Повышение качества оптических поверхностей элементов приборов алмазным шлифованием на сверхточных станках (1025559), страница 17

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 17)

5.1 приведен алгоритм расчета, который реализован в программесо ссылкой на используемые уравнения.Перед первым запуском программы заполняются все поля входныхпеременных. В поле «Время работы, с» должно стоять «0».1301. Расчет параметров алмазного зернаУравнение (2.1)2. Расчет параметров алмазоносногослоя(Уравнение 2.20 – 2.31)3. Расчет толщины срезаемого слояединичным зерном(Уравнение 2.33 и 2.37)4. Расчет величины износа алмазногозерна(Уравнение 2.8 - 2.11)5.

Расчет сил, действующихна единичное зерно припластичном деформировании(Уравнение 2.2 и 2.3)6. Расчет критической силытрещинообразования, длинымедианных, боковых трещини микротрещин(Уравнение 1.4 – 1.8)7.Расчетсил,действующих на единичноезерноприхрупкомразрушении(Уравнение 2.4 и 2.5)8. Ограничения, накладываемые на единичноезерно. Проверка режима работы зерна(Уравнения 2.15 и 2.16, 2.18 и 2.19)9. Расчет суммарных сил резанияшлифовании(Уравнения 2.41, 2.42 и 2.54 – 2.60)при10.

Расчет глубины трещиноватого слоя(Уравнения 2.47 и 2.48 или 2.49 и 2.50)11. Расчет величины шероховатости(Уравнения 2.43- 2.46)Рис. 5.1. Алгоритм расчета параметров процесса шлифования и качестваповерхностного слоя оптических материалов131При первоначальном запуске программы производятся вычисленияпараметров алмазоносного слоя, толщины срезаемого слоя на единичное зерно,суммарных сил резания, шероховатости поверхности и глубины трещиноватогослоя при износе алмазных зерен hizn  0 нм (Рис. 5.2), а также строятся графикизависимости составляющих силы резания и длины медианной трещины оттолщины срезаемого слоя – Рис. 5.3.Далее нажимается кнопка «Расчет износа».

В раскрывшуюся формувводятся данные по обрабатываемому материалу и зерну, а также толщинасрезаемого слоя на единичное зерно.Рис. 5.2. Первоначальный запуск программы ЭВМ: поля ввода исходныхданных, расчетные выходные данные132б)Рис. 5.3. Первоначальный запуск программы ЭВМ: графики зависимостисоставляющих силы резания и длины медианной трещины от толщинысрезаемого слояПосле введения данных нажимается кнопка «Расчет износа». На формувыводятсяграфическаязависимостьнормальнойсилырезанияFzn ,действующей на единичное зерно, от износа зерна, и зависимость пути резанияот износа (Рис.

5.4). Полученные зависимости записываются в отдельные файлы,которые используются при повторном запуске программы.133Рис. 5.4. Расчетные зависимости износа зерна от пути резания и нормальнойсоставляющей силы резания от износаПеред повторным запуском программы в поле «Время работы круга, мин»должно стоять время работы шлифовального круга.После нажатия кнопки «Расчет», производятся вычисления параметровалмазоносного слоя, толщины срезаемого слоя на единичное зерно, суммарныхсил резания, шероховатости поверхности и глубины трещиноватого слоя приизносе алмазных зерен hizn , который произошел в результате работы круга заназначенный интервал времени (Рис.

5.5), а также строятся графики зависимостисоставляющих силы резания и длины медианной трещины от толщинысрезаемого слоя с учетом износа алмазных зерен hizn (Рис. 5.6).Основными выходными показателями разработанной программы ЭВМявляются следующие:- суммарные тангенциальная и нормальная составляющие силы резанияFtи Fn- выражения (2.59) и (2.60);- длина медианной трещины Cm - выражение (1.5) или (1.6);134- максимальная длина боковой трещины Cl - выражение (1.7);- величина шероховатости обработанной поверхности в продольном ипоперечном направлении Raprod и Rapop - выражения (2.43) – (2.46).Рис.5.5.

Второй запуск программы ЭВМ: расчет суммарных сил резания ипараметров качества поверхности: поля ввода исходных данных, расчетныевыходные данные135б)Рис.5.6. Второй запуск программы ЭВМ: расчет суммарных сил резания ипараметров качества поверхности: графики зависимости составляющих силырезания и длины медианной трещины от толщины срезаемого слоя5.2.

Разработка технологических рекомендаций для повышенияпроизводительности обработки и качества поверхностного слояоптических поверхностей элементов приборовАнализтиповогопроцессамеханическойобработкиоптическойповерхности подложки диэлектрического зеркала показывает, что наибольшийвклад в основное время - 604 минуты из 744 минут, вносит операцияполирования (п. 4-8 Таблицы 3, Глава 1).136Предлагается заменить операции по п.

4-8 Таблицы 3 операциямипредварительного и окончательного шлифования периферией круга с наклономоси.Цельоперациипредварительногошлифования–достигнутьопределенной величины износа алмазного зерна. Увеличение износа алмазногозерна позволяет уменьшить шероховатость поверхности в поперечномнаправлении и увеличить производительность процесса (Рис. 2.17, г).На Рис. 5.7 приведен операционный эскиз операций предварительного иокончательного плоского шлифования заготовок периферией с наклоном осикруга. Основное время в предлагаемых процессах рассчитано с учетом того, чтоза один проход обрабатывается то же количество деталей, что и для типовоготехнологического процесса.

Путь резания круга L1 составляет 52 мм. С учетомнедобега L2 и перебега L3 круга L1  L2  L3  112 мм. Тогда основное времяобработки:L L LTo  1 2 3 .S pop(5.1)Режимы операций предварительного и окончательного шлифования ипараметры круга назначены согласно рекомендациям, приведенным в Главе 2.Угол наклона оси круга составляет 1,5°. Шлифование осуществляетсяспециальным кругом, разработанным в параграфе 4.2.Приосуществленииоперациипредварительногошлифованияшероховатость поверхности в продольном и поперечном направлении должнабыть не более 100 нм (п. 3 Таблицы 3).137Рис. 5.7.

Операционный эскиз операций предварительного и окончательногоплоского шлифования заготовок периферией с наклоном оси кругаНа Рис. 5.8 приведены графики зависимости шероховатости поверхностив продольном направлении – 1 и глубины трещиноватого слоя – 2 от подачи дляалмазного круга диаметром 150 мм при n1  1000 об/мин.138Анализ Рис. 5.8 показывает, что для достижения шероховатостиповерхности в продольном направлении Rmax prod менее 100 нм продольнаяподача S prod должна быть не более 0,24 м/мин. При диаметре вращениязаготовокDzag  0, 2м,рекомендуемаячастотавращениязаготовокn2  0,38 об/мин.Rmaxprod, нм120Htr, мкм0,061000,05800,04600,03400,02200,0100,025 0,05 0,07510,120,125 0,15 0,1750,200,225 0,25Sprod, м/минРис. 5.8.

Параметры качества обработанной поверхности в зависимости отпродольной подачи для операций предварительного и окончательногошлифованияНа Рис. 5.9 приведены графики зависимости шероховатости поверхностив поперечном направлении – 1 и глубины трещиноватого слоя – 2 от величиныподачи для алмазного круга радиусом R  0,075 м с шириной алмазоносного слояB  0,05 м с размером алмазных зерен 2 мкм при n1  1000 об/мин, n2  0,38об/мин, t  10 мкм, K  150% .Анализ Рис. 5.9 показывает, что для достижения шероховатости впоперечном Rmax pop направлении не более 100 нм, поперечная подача заготовки139S pop должна быть не более 0,0024 м/мин.

При поперечной подаче равной0,0021 м/мин основное время обработки составит 53 минуты - выражение (5.1).При работе на выбранных режимах в течение 53 минут износ алмазного зернасоставит 82 нм - выражение (2.11).Такимшлифованияобразом,перифериейвыбранысрежимынаклономосипредварительногокруга:плоскогоn1  1000об/мин,n2  0,38 об/мин, t  10 мкм, S prod  0, 24 м/мин, S pop  0,0021 м/мин. Времяприработки круга составит 53 минуты, при износе алмазных зерен равном 82 нм.Шероховатость поверхности в продольном направлении Rmax prod составит96 нм, в поперечном направлении Rmax pop - 84 нм, усреднено можно считать,что Ra составит 24 нм.Rmaxpop, нм120Htr, мкм0,061000,05800,04600,03400,02200,0100,000510,0010,001520,00200,0025Spop, м/минРис.

5.9. Параметры качества обработанной поверхности в зависимости отпоперечной подачи для операции предварительного шлифованияДля окончательного плоского шлифования периферией с наклоном осикруга выбираем глубину резания t  2 мкм, n1  1000 об/мин. Из Рис. 5.9 следует,140что для достижения шероховатости поверхности в продольном направленииRmax prod не более 10 нм, продольная подача должна быть не более 0,07 м/мин.При диаметре вращения заготовок Dzag  0, 2 м, рекомендуемая частотавращения заготовок не более n2  0,1 об/мин.НаРис.5.10приведеныграфикизависимостишероховатостиповерхности в поперечном направлении -1 и глубины трещиноватого слоя -2 отвеличины подачи для алмазного круга радиусом R  0,075 м с ширинойалмазоносного слоя B  0,05 м с размером алмазных зерен 2 мкм приn1  1000 об/мин, n2  0,1 об/мин, t  2 мкм, K  150% .Rmaxpop, нм6Htr, мкм0,0650,0540,0430,0320,0210,0100,0005410,00055200,00056Spop, м/минРис.

5.10. Параметры качества обработанной поверхности в зависимости отпоперечной подачи для операции окончательного шлифованияАнализ Рис. 5.10 показывает, что для достижения шероховатости впоперечном направлении Rmax pop не более 6 нм, с учетом износа алмазных зеренпосле приработки равном 82 нм, поперечная подача заготовки S pop должна быть141не более 0,0056 м/мин.

При поперечной подаче равной 0,0056 м/мин основноевремя обработки составит 200 минут - выражение (5.1).Такимобразом,n1  1000 об/мин,выбраныn2  0,1S pop  0,00056 м/мин.режимыоб/мин,ОсновноевремяокончательногоS prod  0,06t  2 мкм,обработкишлифования:составитм/мин,200минут.Шероховатость поверхности в продольном направлении Rmax prod составит6,6 нм, в поперечном направлении Rmax pop - 5,6 нм, усреднено можно считать,что Ra составит 1,8 нм.Привыбранныхрежимахпредварительногоиокончательногошлифования величина трещиноватого слоя составляет менее 40 нм.

Условиепрочности связки шлифовального круга выполняется.По результатам проведенных исследований обоснована замена операцииполирования в типовом процессе на две операции плоского алмазногошлифования периферией с наклоном оси шлифовального круга.Наоснованиивышеизложенныхрекомендацийразработанальтернативный технологический процесс обработки оптических поверхностейподложек диэлектрических зеркал.В Таблице 15 приведены параметры операций, которыми предлагаетсязаменить операции полирования п.

Характеристики

Список файлов диссертации