Разработка технологии обработки металлических деталей для оптического приборостроения связанным алмазно-абразивным инструментом тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.11.14, кандидат технических наук Бобков, Александр Владимирович

• Бобков, Александр Владимирович
• кандидат технических наук
• 2007

Оглавление диссертации кандидат технических наук Бобков, Александр Владимирович

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ ОБРАБОТКИ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ДЕТАЛЕЙ ДЛЯ ОПТИЧЕСКОГО ПРИБОРОСТРОЕНИЯ (Обзор).

1.1. Описание механизма шлифования свободным абразивом и связанным алмазным инструментом.

1.1.1. Шлифование свободным абразивом.

1.1.2. Шлифование связанным алмазным инструментом.

1.2. Классификация связок.

1.3. Абразивы.

1.4. Алмазные порошки.

1.5. Смазочно-охлаждающие жидкости.

ГЛАВА 2. ОСОБЕННОСТИ ШЛИФОВАНИЯ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ПОВЕРХНОСТЕЙ СВЯЗАННЫМ АЛМАЗНО-АБРАЗИВНЫМ ИНСТРУМЕНТОМ.

2.1. Типовой технологический процесс механической обработки металлических деталей.

2.2. Особенности обработки с помощью связанного алмазного инструмента.

2.1.1. Работа закрепленных алмазных зерен.

2.1.2. Производительность процесса шлифования.

2.1.3. Процесс засаливания инструмента.

2.3. Алмазный таблеточный инструмент серии РТ и РТР1.

2.3.1. Состав для связанного алмазного инструмента.

2.3.2. Состав для пористого алмазного инструмента.

2.4. Смазочно-охлаждающая жидкость для механической обработки материалов.

2.5. Влияние параметров инструмента и режимов обработки на производительность шлифования.

ГЛАВА 3. ОПТИМИЗАЦИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ РЕЖИМОВ

ОБРАБОТКИ ДЕТАЛЕЙ ИЗ РАЗЛИЧНЫХ МЕТАЛЛОВ.

3.1. Влияние параметров процесса шлифования и видов инструмента на величину съёма и качество поверхности.

3.2. Результаты исследований по обработке латуни Лразличными инструментами.

3.3. Результаты исследований по обработке сплава алюминия марки АМГ-6 различными типами связанного инструмента.

3.4. Результаты исследования по обработке стали марки У8.

ГЛАВА 4. ПРАКТИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ РАБОТЫ.

4.1. Разработка и внедрение технологического процесса изготовления диафрагм из стали У8 ЗПК для астровизирного устройства.

4.2. Разработка технологического процесса обработки фильер.

4.3. Оптимизированные технологические режимы и оптимальные типы связанного алмазного инструмента для обработки различных материалов.

ВЫВОДЫ.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка технологии обработки металлических деталей для оптического приборостроения связанным алмазно-абразивным инструментом»

В современном оптическом приборостроении широкое применение находят прецизионные изделия и детали, изготовленные из самых различных металлов, в частности, различных марок сталей, алюминия и его сплавов, меди и ее сплавов, титана, хрома и никеля. Изделия могут иметь сложную форму и конструкцию. Как правило, изделия состоят из нескольких отдельных деталей, которые соединяются в процессе сборки в одно целое. Для того чтобы получить прецизионное изделие необходимо до процесса сборки иметь заведомо высокоточные исходные детали. Эти детали могут иметь различные виды поверхностей, в том числе плоские, цилиндрические, конические, сферические и другие. Среди указанных поверхностей наиболее часто встречающими являются прецизионные плоские поверхности с жесткими требованиями к чистоте, шероховатости, глубине нарушенного слоя, плоскостности и однородности поверхности. В процессе обработки деталь проходит несколько технологических операций, каждая из которых влияет на качество последующей операции и, в конечном итоге, на качество всей детали и изделия.

Если рассмотреть типовой технологический процесс обработки плоской поверхности металлической детали для изделий оптического приборостроения то, как правило, он включает следующие технологические операции: обдирка поверхности, грубое шлифование, получистовое и чистовое шлифование, финишное шлифование, предварительное полирование и, наконец, окончательное, доводочное полирование.

Как правило, грубое (обдирочное) шлифование деталей из алюминия, нержавеющей стали, сталей др. сплавов, латуни осуществляется, связанным абразивом, этапы тонкого шлифования и полирования осуществляются с помощью свободного абразива в виде паст или при помощи химимко-механического полирования (ХМП). При шлифовании свободным абразивом диспергирование материала происходит в результате воздействия на его поверхность абразивных зерен, находящихся между поверхностью обрабатываемой подложки и поверхностью шлифовальной планшайбы. При шлифовании металлов происходить медленный съем поверхности при больших давлениях на деталь, также происходить локальный перегрев деталей и соответственно возникают прижоги. При этом глубина рельефного слоя соизмерима с размером абразивных зерен.

Таким образом, к основным недостаткам такой технологии следует отнести:

- большую глубину нарушенного слоя, для удаления которого требуется длительное травление и полирование;

- трудность получения высокой точности геометрической формы поверхности при длительном процессе ХМП, что особенно актуально для заготовок больших размеров;

- не сохранение однородности свойств металла по всей обрабатываемой поверхности,

- низкую производительность труда;

- низкую культуру производства с плохими условиями труда, характеризуемыми малой степенью механизации и автоматизации процессов;

- большой расход абразивных материалов за счет низкого коэффициента их полезного использования;

- низкую временную стабильность процесса шлифования свободным абразивом и процесса ХМП.

На этапах шлифования и полирования прилагаются значительные трудозатраты. Это указывает на необходимость обоснованного выбора новых инструментов и методов обработки, их усовершенствования и, в особенности, снижения трудозатрат.

Использование на этапах грубого и тонкого шлифования связанного алмазного инструмента на органической связке позволяет получать изделия с высокими техническими, технологическими и эксплуатационными показателями. Одним из важнейших условий качественной обработки поверхностей деталей является выбор оптимальных режимов, исключающий структурные изменения обрабатываемой поверхности вследствие нагрева в процессе шлифования.

Таким образом, актуальность работы связана с постоянно растущими требованиями к производительности при сохранении качества металлических деталей, а также вызвана необходимостью разработки принципиально новой высокоэффективной технологии прецизионной механической обработки алюминия, стали и латуни для оптического приборостроения с помощью связанного алмазно-абразивного инструмента.

Заключение диссертации по теме «Технология приборостроения», Бобков, Александр Владимирович

ВЫВОДЫ

В диссертационной работе обобщены основные результаты исследований автора в области прецизионной обработки алюминия и его различных сплавов, латуни и других сплавов меди, различных марок сталей, как нержавеющих сталей, так и высокоуглеродистых с помощью различных типов связанного алмазного инструмента. Разработанные автором новые технология по своему уровню превышают существующие результаты обработки плоских металлических поверхностей.

В процессе исследований получены следующие основные результаты:

1. Разработан комплекс технологических процессов прецизионной механической обработки при помощи новых типов связанного алмазно-абразивного инструмента следующих материалов:

- алюминиевого сплава марки АМГ-6 для изготовления сверхлегких диафрагм;

- стали У8 ЗПК при изготовлении тонких прецизионных диафрагм для астровизирных устройств;

- латуни JI63 для широкого спектра оптических отражателей;

- нержавеющих сталей марок 12Х21Н5Т, 20Х17Н2, 14Х17Н2, 40X13, 30X13 при изготовлений фильер для химической промышленности.

2. Исследованы влияния различных типов связанного инструмента и режимов обработки на точность и качество обрабатываемой поверхности различных металлов.

3. Исследованы и оптимизированы составы связанных алмазно-абразивных инструментов для операций шлифования и полирования различных типов металлов серии РТ - шлифовальные таблетки на основе эпоксидно-диановой смолы, серии РТР1 - пористые шлифовальные таблетки на основе эпоксидно-диановой смолы, РРТ - полировальные прессованные таблетки на основе меламина и меламиноформальдегидной прессовочной массы.

4. Определен оптимальный состав и концентрация смазочно-охлаждающей жидкости, обеспечивающей работу инструмента в режиме самозатачивания при низких удельных нагрузках.

5. Разработаны и внедрены в серийное производство следующие технологические процессы:

- технология изготовления диафрагм для астровизирных устройств на предприятии ОАО «НПП «Геофизика-Космос»;

- технология обработки фильер для химической промышленности на предприятии ОАО «МОСТОЧЛЕГМАШ»;

- технология изготовления сверхлегких диафрагм из алюминия марки АМГ-6 на предприятии ОАО «Московский завод «Сапфир».

129

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Бобков, Александр Владимирович, 2007 год

1. Справочник технолога-оптика /М.А. Окатов, Э.А. Антонов, А. Байгожин и др. под ред. М.А. Окатова. 2-е изд., перераб. и доп. - СПб.: Политехника, 2004. - 679С.

2. Стеклянные подложки в производстве прецизионных фотошаблонов / Б.Г. Грибов, A.M. Мазин, Р.А. Родионов, JI.B. Шевякова // Обзоры по электронной технике. Сер. 6. Материалы. 1985. - Вып. 4 (1133).

3. Грибов Б.Г., Прилипко В.И., Родионов Р.А. Снижение потребления дефицитного сырья в производстве фотошаблонных заготовок // Электронная промышленность. 1980. - № 3. - С. 58-60.

4. Богуславский И.А., Бутаев A.M., Яборов А.Н. Механическая прочность флоат-стекла // Стекло и керамика. 1976. - № 10. - С. 7-8.

5. Бутаев A.M., Остролуцкая Н.В., Ромакин А.Н. Прочность и поверхностные дефекты термически полированного листового стекла // Физика и химия стекла. 1982. - Т. 8, № 3. - С. 288-290.

6. Рентгеноспектральное исследование поверхности листового стекла / Н.Н.Семенов, Ю.Н.Ромащенко, И.А.Брытов и др. // Физика и химия стекла. -1982.-Т. 8,№4.-С. 412-415.

7. Эфрос М.Г., Миронюк B.C. Современные абразивные инструменты /под ред. З.И. Кремня JL: Машиностроение, 1987. - 158с.

8. Синтетические сверхтвердые материалы: В 3-х т. Т.2 Композиционные инструментальные сверхтвердые материалы / Редкол.: Н.В. Новиков и др. К.: Наук, думка, 1986.- 264с.

9. Греков В.В. Хонинговальные бруски на базе нестандартных керамических связок // Совершенствование процессов абразивно-алмазной и упрочняющей обработки в машиностроении. Пермь, 1998. С. 151-155.

10. Основы проектирования и технология изготовления абразивного и алмазного инструмента / Под ред. Ю.М. Ковальчука. М., 1984.

11. И. Синтетические сверхтвердые материалы: В 3-х т. Т.2 Композиционные инструментальные сверхтвердые материалы / Редкол.: Н.В. Новиков и др. К.: Наук, думка, 1986.- 264с.

12. B.C. Кондратенко. Прецензионное шлифование и полирование многофункциональных материалов связанным алмазно-абразивным инструментом. Учебное пособие по курсу «Перспективные технологии». -М.Изд. МГАПИ, 2003. 58с.

13. В.М. Альтшуллер, С.А. Герасимов, О.Ю. Терентьева. Алмазный инструмент на каучуковой связке для тонкого шлифования оптического стекла. // «Оптический журнал», №6, 1994, с.53-55.

14. Л.Ю. Мастюгин, А.В. Катюк. //- «Оптический журнал», №2, 1994, с.74-75

15. Евдокимов И.В., Викторов В.В., Фотиев А.А. Способ получения глинозема//А.с. СССР№1279964, 1989

16. Викторов В.В., Дмитриев А.В. Рябков Ю.И. Кузьменко Н.Г. Синтез мелкодисперсного корунда // Абразивный инструмент и металлообработка: Сборник научных трудов / Ред. коллегия: Б.А. Чаплыгин (отв. ред.) и др. -Челябинск: Изд-во ЮУрГУ, 2002.-183С.

17. Згонник Н.П., Бердиков В.Ф. О влиянии режима термической обработки на микромеханические свойства зерна в абразивном инструменте из легированных электрокорундов // Абразивы. 1978. - №9. - С. 11-13

18. ГОСТ 3647-80 Материалы шлифовальные. Классификация. Зернистость и зерновой состав. Методы контроля

19. ГОСТ 9206-80 Порошки алмазные. Технические условия

20. ANSI B74 Dimond grinding wheels, hand hones, & mounted wheels? Shape & size of, specification for cust: AR SH 99. [review : AR CR4]

21. Дальский A.M. Технологическое обеспечение надежности высокоточных деталей машин. М.: Машиностроение, 1975. 224с.

22. Орлов П.Н. Технологическое обеспечение качества деталей методами доводки. -М.: Машиностроение, 1988. 384С.

23. Шлифование металлов. В.В. Лоскутов. -М., «Машиностроение», 1970, 264С.

24. Оробинский В.М. Теоретическое определение интенсивности процесса микрорезания при электрохимическом хонинговании // Совершенствование процессов абразивно-алмазной и упрочняющей обработки в машиностроении. Пермь, 1986. С. 45-50

25. Свирщев В.И. Технологические алгоритмы припуска при шлифовании, обеспечивающие бездефектную обработку // Совершенствование процессов абразивно-алмазной и упрочняющей обработки в машиностроении. Пермь, 1998. С. 44-51

26. Михелькевич В.Н. Автоматическое управление шлифованием. М., 1975. 304С.

27. Косилова А;Г., Мещеряков Р.К., Калинин М.А. Точность обработки и припуски в машиностроении. М., 1979. 288С.

28. Матвеев В.В. и др. Экономичные технологические процессы в машиностроении. Челябинск, 1979. 102С.

29. Ардамацкий А.Л. Алмазная обработка оптических деталей. Л.: Машиностроение. Ленингр. отд-ние, 1978. -232с.

30. Кузнецов A.M., Голосов П.И. Влияние геометрических параметров синтетических алмазных зерен на их режущие свойства.//Станки и инструмент, 1964, №12, с.28-29

31. Маслов Е.Н. Теория шлифования материалов. М., «Машиностроение», 1974.319с.

32. Кошин А.А., Ардашев Д.В., Дьяконов А.А. Влияние взаимодействия абразивных зерен и обрабатываемого материала на показатели процесса шлифования// В сб. статей междун. НТ конф. Волжский: ВолгГАСУ, 2004. с.169-174

33. Уразбахтина А.Ю., Уразбахтин Ф.А. Математическое моделирование критических ситуация в процессе шлифования// В сб. статей междун. НТ конф. Волжский: ВолгГАСУ, 2004. с. 181-184

34. Носенко В. А., Федотов Е. В., Торшин Д. Д. Методика расчета износа истиранием зерен для плоского врезного шлифования // В сб. статей междун. НТ конф. Волжский: ВолгГАСУ, 2004. с. 209-211

35. Носенко В. А. Научные основы шлифования адгезионно-активных d-переходных металлов. // Автореферат дисертации на соискание ученой степени доктора технических наук. Саратов 2000г

36. Изменение оптических характеристик поверхностного слоя стекла при полировании / В.И. Пшеницын и др. // Оптико-механическая промышленность. 1987. - № 8. - С. 28-31.

37. Корчак С.Н. Производительность процесса шлифования стальных деталей. -М.: Машиностроение, 1974.-280с.

38. Маслов Е.Н. Теория шлифования материалов. -М.: Машиностроение, 1974.-319с.

39. Филимонов JI.H. Приемышев А.В., Степаненко В.Г. Особенности процесса стружкообразования при высокоскоростном шлифовани //Абразивы.-1977. Вып.9.-М.: НИИАШ.-С. 1-3.

40. Приемышев А.В., Щукин А.Н., Приемышев А.А. Морфологические исследования стружки при шлифовании и микрорезании // Инструмент и технологии. -№5-6.-С.-Пб.,2001.-С. 127-132.

41. Шумячер В.М. Механо-химическое действие СОТС на режущую способность инструмента при шлифовании металлов // Станки и инструменты. -1997. №4.-С. 37-39.

42. Шумячер В.М., Некрасов O.K., Славин А.В. Оптимизация параметров шлифования на основе механо химической модели процесса // Проблемы управления точностью автоматизированных производственных систем. -Пенза, 1996.-С.66-67.

43. Патент РФ № 2169657, МКИ СОЗ В 24 D 3/28. Шлифовальный инструмент и масса для его изготовления./ B.C. Кондратенко. 2001

44. Кондратенко B.C. Разработка и внедрение новых высокоэффективных методов прецизионной обработки изделий из стекла // Дис. докт. техн. наук. -Л., 1989.

45. А. С. СССР N 1465439, МКИ В 24 D 3/34

46. А. С. СССР N 1673419, МКИ В 24 D 3/3450. WO 94/17956,18.08.1994

47. Патент РФ № 2168539 МКИ 7 С 10 М 173/02 // Смазочно-охлаждающая жидкость для механической обработки материалов. / Котляров Ю.В., Ануфриев Л.П., Емельянов В.А.

48. Патент РФ № 2163226, МКИ СОЗ В 33/02. //Связанный алмазный инструмет./ B.C. Кондратенко. 2000.

49. Бобков А. В., Котляров Ю. В., Лапаева Н. В., Поляков М. С. Технология шлифования латуни связанным алмазным инструментом //

50. Международная научно техническая конференция «Информационные технологии в науке, технике и образовании», Египет 2006.

51. Бобков А.В. Обработка металлических материалов связанным алмазным инструментом // Сб. науч. трудов молодых ученых и специалистов МГАПИ 2005г. №7 с.86-90.

52. ГОСТ 21996-76 Лента стальная холоднокатаная термообработанная. Технические условия.

53. Patent US 6,875,099 (USA). Polishing tool and a composition for producing said tool / Kondratenko V. April 5, 2005

54. Патент РФ №2062293. Смазочно-охлаждающая жидкость для механической обработки стекла и диэлектриков/Кондратенко B.C., Котляров Ю.В., Зуй А.И. 1994

55. ГОСТ 15527-70 Сплавы медно-цинковые (латуни), обрабатываемые давлением. Марки.

56. ТУ 5123-013-11467480-2003 Фильеры для формования диацетатных, триацетатных текстильных нитей

57. ГОСТ 5632 72 Стали высоколегированные и сплавы коррозионностойкие, жаростойкие и жаропрочные. Марки.