精磨基礎知識

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一、固著磨料精磨

1.丸片的選擇:

丸片的待性參數包括:金鋼石的粒度、濃度、結合劑和丸片尺寸等,而金鋼石丸片就是將金鋼石微粉與結合劑燒結而成。

1、粒度的選擇:精磨加工一般情況下分為兩道,第一道精磨主要為切削厚度讓其盡快達到規定的尺寸及適當的表面粗糙度,所以一般選擇較粗粒度的丸片,如國產:進口、1000#、1200#、1500#等。第二道精磨需加工較好的表面透明度并使用保證穩定性,所以對丸片粒度的選擇一般有:國產、進口:1500#、1800#、2000#等

2、濃度的選擇:濃度過低或過高對精磨品質與效率都有較大影響,金鋼石丸片的濃度是指金鋼石丸片有效體積每立方厘米含有金鋼石的重量,規定每立方厘米中含有4.39克拉金鋼石作為100%濃度,1克拉=0.2g,濃度為50%其金鋼石含量為2.2克拉/cm3.。

        如果濃度過高,結合劑就相對減少,這樣對金鋼石顆粒的把持力減弱金鋼石顆粒會過早脫落,若濃度過低,金鋼石顆粒相對減少,作用在每個金鋼石顆粒上的切削力增大,也可能使金鋼石顆粒過早脫落。

3、 結合劑:

現使用的結合劑耐磨性由弱到強依次為金屬結合劑、樹脂結合劑、陶瓷結合劑和電鍍結合劑四種,我們現在所使用的丸片一般為金屬結合劑和樹脂結合劑。

A、金屬結合劑:結合力強、耐磨性好、磨耗小,使用壽命長,可以承受較大的載荷磨削,但成本高,自銳性稍差,鈍化的金鋼石顆粒不能及時脫落,磨削過程不能充分冷卻,易堵塞發熱。

B、樹脂結合劑:加工表面粗糙度小,磨削中不易堵塞發熱,耐磨性差,不適合大負荷磨削。    

    金鋼石磨片的結合劑主要作用是把持金鋼石顆粒,結合劑的硬度,直接影響鈍化金鋼石顆粒的脫落速度,即影響磨削效率和工件表面質量,因此結合劑硬度要與金鋼石顆粒的磨鈍速度和玻璃的抗磨性相匹配,即結合劑磨損速度應與金鋼石磨耗速度大致相同,一般結合劑的硬度與玻璃的硬度相當,較硬才質的玻璃要用較硬的結合劑,以利于削磨效率;較軟的玻璃要用較軟的結合劑,以保證玻璃表面的質量,太硬會產生傷痕。

4、丸片的形狀和尺寸

形狀:丸片一般為圓形,國外也有矩形。

尺寸:主要指丸片的直經和厚度,曲率半徑。

選擇尺寸一般取決于精磨基體的曲率半徑,口徑和玻璃的外徑。
 

2.粘貼方法

    丸片的粘貼方法對精磨品質的影響及過程中光圈、外觀、弧度、厚度等的穩定性有重要的影響。最基本應保證磨具的形穩性,冷卻液流動,以利散熱排屑

   粘貼方法主要為丸片排列的形狀,丸片的覆蓋率等。

1、丸片排列的形狀一般為同心圓、螺旋狀形、菊花形、三角形等。一般應用最多的為三角形排列方法使它加工中光圈較好控制不易出現局部不規則現象。

2、覆蓋率是指排列在磨具上的丸片表面積之和與基本球缺表面積之比覆蓋率越大,在相同條件下玻璃磨去量相對減少,因為覆蓋率大,使玻璃表面所受壓力減少,玻璃磨去量反而減少,磨削效率反而降低。一般小鏡片,模子覆蓋率要大,這樣使磨具形穩性保持較好,而大鏡片覆蓋率需稍小,得切削厚度,縮短加工時間,提高效率。

3.冷卻液

冷卻液的作用是散發加工過程產生的熱量,去除磨削碎屑和減少磨具與玻璃的磨擦,


   即起動冷卻、清洗、潤滑作用及對玻璃和磨具的化學作用。

   冷卻液一般分為:水溶液類、切削油類、乳化液類。種類選擇不當,將直接影響玻璃表面質量,還會影響磨具的使用壽命。

冷卻作用:指在高速壓下,吸收帶走玻璃與磨具產生磨削熱,降低磨具的磨耗,提高其使用壽命和穩定性,減小熱應變對玻璃的影響。

潤滑作用———指減少磨擦能力,即降低磨削阻力和磨具磨損能力,但潤滑作用需適當,不能太大,否則會降低磨削效率。

清洗作用———及時清除加工中產生的玻璃碎屑和磨具碎屑。如果冷卻液清洗作用差,在加工中不斷產生的碎屑不能及時清除,堆積在玻璃的磨具表面上;由于高速壓的作用,在磨具表面會形成一層材料膜,使磨具變鈍,鈍化的磨具會破壞自銳作用,影響磨削效率,同時表面粗糙度加大。

注:隨著加工延續,冷卻液中的玻璃碎屑含量越來越高。如達到4-5%磨具會產生釉化,使

       玻璃表面造成劃痕,而且操用者的皮膚也有害,所以需清除碎屑或更換冷卻液。一般用離心機過濾,或加入小量凝固劑使碎屑沉淀。

化學作用———金鋼石磨具中的結合劑被冷卻液暖慢的腐蝕、溶解、加速了鈍化的金鋼石顆粒從磨具脫落下來,新的顆粒露出表面,使磨具產生自銳作用,這種自銳作用不是丸片自身固有的那種自銳作用,而是冷卻液對磨具腐蝕的一種化學作用。

二、 精磨的表面結構
  人們往往認為,精磨表面粗糙度愈小,對拋光越有利,其實這不完全正確。衡量精磨表面結構,主要有兩項指標:裂紋層深度和凸凹層深度、裂紋層深度決定拋光要去除材料的厚度,影響拋光時間;凸凹層深度決定拋光模釉化程度,直接影響拋光速率。


拋光過程基本可以分為兩個階段:首先是拋去凸凹層,然后拋去裂紋層,從拋光第一階段開始,拋光模與工件表面凸凹層峰頂接觸,這時拋光玻璃表面承受相當大的單位壓力,同時表面的凹坑,使拋光液能充分進入整個表面,因此拋光效率較高。隨著拋光過程的繼續,拋光模與工件表面接觸面積增加,工件所受單位壓力減少,同時拋光液在工件表面的附著能力降低,因此拋光過程減緩。當拋光進入二階段達到裂紋層時,整個工件表面與拋光模完全接觸,拋光過程趨于穩定化,這時拋光模開始釉化,隨著拋光的繼續,釉化加劇,拋光效率降低,釉化程度取決于第二階段的持續時間,所以第二階段的拋光時間取決于裂紋層深度的大小,因此精磨后的表面應具有較小的裂紋層深度。

綜上,精磨的工件表面結構應具有較小的裂紋層深度和較為粗糙的表面。因為精磨表面的裂紋深度,決定了拋光的去除量,所以工件表面的裂紋深度應成為評價精磨表面質量的主要指標。

三、光圈的識別與度量

光學設計要求透鏡,棱鏡等光學元件具有與理想的幾何形狀極其接近的精度,兩者這差經波長為計量單位,對以高精度的拋光表面,檢驗面形偏差,常用的方法有干涉圖樣法和陰影法。

       干涉圖樣法又分為接觸法(即樣板法)和非接觸法(即干涉儀法)對于精磨一般使用樣板法來對工件進行面形偏差檢驗,這種方法也是最簡便的一種檢測方法。

       面形偏差是被檢光學表面相對于參考光學表面(標準光學表面)的偏差,當用樣板來檢驗光學表面,若兩者面形不一致,存在微小誤差時,就形成一個楔形空氣隙,類似一個薄膜,從而產生薄膜干涉現象,若有單色光源,空氣隙呈環形對稱時,則產生明暗相間的同心圓干涉環,用白光照射產生彩色圓環,這些圓環稱作光圈,又稱牛頓環。利用干涉條紋的數量和不規則程度,可以判定球面的面形誤差。

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高低光圈的識別

      根據干涉條紋的特證,移動情況,彎曲方向,疏密程度,顏色和形狀等來識別和度量光圈,識別光圈的常用方法一般有三種。

A、周邊加壓法:將樣板置零件表面,在樣板周邊加壓,干涉條紋隨之從邊緣向中心移動為低光圈;高光圈與此相反。

B、邊緣點壓法:是在樣板邊緣某一點輕輕加壓,使其另一端浮起從而產生干涉條紋,然后根據干涉條紋彎曲程度來識別和度量,干涉條紋彎曲方向背向著力點為低光圈,朝向著力點為高光圈;

C、色序法:用光圈顏色的序列是識別光圈

低光圈:從中心到邊緣的顏色依次為“藍、紅、黃”

高光圈:從中心到邊緣的顏色依次為“黃、紅、藍”
 

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光圈的度量

         光學零件的面形偏差用光圈數表示

       光圈(N)——被檢光學表面的曲率徑相對參考光學表面曲率半徑的偏差。

       局部偏差(△N)——被檢光學表面與參考光學表面在任一方向上產生的干涉條紋的局部不規則程度。
 

1.檢查光圈的方法及注意事項

 

1、首先要干凈毛巾或白布將鏡片和樣板表面擦拭干凈,再輕輕在將整個面接觸垂直觀察光圈數。

2、清楚地檢查局部不規則程度,可將樣板壓在鏡片表面1/2處觀察。

3、檢查光圈時最好用厚度大或損品檢查,以免產生不良。

4、檢查光圈時鏡片與樣板做到推而不壓,壓而不推。

5、樣板使用一段時間后,因動作不規范,表面會變花。需及時更換,不然看出的光圈數不準確(比新樣板看出的要高,而實際值低)
 

4樣板補正,補負光圈的計算方法

公式:N實=N看–N補

N實——鏡片實際真實光圈數

N看——用樣板看出的圈數

N補——樣板的光圈數

如:一樣板光圈-3,用此樣板看鏡片的圈為-6,問此鏡片實際光圈數?

N實=N看–N補= –6–(–3)=-6+3= –3道
 

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四、鏡片外觀判定
 
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1、鏡片外觀檢查方法分三種

a、透射檢查法     b、反射檢查法   c、哈氣檢查法

2、精磨加工最常用外觀檢查方法

a、透射檢查——將鏡片拿到臺燈2-3cm外,,將鏡片旋轉觀察,依限度判定(旋轉消失即可OK)

b、反射檢查——將鏡片拿到臺燈下方10-15cm處,旋轉并傾斜鏡片觀察表面,依限判定。

3、精磨加工常出現的外觀不良:傷痕、麻點、定點、面蒙。
 

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五、作業標準書的認識
 
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    作業標準書是品質加工的重要依據,需要去執行、維護它。

內容:(1)零件編號,使用單位、面別、及編制、審核、批準。

        (2)加工流程——根據鏡形狀、材質等工藝參數制定最優的加工工藝流程。

        (3)工程圖面——精磨加工中各個面的具體圖面:均標注有相關寸法要求。

(4)參考圖面——上道工序完成品圖面

(5)加工條件——鏡片加工所需要設定的加工條件(如:機型、轉速、壓力、時間、精磨液濃度丸片號及粘法)

(6)品質管理——鏡片加工后的各項規格要求及過程中的檢查頻率、項目、檢查重點等。

(7)修訂項目——作業標準條件不完善需修改時,工程師修訂填寫

(8)備注——重點注意項目的標示,是加工者須重點執行的。

 
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六、機臺的切換
 
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1、機臺切換前首先依作業標準書選定機臺

2、準備冶工具——夾具、模子、修模、作業標準書、千百分表、樣板、歸零件、接頭、托架。

3、準備所用這輔助工具——擦布、毛巾、調試工具

4、檢查機臺運轉是否正常、氣壓是否穩定

5、根據鏡片才質配比冷卻液濃度。

6、將模子裝入主軸,調試同心度,調試串棒或上軸高度,使用損品進行試機,進行曲率,外觀、弧度、切削量的檢查,如不符合要求,需對機臺進行調整(如擺幅、壓力傾斜角度等)或修整精磨模直至OK,然后設定好最佳條件,交于作業員加工。

7、精磨模的修復

       在加工過程中,避免不了會出現光圈、外觀不良現象,所以需對模子進行修復,如有好的方法將大大減少浪費,提高高效率。

①在出現不良現象時,首先確認不良現象產生原因,是否需對模子進行修復,如在短時間內能通過其它方式改善,就盡量避免修模子,因為它是對成本的一種浪費而且修模后表面粗糙,對外觀也有影響。

②修模前首先確認修模曲率是否OK

③如修模太正則用砂石與修模頂部對磨,直至曲率OK。

④修模的口徑需恰當,太大模子不易合修復,太小模子不易修正,如修模太正,模子容易修負。可將模子放下面,修模放上面進行修復。

⑤ 修模對在保證修模精度的同時,須使用10#或20#砂修復,如砂太粗修出的模子局部面形不均勻,同時砂也不可太多,太多反而沒有磨擦力降低速度,每現砂與砂之間的對磨。

⑥修模時,盡量著力點降低,防止模具抖動,致使模具面形變化或碰撞損壞。

⑦模子如需修正,可將模子邊緣部位與修模多修,而且擺幅要小,模子如需修負,需將模子中心多修,則模子中心部位于修模邊緣多磨,且擺幅相應增大。

⑧修復時須沿著修模曲率面作均勻擺動施力方向始終指向模子球心。

⑨修復OK后,需將修模取下洗凈放于指定位置,不可留在修模機上,避免碰撞,變形。

 
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