Повышение эффективности доводки и полирования пластин интегральной оптики тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.02.07, кандидат наук Гашев Евгений Анатольевич

• Гашев Евгений Анатольевич
• кандидат наук
• 2018

Оглавление диссертации кандидат наук Гашев Евгений Анатольевич

ВВЕДЕНИЕ

I. ПРОЦЕСС ДОВОДКИ И ПОЛИРОВАНИЯ ХРУПКИХ ОПТИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ

1.1 Доводка свободным абразивом

1.2 Доводка связанным абразивом

1.3 Процесс полирования

1.4 Абразивные материалы и инструмент для доводки и полирования

1.5 Методы абразивной обработки

1.6 Станки для абразивной доводки плоских поверхностей

Выводы, постановка цели и задачи исследований

II. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ КИНЕМАТИКИ ДВИЖЕНИЯ ИНСТРУМЕНТА НА ПОКАЗАТЕЛИ ПРОЦЕССА ДОВОДКИ

2.1 Анализ существующей на предприятии технологии

доводки и полирования торцов пластин монокристалла ниобата лития

2.2 Влияние кинематики на качественные и количественные показатели процесса доводки

2.3 Модернизации оборудования

2.4 Разработка приспособления для закрепления пластин монокристалла ниобата лития

2.5 Параметры наладки станка и размерные характеристики приспособления

2.6 Программное обеспечение для моделирования характера износа

рабочей поверхности инструмента

Выводы

III. МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

3.1 Образцы и режимы обработки

3.2 Инструмент и абразивы для доводки и полирования торцов пластин монокристалла ниобата лития

3.3 Основные показатели процессов доводки и полирования торцов

пластин монокристалла ниобата лития

Выводы

IV. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ ПРОЦЕССА ДОВОДКИ ТОРЦОВ ПЛАСТИН

4.1 Доводка свободным абразивом

4.2 Доводка связанным абразивом

4.3 Глубина разрушенного слоя перед операцией полирования

Выводы и рекомендации по доводке торцов пластин

V. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ ПРОЦЕССА ПОЛИРОВАНИЯ ТОРЦОВ ПЛАСТИН

5.1 Исследование влияния материала полировальника и зернистости суспензии на качественные и количественные показатели процесса

5.2 Режимы полирования

5.3 Время полирования

Выводы и рекомендации по полированию торцов пластин

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЕ А ОБЯЗАТЕЛЬНОЕ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Повышение эффективности доводки и полирования пластин интегральной оптики»

ВВЕДЕНИЕ

В последнее время существенно увеличилась номенклатура кристаллических материалов используемых для создания интегральных схем в промышленной микроэлектронике. Монокристаллы ниобата лития (МНЛ) наиболее часто используются в интегральной оптике из-за высоких значений своих нелинейно-оптических и электро-оптических коэффициентов. Разработаны технологии, позволяющие выращивать кристаллы в промышленных масштабах для производства пластин диаметром 76 и 100 мм. Интегрально-оптическая схема на МНЛ является ключевым элементом в производстве отечественных высокоточных волоконно-оптических гироскопических приборов, применяемых в гражданской и военной авиации, морской технике.

До сих пор в основном применялись дорогостоящие механические гироскопические приборы. В отличие от механических, волоконно-оптические гироскопы имеют структуру статического типа, обладающую рядом достоинств: отсутствие подвижных деталей, устойчивость к ускорению, простота конструкции, короткое время запуска, высокая чувствительность, высокая линейность характеристик, низкая потребляемая мощность, высокая надежность.

Путь создания изделий интегральной оптики состоит из множества технологических операций - от проверки качества исходных материалов до контроля характеристик готовой продукции. В процессе изготовления интегрально-оптической схемы наиболее трудоёмкими являются операции механической обработки пластин МНЛ, такие как доводка и полирование. Технологические трудности, возникающие при выполнении этих операций, обуславливаются физико-механическими свойствами материала, а также требованиями к шероховатости и отклонению от плоскостности полированной поверхности. В результате выполнения операций алмазной отрезки на поверхности МНЛ образуются сколы и микротрещины из-за

высокой хрупкости материала. Задачами последующих операций доводки и полирования являются удаление нарушенного слоя и получение поверхности, свободной от механических повреждений.

В условиях производства, когда объёмы выпуска таких изделий не велики, выполнение этих требований достигается путем многократной ручной доводки и полирования свободным абразивом. Данная технология имеет существенные недостатки: высокую трудоемкость, низкую производительность и требует от исполнителя высокой квалификации. Поэтому тема работы, направленная на повышение эффективности финишной обработки поверхностей методами механизации абразивной доводки и полирования торцов пластин МНЛ, является актуальной задачей.

Цель работы. Повышение эффективности доводки и полирования путём механизации процесса финишной абразивной обработки торцов пластин монокристалла ниобата лития.

Задачи, решение которых необходимо для достижения поставленной цели, заключаются в следующем:

1. Произвести анализ видов существующего оборудования для доводки и полирования торцов пластин монокристалла ниобата лития, отличающихся траекторией рабочего движения инструмента.

2. Установить параметры приспособления для закрепления заготовок монокристалла ниобата лития и параметры наладки оборудования, обеспечивающую равномерный износ притира.

3. Установить зависимости механизированной доводки, обеспечивающие повышение эффективности обработки по параметрам качества и производительности за счёт управления износом инструмента и позволяющие получать обработанную поверхность, свободную от механических повреждений, пригодную для последующего полирования.

4. Исследовать возможность достижения требуемых параметров качества поверхности торцов пластин монокристалла ниобата лития на

основе механизации процессов полирования и установить количественные и качественные показатели эффективности предложенных решений.

Научная новизна.

На основе исследований кинематики рабочего движения инструмента и износа притира повышена эффективность доводки и полирования торцов пластин монокристалла ниобата лития. В результате исследований установлены:

- закономерности влияния кинематики движения инструмента на геометрическую точность обрабатываемых поверхностей, показавшие предпочтительность круговых траекторий относительного движения притира и деталей;

- экстремальный характер зависимости, позволяющей прогнозировать износ инструмента относительно геометрических размеров рабочей поверхности притира и детали, их взаимного расположения, а также траектории и скорости их движений, что позволило уменьшить величину износа инструмента в 13 раз и повысить точность геометрической формы торцов пластин в процессе абразивной доводки;

- закономерности изменения глубины разрушенного слоя в зависимости от высотных параметров рельефного слоя (Ятах) для достижения шероховатости поверхности торцов пластин монокристалла ниобата лития по параметру Яа 0,003 мкм, свободной от механических повреждений.

Практическая ценность и реализация результатов работы.

1. На основании проведённых исследований создан комплекс оборудования, состоящий из модернизированных станков с вращательной кинематикой рабочего движения притира, оснастки, инструмента, а также выданы рекомендации по его использованию для серийной доводки и полирования торцов пластин с обеспечением требуемых параметров качества поверхности.

2. Разработаны технологические рекомендации по рациональным

режимам обработки, позволяющим обеспечивать параметры шероховатости ^а = 0,003 мкм) и отклонение от плоскостности (менее 1 мкм), и при этом сохранить поверхность, свободную от механических повреждений.

3. Разработан способ и получен патент на операцию доводки деталей микроударным методом на нешаржируемом инструменте из оптического стекла с применением микропорошка зернистостью 3-7 мкм с добавлением СОЖ, повышающий производительность и качество обработанной поверхности.

4. Результаты работы внедрены на предприятии УВОК ПАО «ПНППК», г. Пермь. Программа выпуска пластин монокристалла ниобата лития увеличена в 12 раз.

Методы исследований. Теоретические исследования базируются на основе теории абразивной обработки, теории математического моделирования, теории абразивного изнашивания, теории механизмов и машин. Экспериментальные исследования выполнялись на модернизированном оборудовании с применением разработанных методик. Компьютерное моделирование осуществлялось в среде разработанного автором программного обеспечения. Измерения выполнялись с помощью поверенных высокоточных приборов.

Апробация работы. Основные положения работы представлялись и обсуждались на международных и всероссийских конференциях: Аэрокосмическая техника, высокие технологии и инновации». (Пермь, 2009г.). Х-я международная научно-практическая конференция «Нанотехнологии в промышленности» (Казань, 2009 г.). Международный форум «Инженеры будущего» (Иркутск, 2011). Международная научно-практическая конференция «Инновационные технологии в машиностроении», (Пермь, 2012 г.). V Всероссийская научно-практическая конференция "Современные наукоемкие инновационные технологии" (Самара , 2012 г.). Всероссийская научно-практическая конференция

«Актуальные проблемы машиностроения» (Самара, 2012 г.). V Всероссийская научно-техническая конференция «Современные тенденции в технологиях металлообработки и конструкциях металлообрабатывающих машин и комплектующих изделий» (Уфа, 2015 г.)

Публикации. По теме диссертационной работы опубликованы 15 научных работ, в том числе 8 работ в изданиях рекомендованных ВАК РФ, индексированных в международных базах цитирования WoS и Scopus.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, заключения, списка использованной литературы (86 наименований) и приложений. Объем диссертации составляет 151 страница машинописного текста, 20 таблиц, 66 рисунков.

I. ПРОЦЕСС ДОВОДКИ И ПОЛИРОВАНИЯ ХРУПКИХ ОПТИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ

Для изготовления оптических деталей применяют материалы, главными характеристиками которых являются их оптические свойства: преломление, рассеяние, поглощение световых лучей различных длин волн и ряд других оптических параметров. Весьма разнообразные требования к этим свойствам оптических материалов удовлетворяются их природой и химическим составом. В связи с этим также разнообразны физические, химические и механические свойства этих материалов. Номенклатура материалов, применяемых в настоящее время для изготовления оптических деталей приборов, очень велика. К материалам, из которых изготавливаются оптические детали, относятся неорганические стекла, ситаллы, кристаллы, оптическая керамика и др.

При изготовлении оптических деталей основными процессами для получения точных и чистых поверхностей являются доводка и полирование при помощи абразивных порошков в свободном или связанном состоянии. При абразивной обработке механизм разрушения различных материалов неодинаков и зависит от их физико-механических свойств. [1, 2, 3, 4, 5]. Например, при обработке пластичных материалов элементарный процесс разрушения - это снятие стружки и возникновение пластической деформации соседних участков. Исследователями установлено, что при обработке кристаллических материалов возникают микротрещины, которые проникают на некоторую глубину от поверхности и формируют разрушенный подповерхностный слой [6, 7]. Очевидно, что абразивная обработка пластичных и хрупких материалов будет в значительной степени отличаться своими закономерностями.

Изучению явлений, которые лежат в основе процессов абразивной обработки хрупких оптических материалов, посвящено много исследований, дающих определённые представления об их сущности и о

строении доведённых и полированных поверхностей. Исследования процессов абразивного диспергирования в основном производились на стекле, как материале, обработка которого для различных целей и в широких масштабах происходит уже в течение многих столетий. Большинство кристаллических веществ по механическим свойствам стоят значительно ниже стекла, и не многие из них обладают высокими прочностью и твердостью, как, например, оптическая керамика.

Предложенная Ф. Престоном [6] теория воздействия свободного абразивного зерна на поверхность стекла при его доводке является в настоящее время общепризнанной и нашла своё дальнейшее развитее и уточнение в работах более поздних и современных исследователей [8, 9, 10, 11, 12, 13, 14]. Следует, однако, отметить, что имеются некоторые различия в работе свободных и закреплённых абразивных зёрен, оказывающие существенное влияние на механизм воздействия, величину разрушенного слоя и микрорельеф обработанной поверхности [9, 15].

1.1 Доводка свободным абразивом

Доводка свободным абразивом в виде суспензий осуществляется за счёт взаимного движения и усилия прижима обрабатываемой заготовки к жесткому притиру (инструменту), при этом абразивные зёрна перекатываются между ними, рисунок 1.1.

Благодаря неправильности формы зёрен они производят ряд следующих друг за другом ударов, в результате которых в поверхностном слое заготовки образуются трещины. Эти трещины пересекаются между собой и при повторном воздействии абразивных зёрен образуются выколки. Обрабатываемая поверхность приобретает своеобразный матовый рельеф, состоящий из бугорков и впадин, а под ним в массе материала остаются трещины. Поэтому доведённая поверхность стекла, или любого другого хрупкого материала, состоит из видимого рельефного

слоя и невидимого подповерхностного трещиноватого слоя. Совокупность этих слоёв называют разрушенным или повреждённым слоем доведённой поверхности.

йро&агпыййЕмый материал

жийкоя соста&ляющая суспензии

□Еразибные зерно притир

Рисунок 1.1 - Схема доводки свободным абразивом.

В ряде работ [1, 9, 10, 13, 16] установлено, что отношение глубины Б разрушенного и h рельефного слоёв для различных марок оптического стекла и минералов, имеющих близкий по величине критерий хрупкости, остается практически постоянным: Б / Ь = К ~ 4 (рисунок 1.2).

Рисунок 1.2 - Структура разрушенного слоя при доводке.

Установлено, что наибольшее влияние на глубину рельефного слоя оказывает размер абразивного зерна и его твердость, в меньшей степени -

твёрдость материала притира, и практически не зависит от приложенного давления и скорости доводки. При абразивной обработке кристаллических материалов, например, монокристаллов фтористого лития и флюорита, направление распространения трещин и возникающих напряжений резко отличается от их направления в стекле и зависит от их строения. Поэтому микрорельеф доведенной поверхности кристаллов тоже связан с их структурой и кристаллографическим направлением, в котором происходит доводка [1, 17]. Глубина разрушенного слоя на грани куба несколько больше, чем на грани ромбододекаэдра и в 1,5 раза больше чем в стекле. Последнее, несомненно, связано с величиной угла, под которым распространяются трещины в стекле и кристаллах.

1.2 Доводка связанным абразивом

Доводка связанным абразивом осуществляется инструментом (притиром), рабочая поверхность которого состоит из закреплённых в связки абразивных зерен, рисунок 1.3. Широкое применение в оптической промышленности такой инструмент нашёл после появления синтетических алмазных порошков. Связка служит для закрепления алмазных зёрен в алмазоносном слое и является одной из основных характеристик, определяющих работоспособность и эффективность инструмента. В настоящее время инструмент со связанным абразивом выпускается на металлических, органических и гальванической связках [18, 19, 20, 21].

Кинематика процесса аналогична доводке свободным абразивом, но с обильной подачей в зону обработки безабразивной СОЖ, чаще всего это фильтрованная вода или вода с активирующими и антикоррозийными присадками. В результате обильной подачи СОЖ обеспечивается хороший теплоотвод из зоны контакта обрабатываемой поверхности и притира, а также активно удаляются продукты сошлифовывания и износа инструмента.

обработыБоемый материал

СОХ

Ьырбанные из сбязки образибные зерно

□браэи&ныЕ зерна сбязка

Рисунок 1.3 - Схема доводки связанным абразивом.

Механизм разрушения хрупких материалов при доводке связанным абразивом в значительной степени изучен [9, 10, 15, 22, 23]. При взаимном перемещении инструмента и изделия абразивные зёрна, жестко закреплённые в связке, образуют на обрабатываемой поверхности опережающие трещины, направленные в сторону движения. После чего частицы обрабатываемого материала, находящиеся впереди зерна, скалываются, и процесс повторяется в той же последовательности. Структура доведенной поверхности отличается направленностью следов обработки и имеет вид сетки пересекающихся царапин.

В ходе доводки происходит затупление закрепленных зерен, в результате чего увеличиваются усилия, возникающие при резании. С течением времени абразивные зёрна выкрашиваются из связки. По мере изнашивания связки обнажаются новые зерна, и процесс доводки продолжается с равномерной интенсивностью. В отличие от доводки свободным абразивом, где зерна изнашиваются в результате дробления и взаимного перетирания, при доводке связанным абразивом зерна изнашиваются только от взаимодействия с обрабатываемым материалом. Неоднородность размеров зерен при данном способе не проявляется,

поскольку они работают только выступающими из связки острыми гранями. Рабочее давление инструмента сосредотачивается на небольшом участке поверхности зерен, выступающих из связки, и достигает значительных величин. Допустимая скорость резания закрепленным абразивом на порядок выше в сравнении со скоростью доводки свободным абразивом. Главными параметрами притиров (инструментов) со связанным абразивом являются вид и марка абразива, его зернистость и концентрация, а также вид и марка связки, характеризующие его физико-механические свойства.

Процесс полирования хрупких оптических материалов заключается в удалении нарушенного доводкой слоя и сообщения поверхности такой фактуры, дефекты которой значительно меньше длины световой волны (порядка 1/4 - 1/8 X), вследствие чего поверхность становится прозрачной и зрительно идеально гладкой, рисунок 1.4.

1.3 Процесс полирования

абразивные зерне полировальник

обрабатываемый материал

жи0кая составляющая суспензии

Рисунок 1.4 - Схема полирования.

В настоящее время существует три главных гипотезы о сущности процесса полирования: гипотеза микроабразивного действия на обрабатываемую поверхность (Гук, Гершель), пластического течения (Бейльби) и физико-химического взаимодействия (И. В. Гребенщиков, Н. Н. Качалов). На основании обобщения теорий и экспериментальных данных К. Г. Куманин и В. М. Винокуров [24, 25, 26, 27, 28] пришли к заключению о том, что наиболее правильно сущность процесса полирования отражает гипотеза микроабразивного воздействия на обрабатываемую поверхность, которому сопутствуют другие физико-химические процессы.

При полировании рабочих поверхностей деталей из оптического стекла и кристаллов используют упругопластические полировальники из различных натуральных и синтетически материалов, а также пеко-канифольные смолы. Для полирования используют полировальные микропорошки различной природы, которые смешивают в определённой пропорции с очищенной водой или какой-либо другой жидкостью. Полученная суспензия подаётся на вращающийся полировальник, к которому прижимается и перемещается предварительно доведённая заготовка изделия. В результате трения о полировальник, на котором зёрна полировального порошка находятся в закреплённом или полузакрепленном состоянии, происходит сполировывание разрушенного доводкой слоя. Скорость полирования зависит от многих факторов: от давления, относительной скорости движения полировальника и изделия, от свойств материала полировальника, характеристики применяемого микропорошка, а также от механических и физико-химических свойств полируемого твёрдого тела.

Основная роль жидкости в суспензии - это равномерное распределение частиц полировального порошка по полировальнику, охлаждение полируемого твердого тела и удаление продуктов сполировывания. Вместе с тем ряд факторов [24] указывает на то, что роль

жидкости не сводится лишь к указанным выше функциям, так как при полировании протекают определенные физико-химические явления с её участием, которые оказывают существенное воздействие на поверхности полируемого тела и полировальника.

Структура полированной поверхности по характеру нарушенного слоя весьма сходна со структурой после тонкой доводки закрепленным абразивом в упруго-пластичной органической связке. Это свидетельствует о том, что большие различия в свойствах материалов притира и полировальника, а также шлифовального и полировального порошков не приводит к качественному различию в механизме обоих процессов. Главное отличие этих процессов в масштабах повреждённого слоя.

Нарушенный слой кристаллических материалов после полирования также неоднороден и имеет сложное строение [10, 11]. Даже после химико-механического полирования с применением ультра- и нанодисперсных алмазных порошков [11] на обработанной поверхности наблюдаются наноцарапины различных видов: штрихпунктирные или в виде точек, короткие и длинные, прямолинейные и дугообразные. При этом царапины не занимают всю площадь, и есть зоны без оптически разрешимых царапин. Ниже такой рельефной зоны располагается упругонапряженная зона, в которой могут возникать приповерхностные структурные дефекты. Сумма этих зон определяет глубину нарушенного слоя, возникшего в результате полирования.

1.4 Абразивные материалы и инструмент для доводки и полирования

Все технологические операции, предусматривающие механическую обработку оптических материалов, выполняют с использованием абразивов. По назначению они подразделяются на шлифующие и полирующие [9, 10, 29].

Шлифующие абразивы. Это твердые, мелкозернистые, кристаллические вещества природного или синтетического происхождения. Основные абразивы, используемые в оптическом производстве: синтетический алмаз, электрокорунд, карбид кремния, карбид бора и другие абразивные материалы. Доводка осуществляется свободным абразивом в виде суспензий и паст или инструментом, в котором абразивные зерна закреплены специальными связками (круг шлифовальный плоский, форма 6А2Т, ГОСТ 17007-80) [18, 30, 31].

Доводка как свободным, так и связанным абразивом осуществляется в несколько переходов с постепенным уменьшением размера зерна. Для приготовления суспензий используются различные абразивные и алмазные микропорошки в диапазоне зернистости М28 - М7. Порошки должны быть однородны по гранулометрическому составу, не содержать зерен предельной фракции и возможных царапающих примесей. Жидкой основой суспензий чаще всего является фильтрованная вода. В качестве инструмента для доводки оптических материалов свободным абразивом используются жесткие притиры (инструменты) из стали, чугуна, цветных сплавов, а также из оптического стекла марок ЛК5 и К8 [10, 25].

Доводка связанным абразивом кристаллических материалов осуществляют на плоских алмазных кругах (притирах), в которых используются микропорошки из синтетических алмазов марки АСМ и АСН зернистостью в диапазоне 60 - 5 мкм. Круги изготавливаются на металлической, гальванической и органической связках. Обработка на инструменте со связанным абразивом выполняется с обильной подачей СОЖ на водной основе с добавлением глицерина, активирующих и антикоррозийных компонентов.

Полирующие абразивы. Большую роль в процессе полирования хрупких оптических материалов играют природа и свойства полирующего порошка. Для полирования оптического стекла и некоторых кристаллических материалов до настоящего времени применяют окиси

металлов. К ним относятся крокус - безводный оксид железа, окись хрома, алюминия, а также оксиды редкоземельных металлов: церия, циркония, тория. В настоящее время у нас и за рубежом широко используются и новые полирующие композиции из диоксидов церия и циркония, а также готовые суспензии на основе оксидов кремния и алюминия [32, 33, 34, 35]. Это полирит оптический, церит, фотопол, элпол, цироспол, Regipol, Ака-Slштy, MasterMet, MasterPoHsh и другие порошки и готовые суспензии. Зернистость полировальных порошков находится в пределах от 3 до 0,05 мкм и менее, и классифицируется на фракции с узкими пределами по размерам зерен.

Большие возможности по производительности и качеству полирования хрупких оптических материалов появились с применением суспензий на основе мелкодисперсных порошков из натуральных и синтетических алмазов [14, 15, 16, 17, 18, 19]. Вместе с тем известные процессы полирования оптического стекла не могут однозначно применяться для полирования кристаллов из-за их особых физико-механических и физико-химических свойств. В связи с этим в последние годы активно ведутся экспериментальные работы по применению ультра-и нанодисперсных алмазов детонационного синтеза для полирования кристаллических материалов [11]. В настоящее время ряд отечественных и зарубежных предприятий [30, 31, 32, 33, 34, 34] выпускают широкую номенклатуру мелкодисперсных алмазных порошков и готовых суспензий для различных видов работ и обрабатываемых материалов.

Существенное влияние на процесс полирования хрупких кристаллических материалов имеют физико-механические и физико-химические свойства материала полировальника. Для полирования кристаллов применяют в качестве рабочей поверхности инструмента различные материалы: пеко-канифольные смолы, технические шерстяные ткани, синтетическая кожа, батист, бархат, замша, пенополиуретан, а также тканые и нетканые синтетические полиамидные материалы [10, 32,

33, 34, 35]. Основные требования к материалам полировальников следующие: высокая износостойкость, оптимальный модуль упругости материала, текстура полировальника, обеспечивающая хорошее закрепление абразивных зёрен и их подачу в зону обработки, оптимальная толщина, обеспечивающая необходимую форму обрабатываемой поверхности, гидрофобность и стойкость к агрессивным полирующим составам [12].

1.5 Методы абразивной обработки

Существуют четыре основных метода абразивной обработки (доводки) поверхностей, отличающиеся способом подачи абразива в зону обработки, методом закрепления зерен и характером процесса резания [36, 37, 38, 39].

Обработка с применением абразивных суспензий. Данный метод широко применяется на операциях доводки и полирования различных оптических и полупроводниковых материалов, а также в точном машиностроении. Преимуществом этого метода доводки является возможность работы по автоматическому циклу и относительно высокая и стабильная производительность обработки. К недостаткам можно отнести сравнительно высокий расход абразива, а также большие затраты вспомогательного времени на чистку и промывку обработанных деталей, технологической оснастки и оборудования.

Обработка с намазкой абразивной смеси (пасты) на притир менее производительна, но обеспечивает более высокую точность геометрической формы обработанной поверхности. Наиболее широко используется метод в точном машиностроении при мелкосерийном производстве на финишных операциях изготовления прецизионных поверхностей деталей. Недостатки аналогичны предыдущему методу.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Гашев Евгений Анатольевич, 2018 год

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Винокуров, В.М. Структура разрушенного слоя / В. М. Винокуров, A. JI. Ардамацкий, Л. B. Попов // Формообразование оптических поверхностей: сб. статей под ред. К. Г. Куманина. М.: Оборонгиз, 1962. - С. 7-57.

2. Богомолов, Н.И. Исследование глубины деформированного слоя при микрорезании единичным абразивным зерном. Синтетические алмазы / Н.И. Богомолов, Ю.В. Безолюк. - Киев, 1970. - С. 74-87.

3. Кащеев, В.Н. Абразивное разрушение твердых тел [Текст] / В.Н. Кащеев. - М.: Наука, 1970. - 270 с.

4. Екобори, Т. Физика и механика разрушения и прочности твердых тел [Текст] / Т. Екобори; пер. с англ. К.С. Чернявского; под ред. B.C. Ивановой. - М.: Металлургия, 1971. - 264 с.

5. Хрущов, М.М. Закономерности царапания и шлифования закрепленными абразивными зернами при малой скорости [Текст] / М.М. Хрущев, М.А. Бабичев // Высокопроизводительное шлифование. - М.: Изд-во АН СССР, 1962. - С. 18-24.

6. Preston F. W. Journ. Soc. Glass Techn., v.17, №5, 1933.

7. Качалов, Н.Н. Технология шлифовки и полировки стекла / Н.Н. Качалов -М. Л.: изд-во АН СССР, 1953. - 382 с.

8. Александров, И.Е. Об оптимальных условиях шлифования оптических деталей [Текст] / И.Е. Александров. - М.: Оборонгиз, 1953. - 23 - 67 с.

9. Ардамацкий, А.Л. Алмазная обработка оптических деталей [Текст] / А.Л. Ардамацкий. - М.: Машиностроение, 1978. - 232 с.

10. Справочник оптика технолога [Текст] / под ред. М.А. Окатова. - СПб.: Политехника, 2004. - 679 с.

11. Артёмов, А.С. Наноалмазы для полирования [Текст] / А.С Артёмов // Физика твёрдого тела. - 2004, - т. 46, - вып. 4, С. 89-97.

12. Демкин, Н.Б. Контактирования шероховатых поверхностей [Текст] / Н.Б. Демкин. - М.: Наука, 1970. - 227 с.

13. Качалов, Н.Н. Технология шлифовки и полировки листового стекла [Текст] / Н.Н. Качалов. - М.; Л.: Изд-во АН СССР, 1958. - 382 с.

14. Кузнецов, С.М. Об упрочнении поверхностного слоя стекла [Текст] / С.М. Кузнецов, Л.Л. Бурман // Стекло и керамика. - 1970. - № 3. -С. 11-13.

15. Лепитова, Н.П. Алмазная обработка стекла [Текст] / Н.П. Лепитова // Синтетические алмазы в промышленности. - Киев: Науководумко, 1974. С. 288-290.

16. Алейников, Ф.К. Финишные операции [Текст] / Ф.К. Алейников // Журнал технической физики. - 1957, - т. 27, - №129, С. 2725.

17. Куклева, З.А. О некоторых особенностях процесса шлифования кристаллов [Текст] / З.А Кулева. - Л.: Труды ГОИ. - 1960, - Т. 28. -Вып. 157. С. 98-104.

18. Основы проектирования и технология изготовления абразивного и алмазного инструмента [Текст] / под ред. В.Н Бакуля. - М.: Машиностроение, 1975. - 296 с.

19. Лоладзе, Т.Н. Режущие свойства алмазно-абразивного инструмента и пути повышения его качества [Текст] / Т.Н. Лоладзе, Г.В. Бокучава // Синтетические алмазы в промышленности. - Киев: Наукова думка, 1974. - С. 149 - 155.

20. Сагарда, А.А. Доводка деталей инструментом из алмазосодержащего проката [Текст] / А.А. Сагарда, А.А. Борбат, Е.Б. Верник // Сверхтвердые материалы. - 1980. - № 1. - С. 63-66.

21. Синтетические алмазы в машиностроении [Текст] / под ред. В.Н. Бакуля. - Киев: Наукова думка, 1976. - 119 с.

22. Никифоров, И.П. Современные тенденции шлифования и абразивной обработки [Текст]: монография / И.П. Никифоров. - Старый Оскол: ТНТ, 2012. - 560 с.

23. Рыжов, Э.В. Качество поверхности при алмазно-абразивной обработке [Текст] / Э.В. Рыжов, А.А. Сагарда, В.Б. Ильицкий, И.Х. Чеповецкий. - Киев: Наукова думка, 1979. - 244 с.

24. Винокуров, В.М. Исследование процесса полировки стекла [Текст] / В.М. Винокуров. - М.: Машиностроение, 1967. - 196 с.

25. Формообразование оптических поверхностей [Текст] / сб. статей под ред. К. Г. Куманина. - М.: Оборонгиз, 1962. - 432 с.

26. Гребенщиков, И.В. Роль химии в процессе полировки [Текст] / И.В. Гребенщиков // Социалистическая реконструкция и наука. - М.: ГОНТИ, 1936. - Вып. 2. - С. 46.

27. Космачев, И.Г. Отделочные операции в машиностроении [Текст] / И.Г. Космачев, В.Н. Дугин, Б.А. Немцев. - Л.: Лениздат, 1985. - 248 с.

28. Масловский, В.В. Доводочные и притирочные работы [Текст]: учеб. пособие / В.В. Масловский. - Изд. 2-е, перераб. и доп. - М.: Высшая школа, 1971. - 256 с.

29. Справочная книга по отделочным операциям в машиностроении [Текст] / под ред. М.Г. Космачева. - Л.: Лениздат, 1966. - 544 с.

30. Каталог ОАО "Московское производственное объединение по выпуску алмазного инструмента" (ОАО "МПО по ВАИ"): [Электронный документ].-(http://www.tomaltools.ru/html/produkciya.shtml).

31. Каталог ПАО "Полтавский алмазный инструмент": [Электронный документ].-

(http://www.poltavadiamond.com.ua/ru/images/FCKfiles/File/Catalog.pdf).

32. Каталог AKASEL: [Электронный документ].-(http ://www. akasel. com/en/products/).

33. Каталог Buehler: [Электронный документ].-(http://www.buehler.com/productinfo/consumables.htm).

34. Каталог Allied : [Электронный документ].-(http://www.alliedhightech.com/products/download.html

35. Каталог Struers : [Электронный документ].-(http://www.struers.com/default.asp?top_id=3&doc_id=282).

36. Кремень, З.И. Абразивная доводка / З.И. Кремень, А.И. Павлючук -Л.: Машиностроение, 1967. - 112 с.

37. Доводка прецезионных деталей машин. Под ред. Г. М. Иполитова. -М.: Машиностроение, 1978. - 256 с.

38. Бабаев, С.Г. Притирка и доводка поверхностей деталей машин [Текст] / С.Г. Бабаев, П.Г. Садыгов. - М.: Машиностроение, 1976. -128 с.

39. Богомолов, Н.И. Сущность процесса абразивной доводки [Текст] / Н.И. Богомолов // Передовая технология и автоматизация управления процессами обработки деталей машин. - Л.: Машиностроение, 1970. -64 с.

40. Орлов, П.Н. Технологическое обеспечение качества деталей методами доводки [Текст] / П.Н. Орлов. - М.: Машиностроение, 1988. - 384 с.

41. Гашев, Е.А. Модернизация нажимного устройства для поступательного движения притира [Текст] / Е.А. Гашев, К.Р. Муратов // Sworld. - 2014. - Т. 4, № 3. - С. 36-40.

42. Михнев, Р.А. Оборудование оптических цехов [Текст] / Р.А. Михнев, С.К. Штандель. - М.: Машиностроение, 1981. - 367 с.

43. Соловцев, В.Г. Станок доводочно-вибрационный ДВС1: информ. сообщение № 11 [Текст] / В.Г. Соловцев, А.П. Беломытцев. - Фрунзе, 1975. - 2 с.

44. Патент 2570134 Российская Федерация, МПК B24 В37/04.

Устройство для доводки плоскостей [Текст] / Гашев Е.А., Муратов К.Р., Муратов Р.А., Ханов А.М.; заявитель и патентообладатель Перм. нац. исслед. политехн. ун-т. - № 2014129122/02; заявл. 15.07.2014; опубл. 10.12.2015, Бюл. № 34.

45. Муратов, К.Р. Плоскодоводочный станок с циклоидальной траекторией рабочего движения инструмента [Текст] / К.Р. Муратов, Е.А. Гашев // СТИН. - 2016. - № 1. - С. 18-21.

46. Некрасов, В.П. Прецизионные плоскодоводочные станки с растровым движением инструмента [Текст] / В.П. Некрасов // Машиностроитель.

- 2000. - № 9. - С.7-8.

47. Некрасов, В.П. Растровый способ абразивной доводки [Текст] / В.П. Некрасов // Машиностроитель. - 1977. - № 5. - С. 15.

48. Некрасов, В.П. Закономерности образования растровых траекторий [Текст] / В.П. Некрасов // Алмазно-абразивная доводка. - Пермь, 1974.

- № 149. - С. 23 - 26.

49. Муратов, К.Р. Повышение эффективности растровой доводки путем управления усилием прижима в процессе обработки [Текст] / К.Р. Муратов, А.В. Пепелышев, Е.А. Гашев // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. - 2011. - Т. 13, № 4-4. -С. 980-983.

50. Муратов, Р.А. Устройство для авторотации детали на станках с растровой кинематикой [Текст] / Р.А. Муратов, К.Р. Муратов, Е.А. Гашев // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. - 2013. - Т. 15, № 4-2. - С. 384-386.

51. Муратов, К.Р. Влияние жесткой и фрикционной кинематической связи в контакте инструмент-деталь на равномерность износа инструмента [Текст] / К.Р. Муратов // СТИН. - 2015. - № 9. - С. 23-26.

52. Притирка и доводка [Электронный ресурс]. - ЦКЬ: http://modern-machines.com/speczialnye/novejshie-vidy-obrabotki-metallov/pri ^гка-1 dovodka/108-pritirka-i-dovodka. Ыт1.

53. Peter Wo1ters (2017) [Электронный ресурс]. - ШЬ: http://www.peter-wo1ters.com.

54. Peter Wo1ters (2016) [Электронный ресурс]. - http://www.peter-wo1ters.com/machines/sing1e-whee1-processing/3r-4r.

55. Lapmaster's lapping (2014) [Электронный ресурс]. - URL: http://www.lapmaster.com/machinery/lapping-polishing-machinery/bench-top-single/default.html.

56. Yuan, J. Kinematics and trajectory of both-sides cylindrical lapping process in planetary motion type [Текст] / J. Yuan, W. Yao, P. Zhao, B. Lyu, Z. Chen, M. Zhong // Int J Mach Tool Manuf. - 2015. - 92. - Р. 6071.

57. EAMTM (European Association of Machine Tool Merchants vzw) [Электронный ресурс]. - URL: http://www.machinedeal. com/de/cat/schleif-hon-und-poliermaschinen/lappmaschinen/.

58. Федотенок, А.А. Кинематическая структура металлорежущих станков [Текст] / А.А. Федотенок. - М.: Машиностроение, 1970. - 403 с.

59. Каталог ОАО "Сморгонский завод оптического станкостроения". [Электронный документ].- url: (http://szos.by/node/97). Проверено 05.06.2012.

60. Горбач, В.Л. Кинематика рабочих органов оптических шлифовально-полировальных станков [Текст] / В.Л. Горбач. - М.: Оборонгиз, 1958. - 106 с.

61. Скрябин, В.А. Влияние основных факторов процесса доводки полупроводниковых пластин на его производительность и шероховатость [Текст] / В.А. Скрябин, Т.И. Игонина, А.С. Репин // Техника машиностроения. - 2007. - № 1. - С. 34-36.

62. Ханов, А.М. Финишная абразивная обработка хрупких материалов [Текст] / А.М. Ханов, К.Р. Муратов, Р.А. Муратов, Е.А. Гашев // СТИН. - 2014. - № 4. - С. 33-37.

63. Khanov, A.M. Abrasive finishing of brittle materials [Текст] / A.M. Khanov, R.A. Muratov, K.R. Muratov, E.A. Gashev // Russian Engineering Research. - 2014. - Vol. 34, № 11. - Р. 730-733.

64. Улаханов, Н. С. Фрактальные свойства траекторий характерной точки [Текст] / Н.С. Улаханов, Э.Б. Мандаров, С.О. Никифоров, В.В. Бальжинов, Б.С. Никифоров // Вестник БГУ. Математика, информатика. -2017-1. - С. 327.

65. Halton J. H. On the efficiency of certain quasi-random sequences of points in evaluating multidimensional integrals // Numer. Math. 1960. Vol. 2. P. 84-90.

66. Товстик, Т.М. Сравнение некоторых статистических свойств квазислучайных и псевдо-случайных последовательностей / Т. М. Товстик // Вестник СПбГУ. Сер. 1, 2006, вып. 2, с. 456-457.

67. Справочник конструктора-машиностроителя / Т. 1. - 8-е изд., перераб. и доп. под ред. И. Н. Жестоковой. - М.: Машиностроение, 2001. - 920 с.

68. Цеснек, Л.С. Механика и микрофизика истирания поверхностей [Текст] / Л.С. Цеснек. - М.: Машиностроение, 1979. - 262 с.

69. Орлов, П.Н. Доводка прецизионных деталей машин [Текст] / П.Н. Орлов, A.A. Савелова, В.А. Полухин, Ю.И. Нестеров. - М.: Машиностроение, 1978. - 256 с.

70. Винокуров, С.И. Кинетика формообразования плоских поверхностей [Текст] / С.И. Винокуров // Формообразование оптических поверхностей: сб. ст. / под ред. К.Г. Куманина. - М.: Оборонгиз, 1962. - С. 331-380.

71. Муратов, К.Р. Динамика изменения формы поверхности в процессе абразивной доводки [Текст] / К.Р. Муратов, Е.А. Гашев // Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Машиностроение. - 2014. - Т. 14, № 4. - С. 46-54.

72. Muratov, K.R. Influence of rigid and frictional kinematic linkages in tool-workpiece contact on the uniformity of tool wear [Текст] / K.R. Muratov // Russian Engineering Research. - 2016. - Vol. 36, № 4. - P. 321-323.

73. Дегтярёв, Д.А. Пошаговая методика проведения многофакторного эксперимента [Текст] / Д.А.Дегтяревю - М.: Москва, 2011 с. 1-28.

74. Казаков, Ю.Б. / Методы планирования эксперимента. Планы второго порядка [Текст] / Ю.Б. Казаков - М.: ИГЭУ, 2012. - с. 102.

75. Новоселов, С.И. Специальный курс тригонометрии [Текст] / С.И. Новоселов. - М.: Высшая школа, 1967. - 464 с.

76. Ханов, А.М. Управление траекторией рабочего движения при доводке плоскостей [Текст] / А.М. Ханов, В.А. Иванов, К.Р. Муратов, Е.А. Гашев // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. - 2011. - Т. 13, № 1-3. - С. 667-669.

77. А. с. SU № 1685686 В 24 В 1/00, 37/04. Способ чистовой обработки деталей / Некрасов В.П. - 4720039/08; заявл. 09.06.89; опубл. 23.10.91, Бюл. № 39.

78. Дудко, П.Д. Влияние природы микропорошка на эффективность абразивной доводки [Текст] / П.Д. Дудко, В.В. Масловский // Вестник машиностроения. - 1969. - № 3. - С. 71 - 73.

79. Муратов, К.Р. Влияние количества и концентрации алмазной пасты на качественные и количественные показатели абразивной доводки [Текст] / К.Р. Муратов, Е.А. Гашев, Д.М. Лагунов // СТИН. - 2017. -№ 3. - С. 34-36.

80. Орлов, П.Н. Процессы доводки прецизионных деталей пастами и суспензиями [Текст] / П.Н. Орлов, Ю.И. Нестеров, В.А. Полухин. -М.: Машиностроение, 1975. - 56 с.

81. Ребиндер, П.А. Влияние активных смазочно-охлаждающих жидкостей на качество поверхности при обработке металлов [Текст] / П.А. Ребиндер. - М.; Л.: Академия наук СССР, 1946. - С. 11.

82. Ханов, А.М. Влияние вида абразива и величины контактного давления на процесс доводки керамики [Текст] / А.М. Ханов, К.Р. Муратов, Е.А. Гашев // Вестник Южно-Уральского

государственного университета. Серия: Машиностроение. - 2015. - Т. 15, № 1. - С. 47-53.

83. Некрасов, В.П. Вероятностно-статистические основы процессов шлифования и доводки [Текст] / В.П. Некрасов // Алмазно-абразивная доводка. - Пермь, 1974. - № 149. - С. 43 - 46.

84. Шубников, А.В. Основы кристаллографии [Текст] / А.В. Шубников, Е.Е. Флинт, Г.Б. Бокий. - М: Изд. АН СССР, 1940. - С. 503.

85. Таьенкин, А.Н. Шероховатость, волнистость, профиль. Международный опыт / А.Н. Тебенкин, С.Б. Тарасов, С.Н. Степанов. Под ред. Н. А. Табачниковой. СПб.: Изд-во Политехн. ун-та, 2007. -136 с.

86. Патент 2626706 Российская Федерация, МПК В24 В1/00. Способ финишной обработки деталей [Текст] / Гашев Е.А., Муратов К.Р., Муратов Р.А., Лагунов Д. М., Ханов А.М.; заявитель и патентообладатель Перм. нац. исслед. политехн. ун-т. - № 2016144923/02; заявл. 15.11.2016; опубл. 31.07.2017, Бюл. № 22.

ПРИЛОЖЕНИЕ А ОБЯЗАТЕЛЬНОЕ

Акты внедрения