Повышение качества оптических поверхностей элементов приборов алмазным шлифованием на сверхточных станках (1025559), страница 9

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

Текст из файла (страница 9)

График 5 выражает ограничение по прочности связки круга. Изграфиков следует, что при износе зерна более 200 нм под действием нормальнойсоставляющей силы происходит разрушение связки круга, что приводит квыпадению зерен из связки.57Fzn, H0,0230,0220,0210,020,0190,018081624324048az, нм324048az, нма)1Fzn, H0,015230,010,0050081624б)Fzn, H0,015123450,0120,0090,0060,0030081624324048az, нмв)Рис. 2.7.

Нормальная составляющая силы резания ситалла единичным алмазнымзерном в зависимости от толщины срезаемого слоя: а) hizn = 630 нм; б) 1 –hizn =0 нм; 2 - ограничение по прочности связки; 3 - ограничение по прочностизерна; в) 1 - hizn =0 нм; 2 - hizn = 100 нм; 3 - hizn = 200 нм;4 - hizn = 300 нм; 5 - ограничение по прочности связки58Анализ выражений (2.15) и (2.18) показывает, что для обработкиоптических поверхностей алмазным шлифованием должны быть обеспеченыследующие условия работы зерна: соблюдение условия прочности связки круга;соблюдение условия прочности зерна; преимущественное затупление зерна,когда обеспечивается его незначительный размерный износ, и работа зерна припластичном разрушении обрабатываемого материала.

При работе зеренразмерами менее 8 мкм, стойкость режущего инструмента ограничивает, впервую очередь, условие прочности связки круга.При расчетах использованы механические характеристики связокшлифовальных кругов, заимствованные из литературных источников [73,74], иприведенные в Таблице 6.Таблица 6.Механические характеристики связокСвязкаПараметрПредел прочности приизгибе  sv , МПаКоэффициент трения(образец связки –ситалл)  svМодуль упругостиEsv ,103 МПаБакелитоваяБ1МеталлическаяМ5Многослойноекомпозиционноеэлектролитическоепокрытие70-901531600,210,30,24 - 10110190Коэффициенты трения в Таблице 6 приведены с учетом использованиясмазочно-охлаждающей жидкости.2.4. Моделирование поверхности алмазного шлифовального кругаРасчет числа рабочих зерен на единице поверхности круга проведен сиспользованием методики, изложенной в работах [55,67].

Рабочий слой круга –слой, расположенный между наружной поверхностью круга (поверхностью,59проходящейчерезнаиболеевыступающиевершинызеренкруга)иповерхностью связки. Рассчитаем толщину рабочего слоя алмазного круга:max  x  3 1    ,где   0,12x , тогда:max  1,36  x  1    .(2.20)Распределение вылета зерен над поверхностью круга подчиняетсянормальному закону распределения. Среднее квадратичное отклонениераспределения описывается выражением: 0  0,167  max  0,227  x  1    .(2.21)Количество зерен, содержащееся в единице объема, составляет:nw 0,015  K3  x 2,(2.22)где коэффициент формы зерна равен отношению полуосей эллипсоида,которым оно описано:   a / b ; K- концентрация алмазных зерен валмазоносном слое.Номинальное количество вершин зерен на поверхности круга равно:n0 0,015  K2 2 .x (2.23)Фактическое число зерен с учетом назначенной по справочным даннымвеличины заделки зерна в связку на поверхности круга составит:Приизготовленииn  n0 1    .алмазных кругов необходимо(2.24)обеспечитьравномерность распределения зерен в связке.

На Рис. 2.8 - 2.10 приведенаусловная сетка, которую можно наложить на поверхность алмазоносного слоядля определения расстояния между зернами. Узлы сетки представляют собойматематическое ожидание нахождения каждого зерна в данной точке. При этомрасстояние между двумя любыми соседними точками принято одинаковым.Данная модель использована для дальнейших расчетов.60Поверхность АРис. 2.8. Схема расположения зерен на поверхности периферии шлифовальногокругаПоверхность АРис. 2.9.

Схема расположения зерен на поверхности конической фаскишлифовального круга61Поверхность АРис. 2.10. Схема расположения зерен на поверхности торца шлифовальногокругаНа Рис. 2.8 приведена условная сетка расположения алмазных зерен наповерхности периферии шлифовального круга. В случае работы коническойфаской, условная сетка расположения алмазных зерен приведена на Рис. 2.9.Условная сетка расположения зерен на поверхности торца круга приведена наРис. 2.10.Для расчета расстояния между зернами используется формула [72]:lf 1.n(2.25)Развертка поверхности А на Рис.

2.8-2.10 разделена на условные ряды, накоторых предполагается расположение зерен с равным расстоянием l f .В удалении материала при шлифовании участвуют только те зерна,которые входят в контакт со случайными неровностями, возникающими врезультате прохода предыдущих зерен. Тогда вероятностным путем можно62получить формулу для расчета удельного числа работающих зерен размерамиболее 10 мкм [55,67]:n p  0,55 * n w,2 Rn1  n 02tg  / 2 (2.26)где w - средняя скорость погружения зерен в обрабатываемом материалена площадке контакта шлифовального круга с деталью;n1 - частота вращения шлифовального круга.Для зернистости менее 10 мкм выражение (2.26) может быть записано вследующем виде:n p  0,55 * n  w /  2 Rn1  .Удельное число работающих зерен на поверхности круга зависит отрежимов резания, средней скорости погружения зерен, параметров круга ипараметров алмазного зерна. Число работающих зерен на поверхностиалмазоносного слоя круга равно:n pkr  n p Skr ,(2.27)где Skr - площадь поверхности алмазоносного слоя.В Таблице 7 приведены формулы для расчета средней скоростипогружения зерен на площадке контакта шлифовального круга с деталью, т.е.отношение объема снятого материала ко времени процесса, и для расчетаплощади поверхности алмазоносного слоя для различных кинематических схемобработки [55,67].Тогда расстояние между работающими (режущими) зернами аналогичновыражению (2.25) и зависит от площади алмазоносного слоя и числаработающих зерен:l p  Skr / n pkr.(2.28)Принимаем, что работающие зерна располагаются на поверхностиалмазоносного слоя рядами (Рис.

2.8-2.10). Тогда на поверхности алмазоносногослоя по его ширине B , принимая расстояние между рядами за l p , размещаетсяследующее число рядов работающих зерен:63N sv  B / l p .(2.29)Причем в каждом ряду содержится число работающих зерен:n psv  n pkr / N sv .(2.30)Число контактирующих с обрабатываемым материалом зерен, которыележат на дуге контакта между обрабатываемым материалом и заготовкой вкаждом ряду равно:npkont Lkont / l p ,(2.31)где Lkont - длина дуги контакта между кругом и материалом.Таблица 7.Формулы для расчета средней скорости погружения зерен и площадиповерхности алмазоносного слоя для различных кинематических схемСхемашлифованияСредняяскоростьпогружениязерен, м/сПлощадьповерхностиалмазоносногослоя, м2Плоскоешлифованиепериферией круга– Рис. 2.11w  S prod Плоскоешлифованиеторцем круга –Рис. 2.12t2RSkr  2 RBwS prod tПлоское шлифованиес наклоном осишлифовального круга– Рис.

2.13w   Dzag n2BSkr   B   2R  B t2 R sin Skr   B   2R  B cos    Таким образом, при схематизации поверхности алмазного инструментаустанавливается число зерен в единице объема алмазоносного слоя –выражение (2.22),фактическоечислозереннаповерхностикруга–выражение (2.24), а далее число работающих зерен – выражения (2.26, 2.27),которое зависит от режимов шлифования, концентрации алмазного порошка валмазоносном слое, радиуса шлифовального круга, параметров алмазного зернаи площади алмазоносного слоя.

При схематизации расположения работающихзерен на поверхности круга допускается, что они располагаются рядами с64фиксированным межрядным расстоянием l p - выражение (2.28). Принятоедопущение позволяет рассчитать число работающих зерен на площади контактамежду шлифовальным кругом и обрабатываемым материалом.2.5. Выбор кинематической схемы плоского алмазного шлифованияНа Рис. 2.11 приведена схема плоского шлифования периферией круга.Шлифовальный круг радиусом R вращается с частотой n1 .

Продольная подачазаготовки осуществляется со скоростью S prod . Глубина резания равна t .Продольная подача заготовки на оборот круга равна S prodob  S prod / n1 .ПоперечнаяподачакругаосуществляетсясоскоростьюS pop .Прииспользовании данной схемы, толщина срезаемого слоя переменна и делитсямежду всеми работающими зернами в ряду (Рис. 2.11), сечение А-А.Кинематическая особенность схемы состоит в том, что толщина срезаемого слоянамного меньше глубины резания.

Длина линии контакта между шлифовальнымкругом и обрабатываемым материалом для плоского шлифования перифериейопределяется выражением [69,72]: S prod  Rt Lkont  R 1 (2.32)  arccos .2nR1 Длина линии контакта определяется радиусом шлифовального круга ирежимами шлифования. Толщина срезаемого слоя единичным зерном приплоском шлифовании периферией зависит от радиуса круга, режимов резания ичисла работающих зерен в ряду на поверхности алмазоносного слоя [66]:2azmax  R  R 2  S prod z  2  S prod z 2tR  t 2В Приложении П.4 приведено обоснование выражения (2.33).При этом выражениеS prod z S prodn1  n psv(2.33)задает величину подачиобрабатываемой детали, приходящуюся на единичное зерно шлифовальногокруга.65Рис.

2.11. Схема плоского шлифования периферией круга66НаРис.2.12приведенасхемаплоскогошлифованияторцем.Шлифовальный круг радиусом R вращается с частотой n1 . Круговая подачазаготовки осуществляется со скоростью S prod , обеспечиваемой круговымвращением поворотного стола диаметром Dzag с частотой n2 . Круговая подачазаготовкиS prodob наS prodn1оборот Dzag n2n1шлифовальногокругасоставляет. Глубина резания равна t . Поперечная подача кругаосуществляется со скоростью S pop .Толщина срезаемого слоя на единичное зерно при данной схеме зависитот режимов резания. Однако стоит отметить, что условия прочности связкиалмазного круга (2.15), (2.16) предполагают, что глубина резания кругом недолжна превышать величину вылета зерна из связки.Для схемы плоского шлифования торцем (Рис.

Характеристики

Список файлов диссертации