光學玻璃加工中金剛石工具的選擇和使用問題
一、光學玻璃加工中金剛石工具的合理選擇
光學玻璃加工中金剛石工具的合理選擇主要是指根據被加工光學玻璃元器件的形狀、牌號、加工質量要求和加工工藝,對金剛石工具的形狀尺寸、結合劑類型、金剛石粒度、金剛石濃度、結合劑軟硬度等進行選擇。一般的選擇原則為:
(1)根據加工方式及機床的精度來選擇金剛石工具的形狀尺寸和精度。
(2)根據加工原件的余量及表面的粗糙度來選擇金剛石工具的粒度。
(3)根據加工工件的大小和加工工序、金剛石工具覆蓋比的大小來選擇金剛石的濃度,尤其對精磨和超精磨加工。
(4)根據加工工件的工序和工件的牌號來選擇結合劑類型,尤其對精磨和超精磨。像精磨一般選青銅、鎳基、鈷基和鐵基;超精磨選樹脂結合劑。軟玻璃的精磨加工選擇青銅和鎳基。而硬玻璃及粘性較大的玻璃選擇鐵基和鈷基。
(5)根據加工光學零件的牌號、硬度和脆性大小來選擇金剛石工具的軟硬度以及結合劑強度。一般情況下,軟玻璃和脆性小的玻璃選擇結合劑的硬度低些;結合劑強度小些。而硬、脆玻璃選擇硬度高些;結合劑強度大些。
二、金剛石工具在使用過程中出現的問題和對策
金剛石工具在使用過程中往往會出現各種各樣的問題,其影響了加工的成品率和效率,對生產成本和產品性能帶來極大的影響。這主要表現在金剛石工具的制造技術和內在的性能方面。
1、銑磨過程
在銑磨過程中常出現以下主要問題:
(1)粗糙度差
(2)打玻璃及崩口
(3)型面不穩定
(4)效率低, 有深劃傷
這些問題主要與銑磨砂輪的粒度、同心度、濃度、結合劑的自銳性及金剛石砂輪的壽命和耐用度有關,解決這些問題從金剛石砂輪的制造技術上分析,主要調整結合劑的強度和金剛石濃度和粒度,同時必須保證砂輪的同心度。主要是提高金剛石的把持強度和降低結合劑的研磨硬度。
2、精磨和超精磨及拋光過程
精磨、超精磨及拋光過程是光學玻璃加工最關鍵的幾道工序,同時也是最易出現質量問題的幾道工序。該工序中的金剛石工具也是最難制做的,該過程中易出現的問題主要表現如下:
(1)工件易產生麻點
(2)光圈不穩定和光圈不規則
(3)表面粗糙度差
(4)工件破邊或崩口
(5)規則劃傷或不規則劃傷
(6)磨盤易鈍化
(7)切削效率低
以上這些問題大部分與金剛石工具的質量有關,應該從以下幾個方面進行改進:
(1)選擇合適的金剛石濃度,一般情況下是金剛石濃度偏高。
(2)提高結合劑的自銳性,主要是降低其研磨硬度和均勻性,減少低熔物偏析。
(3)降低金剛石片的覆蓋比,減少金剛石丸片的磨削面面積,或增加容屑空間。
(4)減少金剛石粒度的分散性和形狀的不規則性。絕不允許有大顆粒,同時也不容許細粒偏多。
(5)結合劑中加入準納米級的微量元素,以改變結合劑的性質。
(6)磨削液中加入少量的細顆粒磨料。
(7)提高樹脂耐水性和耐溫性,提高它的導熱性。
(8)降低丸片中的氣孔,減少結合劑的結晶尺寸。
