Ім'я файлу: Процес шліфування та полірування скла.docx
Розширення: docx
Розмір: 139кб.
Дата: 03.03.2021
скачати
Пов'язані файли:
1636094826142527.docx
Тема 3 Робочий зошит.docx
СИНхронні машини 1 варіант –.docx



Національний Технічний Університет України

«Київський Політехнічний Інститут»

Приладобудівний факультет

Кафедра оптичних і оптико-електронних приладів

Реферат на тему:

«Процеси полірування та шліфування скла»

з дисципліни:

«Технологія оптично приладобудування»







Виконав

Романчук А. Л.

Студент

ІІI

курсу

Групи

ПО-81

Перевірив

Тимчик Г. С..

Оглавление


Вступ 3

Шліфовка скла 3

Дрібне шліфування 3

Полірування 4

Шліфування вільним абразивом 5

Шліфування закріпленим абразивом 7

Шліфування та полірування кромки скла 9

Етапи шліфування й полірування кромки скла 9

Полірування 12

Виготовлення комплекту шліфувальника 13

Висновок 14

Список джерел 14


Вступ


Технологічний процес виготовлення оптичних деталей складається з обробки їх робочих і кріпильних поверхонь. Заготовкам (кускове скло, плитки та ін.) надають потрібні розміри, а поверхням - структуру, відповідно до їх призначення.

При складанні найбільш доцільного технологічного процесу повинні враховуватися такі параметри: вид сировини, кількість деталей в партії, наявні технічні засоби (обладнання, інструмент та ін.) і необхідна точність виготовлення.

Шліфовка скла


Обробку багатьох оптичних деталей можна розбити на кілька основних етапів, кожен з яких має певне призначення.

Шліфування відбувається при взаємному терті скла і абразивного матеріалу, найчастіше в присутності води. Рухомі гострі зерна абразиву руйнують поверхню скла і створюють на ній мережу подряпин і тріщин, які знижують зв'язаність поверхневого шару. При подальшому процесі зі зруйнованого шару виламують дрібні шматочки скла, шануй збільшує поверхню і знижує ВСР виробу, що шліфується.

Дрібне шліфування


Це підготовка поверхні оптичної деталі до полірування, тобто зняття припусків на заготівлі та доведення розмірів сторін до заданих за рахунок послідовної обробки абразивами різного розміру (так звані переходи). В результаті дрібного шліфування виходить матова фактура поверхні з дуже тонкою структурою.

Абразивні зерна при перекочування між склом і шліфовальним апаратом, своїми ріжучими крайками ушкоджують скло. Завдяки ударно-вібраційній дії зерен абразиву на склі утворюється пошкоджений поверхневий шар (виступи і раковістим злами), а під ним внутрішній шар з мікротріщин. Глибина цього шару в кілька разів (4 і більше) більше глибини виколок поверхневого шару (дослідження Н. Н. Качалова, К. Г. Куманина та інших вчених).

Якщо при шліфуванні є надлишок води - зерна змиваються, тиск на кожне зерно, що залишилося зростає, відбувається їх розчавлювання або заклинювання. При цьому неминучі подряпини і виколювання. Надлишок абразиву заважає зернам вільно перекочуватися, в наслідок чого зростає кількість подряпини, знижуєється продуктивність. Шліфування найбільш продуктивне при розподілі абразивних зерен в один шар.

Швидкість обертання шпинделя впливає на частоту перекочування зерен і на їх ударно-вібраційно дію. Надмірне збільшення швидкості викликає, під впливом відцентрової сили, скидання ще не відпрацюваних зерен.

Величина зшліфування пропорційна величині тиску. Практично граничним є такий тиск, при якому зерно разчавлюється (роздавлююче зусилля). Величина його залежить від міцності застосовуваного абразиву.

Встановлено, що вода викликає на поверхні скла хімічні процеси, в результаті яких створюються розклинюючі зусилля, що сприяють відділенню частинок скла від оброблюваної поверхні

Полірування


Це операція зняття нерівностей, що залишилися на поверхні оптичної деталі після дрібного шліфування до отримання необхідного класу шорсткості і чистоти, а також до отримання заданої точності по площинності або кривизни оброблюваної поверхні. Контроль здійснюється шляхом спільній дії ряду факторів: механічних, хімічних і фізико-хімічних

Застосування різноманітних змочуючих рідин, як показали досліди, може прискорити або сповільнити хід процесу полірування. Доведено, що крем'янисті з'єднання скла під впливом води утворюють найтоншу (від 0,0015 до 0,007 мкм) плівку, зупиняючу доступ води до більш глибоких шарів скла і її хімічний вплив на них. Завдяки механічним силам ця плівка зривається, оголюючи свіжий шар скла, який знову піддається впливу води. В результаті утворюється новий шар плівки, який тут же зривається і т.д. Сама плівка здатна силами зчеплення утримувати на своїй поверхні частинки полірування матеріалу.

В якості полірувального інструменту застосовують планшайби, гриби і чашки, на які наноситься шар смоли або волокнистих матеріалів

Для двостороннього полірування вітражних, дзеркальних, будівельних стекол, декорування сортового скляного посуду велике значення має вдосконалення способів хімічної (кислотної) обробки поверхні скла травленням. Цей метод може застосовуватися замість механічного полірування поверхні скла іноді в комбінації з механічними способами

Шліфування вільним абразивом


Скло та інші крихкі оптичні матеріали шліфують вільним абразивом, використовуючи жорсткий металевий інструмент 1 (рис. 1.1), який тисне на заготовку 4 з силою Р і переміщається з відносною швидкістю v. Між заготівлею та інструментом розташовуються зерна 2 абразивного порошку, змішані з рідиною 3. При переміщенні інструменту по заготівлі вони взаємно зношуються під дією абразивних зерен і притираються один до одного.

Природа обробки скла водними суспензіями зерен абразивних порошків має двоякий характер. З фізичної сторони-це процес механічного руйнування скла абразивними зернами.



Рис.1.1 Шліфування вільним абразивом

Основою механічного руйнування скла є виникнення всередині поверхневого шару крихкого тіла тріщин, що перетинаються між собою і створюють ослаблені зв'язків між сусідніми частинками матеріалу. Абразивні зерна разом з водою знаходяться між робочою поверхнею металевого інструменту та оброблюваної поверхнею скла. Ці поверхні мають нерівності, розміри яких порівнянні з розмірами абразивних зерен. При відносному русі скла по інструменту абразивні зерна перекочуються чи прослизають з деякою швидкістю.

Найбільші з зерен взаємодіють зі склом і інструментом. Більш дрібні зерна переносяться водою до тих пір, поки великі не розчавляться, після чого і дрібні зерна залучаються у взаємодію зі склом і інструментом.

Під дією ударів зерна розколюються на більш дрібні зерна, які взаємодіють не тільки зі склом і інструментом, але і між собою, перетираючись на ще більш дрібні частинки. Подрібнені зерна, змішані з частинками скла, несуться з-під шліфовальніка разом з водою.

На оброблюваній поверхні створюється зруйнований шар, верхня частина якого (рельєфний шар) складається з западин і конічних виступів і шару з мікротріщин. Руйнування відбувається після багаторазового впливу абразивних зерен на одне місце скла. Утворені тріщини перетинаються і між ними утворюється обсяг, який відійшов від решти сусідніх мас скла. Цей обсяг під дією абразивних зерен і води видаляється з поверхні скла. Висота поверхневих нерівностей становить приблизно 1/4 -1 / 3 розміру зерен. Під рельєфним шаром утворюється тріщинуватий шар глибиною в 2-4 рази більше першого. У міру зменшення абразивних зерен величина поверхневих нерівностей зменшується.

Рівномірність структури шліфованої поверхні порушується дефектами - подряпинами, точками і виколюванням. Вони утворюються в тому випадку, коли зерно надовго закріплюється в шліфуючому апаріт або, якщо є зерна розміром в кілька разів більше, ніж зерна основної фракції. В останньому випадку великі зерна не розколюються і залишають на склі глибокі подряпини і т.д.

Хімічна взаємодія води з розчинними компонентами скла проявляється в тому, що вода активно вступає в реакцію з поверхневим шаром скла, утворюючи всередині тріщин колоїдну плівку кремнієвої кислоти, яка займає об'єм більший, ніж скло. Таким чином, вода розширює і поглиблює тріщини, прискорюючи і полегшуючи видалення осколків скла при абразивній обробці.

Шліфування закріпленим абразивом


На заготівельних операціях, а останнім часом і на операціях середнього і дрібного шліфування, використовують інструменти з закріпленим абразивом. Особливо широко цей спосіб обробки, почали застосовувати в оптичній промисловості після появи синтетичних алмазних порошків. Це дозволило налагодити випуск алмазних інструментів, в яких алмазні зерна 2 (рис. 2.2.) Певного розміру жорстко закріплені в тілі інструмента металевою зв'язкою зі сплавів міді і заліза.

Шліфування таким інструментом 1 (рис. 1.2) проводиться на верстаті при переміщенні його по заготівлі 5 зі швидкістю v і тиском Р. Між інструментом і заготівлею знаходяться вирвані з зв'язки абразивні або алмазні зерна 3 і шар мастильно-охолоджувальної рідини 4. Крім силового впливу інструменту на заготовку він подається на глибину припуску, що знімається за допомогою механізму поперечної подачі верстата.

Процес обробки закріпленим абразивом відрізняється від способу обробки вільним абразивом. Швидкорухомі і жорстко закріплені в інструменті абразивні зерна при врізані в оброблювану поверхню утворюють тріщини, що випереджають переміщення зерен. В результаті па поверхні виникають виколювання, які зумовленні зніманням матеріалу заготовки.

Закріплені зерна з плином часу затупляются, зусилля різання збільшується, і вони випадають з зв'язки, але не розколюються. Замість них вступають в роботу нові зерна того ж розміру, і процес шліфування йде з рівномірною інтенсивністю.



Рис.1.2. Шліфування закріпленим абразивом

Обробка таким способом супроводжується значним нагріванням контактуючих поверхонь і утворенням великої кількості відходів. Для зменшення температури і тертя між інструментом і заготівлею, а також для видалення відходів в процесі шліфування застосовують рясну подачу мастильно-охолоджувальної рідини.

Питомий обсяг припуску пропорційний крупності, твердості, міцності абразивних зерен і зв'язку. Скло обробляється закріпленими абразивними зернами приблизно в 20 разів швидше, ніж вільними. Велика швидкість шліфування скла закріпленим абразивом в порівнянні з обробкою вільним абразивом пояснюється різними причинами.

Закріплений абразив викликає не розрізнені точкові виколювання, а суцільні подряпини. Закріплені абразивні зерна працюють як різці. Закріплені зерна руйнуються тільки при впливі на скло, а вільні подрібнюються і від взаємного перетирання. Неоднорідність розмірів зерен при даному способі не проявляється, оскільки вони працюють тільки з виступаючими з зв'язки гострими гранями. Робочий тиск інструменту зосереджується на невеликій ділянці поверхні зерен, які виступають з зв'язки, і досягають значних величин. Швидкість різання закріпленим абразивом становить від 10 до 50 м / с, а вільним абразивом 3-7 м / с

Шліфування та полірування кромки скла


Обробка скла - це дуже важливий вид операцій, який займає вагоме місце у всьому виробництві виробів з даного матеріалу. Обумовлено це наступним. Після того, як була завершене різання скла, його кромка виглядає не охайно. Оскільки кромка дуже гостра- це може призвести до отримання травм при експлуатації виробу. У зв'язку з цим необхідне шліфування й полірування скла. Ці дві операції є дуже значущими і обов'язковими.

Але якщо скло вирізається для вікон, дверей або просто вставляється в рамку з фотографією, то така обробка не потрібна. Це тільки трата часу і зайві витрати.

А ось для скляного виробу, яке буде застосовано в якості дверей, стільниць, перегородок, поличок і т.п., обробка кромки є обов'язковою операцією.

Етапи шліфування й полірування кромки скла


Першим етапом обробки країв є шліфування скла. З його допомогою здійснюється усунення великих нерівностей, а також гострих країв.

Шліфування кромки скла може здійснюватися і в домашніх умовах. Для цього вам знадобиться дриль, тарілчаста насадка і шліфувальний папір, який може бути різної зернистості. Даний метод відноситься лише до приватної обробки скла, коли були вирізані лише кілька деталей.



Рис.1.3. Відполірована кромка скла.

При масштабному виробництві виробів зі скла використовуються спеціальні шліфувальні верстати. З їх допомогою можна здійснювати обробку фігурної і прямолінійної кромки скла.

Шліфування кромки скла на такому обладнанні відбувається із застосуванням спеціальних абразивних кіл або стрічок різної зернистості. Залежно від того, яка початкова кромка і який виріб необхідно отримати на виході і вибирається зернистість даних інструментів.

Шліфувальні верстати можуть бути виконані в різній конфігурації. Шліфування може здійснюватися, наприклад, на шайбочному верстаті вертикального типу. На обертальний диск накладається скло, під час грубої обробки кррмки. За допомогою струменя води подається пісок або спеціально призначається для таких робіт абразивний порошок.

За допомогою цих інгредієнтів здійснюється шліфування. Кромка стає шовковистою. А полірування на такому обладнанні відбувається за допомогою спеціальних щіток, що обертаються або ультразвуку.

Кромка може бути декількох видів: напівкруглої ( «олівець»), трапецієподібної (євро кромка), несиметричною і т.д.



Рис.1.4.Шліфувальний верстат

Шліфування скла дозволяє вирішити саму основну задачу - це удосконалення поверхні даного матеріалу. Це сприяє не тільки зростанню «декоративності» отриманого вироби, а й його безпеки для людини.

Після даного виду операції поверхня кромки виходить матовою, трохи шорсткою і набуває зеленуватий відтінок. На ній можуть залишатися маленькі подряпини і мікротріщини. Та й зовнішній вигляд такої кромки не сильно привабливий.

Хоча в деяких випадках даного виду обробки буває цілком достатньо. Для усунення всіх нерівностей шліфування застосовується другий етап обробки кромок - полірування.

Відрізняється даний процес від шліфування тим, що кромка обробляється м'якими волокнами, а не абразивними матеріалами. Після полірування краю, він стає більш гладкими і прозорими. А саме скло набуває естетичний і неперевершений зовнішній вигляд.

Виконується ця операція на спеціальному обладнанні, яке здійснює більш тонку обробку поверхні. Такі верстати, в залежності від товщини оброблюваного скла, здатні гарантувати різні характеристики такої обробки. Після полірування кромка може залишитися гранованою або прийняти більш округлу форму.

Цілісні скляні вироби завжди мають полірувальну кромку, так як це робить їх дизайн ще яскравіше. Також, полірування здійснюється в тому випадку, якщо склу належить пройти процедуру гарту. Адже після цього з даним матеріалом неможливо буде здійснити будь-які дії.

Варто пам'ятати, що скло - це крихкий матеріал, який дуже чутливий до перегріву. У зв'язку з цим, всі роботи з ним необхідно проводити дуже обережно, без будь-якого поспіху.

Також, до полірування варто приступати лише в тому випадку, коли була проведене шліфування найменшим дрібнозернистим абразивом. Обумовлений такий технологічний процес тим, що полірувальна стрічка через свої низькі абразивні характеристики не здатна здійснити видалення великих дефектів з кромки скла.

Завдяки обробці кромок скла вдається мінімізувати залишкову напругу поверхні даного матеріалу. Це дозволяє знизити ймовірність виникнення тріщин і відколів під час транспортування і експлуатації виробів зі скла. Готовий виріб стає на багато привабливіше.

Шліфування й полірування скла необхідні при виробництві меблів, виготовленні різного роду торгового обладнання, стендів, вітрин, стелажів і прилавків. А також у всіх тих випадках, коли застосовується даний матеріал з видимою його кромкою.

Полірування


Процес полірування оптичних деталей пов'язаний з досягненням величини мікронерівностей значно меншої довжини хвилі світла, тобто менше 0,05 мкм. У цьому випадку поверхня стає прозорою для оптичного випромінювання. Крім того, похибки форми і розмірів цієї поверхні також складають частки мікрометра.

У процесі полірування (рис. 1.5) пружнопластичний шар 2 (зазвичай смола, сукно або фетр) полірувальник 1, пластично деформуючись, вигладжується по шліфованій поверхні заготовки 5. Зерна 3 полірувального порошку знаходяться між полірувальником і заготівлею, поверхневі нерівності яких значно більше зерен полірування порошку. Розміри зерен порошку зазвичай лежать в межах від 0,5 до 2 мкм.

Вода 4, в якій зважені зерна, в перші моменти подачі створює протитиск, але потім розтікається і зерна закріплюються в зовнішньому шарі смоли. Частина зерен, що не закріпилися в смолі, перекочуються або, закріпившись на мить, продовжують рух.

Зерна зрізають верхівки рельєфного шліфованого шару, які стають гладкими, полірованими. В подальшому, розміри полірованих майданчиків збільшуються, висота нерівностей зменшується до сотих часток мікрометра.



Рис.1.5. Полірування

На початку процесу полірування робота закріплених зерен ефективніша, так як площа западин ще велика і шліфувальним зернам ніде закріплюватися. Товщина плівки, яка в процесі обробки зменшується при розширенні площі полірованих ділянок і до кінця процесу обробки приблизно дорівнює висоті залишених поверхневих нерівностей. Під дією води колоїдна плівка утворюється і здирається знову все більш тонкими шарами.

Пластичні властивості смоли, що утримує зерна, до колоїдної плівки сприяють тому, що робота зерен полірування порошку не супроводжується появою подряпин. Завдяки пластичним властивостям колоїдної плівки борозни, що утворюються від зняття матеріалу, затягуються і заповнюються продуктами руйнування скла.

Виготовлення комплекту шліфувальника


Розшліфовкою опуклою поверхні при переході від більш великих абразивів до більш дрібних завжди починається з краю. Цим забезпечується витримування потрібної товщини лінзи по центру і рівномірне зшліфування всієї поверхні від країв до центру. Радіуси кривизни шліфувального інструменту змінюються підрізкою при переході від більш великих абразивів до більш дрібних.



Рис.1.6. схематичні зображення зміни радіуса кривизни поверхні інструменту чашки (а) і гриба (б)

Висновок


Отже, шліфування та полірування скла є невід’ємною частиною виробництва цього матеріалу. Шліфування та полірування надаються склу не тільки для естетичного вигляду, а й в технічних цілях. В світі існує безліч шліфувальних приладів та шліфувальних абразивів за допомогою яких виконується шліфування та полірування скла.

Люди звикли використовувати скло у повсякденному житті. Скло за його міцність використовують в різноманітних галузях. Людина використовує скло скрізь: починаючи від вікна, закінчуючи екраном смартфону.

Список джерел


  1. Справочник технолога-оптика под редакцией М.А. Окатова, Политехника Санкт-Петербург, 2004. - 679 с.;

  2. Запрягаева Л.А., Свешникова И.С. Расчет и оптических систем. М. Логос, 2000. - 581 с.;

  3. Прикладная оптика под редакцией Дубовика А.С Машиностроение, 2002. - 470 с.;

  4. Погарев Г.В. Юстировка оптических приборов Машиностроение, 1982. - 320 с.;

  5. Справочник технолога-машиностроителя в 2-х частях. Под редакцией А.М. Дальского, А.Г. Косиловой, Р.К. Мещерякова. Машиностроение 2001;

  6. http://www.bibliotekar.ru/steklo/;

  7. https://referat.me/communication/170158-tehnologicheskiy-process-obrabotki-opticheskih-detaley-obschie-osnovy;

  8. Малов А.Н., Законников Обработка деталей оптических приборов. Машиностроение, 2006. - 304 с.;

  9. Бардин А.Н. Сборник и юстировка оптических приборов. Высшая школа, 2005. - 325с.;

  10. Кривовяз Л.М., Пуряев Д.Т., Знаменская М.А. Практика оптической измерительной лаборатории. Машиностроение, 2004. - 333 с.;

  11. https://www.insafe.ru/articles/tekhnologii/tekhnologiya-polirovki-stekol/;

  12. https://unit-car.com/diagnostika-i-remont/106-polirovka-lobovogo-stekla.html;

  13. http://lux-zerkalo.com.ua/ru/stati/obrabotka-stekla-_polirovka-stekla_-shlifovka-stekla__ss.html;

  14. http://aspectplus.com.ua/content/view/103/88/lang,ua/;

  15. https://remdesign.info/4141-obrobka-skla-iaka-vona-buvaie.html;

  16. http://bibliograph.com.ua/steklo/index.htm;

  17. https://sklonarizka.com/obrobka/poliruvannya-kromky-skla-ta-dzerkala;

  18. https://alumall.ru/uk/poleznye-sovety/obrabotka-kromki-stekla-vse-o-processe-torcevaya-obrabotka-vybor.html;

  19. https://mmr.net.ua/advice/repair/1392;

  20. https://remdesign.info/4141-obrobka-skla-iaka-vona-buvaie.html;

скачати

© Усі права захищені
написати до нас