Способ обработки оптических деталей

 

Союз Советски к

Социапистическик

Респттбпик

О Л И С А Н И Е ()946888

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6t) Дополнительное к авт. свип-ву(22)Заявлено26.05.81 (21) 3281369/25-0" с присоединением заявки,%— (23) ПриоритетОпубликовано 30. 07. 82. Бюллетень Р628

Дата опубликования описания 30 ° 07 ° 82 (51)М. Кл.

В 24 В 13/00 фмударстееииый комитет

СССР до делам изобретений и открытий (53) УДК621.923. .5(088.8) Л. Л. Бурман, Э. С. Рабинович, В. B. Роев, Л.Ф.Макарова, А. Г. Ветров, О. Л. Яковчук, А. В. ИгнаТьев, 8. В. Кулик

i 72) Авторы изобретения и Д. Д. Поляков

Ордена Трудового Красного Знамени инст

Р "

ТБ р - ут сййфцеррердых (71) Заявитель материалов АН Украинской CCP (54) СПОСОБ ОБРАБОТКИ ОПТИЧЕСКИХ ДЕТАЛЕЙ

Изобретение относится к абразивной обработке и может быть использовано в оптико-механической, электронной, электротехнической областях промышленности при шлифовании и по5 лировании деталей из стекла, ситаллов, кварца и других материалов.

Известен способ обработки оптических деталей, при котором последовательно осуществляют операции гру,, бого, тонкого шлифования и полирования с одной установки детали на одних и тех же режимах, а на операции полирования используют эластичный алмазный инструмент, обладающий определенными физико-механическими свойствами (11.

Недостатком способа является длительность процесса полирования (45"

60 с2 в случае применения на опера" 2о ции полирования микропорошков зернистостью АСН 28/20 - АСН 14/10 сравнительно большого рельефного (а следовательно, и разрушенного) слоя, соответствующего К =- 0,025 мкм (12а класс2.

При обработке деталей типа экранов осциллографических трубок необ" ходимо на операции полирования обеспечить шароховатость обработанной поверхности, соответствующую R

=0,05-0,063 мкм (13в-14а классы) за время полирования, равное 18-25 с.

Цель изобретения - повышение качества обработки оптических деталей.

Указанная цель достигается тем, что обработку на операциях грубого и тонкого шлифования заканчивают с минимальной подачей, равной 0,10,01 мм/мин в течение 5-7 с, à операцию полирования проводят в два этапа; на начальном с давлением 34 кг/см, на завершающем - с давле2. нием, равным 0,8-1,0 кг/см, испольZ зуя при этом инструмент состоящий из разновысоких абразивосодержащих элементов, имеющих при температуре

946888 полирования различные-величины относительного сжатия, а именно 29-35 и 14-20,";, соответственно для элементов с большей и меньшей высотой, при этом высоты элементов Н и Н on< ределяют по формуле (4 1-Ь„

10 где Н - высота второго элемента(с большей высотой), мм;

Н вЂ” высота первого элемента (с

4 меньшей высотой); деформация первого элемента за определенное время; !

Ь - деформация второго элемента до дости:<ения вь<соты Н

Д - дополнительная деформация второго элемента до высоты

Н вЂ” b.„ за время совместной деформации обоих элементов. а

Площадь более эластичных элементов составляет 1,5-2,0 площади менее эластичных элементов.

На фиг. 1 приведена схема реализации предложенного способа íà операции полирования; на фиг. 2 — то же, в начальной стадии полирования; на фиг. 3 — то ><е, при давлении 3кг/см ; на <)иг. 4 - то же, при дав,2 У

30 лении 0,8- I,Î кг/см

Применяя на каждой операции шлифования обработку. без подачи инструмента, так называемое "выхаживание, можно на 1,5-2,0 разряда улучшить качество обработанной поверхности, В течение 5-7 с, инструмент совершает 50-70 оборотов, постоянно "зачищая" поверхность детали. Учитывая несовершенство кинематических соединений станка, наличие зазоров в кинематических парах, в процессе обработки имеет место минимальная подача инструмента. В этих условиях с обрабатываемой поверхностью дета- 4> ли контактируют только вершины алмазных зерен, уменьшая величину рельефного слоя °

На корпусе 1 закреплены в определенном порядке элементы 2 с высотой

Н4 и элементы 3 с высотой Н, площадь которых в 1,5-2 раза больше площади элементов 2.

Деталь 4 устайавливается в специ- 55 альной оправке на апиндель станка. Инструмент, прижимаясь к детали под действием пневматики, совершает принудительное возвратно-поступательное двик<ение и вращение под действием трения.

До начала полирования (фиг.1) вы — сота элементов 3 больше, чем высота элементов 2.

На начальной стадии полирования (фиг.2) элементы 3 под действием при/ .жима деформируются на величину Ь до достижения высоты Н„, При дальнейшем увеличении давления (фиг.g) происходит деформация элементов 2 на величину b, и дополнительная деформация элементов (3- Ь )- до высоты (Н - h,4). На начальной стадии при

4 давлении 3-4 кг/см осуществляется одновременное воздействие на поверхность элементов 2 и 3, вследствие чего происходит одновременное удаление разрушенного слоя с поверхности детали, образованного после операции тонкого шлифования элементами 2, изготовленными из абразир в большей зернистости, а также "зачистка" и

"заполировывание" поверхностного слоя образующегося в процессе полирования элементами 3, изготовленными из абразивов меньшей зернистости.

На завершающей стадии обработки, при снижении давления шлифования до

0,8-1,0 кг/см элементы 2 принимают первоначальную высоту Н4, а элементы 3 продолг<ают находиться в деформированном состоянии. На данной стадии полировка осуществляется только этими элементами, Пример осуществления способа.

При обработке экранов осциллографических трубок на операции грубого шлифования применяют алмазный инструмент следующих характеристик: АСВ

63/50-М1-253 концентрации; на операции тонкого шлифования — инструменты АСН 20/14- 1015-10 концентрации.

На операции полирования применяют инструмент, состоящий из элементов

2, изготовленных на связке Р4-АСН28/

/20-253 концентрации, и элементов

3, изготовленных на связке Рl-АСН28/

/20-253 концентрации и элементов 3, изготовленных на связке Р1-АСМ7/510/ концентрации.

Результаты сравнительных испытаний представлены в табл . 1-6. Способ обработки оптических деталей проверен при обработке экранов и окон

5 946 осциллографических трубок различных размеров.

В табл. 1 представлена зависимость параметров микрогеометрии обработанной поверхности от величины подачи на этапе "выхаживания" при испытании инструментов зернистостью АСВ

63/50;в табл.2 — зависимость параметров микрогеометрии обработанной поверхности детали от "выхаживания" 10 при обработке инструментом АСВ 63/50i в табл.3 — зависимость микрогеометрии обработанной поверхности детали от времени шлифования инструментом

ACH 20/14, на последнем этапе обра- 15 ботки; в табл. 4 - зависимость параметров процесса полирования оптических деталей от конструкции инструментов, в табл. 5 - зависимость параметров процесса полирования от ха- рв рактеристик инструментов и давления

888 б шлифования, в табл. 6 — зависимость основных параметров процесса полирования от отношения площадей элементов 3 и 2.

В табл. 7 представлена, зависимость параметров процесса полирования от величины относительного сжатия полирующих элементов.

При использовании предлагаемого способа полностью исключается применение порошков свободного абразива, что улучшает условия труда, повышает культуру производства,.снижает шероховатость обработанной поверхности и улучшает качество обработки: в 20-30 раз сокращается машинное время обработки, на 5-7Ô увеличивается выход годных деталей, в 10"17 раз уменьшаются затраты на абразивный инструмент.

Т а б л и ц à 1

Величина подачи, мм/мин

1 1

0,12 0,10 0,01

0,005

0,32 0,28

0,20

27,1 35,0 32,0-33,0

35-45 28

Таблица 2

Условия обработки

Параметры микрогеометрии ия" при подаче

°, с

Обраб средн чей б хажив

0,56

0,20 0,28

32,0 35,0

0,30-0,42

26,0-27,0

21,0-24,0

35-45

28,0

30-35

25,0 па, мкм

Параметры микрогеометрии

Шероховатость обработанной поверхности, R, мкм

Радиус вершин выступов, профиля, r, мкм

Величина разрушенного шлифованием слоя стекла, мкм

Шероховатость обработанной поверхности, R, мкм

Радиус вершин выступов профиля r, мкм

Величина разрушенного шлифованием поверхностного слоя стекНа станках, работающих по методу "притира ., данную величину подачи обеспечить не представляется возможным

946888

Таблица 3

Условия сбработки

Обработка со средней подачей

Время обработки с подачей

0,05 мм/мин,. с

Параметры микрогеометрии

Иероховатость обработан1 ной поверхности, P.

O мкм

0,14

О, 16-0, 18

0,16

0,20-0,22

Радиус вершины выступов профиля, r мкм

24,6

13,9-16,1

13,9-17,4

27,6

15-20

15-17

Таблица 4

Характеристика инструмента и усилия прижима

ACH 28/20

Р4-25 ;

РЮ=1 5

2,0 кг/см

Ас!1 7/5

Р1 -1 0, ;

Ру -1,5-, 2,0 кг/см

Параметры процесса

0,020-0,025

12в - 12б

0,025-0,032

12а - 12б

0,05-0,063

13в - 14а

0,063-0,08

13в

8-12

14-16

6-10

5-7

Цикл полирова ния, с

35-50

10-12

15-20

5 - 7

15 19

Величина разрушенного шлифованием слоя стекла, мкм

L àðîõoâàToñòü обработанной поверхности, мкм

Величина разрушенного слоя, мкм

5 7 10

Предложенная конструкция

1 этап- ilf этап

АСН 28/20- jACM 7/5-Р1 †1

Р4 -25";; Р =0,9 кг/см

Ру =3,5 кгlсм;, 19

946888

Ю

Ю !

LA

Ю

Ю л

LA

Y 1.«е х

iu о

Z х

CL е

Ш о

Ю

О

Ю

<л

LA

<Ч

Ю

C) 1 ч

I Ю л

Б

Z Iе

v z о

m х о а 1е х ш m о е

С: сЧ

Ю с—

Ю

Ф

Ш о

m ч м О

Ю л

Ю х

Z

Z х

CL е о

М\ сЧ

Ю 1 л

Ю

Ю

<.съ

СО

I Ю

LA сЧ ( и

Ю

ОЭ

L о

S а

СО

Ю

° (Ю

О

0 >S °

uOS

o z

m(-х осх

xto a.

ome ааm

o к х

X S з

<(< с

X О е

= O. с0

I (<((о к (: и е о

s m z,с <- х <(< u а е е

1

z o е с

> а о

Р) L. о а z

)S х а

U H

СС <У

>< с ) t I (X I

1 I 1 и

I I 1

° 1 I t (I 1

1 I 1 Y. ю

< I 1 ° LA I лю

1 (1

1 1 1 С„> I ,о (I С О. 0

1 < (1

1 1 < 1

1 (! (Š—

« — (« 1 (< — ° ((1 < (СО с У

1 « СЧ LA 1

I сч сч

« (а t (<) -:< 1 т

1 1 1 с4 1

I 1 (Е 1

t K I Y u

1 S 1 1 цi ° « I

-- о СО

I <П 1 (Ю I (1 & < 1 << - с((I S (< сл 0 0 I

1 < 1 (1

1 З 1 1 Ч I

1 1 I I

1 <О (Ю И 1

S t I сЧ N 1

I Z I (ос(1

1 Е 1 < СО LA Y 1 сч сч I

m (1 (м

«t< I I Z: « 1

Ч< (ue

< (орла 0

1 S < 1 l

1 (f

Ш 1 I I

o (! ( и

I Z 1 (I

> ((лю l

О. s

I- I б Е: I (< (v((с<»<(I Х 1 с 0 0 1

X ! 1 " I

1 <<< 1 с<(1 l с4 — Е ю и

v (г

X 1 «

О ((.

1 r01 !с-<4 1

«t I х < -(1 < < Е 1

1 I u t

1 I 1

1 1 (((- 1 (Y (I Ы I

I I оо Ф

t

1 I Я I Н 1

u ( — сЕ0 0

1 I 1 I

1 1 — — — — — — — I

t (I 1 (4

1 ((1 X t ю и

1 l СЧ 1

I I I Ncq 1 I

I I I СО LA Y I

1 1 1 СЧ СЧ 1

1 < 1 I LA I

I 1 < W « <

< t u a

l оС 0 0Г

I

< l

O. Ш I

I t

m v l е 1

=г I о. о I а 1 с с l

1

1 (l

1

I

1

1 (1

I

1

I б (I (1 ! (l

I

I

t

I !

1

1 !

I

I

1

t

I

1 (1

)

I

1

I

I (t

1

1 (1

1

I (l

1

1

1

1 (1

t (1

I

1

1

I

1

I

1

1

<

<

<

1

946888

Таблица 6

Параметры микрогеометрии

2,5

1,?5

0,16

0,14

0,125

0,20

13 0-15 0 240

13 19

8-10

16-18

45-50

25-30

12

Шароховатость обработанной поверхности К,мкм

Радиус вершин выступов профиля r, мкм

Величина разрушенного шлифованием поверхностного слоя стекла, мкм

Цикл полирования, с

Отношение площади элементов 3 и 2

1,5 2,0

946888 ь л (Ч

LA (Ч

Ф

Ф (е(Д,о с

1 аь (Ч - 3

Ь О л

Щ

X х

X у X р Z

>, Ф а с

Э с Ф о х х

Х =(Q щ Ф

v а

Ф Э о а д Я с х а (- с

X о о

IЮ

CD л л

С»1 л ь

О

CV л

О (.(\

РО

О (Ч е

LA (Ч

СО

С»1

LA (Ч

° I

S 1 а

Ф I о

Э !

1 1 (Ч

C»I

О (Ч б (t

I Ol!

I )Ч 1

1 1

1 I (1

I l

1 (I I

I CV 1

1 I

1 1

Ln л

CD б а (Ч (Ч (ее\ а л

О О

ОЪ

1 (»»

X х 1 б

l 1

I !

I )Ч I

I C»I 1

1 I

I 1

1 1

I 1

I, I

1 )

I I

I I

1 О 1 к

I 1

I t Т

I 1

1 (1 1

I I

I 1 б 1 ! 1

I ° I

I (I

1 1

1 I

I О 1

f °

1 (1

I

1

1

I

1 ! б

1 б

8 GX

aS >

X S 1

r (е4 (е л

CD оэ! с с

m!

Э (((I

X (Х 1 (» 1 (Ч (CA б»(C»(л

О (((X 1 мо(о х о

ЭС!

Оа(7

O (1! с х

Ф 1

1- I

S i о о

? (- со

Ю л

О о

i (1 () (Ч л

LA л л

S а

Ф

2 а о

I- Э

Э 1

z o (((а а м ((J X с

)X л

X (о о х

Х У

CL

Э (((° о са

LI о

I((I о о х х !

"о! а

I 1

O ((I

Z Ф (t(z o х э яX B X

Р >е а ( с (ЭФО а а !!

S (I о с

V Ф с

Э Ф

S 1о

g x. а б

O (L. с z

CO Iо о л

Ое (((S

t( (O S а х цр о ((( а а

Э IQ э о

1 I

1 1

1 1

I л ! I

I I (1 (— — 1

1 I

1 I

1 1

1 I

I LA 1

1 1

1 1 ! I ! 1

} I

1 I

1 1 б 1

I 1 б l

I < О I

I - I

1 I

1 I

1 1

I 1

I 1

I 1

I Ю I

l - 1 — Т вЂ” —

I Л I ! ФЪ

1 . ° (I I

1 1

I 1 б(! I

I (е\

\ (I

1 !

1

1

1 (1

1

I

1

I

I ! !

1 !

I

1

1

1 !

1

1

1 !

I (1

I

I !

I

I

1

I

1

1

I !

1 !

) М»

I !

I

l

1

1 !

I

I

1 !

I

1

1

1

1

1

I !

1

I ш (Ч

О (Ч

У

Ю

)Ч

О л

СО (д( (Ч

1 (Г\ (Ч

Ю (Ч

LA (М

LA (Ч

Ю еО (Ч

СО

-з. (.Л

LA (»4 б (Ч (Ч

1

I

1

I

I

1

I

1

1

I !

1

1

1

I

t б (1

I

1

1

1 (I

1

1 !

1

1

t б

I !

1

1

1

I !

I

1

I

I

1

1 !

1 !

1 ( (I

1

1 !

I

I

1

I

I

1

1

I

I !

946888

16 формула изобретения

1. Способ обработки оптических деталей, при котором с одной уста" новки детали последовательно осуществляют операции грубого и тонкого шлифования абразивными инструментами на металлических связках и полирование эластичными алмазными инструментами, отличающийся тем, что, с целью повышения качества обработанной поверхности, обработку детали в завершающей стадии операций грубого и тонкого шлифования осуществляют с подачей, равно" 0,,1-0,01 мм/мин )5 в течение 5-7 с, а операцию полирования проводят последовательнс с давлениями 3-4 кг/см и 0,8-1,0 кг/см

2. при этом используют инструмент, состоящий из разновысоких абразивосодерр@ жащих элементов, высоту которых определяют по зависимости 25 где индексы 1 и 2 имеют соответственно элементы с меньшей и большей высотой;

Д вЂ” деформация элемента с мень t шей высотой за определенное время," !

6, — деформация элемента с больQ шей высотой до достижения высоты Н

I! дополнительная деформация элемента с большей высотой до высоты (Н,!- Ь„) за время совместной деформации обоих элементов; а величину относительного сжатия элементов выбирают соответственно их высоте: 29-353 — для элементов с большей высотой, 14-203 — для элементов с меньшей высотой.

2. Способ по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что площадь элементов с большей высото", в 1,,5-?,0 раза больше площади элементов с меньшей высотой.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

N 757301 кл. 8 24 B 13/00, 1978.

946888

Составитель А. Козлова

Редактор Е. Лушникова Техред Т. Иаточка Корректор Е. Рошко

Заказ 5227/24 Тираж 886 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета CCCP по делам изобретений и открытий

113035, Москва, 8-35, Раушская наб., д.4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4