CC BY
4УДК 621.924.5
А.М. Медведев
ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ДВУСТОРОННЕЙ ШЛИФОВКИ
Станки двусторонней шлифовки используют технологию связанного абразива для прецизионной обработки. Тонкое шлифование дает ряд преимуществ по сравнению с традиционными процессами притирки при этом выдерживая одинаковые требования к плоскостности, параллельности и чистоте поверхности. Этот процесс так же обычно в 3-20 раз быстрее чем традиционная притирка.
Ключевые слова: шлифовальные станки, планетарный концепт, двусторонняя шлифовка, связанный абразив.
В современном оптическом приборостроении предъявляются все более высокие требования к точности формы плоских поверхностей. Требования к качеству макроформы и величине микронеровностей плоских деталей постоянно повышаются. В процессе обработки заготовка проходит несколько технологических операций, каждая из которых влияет на возможности достижения заданного качества данной детали и, в конечном итоге, всего изделия в целом.
Типовой технологический процесс обработки плоской поверхности оптической детали для изделий приборостроения, как правило, включает следующие технологические операции: обдирка поверхности, грубое шлифование, чистовое шлифование, финишное шлифование, предварительное полирование и, наконец, окончательное, доводочное полирование. В настоящее время финишное шлифование и полирование деталей из стекла осуществляется, как правило, с помощью свободного абразива в виде абразивных суспензий и алмазных паст. Эти технологии в ряде случаев достигли пределов своих возможностей.
К основным недостаткам существующей технологии следует отнести:
•низкую производительность труда;
•большую глубину нарушенного слоя, для удаления которого требуется длительное полирование;
•трудность получения высокой точности геометрической формы поверхности при длительном процессе шлифования из-за низкой временной стабильности процесса шлифования свободным абразивом, что особенно актуально для заготовок больших размеров;
•низкую культуру производства с вредными условиями труда;
•большой расход абразивных материалов за счет низкого коэффициента их использования;
Известен положительный опыт использования на этапах грубого и тонкого шлифования связанного алмазного инструмента на органической связке. Такая технология позволяет получать изделия с высокими технико-экономическими, технологическими и эксплуатационными показателями.
Однако положительных примеров применения связанного алмазно-абразивного инструмента на операциях финишного шлифования и полирования прецизионных изделий из стекла методом свободного притира до сих пор не известно.
Таким образом, актуальность работы связана с постоянно растущими требованиями к производительности процессов обработки при сохранении или повышении качества обработки оптических деталей. Решение такой задачи может быть достигнуто за счет разработки принципиально новой высокоэффективной технологии прецизионной механической обработки стекла для оптического приборостроения с помощью новых типов связанного алмазно-абразивного инструмента.
Станок двустороннего шлифования
Нами, на базе предприятия Геофизика-Космос, начаты исследования метода обработки стекла с использованием станка двусторонней шлифовки таблеточным алмазным инструментом. На рис. 1 схематично представлены основные конструктивные элементы станка. В основе его работы лежит известный принцип действия планетарных передач. Планетарными называют передачи, имеющие зубчатые колёса с перемещающимися осями.
На рисунке показан корпус (1). Внутри него находится неподвижное центральное зубчатое колесо (2) с внутренними зубьями. Центральное колесо (3) с наружными зубьями имеет возможность вращаться вокруг своей собственной оси. Зубчатые сепараторы (4) (их еще называют сателлиты) обкатываются по
© Медведев А.М., 2018.
Научный руководитель: Семчуков Михаил Николаевич - кандидат технических наук, доцент, Московский технологический университет (МТУ), г. Москва, Россия.
Вестник магистратуры. 2018. № 5-1(80)
ISSN 2223-4047
центральным колесам и вращаются вокруг своих осей, то есть совершают движение, подобное движению планет. В сепараторах присутствуют отверстия (5), диаметр которых соответствует диаметрам оптических деталей, которые устанавливаются в эти отверстия. Два шпинделя станка (6) и (7), нижнего и верхнего звеньев соответственно используются для шлифования заготовок, установленных в сепараторы. Оба шпинделя имеют возможность вращаться вокруг своих осей независимо друг от друга. Таким образом, мы можем придавать обоим звеньям разные скорости. Верхнее звено (7) может опускаться и подниматься вверх и вниз, когда оно опущено, оно давит на оптические детали с определенным заданным заранее давлением Р.
Рис. 1
На рисунке 2 представлен вид сверху рассматриваемого станка.
Верхнее звено станка (7) условно не показано.
На схеме представлены неподвижное центральное зубчатое колесо (2) с внутренними зубьями, центральное колесо (3) с наружными зубьями, и зубчатые сепараторы (5) с отверстиями. Важно заметить, что помимо двух шпинделей станка, мы можем придавать выбранную скорость вращения еще и центральному колесу (3). Причем эта скорость так же будет независима от скорости двух шпинделей.
!
Рис. 2
На верхнем и нижнем звеньях станка установлены шлифовальные инструменты, каждый из которых представляет из себя планшайбу с закрепленными на ней абразивными таблетками (8), образующими дискретную рабочую поверхность.
Одна из задач состоит в том, чтобы найти такие режимы работы установки, при которых мы будем получать заданную точность оптической поверхности детали. Речь идет, как об общей и местной ошибках так и о плоскостности клиновидности пластины.
В результате проведенных экспериментов были подобраны режимы (скорости) вращения центрального колеса 3 и двух шпинделей станка 6 и 7. Эти режимы позволяют получать значения шероховатости поверхности Яг = 0,05 и общей ошибки N=4, которые соответствуют требованиям предъявляемым к обрабатываемым деталям. Подобранные режимы скоростей звеньев приведены в таблице 1.
Таблица 1
Центральное колесо 3 Шпиндель нижнего звена 6 Шпиндель верхнего звена 7
55 об/мин 31 об/мин 31 об/мин
К сожалению, до сих пор не удалось полностью избавиться от появления царапин на верхних поверхностях деталей. В настоящее время проводятся экспериментальные исследования с целью выяснения природы их происхождения и нахождения способов предотвращения их появления
Библиографический список
1. Окатов М. А., Антонов Э. А., Байгожин А. и др. «Справочник технолога-оптика»; 2-е изд., перераб. и доп. -СПб.: Политехника, 2004. - 679 с.: ил.
МЕДВЕДЕВ АЛЕКСАНДР МИХАЙЛОВИЧ - магистрант, Московский технологический университет (МТУ), Россия.
