Хонинговальные головки. Способ притирки сферических поверхностей Специальные приспособления и материалы

Во время работы при установке в тисках различных притиров их следует надежно закреплять (круглые и тяжелые притиры при слабом креплении могут упасть и вызвать ушибы ног работающего). Запрещается применять приставные бруски и призмы с острыми кромками, так как при перемещении их по притиру можно поранить руку.

Притирка является точной слесарной операцией по обработке поверхностей абразивными порошками или пастами для получения наиболее плотного взаимного их прилегания. Притирку осуществляют специальными инструментами - притирами, на поверхность которых наносятся шлифующие материалы или притирочные пасты.

Притиры, используемые в работе, должны отвечать следующим требованиям: а) поверхность притира должна точно соответствовать профилю притираемой поверхности изделия; б) материал притира должен быть пористее материала обрабатываемой детали.

Обычно для изготовления притиров применяют мягкий мелкозернистый чугун. Притирка широких плоскостей обычно выполняется на двух притирочных плитах. Для предварительной притирки применяют плиты с канавками глубиной и шириной до 1 мм, расположенными друг от друга на расстоянии 10-15 мм, а для окончательной притирки - плиты с гладкой поверхностью. В ые абразивные материалы в виде порошков (наждак, корунд, карборунд, крокус и др.).качестве притирочных материалов используют тверд

Применяемые абразивы делят на следующие группы (табл. 7, 8); шлифпорошки (размер зерна 30-60 мкм) и микропорошки (размер зерна менее 40 мкм).

Таблица 7. Зернистость шлифпорошков (ГОСТ 3647- 80)

Таблица 8. Зернистость микропорошков (ГОСТ 3647-80)

Примечания:

1. Микропорошки вернистостью М40 применяют при чистовой и отделочной притирке и доводке.
2. Для чистовой обработки применяют микропорошки М28, М20. Для отделочной обработки -M14, M10, М7.

Кроме порошков, применяются также и пасты ГОИ. Они подразделяются по своему назначению на три вида:

• грубая (размеры зерен 40-17 мкм) применяется для предварительной притирки, придает поверхности матовый вид, имеет темно-зеленый цвет;
• средняя (размеры зерен 16-8 мкм) применяется для окончательной притирки, создает чистую матовую поверхность, имеет зеленый цвет;
• тонкая (размеры зерен менее 8 мкм) применяется главным образом для доводки и придания поверхности зеркального блеска, имеет светло-зеленый цвет.

Пасты ГОИ по сравнению с другими шлифовальными материалами более эффективны и могут применяться для притирки как твердых, так и мягких металлов.

Для различных абразивных порошков применяют разные смазочные материалы: для грубых и средних - керосин, а для мелких - машинное масло. Поверхности, подлежащие притирке, должны быть предварительно чисто обработаны шлифованием или шабрением. Припуск на притирку равен 0,01-0,02 мм.

Учебное задание 1 заключается в притирке одной широкой плоскости чугунной плитки с применением абразивных порошков.

1. Рабочие поверхности притиров для предварительной и окончательной притирки смачивают керосином и начисто протирают тряпкой.

2. Для предварительной притирки берут абразивный порошок зернистостью 4, насыпают его в сосуд и хорошо перемешивают с керосином или жидким минеральным маслом до получения полужидкой массы.

3. На поверхность притира с канавками тампоном наносят тонкий и равномерный слой приготовленной притирочной массы.

Рис. 238. Прием шаржирования плоского притира стальным валиком

4. Притир шаржируют катанием стального закаленного валика по плоскости притира (рис. 238) 3-5 раз вперед и назад.

5. После окончания шаржирования мягкой тряпкой, смоченной в керосине, следует удалить избыток притирочной массы с поверхности притира.

6. На притир наносят небольшой слой смазочного материала (керосина).

7. Деталь кладут притираемой плоскостью на притир с канавками (рис. 239) и с легким нажимом на деталь делают не более восьми-десяти круговых движений по всей плоскости притира.

Рис. 239. Притирка широкой поверхкости:
а - прием работы; б - распределение нагрузки на днталь

При притирке нужно правильно распределять нагрузку на деталь, иначе может произойти завал поверхности и изменение формы притира. Вертикальная нагрузка В (рис. 239, б) должна быть перпендикулярна поверхности притира; горизонтальную нагрузку (рабочий ход) Г следует прилагать как можно ближе к притиру.

8. После выполнения указанного числа движений с притира удаляют сработанную притирочную массу.

9. Шаржирование, нанесение смазочного материала и процесс-притирки чередуют до получения на всей притираемой плоскости матового оттенка без пропусков.

10. Плоский притир (без канавок) шаржируют, применяя микропорошок М28-М40 для окончательной притирки; удаляют с притира избыток притирочной массы.

11. Притираемую плоскость накладывают на гладкий притир и круговыми движениями перемещают деталь по поверхности притира, периодически добавляя керосин.

12. Окончательную притирку заканчивают, когда вся обрабатываемая плоскость будет иметь чистую ровную матовую поверхность. Оставшуюся массу смывают керосином и тщательно вытирают чистой тряпкой.

Учебное задание 2 состоит в притирке широких плоскостей угольника, предварительно обработанных шлифованием.

1. Угольник укрепляют на деревянной опоре посредством планок, располагаемых по его периметру. Планки прибиты к доске так, чтобы угольник был плотно зажат ими со всех сторон и выступал над плоскостью опоры на половину своей толщины.

2. Одну из плоскостей угольника промывают керосином для удаления металлической пыли и грязи, а затем вытирают ее насухо чистой тряпкой.

3. Подготавливают притир, протирают, наносят притирочную пасту, шаржируют, смазывают.

4. На плоскость притира накладывают закрепленный на бруске угольник и с легким нажимом перемещают его (криволинейными движениями) от одного до другого края по всей плоскости притира (рис. 240).

Рис. 240. Притирка широкой плоскости угольника:
а - прием работы; б - крепление угольника к деревянной опоре

5. После восьми-десяти проходов с притира керосином смывают сработанную притирочную массу и вытирают его тряпкой.

6. Чередуют нанесение свежей массы, шаржирование, смазывание и предварительную притирку одной плоскости угольника до получения матовой поверхности без пропуска.

7. Угольник вынимают из опоры, сработанную массу смывают керосином и тщательно протирают.

8. Угольник крепят на деревянной опоре для притирки второй плоскости.

9. Предварительную притирку второй плоскости производят, повторяя приемы, рассмотренные в пп. 2-7.

10. Окончательную притирку двух плоскостей угольника до получения чистой матовой поверхности выполняют в определенной последовательности.

Доводка - притирка наружных поверхностей тел вращения может осуществляться методами круглой довочки - копирования и бесцентровой доводки - обкатывания.

Метод круглой доводки - притирки широко применяется при машинно-ручной обработке и осуществляется на доводочных бабках или станках токарной группы. Обрабатываемая деталь 3 (рис. 4.24) закрепляется в цанге или патроне 4 бабки иди станка Главное движение- вращение детали - обеспечивается бабкой или станком, а возвратно-поступательное движение притира вдоль оси - продольная подача - осуществляется вручную. Для создания необходимого натяга между доводимой поверхностью детали и рабочей поверхностью притира вручную осуществляется поперечная подача. Для лучшего удержания притира в руке наружная поверхность притиродержателя 2 имеет накатку.

Рассмотренный метод дает возможность получать высокую точность геометрической формы деталей - с отклонениями 0,5-2 мкм и шероховатость поверхностей Ra=0,02-0,04 и Ra =0,025- 0,1 мкм.

При доводке - притирке методом обкатывания на двухдисковых станках мод. ЗБ814, ЗД817 и др. обрабатываемая деталь помещается между двумя притирами, один из которых совершает вращательное движение, а второй остается неподвижным или вращается в обратном направлении. Деталь совершает незначительное возвратно поступательное Движение. Этот метод обработки является наиболее совершенным и производительным.

Ручная доводка - притирка наружных цилиндрических поверхностей - малопроизводительная и тяжелая операция. В настоящее время она почти полностью заменена полумеханической обработкой на универсальных станках или с помощью переносных механизированных приспособлении.

В инструментальных цехах машиностроительных заводов доводку калибров производят на доводочных бабках или небольших токарных станках (рис. 4.25). Для предварительной доводки применяют чугунные и стеклянные притиры в виде брусков (рис. 4.25, а), а для окончательной-зажимные кольца (рис. 4.25 6). Пасту на плоский притир наносят со стеклянной плиты, смазанной пастой (рис. 4.25,в). Форма и размеры кольца- притира зависят от требований к качеству полученных поверхностей.

При обработке на доводочных бабках на точность геометрической формы детали оказывают влияние степень ее нагрева, скорость передвижения притира и положение его в процессе доводки. Нагрев детали можно уменьшить применением СОЖ и оптимальных режимов обработки. При ручной доводке точность геометрической формы зависит главным образом от положения притира. Если его рабочая поверхности не будет иметь полного контакта с доводимой поверхностью, то металл будет снят не полностью. Этот дефект можно устранить только дополнительной местной доводкой. Во избежание брака ручные доводочно-притирочные работы должны выполняться только высококвалифицированными доводчиками.

Приспособление для доводки мелких Цилиндрических проволочек приведено на рис. 4.26. Оно состоит из привода и притиров в виде плит 1 и 3, установленных на основаниях 2 и 4. Любой из притиров может перемещаться или оставаться неподвижным. Перемещение притира осуществляется тягой 12, которая соединена с кривошипным механизмом, получающим движение от электродвигателя 8 через шестерни 9 и ременную передачу 10. Верхний притир с помощью кронштейна 5 и винта 6 можно отводить в сторону и поднимать (для укладки деталей) Между плитами притирамн располагается обойма-сепаратор 7 с параллельными прорезями, расположенными под углом 45° к одной из сторон обоймы-сепаратора. В процессе доводки обойма-сепаратор перемещается по боковым направляющим, при этом детали вращаются вокруг своей оси и одновременно передвигаются вдоль отверстий в обойме сепараторе. Величина перемещения подвижного притира должна быть не менее длины окружности доводимых деталей.

В качестве доводочного материала применяют при чугунных притирах микропородок электрокорунда зернистостью М7 с олеиновой кислотой, а при стеклянные-пасты ГОИ Правку чугунных и стеклянных притиров, производят способом трех плит или на большой чугунной плите или порошком зернистостью 4-5.

Припуск на доводку составляет 3-4 мкм на сторону.

Машинная доводка. Не универсальных станках доводка цилиндрических поверхностей осуществляется в следующей последовательности:

1) правка притиров-дисков (при их износе):

2) нанесение абразивно-доводочной смеси на притирочный диск;

3) укладка деталей в сепараторы;

1) механическая доводка деталей;

5) удаление с них абразивной смеси;

о) промывка и контроль деталей.

Притиры диаметром 400-450 мм правят на специальном станке мод. 3804К методом трех плит, притиры закрепляют на горизонтальной неподвижной планшайбе, а второй устанавливают в сепараторе, который имеет два движения-вращательное и осциллирующее. Правка состоит из четырех операций, а каждая операция - из трех переходов.

На первой операции притирку производят с помощью абразивных материалов зернистостью М20 - зеленого карбида кремния, синтетического алмаза и белого электрокорунда. На первом и втором переходах притир I устанавливают на планшайбе, а притиры II и III - в сепараторе; на третьем переходе - притир II - на планшайбе, а III - в сепараторе.

На второй операции используют те же абразивные материалы зернистостью М7 Притиры II, II и 1 устанавливают на планшайбе, а I, III и III - в сепараторе

На третьей операции притирка осуществляется абразивами зернистостью МЗ. Притиры III, III к I располагают на планшайбе, a I, II и II - в сепараторе.

Четвертая операция - притирка без абразива - в смеси дизельного топлива и 70%-ой олеиновой кислоты. Она осуществляется по схеме первой операции.

После правки притиры II и III устанавливают на станке, а притир I остается в качестве контрольного для правки других инструментов.

По методу трех плит можно править притиры и на станке мод. ЗА81Н с помощью приспособления с промежуточной плитой. Этот способ обеспечивает точность притирки с отклонениями до 0,4 мкм. Схема притирки показана на рис. 4.27 Диски-притиры 1 и 2 устанавливают на станке. На рабочую поверхность нижнего 2 притира наносят абразивную пасту: для предварительной правки - зернистостью М14, а для окончательной - М7. Затем устанавливают центрирующее съемное приспособление 3 и соединяют его с притиром шпонкой 4. После этого на нижний притир 2 накладывают промежуточную плиту 5, которая с нижней стороны слегка смазана пастой, а с верхней-машинным маслом. Сцентрировав промежуточную плиту по оси нижнего притира, закрепляют ее. Затем опускают верхний притир и начинают правку. Нижний притир получает вращение от электродвигателя станка, а возвратно-поступательное движение промежуточной плите 5 доводчик придает вручную.

После притирки нижнего диска-притира и удаления шлама на центрирующую втулку приспособления 3 устанавливают перевернутую промежуточную плиту и начинают править верхний притир аналогичным способом. По окончании его правки промежуточную плиту и приспособление снимают и подвергают взаимной правке.

Эта схема притирки может быть осуществлена не только на станке ЗА81Н, но и на других аналогичной конструкции.

После правки притиров производится их шаржирование. На рабочие поверхности притиров наносится равномерный слой абразивной пасты, после этого верхний притир опускается на нижний и на 5-15 мин включается станок, при этом абразивные зерна пасты внедряются в рабочие поверхности притиров. Шаржированные поверхности имеют однотонный матовый цвет.

Рассортированные по размерам детали размещают в сепараторе. Три детали размерами на 1-2 мкм больше остальных располагают в гнездах сепаратора через 120°. На эти детали устанавливается верхний притир и начинается процесс их доводки. Как только размер этих деталей уменьшится до размера остальных, начнется доводка всех деталей. Продолжительность ее зависит от величины припуска, режима обработки, вида зернистости абразивных паст и других факторов В среднем она составляет 4-5 мин.

Доводка на универсальных станках обеспечивает точность поверхностей с отклонениями до 0,1 мкм к шероховатость до Ra =0,05 мкм.

Рассмотрим технологический процесс доводки деталей типа золотника и плунжера диаметром 10 мм. На доводку детали поступают после точного шлифовании на круглошлифовальном станке мод. Л352 Шероховатость их поверхностей Ra =20 мкм; отклонения от цилиндричности - 2 мкм и от круглости - 1,5 мкм.

Предварительная доводка осуществляется на двухдисковом станке мод. ЗБ814 чугунными притирами в многоместном сепараторе. Используются абразивная паста «ХарькфВ-ДМ14» и СОЖ «Аромат». Давление Р - 0,05 МПа (0,5 кгс/см2), скорость w=l5,3 м/мин, время обработки 5 мин. После предварительной обработки поверхность должна быть однотонной, без глубоких рисок. Отклонения от конусообразности на цилиндрической поверхности диаметром 10 мм должны составлять не более 1 мкм в любую сторону, а от круглости - 1 мкм. После мойки в ультразвуковой ванне детали проходят контроль.

Вторая доводочная операция - снятие огранки. Она выполняется вручную на доводочной бабке чугунным кольцом-притиром. Используются абразивная паста «Харьков-ДМ7» и СОЖ «Аромат». Давление Р=0,08 МПа (0,8 кгс/см2); время обработки - 3 мин. После второй доводки огранка должна составлять не более 0,5 мкм, отклонение от конусности - не более I мкм, шероховатость поверхности Ra=0,3-0,125 мкм. Детали подвергаются мойке в ультразвуковой ванне и контролю.

Третья операция - окончательная доводка деталей- производится также на станке мод. ЗБ814 в многоместном сепараторе чугунными притирами. Используются абразивная паста «Харьков-ДМЗ» и СОЖ «Аромат». После окончательной доводки отклонения от конусности - не более 2 мкм, от круглости - 0,5 мкм и от прямолинейности - не более 1 мкм. Цвет обработанной поверхности однотонный, блестящий. Обработанные детали подвергают мойке и контролю.

Технологический процесс доводки иглы распылителя, изготовленной из стали Р18 твердостью 69- 65 НПС, состоит из трех операций. После предшествующих операций отклонения от круглости составляют 4 мкм, а от конусности - 2 мкм, Ra =0,16-0,32 мкм.

Первая операция доводки выполняется на двухдисковом доводочном стайке мод. 3816 чугунным притиром, на рабочую поверхность которого нанесена а лмазиая паста АСМ7/5. Режим обработки: скорость главного движения - 25 м/мии, дополнительного возвратно-поступательного - 6 м/мин, давление Р=0,01 МПа (0,1 кгс/см2). Припуск на сторону составляет 0,01- 0,015 мм. Машинное время обработки - 6 мин. После первой операции доводки отклонения от конусности и круглости уменьшаются до 1 мкм, а шероховатость Ra = 0,08-0,16 мкм. Обработанные детали подвергают мойке и контролю.

Вторая операция выполняется вручную на доводочной бабке с целью уменьшения шероховатости с 4 до 1 мкм Доводка производится чугунным притиром и алмазной пастой АСМо/3. Припуск - 0,002 мм. Режим обработки: скорость главного движения 18 м/мин, дополнительное возвратно-поступательное движение осуществляется вручную. Давление - 0,02 МПа (0,2 кгс/см2). Время обработки - 0,5 мин. После второй операции огранка снизилась до 1 мкм, а шероховатость поверхностей не изменилась. Детали подвергают мойке и контролю.

Третья операция - окончательная доводка деталей на двухдисковом станке мод. 3816. Доводка производится чугунным притиром и алмазной пастой АСМЗ/2. Припуск - 0,005-0,01 мм. Режим такой же, как на первой операции. Время притирки - 3,2 мин. После окончательной доводки отклонения от круглости -0,5 мкм, а от конусности 1 мкм; Ra =0,02-0,04 мкм. Обработанные детали подвергают мойке и контролю.

(54) Способ абразивной обработки металлооптических зеркал

(57) Реферат:

Изобретение относится к оптическому приборостроению и может быть использовано для обработки прецизионных сферических поверхностей металлооптических зеркал-магнитов, входящих в состав оптических систем оптико-электронных приборов. Способ включает обработку заготовки, проведение последовательных формообразующих операций, включающих шлифование сферической поверхности инструментом с закрепленным абразивом, шлифование сферической поверхности с помощью шлифовальников и свободного абразива с убывающей величиной зерна и полирование. Для шлифования сферической поверхности инструментом с закрепленным абразивом используют инструмент, изготовленный из алмазного микропорошка на основе органической связки. Шлифование свободным абразивом осуществляют за два перехода на твердых шлифовальниках по схеме обработки свободным притиром, предусматривающей самоустановку притирающихся поверхностей. Свободный абразив на этих переходах представляет собой многокомпонентную шлифовочную смесь с повышенной концентрацией абразива. Полирование выполняют полировальником с твердой смоляной подложкой, используя в качестве полировальных порошков субмикропорошки с высокой твердостью. Использование изобретения ведет к повышению точности, качества и производительности обработки зеркал-магнитов при одновременном снижении себестоимости изготовления. 1 с. и 4 з.п.ф-лы, 3 ил. Изобретение относится к оптическому приборостроению и может быть использовано для обработки прецизионных сферических поверхностей металлооптических зеркал-магнитов, входящих в состав оптических систем оптико-электронных приборов.Одним из основных требований, предъявляемых к работе оптических систем оптико-электронных приборов, является их чрезвычайно высокая разрешающая способность, которая обеспечивается прежде всего точной геометрией и качеством полированной поверхности одного из важнейших элементов оптической системы, а именно зеркала-магнита. Искажение формы поверхности зеркала-магнита более допустимой величины, а также наличие на ней других дефектов увеличивает потери света, приводит к разъюстировке и расфокусировке оптической системы и уменьшению ее разрешающей способности.Однако о механизме шлифования и полирования металлов все еще известно крайне мало. Поэтому при разработке технологических процессов шлифования и полирования металлов стараются приспособить для этого методы шлифования и полирования стекла. Попытки решения этой проблемы встречаются в технической и патентной литературе.Известен способ изготовления металлооптических элементов различного назначения (зеркал, призм, многогранных отражателей и т. п.), входящих в состав оптических систем. Способ предусматривает изготовление заготовки, механическую и термическую обработку, старение, шлифование, полирование и контроль качества оптической поверхности элемента. Особенностью известного способа является то, что заготовку для металлооптического элемента вырезают так, что термический коэффициент линейного расширения металла в плоскости оптической поверхности изготавливаемого элемента во всех направлениях одинаков. Заготовку с такой поверхностью можно получить путем ее вырезания перпендикулярно направлению проката либо вырезанием заготовки из отливки. Однако в описании известного способа речь идет об изготовлении зеркал из алюминиевого сплава, являющегося мягким металлом, при этом основным моментом новой технологии изготовления является использование в качестве заготовки для зеркал материала, изотропного во всех направлениях (литья), или же заготовки, вырезанной перпендикулярно направлению проката. В связи с этим известный способ не может быть использован для изготовления зеркал-магнитов, твердость материала которых очень высокая.Известен способ абразивной обработки , предназначенный для финишной обработки прецизионных поверхностей деталей из закаленных сталей. В известном способе на обрабатываемую поверхность происходит одновременное воздействие инструмента из композиционного материала, содержащего закрепленные в связке режущие зерна, и доводочного компонента со свободным абразивом. В качестве доводочного компонента применяют абразивную пасту, которую наносят на инструмент с режущими зернами из кубического нитрида бора. Зерна закрепляются в связке на расстоянии друг от друга, составляющем 0,8... 1,0 размера зерен абразивной пасты. Последние имеют размеры в пределах 0,35...0,7 размера зерен кубического нитрида бора, при этом твердость композиционного материала составляет 0,8...1,0 твердости зерен абразивной пасты. В известном способе поверхностный слой зерен из кубического нитрида бора служит для удержания зерен свободного абразива в составе абразивной пасты при осуществлении съема требуемой толщины металла с обрабатываемой поверхности, а также для получения необходимой точности обработанной поверхности и требуемой величины ее шероховатости. Оптимально подобранные твердость и размеры абразивных зерен, расстояние между ними, а также твердость композиционного материала инструмента обеспечивают высокое качество и производительность обработки. Однако известный способ абразивной обработки имеет ряд недостатков, а именно:- способ позволяет обрабатывать небольшое количество деталей, после чего требуется восстановление и правка инструмента;- очень сложной и трудоемкой является технология изготовления самого инструмента, в соответствии с которой зерна кубического нитрида бора должны быть расположены на определенном расстоянии друг от друга.Указанные недостатки удорожают технологию и делают известный способ , предназначенный для абразивной обработки деталей с высокой твердостью, неприемлемым в условиях серийного и массового производства.Наиболее близким по своей технической сущности к предлагаемому является выбранный в качестве прототипа способ, описанный в литературе . В известном способе, предназначенном для изготовления зеркальной поверхности на твердых металлах, прежде всего производят грубую обточку заготовки, а затем выполняют чистовую обработку с малыми подачами и глубинами резания. До и после чистовой обточки для снятия напряжений производят термообработку, затем производят шлифовку поверхности несвязанным абразивом, используя окись алюминия. Притиры используются из чугуна, керамики или стекла. Скорости и нагрузки при этом должны быть небольшими. После достижения погрешности формы поверхности в пределах двух-трех интерференционных полос тщательно удаляют притирочный состав с обрабатываемой поверхности и переходят к полированию пекоканифольными смолами СП-18, СП-20. Полирование рекомендуется вести одномикронным порошком окиси алюминия, смешанным с водой в отношении 1:10, с добавками для смазки и смачивания небольшого количества чистого мыла. Окончательная доводка производится порошком с размером частиц 0,3 мкм. Суперполирование делается мягкими притирами, например свинцовыми.Недостатком известного способа , выбранного в качестве прототипа, является использование в качестве притирочного инструмента чугуна, керамики или стекла. Эти материалы при обработке на них деталей с использованием свободных абразивов быстро изменяют первоначальную геометрию своей поверхности и, являясь недостаточно твердыми материалами, не способствуют растиранию зерен свободного абразива. Это, в свою очередь, приводит к получению на обрабатываемых поверхностях деталей шероховатости, требующей длительной полировки для получения необходимой чистоты и точности поверхности обрабатываемой детали. Другим недостатком способа является использование в процессе полирования твердых металлов пекоканифольных смол. Пекоканифольные смолы являются мягкими материалами, которые размягчаются при интенсивных режимах обработки, повышении температуры и давления, что приводит к изменению первоначальной формы полировальника и большому снятию материала на краю детали. В связи с этим требуется многократная правка поверхности полировальника, длительность процесса полирования увеличивается, что отрицательно сказывается на производительности и стоимости изготовления деталей.Задачей предлагаемого изобретения является повышение точности, качества и производительности при обработке зеркал-магнитов при одновременном снижении себестоимости изготовления.Для достижения этого технического результата предлагается способ абразивной обработки металлооптических зеркал, который, как и наиболее близкий к нему, выбранный в качестве прототипа, предусматривает обработку заготовки, проведение последовательных формообразующих операций, включающих шлифование сферической поверхности инструментом с закрепленным абразивом, шлифование сферической поверхности с помощью шлифовальников и свободного абразива с убывающей величиной зерна и полирование. Особенностью предлагаемого способа, отличающей ее от известного способа , принятого за прототип, является то, что для шлифования сферической поверхности инструментом с закрепленным абразивом используют инструмент, изготовленный из алмазного микропорошка на основе органической связки. Шлифование свободным абразивом осуществляют за два перехода на твердых шлифовальниках по схеме обработки свободным притиром, предусматривающей самоустановку притирающихся поверхностей. Свободный абразив представляет собой многокомпонентную шлифовочную смесь с повышенной концентрацией абразива, а полирование зеркал-магнитов выполняют полировальником с твердой смоляной подложкой, используя в качестве полировальных порошков субмикропорошки с высокой твердостью. Для изготовления алмазного инструмента может быть использован алмазный микропорошок зернистостью 40/28, а в качестве органической связки может быть использован бутакрил. В процессе шлифования свободным абразивом в качестве материала шлифовальников может быть применен синтетический или природный кварц. В процессе полирования в качестве полировального субмикропорошка может быть использован алмазный порошок с зерном 0,5/0.Сущность изобретения заключается в следующем.Как уже указывалось выше, к сферической поверхности зеркал-магнитов предъявляются очень высокие требования - местные ошибки не должны превышать одного кольца Ньютона относительно номинального расчетного радиуса. На точность и качество обработанной поверхности, а также на производительность обработки влияет множество факторов, а именно:- зернистость и концентрация зерен алмаза в кольцевом алмазном инструменте, а также вид связки;- свойства свободного абразивного материала (его твердость, прочность и размер);- твердость материала шлифовальных инструментов;- свойства полирующего абразивного материала и самого полировальника (в частности, твердость смоляной подложки);- свойства смазочно-охлаждающих жидкостей (СОЖ);- режимы обработки (скорости инструмента, удельное давление прижима, окружные скорости).Оптимальный подбор указанных параметров, а также выбор кинематики приспособления, обеспечивающего получение требуемой точности поверхностей деталей при их одновременной многопозиционной обработке, позволил успешно решить поставленные задачи.В заявляемом способе в отличие от прототипа предлагается вместо грубой и чистовой обточки, чередующейся с термообработкой, необходимой для снятия напряжений, осуществлять первый переход алмазным инструментом, изготовленным из мелкозернистого алмазного порошка. При этом оптимальные результаты были получены при использовании алмазного инструмента, изготовленного из алмазных зерен 40/28. При попытках применения более крупного зерна получается более грубая шероховатость, а при использовании более мелкого зерна не удается полностью снять шероховатый слой с предыдущей операции грубого шлифования. Кроме того, этот алмазный инструмент предложено изготавливать на основе органической связки, в качестве которой был использован бутакрил. При разработке заявляемого способа выбор для алмазного инструмента именно органической связки был не случайным. Являясь более мягкими связками по сравнению с металлическими, органические связки обеспечивают более мелкую шероховатость. В результате сочетания в алмазном инструменте мелкозернистого порошка 40/28 и бутакриловой органической связки на выходе этой первой шлифовальной операции была получена точность сферической поверхности до пяти колец Ньютона.Другим существенным признаком, отличающим заявленный способ от прототипа, является то, что поверхность зеркала-магнита на последних двух переходах обрабатывается на твердом шлифовальнике. В качестве материала шлифовальника можно применить синтетический или природный кварц. Благодаря высокой твердости шлифовального инструмента (по шкале Мооса твердость кварца составляет 7) и зеркала-магнита (по Виккерсу HV=600 кг/мм 2) создаются условия для растирания (размельчения) зерен свободного абразива до размера в 0,5 мкм, в результате этого обработанные поверхности зеркал-магнитов имеют шероховатость порядка 0,63 мкм. В способе-прототипе в качестве притирочного инструмента используют недостаточно твердые материалы, которые быстро изменяют первоначальную геометрию своей поверхности, в результате чего на обрабатываемых поверхностях возникают шероховатости, требующие длительной полировки.Существенным признаком, позволяющим получать обрабатываемую поверхность с допустимой точностью относительно номинального расчетного радиуса, является выбор для шлифования на этих двух переходах схемы обработки свободным притиром, предусматривающей самоустановку притирающихся поверхностей. Как известно из литературы , обработка свободной притиркой обеспечивает наилучшее совпадение формы реальной обработанной оптической поверхности с геометрически заданной сферической формой. В специальном трехместном приспособлении поверхности обрабатываемых деталей самоустанавливаются на поверхности шлифовальника и получают дополнительное вращение вокруг своей оси вследствие разности окружных скоростей на сферической поверхности зеркал-магнитов. Кронштейн-тройник обеспечивает идентичные условия обработки трем деталям, что позволяет получать обрабатываемые поверхности с требуемой точностью. Существенным является также то, что на этих переходах применяется многокомпонентная шлифовочная смесь, имеющая повышенную концентрацию абразива. В процессе шлифования смесь приобретает мазеобразную консистенцию, что способствует удерживанию абразивного зерна на поверхности шлифовальника, обеспечивая многократное использование абразива, а, следовательно, повышая производительность обработки. В результате шлифования свободным абразивом сферическая поверхность имеет точность порядка 0,5 кольца Ньютона, местную ошибку N=0,24, чистоту Р=V и шероховатость - 0,63 мкм.Таким образом, после шлифовки обрабатываемая поверхность благодаря описанным выше признакам уже имеет требуемую геометрию, чистоту и шероховатость.Еще одним существенным признаком заявляемого способа является технология процесса полирования. Полирование - ответственная финишная операция, на которой достигается необходимая точность, шероховатость и чистота обрабатываемой сферической поверхности (в соответствии с ГОСТ 11141-84). Эта операция выполняется одним инструментом, который периодически подправляется (подрезкой) во время полирования. Как известно из литературы, процесс полирования приблизительно в 15-20 раз длительнее, чем процесс шлифования. Процесс прерывается для подрезки полировальника, остановки станка и изменения режимов его работы (давления, размаха, скорости), промывки блока, выдержки перед контролем пробным стеклом.В предложенном способе процесс полирования в отличие от прототипа существенно сокращен, его общая продолжительность составляет не более 10 мин, при этом общее временя, затраченное на шлифовку и полировку, - 17 мин. Это стало возможным благодаря следующему:- деталь после шлифовки поступает на полировку с шероховатостью 0,63 мкм и точностью сферы до одного кольца Ньютона, в связи с этим полировка сводится к сохранению точности сферы и доведению шероховатости сферы до R z =0,05;- для приготовления полировальника используются твердые смоляные подложки сложного состава в отличие от обычных пекоканифольных смол, применяемых в прототипе. Сочетание твердой смоляной подложки, в состав которой входит, например, наполнитель-субмикропорошок двуокиси циркония, и алмазного субмикронного порошка зернистостью 0,5/0 обеспечивает минимальные затраты времени на операцию полирования. В зависимости от климатических условий, при которых ведется обработка, в составе смолы меняется процентное содержание канифоли, воска, пека, двуокиси циркония и других компонентов, придающих смоле требуемую твердость.Следует также отметить, что за столь незначительное время полирования (на практике оно составляет 7-10 мин) точность сферы не ухудшается.Таким образом, перечисленные особенности способа абразивной обработки, заключающиеся в оптимальном выборе каждого из указанных выше параметров, обеспечили выполнение всех поставленных. задач а именно получение высокой точности и качества сферических поверхностей зеркал-магнитов при минимальном времени, затраченном на обработку.Сущность изобретения поясняется чертежами.На фиг.1 представлены интерферограммы и топография поверхности зеркала-магнита: а) - после тонкой алмазной шлифовки (ТАШ); б) - после шлифования свободным абразивом; в) - после полирования;на фиг.2 схематично представлен осевой разрез приспособления, предназначенного для осуществления операции шлифования свободным абразивом в соответствии с предлагаемым способом;на фиг.3 - вид А на фиг.2.Ниже описан предпочтительный вариант реализации предлагаемого изобретения. Способ был реализован на практике при изготовлении зеркал-магнитов, являющихся одним из важных элементов оптико-электронных координаторов. В соответствии с чертежом к сферической поверхности зеркала-магнита предъявляются следующие требования: шероховатость не хуже R z 0,05, чистота поверхности P=V (ГОСТ 11141-84). Предназначенные для обработки заготовки зеркал-магнитов, твердость материала которых составляет 600 кг/мм 2 (по Виккерсу), проходят финишную обработку за три перехода. Первый переход - это тонкая шлифовка сферической поверхности кольцевым алмазным инструментом, изготовленным из синтетического алмазного порошка зернистостью 40/28 со средним содержанием алмаза в связке до 25% объема, при этом используется органическая связка из бутакрила. Смазочно-охлаждающая жидкость на этом переходе представляет собой глицерин, разведенный водой в соотношении 1:1. Детали обрабатываются на станке для тонкой алмазной шлифовки типа А2581 поштучно. На фиг.1а представлена интерферограмма и топография поверхности зеркала-магнита после ТАШ, на которой точность поверхности имеет отступление в 1,409 кольца Ньютона.Второй и третий переходы операции шлифования являются чистовыми. Они осуществляются с помощью приспособления, специально разработанного для реализации заявляемого способа (см. фиг.2 и 3).Приспособление предназначено для выполнения групповой обработки зеркал-магнитов и содержит держатель 1 для трех обрабатываемых деталей 2. Детали 2 устанавливаются и закрепляются в оправках 3, каждая из которых при помощи сферического шарнира 4 соединена с держателем 1. В своей верхней части держатель 1 шарнирно соединен с кареткой (на фиг. не показана), обеспечивающей качательные перемещения держателя. На шпинделе полировально-доводочного станка типа 4ПД-200 крепится шлифовальник 5, выполненный из синтетического или природного кристаллического кварца, твердость которого по минералогической шкале Мооса составляет 7. В данной конструкции реализована кинематическая схема свободного притира для одновременной групповой обработки трех деталей. В соответствии с этой схемой каждая деталь 2 благодаря шарнирному соединению оправки 3 с держателем-тройником 1 имеет три степени свободы и может осуществлять любой поворот около точки своего подвеса. Таким образом, обрабатываемая поверхность каждой из трех деталей 2 самоустанавливается на поверхности шлифовальника 5. При этом создаются идентичные для всех трех обрабатываемых деталей условия обработки, а следовательно, будут получены и одинаковые результаты обработки: один и тот же радиус сферы, одна и та же шероховатость и количество интерференционных полос. Второй переход выполняется шлифовальником, радиус которого расшлифован под наждак М2Н (микроэлектрокорунд с размером зерна 2 мкм). Третий переход осуществляется еще более точным инструментом, шлифовальник расшлифовывается под наждак М1Н (микроэлектрокорунд с размером зерна 1 мкм). Классификация микроэлектрокорунда и приготовление шлифовочной смеси, в состав которой кроме микроэлектрокорунда входят керосин, стеарин и олеиновая кислота, проводится в соответствии с заводскими инструкциями. После третьего перехода сферическая поверхность зеркала-магнита практически уже имеет требуемую геометрию, шероховатость и чистоту (Р). На фиг.1б представлена интерферограмма и топография поверхности зеркала-магнита после шлифования свободным абразивом, на которой видно, что точность обработанной поверхности составляет 0,504 кольца Ньютона.Далее детали промываются, высушиваются и направляются на полировку, в ходе которой осуществляется получение заданной шероховатости, чистоты и требуемой точности сферической поверхности. Полирование осуществляется на шлифовально-полировальном станке типа ШПН. В качестве полировальника используется стальной корпус, на поверхность которого нанесен слой полировочной смолы специального состава, приготовленной по заводской инструкции. В соответствии с конкретными условиями, например в зависимости от температуры окружающей среды, варьируется процентное содержание канифоли, пека, воска, двуокиси циркония и других компонентов, входящих в состав смолы, влияющих на ее твердость, а, следовательно, на стабильность формы полировальника и его полирующую способность. В качестве полирующего материала используется порошок из АСМ (алмазный синтетический материал) с размером зерен 0,5/0. Продолжительность полирования составляет от 7 до 10 мин. Перед нанесением покрытия детали контролируются: проверяется качество (N и N) и чистота (Р) сферической поверхности. Качество поверхности контролируется на интерферометре. На фиг.1в представлена интерферограмма и топография поверхности зеркала-магнита после полирования, на которой видно, что точность поверхности составляет 0,468 кольца Ньютона. Чистота поверхности проверяется на микроскопе МБС при увеличении х8. Контролю подвергается каждая деталь.Таким образом, использование предложенного способа позволяет получать высококачественные поверхности зеркал-магнитов. Кроме того, предложенный способ дает возможность внедрить обработку зеркал-магнитов в серийное производство.Источники информации1. Патент РФ 2018430, кл. В 24 В 13/00, опубл. 30.08.94.1. Авт.свид. 1509230, кл. В 24 В 1/00, опубл. 23.09.89.2. Л.С.Цеснек и др. Металлические зеркала. - М.: Машиностроение, 1983, с.71- 77 - прототип.3. В.Г.Зубаков, М.Н.Семибратов и др. Технология оптических деталей. - М.: Машиностроение, 1985, с.107.4. В.А.Смирнов. Обработка оптического стекла. - Л.: Машиностроение, 1980, с.128-129.

Формула изобретения

1. Способ абразивной обработки металлооптических зеркал, при котором осуществляют обработку заготовки, затем проводят последовательные формообразующие операции, включающие шлифование сферической поверхности инструментом с закрепленным абразивом, шлифование сферической поверхности с помощью шлифовальников и свободного абразива с убывающей величиной зерна и полирование, отличающийся тем, что для шлифования сферической поверхности инструментом с закрепленным абразивом используют инструмент, изготовленный из алмазного микропорошка на основе органической связки, шлифование свободным абразивом осуществляют за два перехода на твердых шлифовальниках по схеме обработки свободным притиром, предусматривающей самоустановку притирающихся поверхностей, при этом свободный абразив представляет собой многокомпонентную шлифовочную смесь с повышенной концентрацией абразива, а полирование выполняют полировальником с твердой смоляной подложкой, используя в качестве полировальных порошков субмикропорошки с высокой твердостью.2. Способ по п.1, отличающийся тем, что для изготовления инструмента используют алмазный микропорошок зернистостью 40/28.3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что в качестве органической связки применяют бутакрил.4. Способ по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что в качестве материала шлифовальников применяют синтетический или природный кварц.5. Способ по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что в качестве полировального субмикропорошка используют алмазный порошок с зерном 0,5/0.

РИСУНКИ