Определение режимов полирования оптических стекол с учетом технологических ограничений по температуре процесса Щипанов, Анатолий Владимирович

Введение к работе

Актуальность темы. Общей тенденцией в развитии современного приборостроения является все более широкое использование коротковолнового диапазона электромагнитного излучения, причем в последнее время широко осваивается оптический диапазон. Научно-технический, прогресс в области оптического приборостроения невозможен без постоянного совершенствования технологических процессов изготовления оптических деталей. Требования к их точности возрастают и одновременно уменьшаются допустимые величины шероховатости и глубины дефектного слоя. Оптические детали должны сохранять форму и прецизионную точность обработанных поверхностей в течение длительного срока эксплуатации, быть стойкими, к воздействию механических усилий и климатических факторов, и при этом обладать способностью образовывать поверхности высокой степени чистоты. Перечисленным требованиям отвечают широко используемые в технике оптические стекла. Применяемому до последнего времени процессу их полирования свободным абразивом присущ целый ряд недостатков, которых лишен метод полирования с использованием инструмента со связанными полирующими зернами, например на основе композиции " Аквапол ", разработанного в ИСМ им.В.Н.Бакуля. Для научно-технического обеспечения внедрения в производство соответствующих инструментов и технологий необходимо провести аналитические; и экспериментальные исследования, уделив при этом особое'внимание изучению теплофизической обстановки в контактной-тояе, так как именно тепловые процессы, лимитируют режимы полирования, а значит и производительность обработки,

Цель.и основные задачи работы. Целью работы является разработка методики выбора режимов полирования, заготовок из оптического стекла инструментом со связанными'полирующими зернами с учетом технологических ограничений по температуре процесса. . . ,i . і

Для достижения этой цели в работе решены следующие зада
чи;: ; . " ' і '...:, . , '"' ,

1) исследованы энергоемкость рассматриваемого процесса, его
трибологические характеристики и ряд других параметров;

1. разработана методика и исследованы геометрические параметры контактагинструмента с, заготовкой; : ) ^!-

2. исследовано поведение воды, используемой в качестзс СОЖ. в

зоне полирования:' -' ..^,-,.,.-,. . , .,.-.. .... ,.< .,

4. экспериментально"исследованы -'сил'ът--й-^;темп'ературы.^,,;возни- ''" кающие при полирований;' ' ^: "'' -"" '^: '-і'іг.м!'.-", ;;...:..,.:,:: :-< '.'. '..;-

5. раз.ра.ботайьі. тспл'офйзическ'ая модель процесса, методики рас_г чета контактных температур "и'лепло'физиче'скйг-о 'анализа .-' ,ко'й- ''>' ^: струкций инструменте.^; '" ^: "''''' -!'"^:'-'^,(. ' ' '"';:.-;';'..'' '.'' у.'- <<>''.; -.:.::..::'.-.

6. разработана'-'методика 'йьгбо'ра' режимов^і;гіЬлирсіва'ния¹'с учетом ограничений по теітЬра^^а^-в'-збУе^брйбЬ^ки¹."'^,ь'^ч;' -'-'''\'>'^'-^t"-^,-^r^.<-':. ;.

Общая м^:ёЧйди^а^;ин^сЛё'МЬ^ний;-Фез'уйьтать^'диссерт1г1^и<)нййй' ¹ "-'
работы получены'ті а основе Теоретических и' 'эк'сп'еримёнталь'ных'""'^;"
исследований,' 'разработки- методик;-' ''способов '-' и "'устройств для ^:f- '
изучения про'цс'сса¹ полирования заготовок из оптического стекла
новым полировальник ^:и^,нСтр-ументбм.-'¹Р'а^чУт¹ контйктных^:'тё'йпе'-^;"'' >''
ратур и теплб'Фйзйческйй анализ-'конструкций инструмента 'Прово—^;-'-:>
дили при пол^Щй^'Шітйдк'Уиеїо^й'шсов^Ф ^:"^!,ч!

дования выполняли 'йа^: серйЙнй^>выпускаеМ'ом^,дбЬрУДовай'ий:с:^;Нр'и^;-' - '-^! менением современных прибор6в,'"^:а-также'н^,а^:спецй'аль'но' 'разрабо-'"^1Л тайных зксперт&ентальЧїьгх' установках: їсплофизические расчеты выполнены с применением'ЭВМ:.'- '--.''-^;--м.."."-і г; -:-:.:-:.^-- .-:-,'v:\-::\y": і.-;;.:

Научна» йовйіна.^!і 'В'^,;р'а'іб^,6т^е-й6Ь^:л^дов'йньі^;уолдвйя-^!форми-рова-^;-^:''-'
ния контактньїг'те^ч'гіератур'пр"):^ опти- ^;'^;

ческого стекгіа; энерг'оемк'бсть¹ этого 'процесса, соотношение адгезионной й деформационной составляк>гци-х^; сил;. деиствз'к>щи1х''прй -^- полировании'.' ЭкБп'йрймейт^л'ь'НЬ 'показано їіі'а'яйчйе'воды'.'в''^;-зонё ' * '' контакта ^,гіо^,лироваліін^І6гіЬ'^,Л;|1-'^:инструмейта -'^ll с::'-- заготсЭвкой *'>''>: (а.с. №1397726).'Автором разработаны: теплофизическая модель процесса полированиями ^чмёто дика¹ р'асчета 'контактных- темпера^-'----^і:у тур; методики ^1!э'#ёпёрй^;м'ёнтаЖйд^

возникающих'-в'ПроЦессе' пойиройа!нйя; "сйбсоб установки" тсрыо-^п'"^:]'-электродов в^,разъеме''образ^,цЬ'в¹из'тёкла^; (a.c.-NiH59'7347);^;'метод'й-^!'- ^: ка теплофизическо^6^;^йа'дйза^:;-коне^

струмента; мётодика-'выб'ора р'езкймо'в'пйлйрованйй-'с учетом''T'ex^j:;-^:г!' нологическч^х'-даранЙчёнМ--Й6'емпёратУр'е'1Цр'оЦе^чсса>; ' НнусрАЛ'лг.о-'Л :

Автор зйШіщяеі^К'Резуйь'^зть^'-'і'е'дрегії^еЬк^х '- й^v-эксперимен
тальных исследовани^.'^!Ь'ако'номерНосей^;'6бра'зо -"'
температур гір^;Й'^,п'оАйроваНйи^І'заг'6^:т6в'Ьк^;-и'з штйчехкбгб' 'стёкда'ин-'-"-"'.'*
струментом ^чс'6''-^:''^;связ'ан'ными*'^!;по^рук)1цими'^,1;-зфнамй-;^^!'.'м'тодйкй''^;'''
экспериментального"'-'изуч'Ьния ^:лтір6никнЬвенйя~ -'технологической
жидкости в зону контакта''йн^!струмейта'^гс''з'аготов'кой',^! фбрмирбва-'- ^,:-^:"
ния сил и температур в"завйсймостй'от 'условий -обработки;"мето- -

дику теплофизического анализа конструкций полировального инструмента; рекомендации по технологии бездефектного полирсза-ния оптических стекол с учетом температурных ограничений режимов полирования.

Практическая ценность и реализация работы. Разработана методика выбора режимов полирования заготовок из оптического стекла инструментом со связанными полирующими зернами, с учетом технологических ограничений по температуре, которая позволяет обеспечить необходимое качество получаемых поверхностей. Разработана методика теплофизического анализа конструкций полировального инструмента^ позволяющая определить оптимальное, с точки зрения снижения контактных температур, расположение рабочих элементов на корпусе инструмента.

Результаты выполненной работы в виде ряда новых методик и ,рекомендаций внедрены в институте сверхтвердых материалов АН Украины им.В.Н.Бакуля, ВНИИАЩ (г.С.-Петербург), на ОЭП "Светлана" (г. С.-Петербург), на заводе очковой оптики (г. Рыбинск), на Новосибирском приборостроительном заводе, на НПО "Орион" (г. Москва). В результате внедрения в каждом конкретном случае удалось увеличить выход годных изделий за счет исключения брака, возникающего в результате образования недопустимых контактных температур и повысить стойкость ннстру-.мента.

., Апробация работы. Оснрвиые положения работы докладывались и обсуждались на Всесоюзной научно-технической конференции ( НТК ) "Проектирование, изготовление, эксплуатация и диагностика узлов трения в машиностроении", (г. Рыбинск, 1983); НТК в г. Рыбинске (1985, 1988 и 1992 г.г.);. 6-й и 7-й Всесоюзных НТК в г.Ташкенте и г. Тольятти (1984 и 1988 г.г.);. 8-й Международной конференции по шлифованию, абразивным инструментам и материалам "Интерграйнд-91" (г. Ленинград, 1991 ,г.); 3-й и 4-й Дальневосточных НТК (г. Владивосток, 1986 и 1990 г.г.); 2-й краевой НТК "Применение прогрессивных инструментальных материалов и методов повышения стойкости режущих, инструментов" (г. Краснодар, 1985 г.); научно-техническом семинаре (НТС) "Прогрессивная технология и автоматизированное оборудование для обработки деталей из неметаллических материалов микроэлектронных устройств",-(г.Львов. 1988 г.): НТК "Прогрессивные процессы механической обработки неметаллических материалов" (г. Алушта. 1990 г.); НТС кафедр " Технология машиностроения-"

-і

и " Металлорежущие станки и инструменты " Тольяттинского политехнического института в і 994-і 996 годах; НТС кафедр " Технология машиностроения " и " Металлорежущие станки и инструменты" Ульяновского государственного технического университета в 1996 году .

Публикации. По результатам разработок и исследований опубликовано 15 печатных работ, в том числе получено 3 авторских свидетельства. Список публикаций приведен в конце, автореферата.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, шести глав, основных выводов, списка литературы и приложения. Материал изложен на 157 страницах машинописного текста и содержит 27 рисунков, 8 таблиц, список литературы из 106 источников и приложение на 18 страницах.