåëÿþò êàê ñóììó âñåõ ìåæîïåðàöèîííûõ ïðèïóñêîâ.

Âåëè÷èíó ïðèïóñêà íà ñòîðîíó çàãîòîâêè îïðåäåëÿþò èç çàâèñèìîñòè (ðèñ. 7) zB= (Hà + Ta) + (ρa + ξ ), ãäå zB —ìèíèìàëüíûé ïðèïóñê ïà îáðàáîòêó (íà ñòîðîíó); Hà— âûñîòà ìèêðîíåðîâíî­ñòåé, êîòîðàÿ çàâèñèò îò âåëè÷èíû çåðåí àáðàçèâà, ìàòåðèàëà èí­ñòðóìåíòà è äðóãèõ ôàêòîðîâ ïðåäûäóùåé îáðàáîòêè; Ta — ãëóáèíà äåôåêòíîãî ïîâåðõíîñòíîãî ñëîÿ; ρa — ñóììàðíîå çíà÷åíèå ïðîñòðàíñòâåííûõ îòêëîíåíèé îáðàáàòûâàåìîé ïîâåðõíîñòè; ξ —ïîãðåøíîñòü íà óñòàíîâêó çàãîòîâêè. Ïîñëåäíþþ ñóììó äâóõ ñëàãàåìûõ îáû÷íî ïðèíèìàþò ðàâíîé îäíîé ïÿòîé îò ñóììû ïåðâûõ äâóõ ñëàãàåìûõ. Åñëè çàãîòîâêó îáðàáàòûâàþò ñ äâóõ ñòîðîí, òî ïðèïóñê íà äâå ñòîðîíû óäâàèâàþò. Çíà÷åíèå (Hà + Ta) äëÿ ïðåññîâîê ïðèíèìàþò ðàâíûì 0,3—0,5 ìì, ïîñëå îáäèðêè 0,1—0,3 ìì, ñðåäíåãî øëèôîâàíèÿ 0,02—0,05 ìì.

Åñëè ïðè îáðàáîòêå ïëîñêèõ ïîâåðõíîñòåé ïðèïóñê ñíèìàþò è îñíîâíîì ðàâíîìåðíûìè ñëîÿìè, çà èñêëþ÷åíèåì óäàëåíèÿ ïî­ãðåøíîñòåé óãëîâûõ ðàçìåðîâ, òî ïðè îáðàáîòêå ñôåðè÷åñêèõ ïîâåðõíîñòåé ýòî âûïîëíÿþò êàê ðàâíîìåðíûìè, òàê è íåðàâíîìåðíûìè ñëîÿìè. Ýêîíîìè÷åñêè öåëåñîîáðàçíî ñíèìàòü ïðèïóñê, ñî ñôåðè÷åñêèõ ïîâåðõíîñòåé ðàâíîìåðíûìè ñëîÿìè, íî â ýòîì ñëó÷àå äëÿ êàæäîãî ïåðåõîäà (ðèñ. 8) íåîáõîäèìî íàçíà÷àòü ðàçëè÷íûå ðàäèóñû (R1 — R3) øëèôîâàëüíèêîâ, êîòîðûå ðàññ÷èòûâàþò ïî îïðåäå­ëåííûì ôîðìóëàì

Ðèñ.8. Ðàñïîëîæåíèå ïðèïóñêà íà ñôåðè÷åñêîé ïîâåðõíîñòè.

Åñëè æå ïðèïóñê ñíèìàþò èíñòðóìåíòàìè îäíîãî ðàäèóñà, òî òîëùèíà óäàëÿåìîãî ñëîÿ áóäåò íåðàâíîìåðíîé, ïðè÷åì äëÿ âûïóêëûx ïîâåðõíîñòåé îíà â öåíòðå áóäåò ìàêñèìàëüíîé, à äëÿ âîãíóòûõ — ìèíèìàëüíîé.

 îïòè÷åñêîì ïðîèçâîäñòâå òåîðèÿ ïåðåõîäîâ óñòàíàâëèâàåò ñâÿçü ìåæäó êðóïíîñòüþ çåðíà àáðàçèâà, òîëùèíîé ñëîÿ àáðàçèâà, âûñîòîé ìèêðîíåðîâíîñòåé è äåôåêòíîãî ñëîÿ ñî çíà÷åíèÿìè ðàäèóñîâ êðèâèçíû øëèôîâàëüíèêîâ è äåòàëè äëÿ êàæäîãî ïåðåõîäà. Îáðàáàòûâàåìûå ïîâåðõíîñòè çàãîòîâîê èëè áëîêîâ, ó êîòîðûõ îòíîøåíèå äèàìåòðà ê ðàäèóñó êðèâèçíû ìåíåå 0,8 øëèôóþò îäíèì èíñòðóìåíòîì, èñïîëüçóÿ ðàçíûå ìèêðîïîðîøêè. Ýòî îáúÿñ­íÿåòñÿ òåì, ÷òî èçìåíåíèå ðàäèóñîâ øëèôîâàëüíèêîâ íåâåëèêî è íå ñêàçûâàåòñÿ ïðè ñìåíå ïåðåõîäîâ.

ЛИТЕРАТУРА

1.                 Справочник технолога-оптика под редакцией М.А. Окатова, Политехника Санкт-Петербург, 2004. - 679 с.

2.                 Запрягаева Л.А., Свешникова И.С. Расчет и оптических систем. М. Логос, 2000. - 581 с.

3.                 Апенко М.И., Запрягаева Л.А., Свешникова И.С. Задачник по прикладной оптике, Высшая школа, 2003. - 591 с.