ПІДВИЩЕННЯ ЕФЕКТИВНОСТІ ФІНІШНОЇ АЛМАЗНО-АБРАЗИВНОЇ ОБРОБКИ ОПТИЧНОГО СКЛА І ПРИРОДНОГО КАМЕНЮ ЗА УМОВ АКТИВНОГО КОНТРОЛЮ ЯКОСТІ

Краткое содержание

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ

У вступі обґрунтовано актуальність теми роботи, сформульовано мету та задачі досліджень, показано наукову новизну та практичну цінність, наведені відомості про апробацію результатів, публікації та структуру роботи.

В першому розділі розглянуті відомі закономірності фінішної алмазно-абразивної обробки оптичного скла і природного каменю, конструкції і характеристики робочого шару інструментів для шліфування і полірування, обладнання та методи контролю якості оброблених поверхонь.

Дослідженню закономірностей фінішної обробки ОС і ПК, розробці спеціальних інструментів, що забезпечують підвищення продуктивності їх обробки, вивченню механізму процесів шліфування і полірування та впливу режимних і кінематичних параметрів процесу обробки на якість оброблених поверхонь, присвячено роботи Александрова В.А., Альтшуллера В.М., Бурмана Л.Л., Гусєва В.В., Ковальова С.В., Крамара В.Г., Калафатової Л.П., Міфліга Д.М., Накаями М., Новікова М.В., Рогова В.В., Сємібратова М.М., Сідорка В.І., Синкенкес Дж., Скрябіна В.В., Соханя С.В., Топорця А.С., Філатова Ю.Д., Цеснека Л.С., Штанделя С.К., Brown N., Gillman B.E, Jacobs S.D., Fahnle O.W., Komanduri R., Lucca D.A., Tani Y., Fengfeng Xi, David Zhou та ін. Однак, дотепер залежність коефіцієнту відбивання світла поверхнею, що оброблюється, від часу полірування та залежність шорсткості поверхонь деталей з ОС і ПК від координати досліджуваної ділянки при ТАШ і поліруванні не досліджувались, а закономірності взаємодії частинок шламу і частинок зносу в контактній зоні вивчені недостатньо. Закономірності утворення нальоту із продуктів зносу на поверхні робочого шару інструменту, який спричиняє виникнення дефектів на оброблюваній поверхні деталі, переміщення частинок шламу і частинок зносу в зоні контакту інструмента і деталі та локалізації фрагментів нальоту при фінішній алмазно-абразивній обробці ОС і ПК практично не вивчені. Не вивчені і закономірності утворення нальоту частинок зносу інструмента на оброблюваній поверхні при поліруванні деталей з оптичного скла і виробів з природного каменю, наявність якого експериментально доведена (ефект Брауна).

В той же час, незважаючи на чисельні доробки в галузі розробки та застосування методів контролю якості оброблених поверхонь, методу in situ контролю стану поверхні, що оброблюється, яка б дозволяла дослідити кінетику процесу утворення її мікрорельєфу, до теперішнього часу не існує. Це обумовлює неможливість автоматизації процесу обробки та розробки шліфувально-полірувальних верстатів і пристроїв, які б дозволяли здійснювати активний контроль якості поверхні підчас обробки з метою виключення явища «переполірування» при обробці ОС і ПК. З цієї ж причини недостатньо уваги приділяється розробці процесів фінішної обробки деталей із оптичного скла і виробів з природного каменю з in-process, on machining контролем якості поверхні, що піддається обробці.

У другому розділі розглянуто умови проведення дослідів, описано показники, що досліджуються, методи та засоби їх визначення.

В роботі досліджувалися оптичне скло марок К8, ТФ101, ТФ102, ТФ110, ТК21, ТК116, БФ12 та природні камені (кварц, кришталь, плавлений базальт, граніти Токівського та Янцівського родовищ, обсидіан, рожевий кварц, амазоніт, яшма, чароїт, скарн, джеспіліт), які оброблювались на операціях алмазного шліфування та полірування інструментами зі зв’язаними абразивними порошками на верстатах, що традиційно використовуються в оптико-механічній та каменеобробній промисловості, а також на спеціально розроблених шліфувально-полірувальних пристроях.

В якості показників ефективності процесу фінішної алмазно-абразивної обробки використовувались: продуктивність обробки (час обробки) та якість обробки (дефектність, шорсткість та відбиваюча здатність поверхонь).

Дослідження дефектності оброблених поверхонь деталей з ОС і виробів з ПК та стану робочого шару інструмента проводились за допомогою електронного мікроскопа-аналізатора «Camscan-4DV», оптичного мікроскопу ЛОМО «МЕТАМР-1», оснащеного камерою Vision «STD-Res Series» та скануючого атомно-силового мікроскопу NanoScope IIIa. Для контролю шорсткості оброблених поверхонь використовувались профілографи-профілометри Perthometer Concept, мод. 252 і “Mitutoyo”. Макро- і мікропрофіль оброблюваної поверхні визначались за допомогою оптичної вимірювальної системи “ALICONA” та оптичного профілометра з точковим конфокальним лазерним датчиком Stil^®. Оцінка відбиваючої здатності оброблених поверхонь здійснювалась за коефіцієнтом відбивання світла на довжині хвилі λ = 530 нм, за спектрами розсіювання у видимій області 400–680 нм, за діаграмами відбивання та розсіювання світла, які визначались за допомогою спеціально розроблених оптичних установок. Еліпсометричні параметри поляризованого світла, відбитого від обробленої поверхні, та оптичні сталі оброблюваного матеріалу визначались за допомогою лазерного еліпсометра мод. ЛЕФ-3М на довжині хвилі 632,8 нм. Розроблено метод in situ контролю стану поверхні за еліпсометричними параметрами поляризованого відбитого світла та оптичними сталими оптичного скла безпосередньо в процесі його алмазно-абразивної обробки, який здійснювався за допомогою спеціального шліфувально-полірувального пристрою, вбудованого в еліпсометр.

У третьому розділі наведені результати дослідження стану оброблених поверхонь деталей з ОС і ПК. Досліджено зв’язок відбиваючої і розсіювальної здатності поверхонь з параметрами їх шорсткості та вивчено залежність коефіцієнту відбивання світла поверхнею, що піддається обробці, від часу полірування і залежність шорсткості поверхні від координати досліджуваної ділянки.