Такой важный этап, как шлифование и полировка, так или иначе, присутствует в технологическом цикле практически любого производства. В большинстве случаев, от того, насколько правильно протекает данный процесс, будут зависеть не только внешние данные продукта, но и его основные функциональные показатели. Но существует и такое производство, где именно на этапе полировки изделие становиться пригодным к использованию, приобретает запланированные разработчиком свойства и получает право называться тем или иным наименованием. В частности речь пойдет о высокоточных оптических приборах.
Для изготовления стекол высокоточной оптики идеальным материалом является сапфир – корунд, Al2O3. Это обусловлено высокой твердостью минерала, его повышенной устойчивостью к агрессивным условиям окружающей среды и всевозможным механическим повреждениям. Однако, данное качество материала сообщало определенную сложность при обработке сапфирового стекла, делая процесс довольно продолжительным и трудоемким.
Поэтому естественным решением для облегчения работы стал поиск альтернатив абразивной шлифовке. Такие способы были найдены, на сегодняшний день их известно достаточно много. К самым распространенным из них относится и применение различных химических составов. Вот только на практике оказалось, что облегчение труда существенно повлияло на функциональность: сильное химическое воздействие приводило к высокому классу шероховатости поверхности (Ra порядка 10А), что делало высокоточные оптические приборы фактически не пригодными к работе. Такой метод до сих пор успешно применяется в часовой промышленности и электронике, а вот оптические приспособления проходят этап шлифовки исключительно с применением механической обработки свободными абразивными материалами.
Собственно сама процедура шлифовки состоит из нескольких этапов. На самом первом из них в работу берутся грубые абразивные материалы, в дальнейшем размер зерна идет на убыль. К обрабатываемой поверхности прижимают специальную шлифовальную форму с нанесенной на нее смесью абразива и жидкости. Концентрация такой суспензии должна находиться на уровне 30-40% для максимальной эффективности процедуры. Наиболее простыми в работе являются плоские стекла, а все виды выпуклых или вогнутых линз подлежат обработке на специальном приспособлении – грибе, представляющем собой отлитую из чугуна форму. В качестве свободного абразивного материала используются алмазные микропорошки с высокими показателями твердости.
Оптический сапфир непрост в обработке еще и в силу такой характеристики, как анизотропность, проще говоря, асимметрии молекул. Это значительно затрудняет шлифование и полирование материала, поэтому в состав абразивных порошков помимо алмаза входят карбид бора или карбид кремния, линейка ассортимента которых представлена компанией «Литпромабразив». Микропорошок должен содержать в своем составе 25-30% алмаза с зернистостью 100/80–160/125 для начального этапа шлифования, а присутствие в составе вспомогательного абразива позволяет добиться стабильности съема припуска в единичном цикле процесса. Полученная таким способом поверхность характеризуется высокой степенью чистоты, показатели шероховатости составляют всего 0,5–0,6 мкм.
Технология обработки оптического сапфира для стекол высокоточных приборов сложна и трудоемка, однако такой кропотливый подход приводит к идеальным результатам. Изделия из этого труднообрабатываемого материала незаменимы для изготовления защитных стекол и обтекателей приборов космической техники, полусферических колпаков и микролинз, измерительных приборов и оптических систем.
Источник: findpatent