автореферат диссертации по обработке конструкционных материалов в машиностроении, 05.03.01, диссертация на тему:Научные основы прецизионного полирования поверхностей деталей из кремнеземсодержащих материалов

НАЦИОНАЛЬНА АКАДЕМШ НАУК УКРА1НИ 1нотитут надтвердих матер1ал1в 1м. В. М. Баку«!

"о í

УДК 1621.023:{621.022:621.

821.3411:681.7 На правах рукопяоу

ФШТФ Юр1А Данилович

НАУК0В1 0СН0ВМ ПРЕЦИЗШЮГО П0Я1РУВАННЯ ПОВЕРХОЙЬ ДЕТАЛЕЙ 3 КРОИЕЗЕИВМ1ЩУШКХ МАТЕР1АЛШ

Спец1альн1огь - 06.03.01 - Процеси М8хан1чна1 обробки,

вератати. та Дяртрументи

Автореферат дисёртац11 па адобуття, вчпного отупеня доктора техн1чних наук

Ки1в - 1996 р.

Дшертац1во в рукопиа.

Робота виконана в 1нотитут1 надтвердих матер1ал1в HAH Укра1ни.

\

Науковий кйноудьтаат - доктор техн!чних наук,

старший науковий оп1вро01тник Рогов Валентин Васщьович

0ф1ц1йн1 опоненти: доктор техн1чних наук, профеоор Рнхов Едуард Вячеславович

доктор техн1чних наук, профеоор Карш Генад1й Гаврилович

доктор ф1зико-ыатематичних наук, старший науковий сп1вро01тник Сперкач Володиыир Савед1йович

Пров1дне п1дприеыотво - ЦКБ "Арсенал" (м. йПв)

Захиот в1дбудетьоя "¡2" червня 1996 р. о 13.30 годин1 на ва-о1данн1 спец1ая1аолаао1 ради Д-Б0.01.01 при 1нститут1 надтвердих «атер1ал1в HAH Укра1ни аа адресов: 264074, и. Ки1в-74, суд. Автоваводська. 2.

С диоертад1ею иажна оанайомитиоя у б1бл1отец1 1нотитуту надтвердих матер1ая1в.

Автореферат роаЮлано " " травня 1996 р.

Ваш! в1дгуки на дисертац1ю у двох пршИрниках, аав1рен1 гербовой печаткою установи, просимо направлдти га указаною адресов на twe вченого секретаря спец1ал1аовано! ради.

Учений секретар спец1ав1аовано1 вчено"! ради доктор техШчних наук

А.Л.Майстренко

эагальна характеристика роботи

Актуальн1сть проблеми. Шдвщения ефектйвност1 вмробнкцтва 1 випуск конкурентоздатно! за як1спо та варт1стю продукцП на п1дп-риемствах оптичного та електронного приладобудування, ювел!рноГ промисловост1 1 буд1ндустр11 визначаються р1внем технологи меха-н!чно1 оброСки поверхонь деталей з кремнеземвШщуючих матер1ал1в.

Виготовлення деталей електронно! техн1ки та оптичних систем; а також декоративно-художн1х вироб1в, практично на вс!х п1дприемс-твах св1ту зд1йстоеться за трад!щ1йноп технологию, яка включая тонке алмазне шл!фування заготовок 1 1х пол!рування э використан-ням водних суспенз!й пол1рувальних пороик1в на основ 1 оксид 1в р1д-к1сноземельних метал!в (пол!р1ту, д1оксиду-цер1ю, цер1ту). Витрати вказаних порошк1в, як1 виробляяться у ЕстонП, Казахотан1. Фрал-цП, Япон11 1 ВеликобританН, в ззлейкост1 п!д розм1р1в та матер1-Злу оброблюваних деталей становлять в1д 3,6 до 4,8 кг на 1000 по-берХойь. пНеобх1дн1сть зшсуп1вл1 сотень тон псл1рувальних поршк1в 1 1х велика варт1оть призвелн до того, що трудов1 витрати на опе-рацП пол!рування значно меньш! в1д матер1альних. Величезний парк устаткувачня, яке викорисговуеться для пол1рувагаш деталей э крем-аеаемйЫ!Шуючих матер1ал!в, а результат! зносу- 1з-за абразивно! 1 Х1м1чно1 Д1Т Пол1рузальних суспенз!й, потребуй^частого ремонту та ойовленНй за рахунок закуп1вл1 за кордоном пол1рувальних верстат1в 1 запасййх частий до них.

Кр1М вказаних екойоМчййл проблещ, якГ викликан1 недоскона-Л1отп АехнологП фШайо! обробгаг деталей'а кремнеземвн1потчкх ыа-Т6{э1ал1ь, перед о»тико-(«эХаМ1Чнйш г^дприеКоТваМ стоять ще б1льи С!4Ладн1 проблем), зй'йззнг э еколог1сп. Це вйкорйстайнй та утнл1-8аЦ1й токаМШИ йоровк1й оксад1й р!дк1сноземеЛьНйх иетал!й.

Э^адая! пробШВ! Можна- гт;гр1еитП' т1льго( шшхоМ докорШо! зм1-ЙИ ФёХНойогИ НоМрува'Шя деталей а КрекнезеызьНщуючих Мате^аЛв, При заШв! пой1руйаАьних сусйейз1й 1йст{>уыентом з ав'язанкМ пол1-рузальним порошком, використанн! води йИ техйолог1^ного середовй-Еэ, значному скороченн1 спогавання оксид!в р!дк1снозеИелЬйих иета-л1в, виеншешИ 1х концёнтрац11 в пов!тр1 робочо! пони, внробничнх пркм1щеанях та калал1зац1йних скидах. . ?

Велика к1льк1сть наукових праць присяячена досл1дкенню заксн ном!рностей прецнз1йного форшутворення поверхонь деталей 1а сада, кварцу, оптнчно! керам1ки та 1нинх кремнеяемрИЕувчях иатер1ад}В, вивчегаго механ1э«у прсцес1в Тх тонкого ялНл'бял.ня 1 пол1рувалня,

роароОц1 нових вид!в адмааного 1нструменту, склад!в пол1рувальних суспенз1й та технолог1чнкх аасобХв управл!ння точнЮтю формоутво-рення оброблюваних поверхонь.

Разом а тим, ее не вивчен! механ!ами стопного та хемосорбц1й-ного аносу, як1 переезжать у процео1 усунення ыатер1алу а оброб-ливано! поверхн!, не досл!дкен1 основн! ааконом!рност1 процес1в формування прециз1йних поверхонь, не отворено едино! концепцП аСо нодел1, як! б описували основн1 законон!рност1 процесу пад1рування деталей а ЗЮг-вмИцуючих матер1ал!. В1дсутн1сть тако'1 аагально'! основи не дозволяв знайти ав* язок продуктивност! обробки, шорс-ткост! 1 точност1 геометрично! форми поверхонь, !нтенсивност! ано-су 1нотруменгу а ф1зико-х!м1чними та механШниыи властивостями об-роблюваного матер!алу 1 1нструыенгу, властивостями технолог1чного середовшда та уноваыи процесу пширування.

Таким чином, роаробка ново! концепцП прециз!йного формоутво-рення поверхонь деталей а кремнеземвм!щуючих матер1ал!в в важливою науковою проблемою, яка мае велике народногосподарське значения. Вир!шенню ще} проблеми присвячена дисертац1йна робота.

Мета роботи полягае в обгрунтуванн! ново'1 концепцП прециз1й-ного формоутворення поверхонь деталей а кремнеземвм1щуших матер!-ал1в на баз1 експериментально-анал1тичного досл!д*ення ф1зико-х!-ы1чно1 взаемодП 1нструмента г гв'язаннм полхрувальниы порошком 1 оброблюваио! детал1 у процер! пол!рування.

Автор захищае:

1. Кластерну модель зносу поверхонь оброблювано'1 детая! 1 поддувального 1нструменту, як! взавмно притираться.

2. Нов1 аналатично та експериментально встановлен1 аалехност! продуктивност1 полхрування та 1нтенсивност! зносу 1нструменту в1д ф1зико-х1м!чних властивостея оброблюваного матер1алу. псШрувадь-ного 1нструыенту та технолопчного оередовища, а також в1д режим-них та к!нематкчних параметр!в процесу обробки. .

3. Механ!эы процесу пол!рування кремнезеывихщуичих матер1ал1в !нсгруыентом а зв'язашш пол1рувальним порошком на основ! СеОг.

4. Метод уточненого розрахунку висотних параметр1в шорсткост! оброблювано! поьерхШ деталь

5. Ное! законоыгрност! прецнз!иного формоутворення плоских, сферичних та цшиндпичних поверхонь, алгоритаи та програы'ц'розрахунку на ПЕ0?4 конструкций роСочого шару вадхрувааноГо' Инструменту

1' к1нематичних параметр1в настройки верстата, як1 вабезпечують в1дхилення 1х фории у межах N - 3 - Б 1нтерференц1йних к1лець.

6. Уточнений технолог1чний регламент процесу прецга1йного формоутворення оптичних поверхонь при пол1руванн! 1нструментом "Аквапол".

7. Нов! 1нструменти для п1дготовки поверхонь п1д пол1рування та способи його виготовлення.

8. Нов1 1нструменти для пол1рування прецио1йних поверхонь деталей э БЮг-вмИцуючих матер1ал!в та технолог1ю 1х виготовлення.

9. Нов1 технолог1чн1 процеси под1рування. прециз1йних поверхонь деталей з БШг-вмИцугачих матер1ал1в 1пструментом "Аквапол".

Наукова новизна

1. Уперше за.ропонована кластерна модель вносу поверхонь об-роблювано1 детал1 та 1нструменту а ав*яза.ним пол1рувальним порошком, якГвзаемно притираться.

2. Одержано теоретично та експерименталыто п1дтверджапо р1в-няння зносу, яке дозволяв розрахувати продуктивн!сть зняття обгюО-люваного матер1алу та 1нтенсивн1сть зносу 1нструменту в залелшост1 з!д технолог1чних параметра процесу пол!рування. конструктивних параметр1в 1нструменту та детал1, ф1аико-х!н1чних властивостей об-роблюваного матер1алу та 1нструменту, г1дростатичяих та г1дродина-м1чних характеристик технолог1чного середовиш 1 спектроскоп 1чних характеристик контактуючих т1л.

3. На основ1 кжастерно! модел1 зносу розроблено метод уточне-яого роэрахунку висотних параметр1в шорсткост1 оброОЛено! _поверх-н1, виходячи з розм1р1в часток диспергованого матер1алу.

4. Вияалено зв'вок м1я продуктивн1стю зняття оброблюваного матер1алу та його х1ы1чним складом 1 в1дносноп д1електркчнос проникнут».

б. Вивчено механ18м втомного эносу кремнеземвмЩуючих матер1-ал1в при пол1руванн1 1нструментом з зв'язаним пол1рувальним порс«-ком, який включав повне г1дроксилювання оСроблювапо! поверхн1 за рахунок г1дрол1ау та вищолення; утворення на к1й деформованих зв'язк1в, як1 являете собою зародки часток вносу; гетерси1тичний розрив дефорноваяих эй'язк1в та утворення радикальних центр1в; ре-зонансне зростання. енергИ кластера, розрив под в 1 ¿¡¡того зв'язку 31 - О в утворенням на подерхн1 силиленового центру: в1дрив кластера э випрои1нюванням електрону та утворення поверхневого ие-мостикового атому кисню; окиснення силиленового центру: реко»«51яа-

ц1ю радикальних центр1в та 1х г1дрол1а в утворенням поверхн1, ака 1дентична початков!й.

6. Установлено, шр при вааемодП частой БШг 1 СеОг. ак1 ут-ворншсь у лроцес! пал1руваана в зон1 контакту оброблювано! детад!. 1 Щструценту, на поверх«! 1нструменту вони локад!ауються еа раху-нок "ф!вично1 адсорбцП 1 утвораться нал!т пол1меризованого кремнезему за рахувок хемосорбцП.

7.- Розроблено метод розрахунку конструктивных параметр^ 1н-отруыенту та к!нематичних параметр!в настройки верстату, як! ва-беэпечурть при пол1руванн! плоских ! сферичних поверхонь точн!сть 1х геыетрично! форыи у межах Н - 3 - Б !нтерференц1йних кЦець.

ррактичне значения роботи:

- розроблен! нов! 1нструменти для п!дготовки поверхонь п!д пол1рув£шня та способи 1х виготовлення;

- розроблено новий !нструмент "Аквапол" а ав' язаним пол1ру-вальним порошком та технолог!» його виготовлення;

- уперша розроблен1 методика 1 программ розрахунку на ПЕОМ конструкцП робочого шару псшрувального 1нструменту ! параметр1в настройки верстату. як! забезпечують кеобх1диу точн1сть формоутво-рення поверхонь;

- на основ! результата досл!джень розроблено Технолог 1чний регламент нового процесу прециа!йного формоутворения оптичних поверхонь при пол1руванн! Инструментом "Аквапол", використання якого вабезпечуб зниження трудои1сткост! пол!рування на ЗОХ, зО!львення роэм1рно! ст!йкост1 пол!рувсШ)Ного Иютрументу в 150 раэ1в, змень-шення витрат пол!рув{ш>них порошк1в у 10 раз!в, дозволяв докор!нно покравдти культуру виробництва та умови прад1 працаочях за рахукок вишаочення з процесу пол1рувальних порошк!в у в1льному - стан1 1 створити умови для автсматипацП процесу обробки деталей.

Реал!аац1я результата та ефективн!сть роботи.

0триыан1 науков1 та практичн! результат, винаходи ! рс-шйн-дац!1 впровад.еен1 на 11 п!дприемствах оптико-механ1чно! та елект-ронно! проыисловост! а вагалышм р!чним економ!чним ефектом 01лн 1230 тис. крб. у Щнах 1990 р.

Особиатш внеском автора е:

- розробка методик проведення досл1джень;

- анал!а та узагальнення одержаних результат^;

- роэробка кластерно1 модел! вносу поиск "-онь оброблюваяого матер1алу та 1нструменту, як1 взаемно притираоться у процес1 пол1-рування;

- теоретичне обгрунтування та експериментальне п1дтвердяення р1вняння зносу, яке дозволяв розрахувати продуктивн1сть аняття об-роблюваного матер1алу та 1нтенсивн1сть вносу 1вструыенту в залеж-Ност1 в1д технолог1чних параметр1в процесу пол!рування, конструк-тивних параметр1в 1нструменту та детал1, ф1зико-х1м1чних власти-восуей оброблюваяого матер1алу та 1нструненту, г1дростатичних та г1дродинам1чних характеристик тохнолог1чного середовица 1 спект-роокоп1чних характеристик контактуючих т!л;

- роэробка нового методу розрахунку висотних параметр1в шорс-ткост1 оброблено! поверхн1, виходячи 8 кластерно! модел1 та розм!-р1в часток диспер, ованого матер1алу;

- вивчення механ1вму втомного вносу кремнеземвм1цуючих мате-р1ал1в при пол1руванн1 1нструментом э ав'язаним пол1рувальяим порошком, який вкпочав повне г1дроксияоваяня с5роблювано1 поверхн1 8а рахунок г!дрол1ау та виирлення; утворення на н1й дефорновяпнх 8В'Я8К1В, як1 являоть собою зародки часток зносу; гетерол1ти<тий розрив деформованих вв* язк1в та утворення радикальних цеятр1в; ре-вокаясне вростання енергИ кластера, розрнв подв1йного зв'язку 51-0 в утворенняы яа поверхн1 силнленового центру: в1дрив кластера 8 випроШнгааиням електрону та утворенняы яа н!Й поверхневого вемостнкового атому кисню; окиснення склиленового центру; рекомб1-нац1ю радикальних центр1в та 1х г1дрол1з а утворенням поверхн1, яка 1дентячна початков1й; . ,

- теоретичне 1 експериментальне досл1дхення явища повторно! пол1мери8ац11 кремнезему у в иг ляд 1 валюту на поверхв1 1нструменту за рахунок хемосорбц11. ,

- роэробка методу розрахунку конструктивних параметр1в трумеяту та к1нематичних параметр1в настройки верстата, як1 вабев-печують при пол1руванн1 плоских 1 сферичних поверхонь точн1сть 1х геометрично! форми у межах Я - 3 - Б 1нтерференц1йних к1лець.

Достов1рн1сть наукових результата Шдтверджувться великим обсягом проведених експериментальних досл1дхень 8 використанням сучаснкс методик, обладнання та апаратури.

Апробац1я роОотя. Матер1али дасертац1йно1 роботи допов1 дайся на м1жнародних та всесосзиих нонференц1ях, симпоз1умах, нарэдгх, сем!нарах: "Новое в теории и практике соядания и применения сгогге-

тических сверхтвердых материалов в народном хозяйстве" (Ки1в, 1977 р.),"Прогрессивные технологические процессы изготовления оптических материалов и элементов для квантовой электроники" (Мос-сква.1978 р.), "Надтверд1 матер!али, виробництво та використання" (Ки1в, 1979 р.), "Технолог1чне управл1ння як1стю обробки та еко-плуатаЩйшыи адастивостями деталей машин" (Ки'1в, 1980 р.), "Дэо-л1д*екня та використання надтвердих 1 тугоплавких матер1ал!в"(Ки-Ie,1981 p.), "Superhard materials" (Ки1в, 1981 р.), "Надтверд1 та тугоплавки матер!али" (Ки1в, 1082 р.), "Нов1 прогресивн1 проце-сп алкзано! обробки оптичяих деталей а скла" (КиЛв, 1982 р.), "Вопросы,прочности и пластичности металлов" (М1нськ, 1983 р.), "Виробкицтво та використання надтвердих матер1ал1в" (Ки1в,1983р.), "Прогрессивная технология в оптическом производстве" (Москва, 193-1 р.), "Прогрессивная " технология и автоматизированное оборудование для обработки деталей из неметаллических материалов микроэлектронных устройств" (Льв1е, 1988 р.), "Алмазно-абразивная обработка деталей оптических систем и электронной техники" (Москва, 1983 р.), "Obrobka materialow nlenietalowych" (Rzes2ow,1930 p.), "Новое в технологии обработки и контроле оптических деталей" (Москва, 1991 р.), "Новое в технологии обработки и контроле стекла, технической керамики, камня. Рыночные методы хозяйствования и экономического мышлении в наукоемком производстве" (Л1да,1994 р.), "Новое в технологии обработки стекла, кристаллов, керамики и поделочного ка;.:-ня'ЧМосква, 1935 р.), "Прогрессивная техника и технологии машиностроения" (Севастополь, 1993 р.), "Перспективи роэвитку промис-ЛОВОСТ1 пластмас в УкраШ" (Льв1в, 1695 р.). "Совершенотвование процессов финишной обработки в машино- и приборостроении, экология к защита окружающей среды" (М1нськ, 1995 р.).

Пубд1кацП. За темой дисергац11 опубл1ковано 80 роб1т, а якях 54 рсботи о клали основу дисертацП, серед яких 1 препринт J 24 авторских св1доцтва на винаходи. 12 роб1т опубл1ковано без oniB-автор!в.

Структура та об-ем роботи. Дисертац1йна робота складаеться а вступу, 6 роздШв, загальних висновк1в, списку лИератури а 392 найменувань 1 додатку. Робота викладена на 236 стор1нках основного тексту з 122 рисунками та 37 таблицями. Загальний об' ем роботи складае 414 стор1но».

ЭМ1СТ РОБОТИ

Структура дисертацП в!дображае посл1довн1сть виконання теоретичных та'експериментальних досл!ддень. У период роздШ приведено результата анал!зу сучасних уявлень про Оудову скла та 1ншкх кремнеземв!(1йуючнх матер1ал1в, про ф!зико-х!м!чн1 та механо-х!м!ч-н! процэси, як1 в1дбуваютьсп при обробц! кремнезему, висв1тлено основн1 положения 1снуючих теор!й пол1рувадня та формоутворення оптичних позерхонь, приведено опис 1нструмент1в, як1 вшссркстову-ються для 1х прэциа!йноЧ обробки, сформульовано мету та завдання досл!джега>. Другий розд!л присвячений роэробц! методик проведения досл1дяень, вштчетао показнигс!л процес!в прециз!йксго Формоутворення поверчокь та метод!в 1х вим!раваиня, оОгрунтувашво 1х до-ц1льност1 та достов!рност!. Трет1й розд1л вм1щуб результата дос-л!джень ф1зико-х1м!1 процес1в, як1 в1дбувавться при пол1руванн! скла !нструментои а зв'язаним пол1рувальним порошком, побудован1 па баз! запропоновано1 автором.кластерно! модел1 зносу поверхонь 1р.струыенту 1 детал1 при пол1руванн!: анал1з р1в!гакня зносу та ви-пвлен! на Гюго основ! нов! законом!риост! процес!в, то вквчалться. У четвертое/ розд!л1 наведено разультати досл1дження механ1зку процесу пол!рування 5102-вы!иупчих ыатер!ал1в !нструментом з эв'лзаннм пол1рувальгам порошком, та взаемодП дкспергованкх части? обрсблинаяого натер1алу та 1нструыенту, описан! нова концепц1я Ц9хаа1ему втомного зносу роэгллпутнх нат9р1аз1в та експерименти по П перев!рц1 та п1дтвердд9шю. П'птий розд!л присвячений досл!д-женгао пехзн!аму формоутворення-плоских, сферичних та цил!ндричнкх поверхопь оптичних дет-злеЛ. У постсму розд 1л 1 наведен! результат« роароОки нових !пструмонт!в-з зв'язаннм пол!рувальним пороиком та технолог!чннх процес!в прзциэ1йно1 обробки деталей а кремнеземвм1-щуючих матер!ач1в, 1х досл1дно-промкслойо1 перев!рки та вгтрсвад-ження у виробннцтво.

Перший розд!л. Анал!з 1снуючих уявлень про будову та структуру скла та !наих 3102-Бм1щуючих мг.тер!ал1в показав, що загальнкй п!дх1д до р!зних модкф!кац!й кремнезему базуеться на положенн1 про те, що вс! вони е косрдинац1йними структурами, складеними з пра-вильних тетраедр!в 5104. Але в1дстан! Э1 - 0 у тетраэдрах не одна-ков!: два зв'язки маоть довжину 0,1606 ни, а два гнших - 0,1612 нм.. Ца означав, що !снують фрагмента ЗЮг, атоми яккх з-едная! м1л собою пор!вняно короткими зв'язками, а а атомами суо1дн1х фрагмкн-т1в - б1льи довгими. Сили взаемодП фрагмент1в БЮг значно мета!

cm вааемодЦ м1ж атомами у фрагмент (приблмэно у 1,8 paalB).

Група, в яку входить атом кремн1ю, два атоми киошо даного фрагмента I два атоми кисню, а- еднан1 а ним донорно-акцепторними ав'язками, утворюе квааитетраедричну"конф1гурац!ю в двома короткими ("сильними") ав'язками S1 - 0 1 двома б1льи довгими вторинними (б!льш "слабкими") зв- нзками S! - О, та кутами QS10 - близькими до тетраедричннх. Кр1м того, доведено, щр структура 1 будова кремне-зем1в, 1х г1дроксидьованого шару та дефектних центр1в,- можуть бу-*и описан1 на ochobI кластерних моделей.

При механ!чн1й д11 на поверхню SiOa-Bulmyuuoro матер1алу споете^гаються явшца механоемЮП електрон1в та триболюм!несцен-ц11, причому, в1дпов1дальн1 аа них центри. як! виникають при терт1, гак1 сам1, як 1 при iHuux видах збудженйй поверхн1.

При механох1ы1чн1й активацП на поверхн1 кремнеаему утворю-вться р1ан! типи дефект1в: =S1...0...Sl=, =S1*. »SiO'.-Sl:, -Sl-0, причому комплементарн! дефекта -Si• та -S10' утворшться аа гетеро-д!тичним механ1гмои, а м1н1мальну енерг1ю збудження мають центри =S10' 1 -SI:, активн1сть яких найб1льша.

Анал1з сучасних уявлень про механ!ам поя1рування скаа та 1н-вих кремнеаемвмИцувчих матер!ал1в показуе. цр зняття оброблюваного матер1алу в1дбуваеться за рахунок х1м1чних процео1в г1дрол1ау та вицаленнз, а також адгез1йного, хемосорбц!йного та втомного эноо1в при пров1дн1й рол1 останнього. В1дсутн1сть знань про ааконом1рнос-т1 цих процес1в.обумовилз неможлив!сть роарахунк1в 1нтенсивност1 вносу матер1алу оброблювано! детал! та 1нструменту, параметр1в ворсткост1 оброблено'1 поверхШ, а також прогноаування форми преци-81йиих поверхонь оптичних деталей при пол1руванн1. Для обробки прециа!йних поверхонь деталей приладобудування традшЦАно викорис-товуються смолян1 поЛрувальники 1 суспена11 пол1рувальних породь к1в.

В дисертац!йн1й робот! основна увага прид!лена вивчешш зако-ном1рностей процесу пол!руааннн агаданих матер!ал1в, розкриттю його механ!амхв 1 фхаично! сутност!. Науковий напрямок, який роа-роблено в дисертацП, базуеться на результатах фундаментальна досл!джень в галуа! теоретично! 1 молекулярной ф!вики, оптики, ме-ханох1м!1, х!м1чно! ф!знки 1 трибологП, погляд1в на будову кремнезему, теор!й ван-дер-ваадьсових сил 1 кластер1в.

Розд!л зак!нчуеться постановкою мети та завдань досл1джень, як1 вшиивають а антл!ау л!тературних джерел.

Другий розд1л. Для вир1пення завдань, як1 поставлен1 у робо-т1. викорисговувались в!дом1 та спец!ально розроблея1 методики досл1длень. Дэсл1ди проводились на устаткуванн1, яке широко вико-ристозуеться у оптико-мсхан!чн1й промисловост! при с Зробц! деталей електронно! техн1ки та оптичних систем. Ф!зико-х1м!чн! та ф1зи-ко~механ!чн! параиетрн оброблюваних деталей, 1нструмент1в 1 технологичного середовлща визначались методами, як! прийнят1 у оптиц!, тепло- i молекулярн1й Ф1биц1, х!м11 1 ф!зх!м11.

В робот! використан! кремнеэемвм!щуюч1 катер!али (натр!в-восил1катне, Ооролантанове, кришталеве та кварцозе скло, под!л-кове та буд1вельне кам!ння) бШп як 30 найменувань, а також порошки окснд1в р1дк1сноземельних метал!в (пол1р1т оптичний марки Ш (Естон1я), пол1р1т техн1чний (Казахстан), ■ цер1т, д1о;азид цер!п, порошок цер1евнй ПЦ, еппол, фотопол (Pocin), суперабразив "FR-Remillox" ф!рми "Фудл!м! Кенмацай" (Япон!я) та 1нш1.

Вивчення законом1рностей процессу пол!рування креынеземвм!щу-ЮЧ11Х матер1ал!в, стану поверхонь !нструмеиту 1 детал!, розпод1лу часток зносу гз розм1рами зд!йс1говалось а залученням сучасних ие-тод!в проф!лометрП, 1К-спектроскоп11, фрактограф1чного, рентге-носпектрального дисперс!йного анал!зу, кап!лярно1 1 ротац!йно! в1скозиметр1!, оптично! м1кроскоп!1, ел1псометр!1, фототерыости-мульовано! екзоелектронно! ем!сП та спектрофотометр!I. Точн!сть формоутворення оброблюваних прециз1йних поверхонь визпачалась 1я-, терференЩйпими методами аа допомогою 1нтерфершетра. мод. 250 (ф!рмн "Carl Zeiss") та спец1ально розроблено! лазерно1 установки для контролю в1дхилення в!д плсищнл та клиновидност1 оптичния деталей.

Трет1й розд!л. Для досл1джет> ф1зяко-х1м11 процес1в форноуг-ворення поверхонь деталей з кремнеаемвмЩуючих матер1ая1в 1нстру-' ментом а зв-язаним пол!рувальним порошком та встановлення нових ваконом1рностей процесу пол!рування розроблена клаотерна модель впосу скла 1 робочого шару 1нструменту.

Виходячи з квазитетраедрично] модел1 будови скла, теорИ вгоиного вносу твердого т1ла Крагельського 1 теорП кластер1в аал-ропонована клаотерна модель зносу, зг1дно в якою:

- поверхня скла инструменту) складаеться з набору кластер1в;

- при силов!й взаемодП контактуичих поверхонь кластер» 8д1йснюють коливання навколо положения р1вноваги;

- 8нос поверхн1 е результатом в1дриву кластера.

3 використанням ц1е1 ыодел! 1 фо риал1ему теорП Ма1изек Ы. 1 Поиску .1. про щвидк1оть анятта сила при пол1рувани1, виведено р1в-шшна аносу, аг!дно в якиы об'ей анятого иатер!алу V дор1вшоб:

и

у " —• п«л • V,« . (1)

и + Цо

де и - швндкЮть в1диосного перем1щення поверхонь оброблювано! дэ-тад! та !нструменту, Цо - характеристична швидк1сть, Пкл 1 у^л -к1льк!сть 1 об'бы кластер!в.

Скориставшись результатами А.С.Ахматова, I.В.Крагельского, Ы.Ы.Добич1на, В.С.Комбалова, М.Хебд!, А.В.Чичиыадзе, а такох положениями теорП ван-дер-ваальсових о ил Ю.С.Бараша, анап1еуючи ггд-родинам!чну 1 механ!чну схеми процеоу пол1рування, ьиходячи а прийнята! квазитетраедрично! структуры скла 1 роаглядадои повед!н-ку фрагыент!в кремнезему п1д д!ею аовн1шних сил, вианачено, цр:

Ы12з30раре ( Есп ч , Пкл--^--ехр---а (2)

де Есв 1 Екл - ^нергП зв'язку оброблюваного ыатер1алу 1 кластера,

® [е1(ы) - ег(ы)Ле2(«) - еэ(«)1

«123 - |<и---константа ДИфшиця,

о Се1 (а) + Е2(«Ше2(и) + еэ(ь>)3

61, ег . ез - д!електрична проникн!сть оброблюваного матер1алу, 1нотрументу 1 технолоПчного середовища на частот! и, К - радиус 1нструменту, Б - площд контакту оброблювано! детал! 1 1нотрументу, Ра - тнск притискування 1нструменту до детал!, р - густина технолог ¡чного середовицд, в - прискорення вШного пад1ння, Ь - чао пол1руБашм,

Рь - [бн(соэ1>1 + соБа2) - 2ип:г--ЬвОг---функц1я

* созОг > бн

тех_нолог1чного середовища, бн - коеф1ц!ент поверхневого натягу, т|-В'яак1сть, ¿1 1 Ог - кути вмочування ргдиною поверхонь детал! 1 1нструменту,

М1 «о!4"

- ------|--Ш (3)

На-Р1 (ЫоГ - )

е.

де М1 1 р1 - молекулярна маса 1 густина оброблюваного матер1алу, На - число Авогадро, «01 1 ыо2 - власн1 частоти коливань БЮг у оброблюван1й детал! 1 СеОг у 1нструмент1.

Вианачаючи к!льк!сть з1ткнень фрагмент!в скла 1 !нструменту 1 враховуючи те, що вэаемод1я 1х поверхонь буде найефективн1псю при в1дносн!й швидкост1 1х перем1щення, р1вн1й и0, а також прийнявши ефективний перер1з з!ткнення р1вним половин1 розм1ру кластера, а розм1р фрагмента - 1,6 довжйни зв'язку 31-0 (1з1-о - 0,1608 нм), виведено р1вняння для характеристично! швидкост1 и0 (Мг 1 рг - молекулярна масса 1 густина СеОг):

8М2«о1 „ л

и° ~ ^-Тг-П " ("о2/"о1)г34 . (4)

9ЯНар21з1-0 »

3 урахуванням (2) - (4), р1вняння зносу (1) можна подати у вигляд!:

(IV 4 ■ Г Есв

О---Ф-П-Е-ГГ^ехр!--, (В)

V '

dt V Екл

_ ( ьЪ1-«о2 w 02ol \2 . ' ,

де Я - I- I —--— Ь - частотна фунгаЦя,

^ мы + «ой 'v « oi - ы о2 '

tei - езНег - ез]

Е---днсперо1йна функц!я

tei + еэПег + ез! д1ёлектричних проникностей,

3 paU Mig рг. , s >3

О-----------— - функц1я, яка . ,

4Я5 U + и0 trQ. рг V R )

характеризув вшита наСГрежимШ обробки, конструктивних параметр1в 1пструменту 1* детал!, густини оброблюваного матер!алу та технот-г1чного середовища.

Скориставпись результатами роэрахунк1в величин, як1 входять до формули (Б): П - 4.12-Ю15, Е - 0,01, Ft - 1,61-Ю"3 liW, U0-1,22 м/с, а такоя внзначаючи енерПп зв'язку за формулой: Есв -(HtiEi)/100% («i - bhíct у йкл1 оксид1в МехОу, Et - енерг1я зв'зку Ме-0). встановлено, що у npouecl пол1рування плоско! по-верхн1 детал1 в скла марта К8 д1аметром 60 мм !нструментом, яклй складаеться з 12 пол1рувашьних елемент1в "Аквапол" д1амйтрои 10 нм, на верстат1 мод. 2ШП-200М при ра - 0,05 МПа 1 U - 0,6 м/с про-дуктивн1сть зняття скла складав Q - 0,93-Ю"11 и3/с (0,197 мки/хв. або 11 мг/10 хв.). Експериментально вианачена величина - 0.224

ит/т. вбо 16 мг/10 ив. В1дхилення розраховано! величини продуктивное^ обробки скла при пол1руванн1 в!д експериментально вии!ря-но! не перевищув 15 X.

Виведене р!вняння аносу (Б) кр!м в1домих задежностей продук-тивност! псш1рування скла в1д режимных параметр!в процесу обробки опнсуе 1 II заледайоть в!д ф1знко-х1м1чних властивостей !нструмен-ту, детал! 1 технолог1чного середовища за допомогою функщй Я, Е, Ft та експоненц!йного множника. Анал1з цих фуцкц1й дае можлив!сть описати ефекти 1 законом1рност! процесу пол1рування скла 1нстру-ментом з ав'язаниы пол!рувальним порошком.

Принциаоко важливов особлив1стю частотно! функцП О с наяв-н!сть в н1й резонансного мнажника. При р!вност1 ьласних частот ко-ливань фрагментiE у Хнструмонт! i оброблюван1й детал! (u0i - «ос. dV/dt •* к>) за рахунок вбиьшепня posMlpiB кластер!в, як! в!дрива-ються а обрсблювано! поверхн!. може спостер!гатися II руйнувания. Саме це було за^ксовано при взаемодП двох однакозих деталей а скла марки KS з пол1рованими поверхнями. В результат! Ix взаемодП на протяз1 Б хвилин на поверхнях утворились ишрок1 (до 0,Б мм) по-дряпини i внколки, а таксж сл1ди руйнування (сколи по краях деталей).

Другою особлив!сто в piBimHHi зносу е експоненцШшй множник, вкий заложить в!д enepril ав-яаку ЕСв. визначавмо! х!ы1чним складом оброблюваного матер1алу. На рис. 1 приведено аалежнЮть • InQ BiS енергП ав'язку Есв для кремнеземвн!щуючих матер!ал!в (1 -натр1еБосил!катне. П - боролантанове скло).

InQ О

-1

-2

-3

V/-J--

20

40

60

80

100 Еса.ккал/моль

Рис. 1. Задежн1сть продуктивност! пол!рування кремнеземвм1щу-ючих ^атер!ал1в Q в!д енергП вв-яаку Есв

Для сил1катного та борояантанового сгела, буд1вельного та-по-д1лкового кам!ння продуктивн1сть пол!рування Q. експоненЩйно зменьшуеться при зб!льшенн1 енергИ эв-язку. Кр1м того, визначэочи залежн1сть I (рио. 1) емп1р!чною формулою InQ -- k-Eck-+ bi;i розрахуваспи коефЩ1енти k i bi за допомогою методуг. найменших квадрат1в (к - 0,00926; bi - - 0,8), визначена енерг!» кластера -Екл - к-1 як величина,- аворотня тангенсу кута нахилу функцП InQ. Шдраховане значения Екл - 108 ккал/моль - 4,69 еВ практично сп1в-падав (в1дхилення - 11 %) 8 отриманою у рамках розг-лянуто! модел1 величиною 6,29 еВ.

Розглядаючи фуккцШ Е 1 переходячи до статично! д1електрично1 проникнсют! 6°, мояна встановити, що продуктивн!сть пол1руваннп креинеземвм1!цуючих матер1ал1в буде пропорц1йна Ееличин1 в1дно-шешга (s°i - const) / (s°i + const)', яка- зроотае при збШшенн! e°i. На рис.' 2 приведена ёксперимеитальна валегя!стъ продуктивнос-т! пол1рування креинеаемвм1щуючих-матер1ал1вД}-в!д Ix д1електрич-но! проншшост1 e°i, яка покаауе, що при взаедадН Игструмента i оброблювано! детал1 у процес1 - пол1рування мае м1сце пропв сил Ван-дер-Ваальса.

Результата BiMlplB,- наведен1#а рио. 112, розташовая} в середин! зоя, в яких-вид!леп! залежност! для сил1[саткого (I) 1 боро-

Рко: 2. Залежн1сть продуктивност1' пол1рування кремнеземв«1щу1>-чих матер1ал!в в1д ix д1електрично! проннкност1. лантанового (II) скла, вказують на тэ, що поряд з загальними зако-ном!рностями, нк1«властив1 для вс1х 3102-вм1иуючих матер1ал1в, у природного камегао продуктивн1сть пол!рування Q вв'язана не т1льки з bmIctom кремнезема, а ! ё наявнЮтю в них р!зних, часто неконт-рольованих, дсм1шк1в, як! властив1 кожному рсдовищу.

При використанШ в якост1 поддувального 1нструмента металв-в их диск1в (а д1електричною проникнЮтю е 2 вал-дер-ваальсо-

ва ввавкюдЮ е в 1 дштовхувапнос 1 авятта скла практично не в1дбу-ваетьоя, вдэ опостер1гаБться експериментальво.

Аналог 1чна ситуаЩя вшшкае 1 при вамШ технолог!чного сере-довюца - води на гао або грансформаторне масло. У цьому випадку в1дбува£тьсн в!дитовхування поверхонь детал! 1 1нструиента через те цр. е°а - 2 < - 2.27 < е°2 - 81.2 - для гаоу 1 е°1 - 2.27 < е°а - 2,3 < е°2 - 21.2 - для трансформаторного масла, вняття ок«а вначно зменьшубтьсз, щр сп!впадае а в1домими експерииентальними результатами.

Роаглядаючи фувкц1ю технолог1чного оередовища Р^ аауважено, ир прнтягаши вааеиод1рчих поверхонь 1нструмента 1 детал1 в!дбува-еться т1льки при Рь > О, тобто при виконанн1 умов Ог > <>1 1 Н ~ < к/2. Т1льки при використанн1 в якост1 технолог1чного середо-вша води ц1 уиови виконуються 1 процео пол!рування прот1кав най-б1иа ефективно. Якщр використовуютьоя так! р1дини ак спирт, ацетон та 1н. спостер!гаеться 1деальне вмочування поверхн! 1нотрумен-та (Ог -0)1 перша умова не виконуетьоя. Це спостер1гавться 1 при добавц! в воду неаначно'1 к1лькоот1 пол1етиленпол!ам1ну: псишри1 групи Ш2 ор1ентуються у напрямку поверхн! скла 1 останна Пдрофо-01вуеться (^1 > к/2 > 02). Аналог!чна ситуац!а виникае при проп!т-ц1 робочого вару Щструменту "Аквапол" парадном. Вода аыочуе Ильки поверхшо оброблюваного скла, щр в!дпов1дае в1дштовхуваншо взаемод1ючих поверхонь. У цьоиу випадку, як 1 в попередн1х, вняття скла аначно аменьшуеться.

3 умови Рь > О вишшваЕ, щр аняття оброблюваного иатер!алу Суде в1дм1нним в!д нуля тод!, коли вшшнуеться нер!вн!сть: бн(СО301 + С0Э>2)

к---> и (6)

2В

Кр1м того, для кожного 18 ровгдянутих иатер1ал!в у в1дпов!д-ност! а р1вняннаы вносу (Б) була розрахована величина продуктив-ност1 1х пол1руваннн Ср 1 пор!вняна з експериментально вианаченою 0експ. На риа. 3. наведена аалежнЮть ср/0,експ в1д вмЮту (у высотках) кремнезема в них. Для чистого кремнезема (кварцеве скло, кварц, он1кс) 1 сил1катного скла оР/цокс" пало в1др1знябться в1д 1 1 зменьшуеться при зб1льшенн1 в них вм!сту кремнезема (крива I). Аналог1чна аалекн1сть спостер!гааться для ус1х досл1д*еких креине-8емвм1Еуючих матер!ал!в: для боролантанового скла - крива II. для природного каменю - зона III.

Наведет на рис. 3. дан! переконливо п!дтверджують ф!эико-х1-

м1чну природу процесу пол1рувайня вкаааних матер!ая1в 1нотрумвнтом 8 зв'яааним пол1рувальним порошком 1 можлив1сть розповсвдженяя встаяовлеиих для оптичного скла законом1рностей на всю гаму БЮй-вм!шуючих матер!ал1в.

О 20 40 60 80 100 X БЮг

Рио. 3. Заяежн1ств (}р/ц?ксп в1д вм1сту кремнезема у оброблю-ваному магер!ал1.

Кр1м того, можна зауважити, що точн1сть розрахунк1в продуктивности пол1рування сил1катного скла 1 матер1ая1в з вмЮтом кремнезему б1лмгим 502 - достагня э погляду процео1в зносу. через те, що- в1дношення Ор/Цексп попадаЕ'у д1апазон 0,4-С}р < Цексп < г.б-сЛ 8апропонований Г.В.Крагельським. Для боролантанового скла, ускла-д1 якого в1д 4 До 23 X кремнезема, б1льи високо! зб1жност! результат! в розрахунку продуктивност1 пол1рування та II експерименталь-ного визначення не можна чекатн, через те, из у методиц1 розрахунку початково закладено, що кластери, як! в1дриваоться а оброблгва-но! поверхн!, утворен! фрагментами 510г.

Четвертый розд!д. При досл1дженн! механ!виу втоыного вносу 3102-вм1щуючих матер1ал!в при пол1руванн1 1нструментом в вв'яэа-ниы пол1рувальнии порошком викориотано клаатерну модель, £авдякн як1й розрахована кондентраЩя кластер!в (N1 - 2-Ю17 м-2), що в!д-риваються а оброблювано! поверхн1. 3 другого боку, виходячн з прийнато! модел] про квазитетраедричну структуру скла, аг1дно а якаю воно складено э фрагмент1в 0-31-0 а довжинов вв'явку 31-0 11 - 0,1606 нм, поеднаних б1льш "слабкими" зв-явками а довдкною - 0,1612 нм, а також з геометричних уявлень з урахуванням того, щр при механ1чн1й обробц! кварцу 1 кварцрвого скла дефекти, нк! утворвиться, роаташован! у шар! товщиною 1 нм, п1драховано, що у розглянутому випадку концентраЩя кластер1в на поверх! оброблювано! детад1 дор1внюб 2,1-1017 м-2, щр сп1впадаз а наведеною виде величиною.

Отримана величина концентрацП кластер1в на оброблюван!й поверх к 1 при пол!руванн1 практично сп1впадав а величиною концентрацП деформованнх кремя1йкисневих ав'язк1в, щр дозволяв аробити вионовок про те, щр попередником чадтки зносу (в1дриву кластера) 6 деформований вв'язок =3!...0...31= . Кр!м того, к!льк1сть кластера склад ае близько Л % во1х поверхневих атом1в кремнш (до Б-10га М"Е). що також вншшвае з розглянуто! нодел! (1 кластер --24 атоми кремн!ю, або - 4,2 X).

В результат! г!дрол1ау та вшцрлення поверхн! на н!й виникао г1дроксильований шар 0 - 31 - ОН , розриваиться довг1 31-0 / '

О

бв'язки (1г), утворшться пори молекулярних розм1р!в в товщ1 мате-р1алу. 0крем1 фрагмента оброблюваного материалу. як! складаються з тетраедр1в з Ндроксильними трупами 1 без них, з'еднуються а гли-бинними шарами за допоыогою довгих б1льа "слабких" вв'язк1в О2)-

У ..роцес! пол!рування в результат! дефорыацП поверхн1 вини-кэоть дефорыован1 зв' нзки, в!дстань м1ж атомами кремн1я першого тетраедра 1 кисгао другого тетраедра аб!льшуетьоя, вв'язок гетеро-л1тично розриваеться. У тетраедрах за рахунок переключения вв'яв-к1в виникають 1онн1 центри =51+ 1 =310". Пот1м розриваються б1льш "слабю" зв'язки м!ж другим 1 трет1м тетраедрами 1 т.д. При цьому л1н1я роариву в!дд!люе фрагмент (кластер) в1д основного ыатер1алу так, щэ у першому аалишаються тетраедри о - - О... (1онн1

\

ОН

центри . а у другому - шши центри -ЗЮ", вг!дно з схемою, наведеною на рис. 4.

О О

\\ \ ^

31 - О ... - О ... (=31+)

\ \ ОН . ОН л!н!я

М О" « розриву

о* ¿' Чо ... к ' (=зю~)

-'Го...

... о

Рис. 4. Схема утворення 1онних центр1в.

Впасл!док двохстадШюго процесу, включаючого гетерол!тичний розрив Э1 - 0 зв'язк1в 1 випромгнювання електрон1в 1онними центрами =310" утворюються радикальнг центри -3!0- аг!дно з схемою:

=310" - =310- . + е

В результат! захвату електрона Юн -3!+ перетворюеться у ра-дикальний центр -31•

Таким чином,? на поверхн! фрагмента утворюиться центри =31 • (Е1), а на знов утворен!н поверхн1 оброблювано'! детая! - центри =310- (0°).

Ври розрив! зв'язк!в 1 вШыенн! фрагменту в1д основного ма-тер!алу ойов'язково виникае ситуац1я, 1соли е необх1днш розрив ! б!льш "слабкого" зв'яэку 31 -» О, ! подв1йного зв'язку .3!-0. Тод! поряд з радикальниыи центрами Е1 ! 0° утворюзться силиленовий центр -31: . Пор1вкввання концентрац1I кластер1в з к1льк!стю сили-ленових центр!в дозволило вробкти бисновок про те, що результатом в!дриву кластера б утворення силиленового центру з енерг!ею збуд-яенкя Ев - (6,03 -5,05) еВ < Е*,. - 5,29 еВ.

Утворен1 на поверхн1 дефекта взаемод1ють зПдно з схемою:

: 3! - + = 310- -» =31031-=

а утворенням центру Е1, який разом з сус!дн!м центром 0° утворюс початкову структуру: * 4

= 31- + -031 = - =31031= .

В результат! того, що електрон, який випром1 тлеться 1оном =310", аахватуегься не сус1дн1м тетраедром (вони просторово рсзд!-ляються ! час життя цих цеитр!в - палий), а наступниы, при вíдpивl одного кластера утворюеться один електрон, який вш1ром1юоеться оброблюваною поверхнев у м!сц1 виникне1'ня деформованого зв'яз-ку. а вс! 1нш1 електрони захвачуються 1ошшми центрами - 3!+, як! внасл1док цього перетворюються у центри Е1 на поверхн! частки

вносу.

При в1дрив1 частки эносу а оброблювано! поверхн! радикальн1 центри, як1 знаходяться на поверхн! кластера (Е1) 1 йа анов утво-рен!й поверхн1 кремнеземвм1щуючого матер1алу (0°), г1дрол!эуються водою:

=зю- + н » = - он

»51- + ОН ■* = Б! - ОН , в ревультат1 чого знов утворена поверхня уявляе собою таку ж г1д-роксильовану поверхню, як 1 до в1дриву кластера.

8 урахуванням того, то при в!дрив1 кластера на поверхн1, щз утворюеться, центр1в 0° буде на 2 б1льше{ н!ж центр1в Е1 на поверхн! кластера, 1 один а надлшкових 0°-центр!в рекомб1нуе 8 Е1-центром, який виннк в результат! окисления центр1в п1сля розриву Б1 - О - зв'язку, зроблено висновок про те, юр в результат! в!дри-ву одного кластеру та загибел! центр!в Е1 1 0° на поверхн1 утворюеться т!льки один поверхневий немостиковий атом кионю 0°13. Це означай, юр у процео! пол1рування кремнезему концентрац1я поверх-невих Дефект!в 0°13 буде дор!внювати концентрацП класяер1в (2-Ю17 м-2), ш,о узгоджуеться з результатами 1нших досл!дник!в, 8г!дн,о э якими концентрац!я 0°13 мае порядок 1017 м~г.

Таким чином, виходячи в анал1зу процёс1в розриву х1м1чних 8в-яак1в. утворення 1онних, радикальних 1 силиленових центр!в, 1х окисления, г!дрол1ау та рекомб1нац11, показано, що механ1зм.атомного вносу 5!0й-вм!щуючих Матер1ал!в при пол1руванн! 1нструментом в вв'язаним иол!рувальним порошком включав:

1. Пдроксилюваиня поверхн! оброблюваного матер!алу внасл1док г1дрол1ау та внщолення;

2. Утворення на. поверхн1 деформованих зв'яак!в, як1 е попе-редниками иасток вносу;

3. Гетерол1тичний розрив деформованих 8в'язк1в 1 утворення радикальних цецтр1в;

4. Резонансне зб1лывення енёргИ кластера за рахунок колпвань фрагмент1в БЮг, розрив подв!йного зв'язку 51-0 1 утворення на об-роблюван1й поверхн1 силиленового центру -51: ;

Б. 8!дрив кластера (утворення частки аносу) з випром1нюваяням електрона 1 стаб1л1эац!вю на оброблюван!й поверхн1 поверхневого немостикового атома кисню;

6. Пкисленнп силиленового, рекомб!яац1я радикальних центр1в та 1х г!дрол18 з утворешшм поверхШ, 1деНтично1 початков 1й.

Для етопернментального вивченнЯ дефект!в на поверхн1 скла,

як1 утворюються а процео1 пол1рування. було досл1джено вшшв на 1нтенсивн1сть аняття оброблюваного матер1алу СОг-середовища. Цей газ вибрано виходячи а того, що при нормальних уыовах т1льки ради-каяьний центр »31- а ниы взаемод1е. По в1дношенни до 1

в!н 1нертний. При Т - 300 К =51 + СОг - =31000 . тобто при ввавмодП а газовим середовшцем центр =51* не буде виконувати сво-го прианачення у процес1 пол1рування, якщо таке 1онуе. Результата вианачення продуктивност! аняття скла при пол!руванн1 у газовому середовищ1 та у нормальных умовах показали, шр 1х в!дхилення не переб1льшув похибки експерименту, що св!дчить про те, шр ц1 центри у процес! пол!рування н1яко! рол1 не в!д1грають. Цей же висновок ароблено 1 а пор1вняння .енергП кластера (Екл - 6,29 еВ) а енерг!-ею збудження цього центру (5,76 еВ), яке св1дчить про те, щр енергП кластера недостатньо для збудження =51•.

Для визначення к1лькост1 електрон1в, як1 випром1нюються по-верхнею скла при пол1руванн1, було експериментадьно вим1ряно П варяд, по величин! якого визначено, цо к1льк1сть електрон1в випро-м1нюваних одиницею площ1 оброблювано! поверхн1 становить 1,87-10г7 м-2 1 в1дпов1дае к!лькост1 кластер!в (2-1017 м-2).

Таким чином, наведен1 експериментальи! дан1 Шдтвердлли, що у реальному процес1 пол1рування скла та 1нш<х кремнеаемвм1щуючих ма-тер1ал!а зняття оброблюваного матер1алу здШснюеться у в1дпов1д-ност! а описаннм вице механ1амом.

При доол!дженн1 ыехан!аму взаемодП дисперговани:'. у процео1 псш1рування часток зносу оброблюваного матер1алу 1 1нструменху у зон1 Чх контакту було використано запропоновану кластерну модель 1 теор1ю Ван-дер-ваальсових сил Барана Ю.С. Використавши припущення про те, ¡до сброблюваний ыатер1ал сгаидавться т1льки а ЭЮг, а 1нс-трумент - з СеОг, було розраховано енергП взаемодП (притягання) часток 510г (1) 1 СеОг (2) м1ж собою 1 в поверхнями детап1 (о) 1 1нструменту (1) в еВ:

Цц - - 1,25-10"®, 1112 - " 1.38-10'4, 1)22 - " Б.07-10"3, и!.! - -1,3-Ю"4 , и!.с " " 1,85-10"°. Виходячи з того, що Ц12, игг. 1 > Оц, 111, с , показало, щэ у зон1 контакту 1нструыенту 1 детал1 частки ЗЮ^ 1 СеОг, взаемод!-ючи м!ж собою, будуть притягатйся до поверхн1 1нотрументу. Причому б1ля ц1еК поверхн1 буде локал1зовано часток д!о!ссиду цер!я б1льше, н1* часток кремнезему, поск1льки и^г > Ь'12, 01.1. Сп1вв1дношення к1лькост1 часток П1 (510г) 1 пг (СеОг). як1 локал1зуються б1ля по-верхн! 1нструменту, визначено, виходячи 8 сп1вв1днотення енерг1й

ввавмодП Uj.2, Ul. i i U22 якрозв'яэок сиотеми р1внянь:

ГЦ Ul2+Tíl.n

П1 + П2 - 1 .---. (7)

Пг tJ22

i складав: ni - 4 X, m - S6 X, Експериментальн1 дофИдження по-верхн1 пол1рувального 1нструменту дозволили установити, що на н!й частки зносу энаходяться в к1лькост!: SÍO2 - (1,7 - 5,3) Z, CeOg -(94,7 - 98,3) X, до сп!впадае з результатами розрахунк!в.

Виходячи з результат!в попереднього роад1лу, показано, щр к!лькост1 часток SIO2 1 СеОг (або к1льк!сть кластер!в Пкл, i 1 Пкл,2), як! в1д1рвались в1д взаемод!ючих поверхонь 1 знаходяться у зон! 1х контакту, знаходяться у сп1вв1дношенн! Пкл.г^кл,i * 2,28, яке св'1дчить про те, що з ycix диспергованих часток приблизно тре-тя частина - частки кремнезему. Як1сний анал1э спектр1в характеристичного •вкпром1нювання продукт1в зносу св1дчитъ про те, щр д1йсно у 'íx склад! е i частки SÍO2, 1 частки СеОг.

Надлишок часток SÍO2 (приблизно 30Z - в загальн!й к1лькост1 1 лише 4X вэаемод!ючих з СеОг) частково виходить з зони контакту разом э СОТС, а частково - притягаеться до поверхн! 1нструменту (Ui.i в!дм!нна-в1д нуля). При цьому в деяких м!сцях поверхн1 1нс-*грументу можуть накопичуватись частки кремнезему.

ПотенЩал взаемодП часток кремнезему 8 шорсткою поверхнею 1нструмента оц1нено, виходячи а теорИ ван-дер-ваальсових сил Ба-раша Ю.'С., з урахуванням ван-дер-ваальсових коеф!ц!бНт1в 1 в!дста-Н1 в!д HoboI площини в!дл!ку до середнього положения поверхневого шару агом1в.

Величина потенц1алу вэаемодП Ui, i(l) - (0,17 - 3,50) еВ, визначена з використанням д1апазону вс1х мояливих значень ван-дер-ваальсових коеф1ц!ент1в, св!дчить про те, щр частки кремнезему можуть вступати а поверхнею 1нструменту в вв'язаним пол1рувальним порошком у х!м1чний ав'язок, -тобто можлива хемосорбц!я кремнезему поверхнею 1нструменту (Ui. ¡(1) > 0,1 еВ). В результат! пол1мер!за-ц11 кремнезему, хемосорбованого поверхнею 1нструменту, на н!й ут-ворюеться нал1т, який спостер1гаБТЬся експерименталыга. Фрагменты нальоту розм1ром дек1лька м1лл!метр1в в товщиною б - б мкм, м1цно 8акр!плен! на поверхн1 1нструменту, викликають дефектоутворення на оброблюван1й поверхн1 ("ласини"). Х1м!чний склад фрагмент1в нальоту ва результатами м!1срорентгеноспектрального к!льк1сного анал!зу

не сп1впадв8 а складом оброблюваного скла, а уявляе собой чистий кремнезем (ЗЮг).

При пол!руванн1 скла годной суспенз1ею пол!ровального порошга на OCHOB1 СеОг ситуац!я зовс!м 1нша. У зв-яаку з тиы, щр поверхня !нструменту (пеко-кан!фолыю1 смоли) взаемод!е з частками кремнезему значно .слабгае, н1х поверхня !нструменту на основ! СеОг з зв'язаннм пол1рувадьниы порошком (б!льша р1зниця м1ж ы01 !• "о2 1 менша величина константи Лхфшця), ыожна вважати, щр час тки ЗЮг взаемод!ють з частками СеОг (U12 — 1,38-Ю-4 еВ) 1 з поверхнею оброблюваного скла (Ui.с — l,85-10"s еВ). При цьоыу спостер1га-еться адсорбц1я часток кремнезему ка частках дЮксиду цер1я (Ui. ¿> Ui.c), а надлишок часток 310» збправться б!ля шорстко'1 поверхн! оброблюваного cima (Ui, с >0), на як!й в1дбуваеться повторна пол1-мер!зац1я кремнезему. Отриманий результат сп1впадае з даними робота Brown N.J., в як1й це доведено експериыентально за допомогсзо •фазометричнсго 1нтерферометра В1ко.

Таким чинсм, на основ! теоретичного аналгзу та експеримен-тальних досл!дяень взабмодН часток SíO¡> 1 CeO¿ у aoni гаштакту 1нструыенту 1 оброСжвано! детал! при пол!руванн1 показано, ар на поверхн! 1 нструменту з зв-язаним пол1рувальним порошком локал!зу-ються групп часток кремнезему 1 д!оксиду цер1я, зв'язан! за раху-нок ф1зично! адсорОцП. 1 утворюеться нал1т пол1мер!зоваЕого кремнезему за рахунок хемосорбцП.

П'ятий розд!л. В дачому роздШ наведен1 результат;! доол!д-жень механ1зму прециз!йного формоутворення оптичних поверхонь. Механ1зм утворення м1крс-проф!ля оброблювано! поверхн! досл!джено на основ! розглянуто! Eü.;e кластерно! нодел!. Виходячи а припущен-ня про те, що енерг!я кластера повн1стю використовузться на утворення ново! поверхн1, показано, що частки вносу оброблюваного ма-тер1алу мають плопЦ поверхн! Sk, кратн! мШмальн!й S0. а висота м1кронер!вностей поверхн! 2(х) визначабться формулою:

, ч do . ч ФкСгСх-х-к)^] ■

Z(x) - - Фо (2x/do) + —- tdk£-, , ]2. (8)

2 2 kT1 ФкС(2к+1)1/г!

де d« - д1аметр частки зносу, х - координата, vk - функцИ парабо-л1чного цшЦндру.

М1кропроф1ль оброблено! поверхн! а скла, побудований за допо-иогою наведено! формули на основ! експерименгалвннх результату

вим1рХв posMipio часток вносу (d0 - 1,ББ мкм, di - 1,75 мкм, dz -2,15 у™ 1 т.д.) маг вигляд, блиа.ький до реального (рис. 5).

Z(x), мкм

Рис. 5. Висота м1кронер1вностей поверхн1

Скориставшись величиною av - най!мов1рн1шого розм1ру часток вносу, вапропонованою Цеснеком Л.С., i виходячи з припущення про те, що 1мов1рн1сть 1х в1дриву в1д оброблювано! поверхн1 описуеться функц1ею |Фо12, для наведених даних (av - 6,6 мкм) визначено пара-метри м1кропроф1ля оброблено1 поверхн1: найб1льша висота нер1внсю-тей проф1лл Rmax - 0,29av, середньо-арифметичне в1дхилення проф1лю Ra - Q,04av 1 IX СП1вв1Дношення Rmax/Ra - 7,25.

Шр1в!шння розрахованих величин з досл1дними дан ими показало, що при обробц1 скла роэрахован1 параметри практично сп1впадають 8 даними проф1лограф1чннх вим1р1в. Rnax : 1,61 мкм 1 (1,63 - 1,66) мкм, Ra : 0,22 мкм 1 (0,25 - 0,28) мки. Експериментально внвначена величина 1х в1дношення при обробд1 скна 1нструментом в алмаз1в АСН 40/28, 20/14 1 10/7 склала'в1дпов!дно 8,6; 7,2 1 7,3; вр такаж Шдтверджув результати розрахунк1в.

На ochobI б!льш поглибленого розгляду вапропонованого методу роарахунку висоти м1кронер1вностей оброблювано! поверхн!, в якому використано дов1льний виб1р посл1довност1 ki (номер1в виборок), виходячи а розпод!лу часток эносу еа розм1рами, виведено загальна р!вняння для роврахунку Z(x) : .

Z(x) - ——-lí?k.o(2x/dk.o) +

О

1 •> 2 Xk. t + Xk.l-1 „2

+ - ,5- C2k. jdk.it9k.it-- <x----• (fl>

2 1T1 dk. i 2

в якому дов1льн1 стал1 Cr. i визначаються формулою:

(10)

dk.o Фк. i£(2kt + 1)1/21_

На основ1 цього р!вняння з використанням методу Монте-Карло, запропоновано метод компьютерного моделювання проф1лограми оброб-лено! поверхн!. Метод перев!рено.при пор1внянн1 вмсдельовано'1 1 реально! проф1лограм ил1фовано! nosepxni сила. Похибка розрахунку параметр1в шорсткоот! по вказаним проф1лограыам по Ra i по Rmax не -перевищувала 10%. Хороша аб!мпсть експериментальних 1 теоретичних данях зууовила молаивЮть ыоделювання пол1ровано'1 поверхн! сила. При компьютерному моделвванн! були використан! дан1 С. Шнаржа, ег1дно а яюши dD - 10 нм, 1 розрахован1 величини dk. i - (ki+l)d0 ! параметру розподалу Пуассона s. - 0,7. Розрахована проф1лограма дозволила визначити, що висота окремих 1Лкронер!вностей пол!рова-но'1 поверхн! скла складае величину* в:д 2 до 8 нм, Ra - 1,2 ни 1 Rmax - 8,7 НМ.

Оц!нка наведених даних дозволила стверд.жувати, щр вони в!дпо-в!дають результатам спостерег.с-нъ м1кронер1вностей пол1рованих по-верхонь скла аа допомогою еле.ктронного м1кроокопу (Брюхе i Поппа -1 ям), при фотографуванн! по методу фазового контрасту (Твзйман -частки нм). нетодсм в!дбивачня рентген!вскнх-промен!в (Еренберг -б!ля 1 нм), за допомогои смуг Ф1ао (Х1венс - 1 - 4 нм), методом баготопроменево! !нтерферометр!1 (Таланск1 - 2 ни, Кехлер - 4 - 8 нм).

Механ!ам прециз1йнсго формоутаорення оптичшх поверхонь доо-л1джено на основ! р1вняиня аносу, обгрунуування якого наведено у роэдш 3. .3 урахуванням того, щр 1нтенсивн1сть аносу иол] [овального 1нструмэнту V загелшть в1д довкини шляху тертя елрментаргго! д!лянки його робочо! поверхн! по оброблюван!й поверхн! детал1 L(r), для V викориетано вираз:

U(r)

• V(r) - kpa(r)---L(r) , ... (И)

U(r) + Uo *

де k - коеф1ц!ент, г - рад1ус-вектор кгльцевих вон 1нструменту.

На основ! проведеннх розрахушиь ! експериыбнтальних досл!д-

лень встановлено, що для эабевпечення високо! точност! формоутво-рення оптичних поверхонь (N - 3 - Б 1нтерференц1йних к1лець) необ-х!дно викориотовувати конструкц1ю робочого шару пол1рова1ьного 1нотрументу i настройку верстата у в1дпов1дност! о формулами, вв-яауючими коеф1ц!ент заповнення поверхн1 1потрументу ki(r) s Kl-нематичними параметрами е0, е„ i L - нескметрП, вмШеяип 1 довжн-ни штриха:

Формоутворення плоских поверхонь;

1. 1нсгруменг - верхнл ланка:

MD - lEíeo/ryr1. (12)

де Е - повний ел1птичиий 1нтеграя 2-го роду;

2. 1нструмент - нижня ланка:

4-?к(г + е0)

ki (г)--„- , (13)

6itrF(?k.k)

де F(<?k,k) - пеповний ел1птичний 1нтеграл 1-го роду,

* Г2 + во2 - R!2 r<Ri~ е°''

фк - arcóse-]. Ri - е0 < Г < Ri + e0¡ (14)

2ге0

О . г > Ri + e0¡

k - 2(re0)1/z/(r + e0) - модуль, Ri - рад1ус оброС.п>вано1 детал!. Дормоутворення оферичнкх поверхонь:

D-arcsin(r/D)

kj (г)--—-, (15)

2r-arcsln(D/2R)

де D - д1амвтр 1нотрументу, R - рад1ус кривизни оброблювано! "по-верхн1.

Формоутворення цил1ндричних поверхонь;

К(к) Ц \г

kl(z)~TS-ZÜ75 1~Г-- 1 + ln Т" ]"п(2)' (16)

(R2 + z2)1/2 L2 L

де 2 - координата, r - pafllyc цил1ндрично! поверхн1, Li 1 Le -довжини оброблввало! детая! 1 1нструыенгу, К(к) - повний ел!птич-ний 1нтеграя 1-го роду, к - R-ÍR2 + г2)'1/г - Модуль 1нтёграду,

. ■ г 1, z < L2/2 п(2) - \

L О, г > Ьг/2.

KplM того, виведено р1вняння для роарахуюмв коеф1ц!енту ва-повяенна поверхн1 пол!рувального 1нструменту i к1нематичних параметр! в процесу пол!рування спец1ально для найб!льи поширених у оп-тичному виробництв1 верстат1в типу ШП.

Шоотий роад!л. Розроблено 1нструмент для п!дготовки поверхонь деталей а кремневемвм1щуючих матер!ал1в п!д пол!рування (тонкого алмазного вл!фування, доведения 1 попереднього пол1рування), а та-кох способи його виготовлення.

На ochobI теоретичних 1 експериментальних результат1в, наве-дених вище, аапропоновано критерИ вибору псл1рувального порошку (по величин! частоти власних коливань и>ой) i зв' язуючого (по величин! зсувно1 в'яакост! ). оптим1зовано по продуктивное^ пол!ру-вання 1 вносу 1нструменту склади пол!рувальних компоаиц!й, на основ! яких розроблено под1рувальний Инструмента эь'яваниы пол!ру-вальним порошком оксид 1 в р!дк!сноземельних 1:етал!в э товарним знаком "Аквапол". Розроблено конструктI робочого шару пол!рувального 1нструменту "Аквапол" для обробки плоских, сферичних 1 цил1ндрич-них поверхонь, забезпечуючих високу 1 стаб1льну у час1 точнЮхь 1х формоутворення ( N - 3 - 6 1нтерференц1йних к1лець). а також способи його виготовлення.

На основ! реаультат!в лабораториях 1 виробничих випробувань 1нструыенту "Аквапол", проведених у IHM HAH Укра1ни, HBO "Оптика" (м.Москва), Феодос!йському оптичному завод!, Красногорському меха-н!чноыу 8авод1, ВО "Руб!н (м.Литкар!но), ВО "Завод Арсенал" (м.Ки-1в). аавод! "Електронмаш" (м. Шнськ), 1зюмськоыу оптико-механ!ч-ному завод!. "Carl Zeiss Jena" (Н1меччина), "Weopta" (Чех1я i Сло-вак!я), -"СОМ" (США) та !н. установлено, що продуктивн!сть шшру-вання ним сягав Ö.4 мкм/хв, в1дносний внос - 1 - 12, при точност! N - 3 - Б 1нтерферешд1йних к!лець, шорсткост! R2 - 0,05 мкм 1 оп-тичн1й чистот1 PHI - PIV оброблених поверхонь. Кр!м того, пор!в-няльн1 випробуваяня 1нструыент1в "Аквапол" 1 "МаН.Х" (1тал1я), "Cerpet" (Япон1я), 6Е 1 7Е (США), проведен! в "ССМ", показали, щэ по величин! в!дхилення форми оброблювано! поверхн! "Аквапол" эна-ходиться на р!вн1. а по шорсткост! - перевершуе вказан! 1нструмен-ти. В пор!внянн! а традидгйиим процесом пол!рування онтичних деталей за допомогою пол1рувальних суспенз!й використання !нструменту "Аквапол" забезпечуе аникення трудоы!стксст1 пол!рування на ЗОХ. зб!льшоння розм!рно! ст!йкост1 !нструменту в 150 paaiB, зменьшення виграг пол1рувальннх породе]в не меиве, як у 10 раа!в. При цьоиу

виклочаеться операЛя правки форми робочо'1 ncmepxni йютрументу, пол!пшуютьсл умови прац1 прадаочих i створюються умови для автома-тизац11 процесу пол1рування.

Розроблено технолог!чний регламент нового процесу предавiиного формоутворення оптичких поверхонь при пол1руванн1 !нструментом "Аквапол", зг1дно з ягам зд1йснюеться виб1р конструкцП mviipy-валыюго 1нструменту 1 настройки веротата по к1нематнчним 1 режим-ним параметрам для обробки оптичних деталей високо'1 i середньо! тсчиост1, а таком методику i пакет прсграч для íx роэрахунку.

0СН0ВН1 БИСНОВКИ ТА РЕЗУЛЬТАТ!! РОБОТИ.

У результат! проведених досшдкенъ вир1шено велику наукову проблему, яка полягае в створенн! ново! концэпцП формоутвсрепня поверхонь деталей 8 кремнеземвмИдуючих матер!ал1в ! розробд! на 11 основ1 нових 1нструмент!в 1 технолог1чних процео1в ix ф1н1шно! обробки, що мае важлизе кародногосподарсысс значення.

Ооновн! пауков! та практнчн! результат».

1. Уперае аапропонована кластерна модель вносу поверхонь об-роблявано! детал! 1 1нструмонту в ав'яваним пол!руваль;шм порошком, яка дозволила обгрунтувати нову концепц1в прециз1йного пол1-рування поверхонь деталей 8 кремнеэемвм1щувч1И матер1ал!в.

2. Виведэно анал1тично р1вняния зносу, яке дозволяв розраху-вати продуктивн!сть зняття обробдвзаного матер1алу та 1нтенсив-н1сть вйосу 1нструменту в залежноот1 в1д технолог1чних параметр1в процесу пол1рування, конструктивних параметр!в 1нотрументу та детая!, ф1вико-х1м1чних влаотивостей оброблюваного ызтер1алу та 1нс-трументу, Ндростатичних та г!дродинам1чних характеристик технсшо-г!чного соредовища 1 спектроскоп1чних характеристик контактукзчлх т1л. Експериментально показана в1дпов1дн1сть результат!в розрахун-к!в 1 досИдних даних. ;

3. На основi кластерно! модел1 вносу роароблено метод уточне-ного розрахунку висотних параметра шорсткоот! оброблено'1 поЕерх-н!, виходячи о розм1р1в часток диспергованого матер1алу. Одержан! при компьютерному иоделювани! проф1лограмн оброблених поверхонь добре уБгоджуються а експериментальними даними.

4. Виявлено ав'явок м1ж продуктивн1отю зняття оброблюваного ыатер1апу та floro х1м1чним складом 1 в1дносною д1електричною щхь никн1стю.

Б. Вивчено ыехан1эм втомного зноеу кремнеземвм1щуючих матер!-

ее

ал!в при поя1руванн1 1нструмзнтом э ев'яваиим пол1рувадьним порошком, ягай включав поЕке г1дроксилввання оброблювано! поверхн! за рахунок г!дрол1ау та вищрлення; утворення на н!й дефориовзних зв'язк1в, як! являмть собою зародки часток зносу; гетерол!тичний розрнв деформованих зв*язк1в та утворення радикальних центр!в; резонансне зростання енергП няаотера, роэрив подв1 иного вв'яаку 31-0 з утворенняи на поверхн! силиленового центру; в1дрив кластера а випромПшванням електрону та утворенням на н1й поверхневого немостикоього атому киска; окиснення силиленового центру; реком-б1нац1ю рздихальних центр1в та 1>; г1дрол1з а утворенням поверхн!, яка 1дентична почзтков1й.

В.Установлено, цо при вваемодП'л часток ЗЮг 1 СеОя, як1 утео-рмись у процес! пол!руьа:шя в аон1 контакту оброблювано! детал1 1 1нструменту, йа поверхн! 1пструменту вони докал!зухш>ся аа рахунок ф1зично1 адссрбцП 1 утворюзться нал1т пол!ыеризоьаного кремнезему за рахунок хемооорбцп. .

7. Рсзроблено метод розрахунку конструктивна параметр 1п !:ю-трументу та к!нематичяих параметр!в кастройга веротату, як1 забеэ-печують при пол!руваш! плоских 1 сферичних поверхонь точн1сл> 1х геометрачно! форми у межах М -3-5 1нтерференц!йних к1лець..

8. РозроЗлено ней! 1нструыенти для п1дготовки поверхонь п!д пал1руван:ш та спсссби IX виготовленна;

9. Роарг-Олсно новий 1нструме:ге "Аквапол" з ав'язаним пол!ру-завьним порошком та технолог!*) Аого виготовлекня;

10. Уперше розроблен! методика 1 програмй розрахунку на ПЕШ кокструкцП робочого шару под!рувачьного 1нструыонту 1 параметр1в настройки верстату, кк1 забеепечують необх1дну то,ш1сть форкэутво-рення поверхонь;

11. На основ1 результат1в досл!дяень розреблено технолог1чиий регламент нового процесу ярецнз!иного формоутворення оптичннх поверхонь при пол!руванн! !кструментом "Акегдол", зикористаикн якого аабезпечуБ аниження трудом!сткост! пол!рування'на 302, зб1льЕення рбэм1рно! ст!шсост! пол1рувального 1нструменту в 150 раз!в, аыень-шення витрат пол1рувальних порошк1в у 10 -раа1в, дозволяв дскор!нна покращити культуру вирсбницгва та умови прац1 працюючих за рахунок виклочення а процесу лол1рувальних порош;!в у в1льному стан! 1 отворити умови для автоматиаац!! процесу обробки деталей.

12. Науков1 та практичн1 реаультати впроваджен! на 11 п!дпри-емствах оптшю-мехашчно! та електронно1 прсмисловоот1 э Батальна р1чиим економ!чним ефектом 61ля 1230 тис. крб. у ц1нах 1990 року.

Основы1 результат» роботи подано у таких публ1кац1ях:

1г Тепловые явления при алмазном полировали, ювелирных граненых камней / В.В.Рогов. Ю.Д.Филатов, В.Р.Карапузов и др. // Синтетические алмазы.- 1978.- вып. 3.- С. 49-53.

2. Филатов Ю.Д., Рогов В.В., Еурман Л. Л. Влияние конструкции инструмента на его работоспособность при плоском шлифовании стекла // Там же.- 1979.- вып. 3.- С. 26-32.

3. A.c. 688323 СССР, МКИ В 24 D 1/00. Торцевой шлифовальный круг/ Ю.Д.Филатов, В.В.Рогов, Л.Л.Бурман,- Опубл. 30.09.79, Бюл.И 36.

4. Энергетическая оценка работоспособности алмазного инструмента при шлифовании стекла / А.П.Денисенко, Ю.Д.Филатов, В.В.Рогов, Н.Д.Рублев // Сверхтвердые материалы.- 1981.- N3.- С. 62-65.

Б. A.c. 1013754 СССР, МКИ G 01 В 11/26. Способ контроля оптических деталей / Ю.Д.Филатов, В.В.Рогов, А.И.Шарапа.- Опубл. 23.04.83, БЫЛ. N 15.

6. Сравнительные испытания инструментов различных характеристик для тонкого плифования оптических деталей иэ отекла / В.В.Рогов, Ю.Д.Филатов, Л.Л.Бурман и др. // Алмазы и сверхтвердые материалы.-' 1983.- вып. 1.- С. 8-9.

7. A.c. 1077764 СССР, МКИ В 24 В 13/00. Способ обработки оптических деталей / Ю.Д.Филат в, В.В.Рогов, Л.Л.Бурман и др.-Опубл. 07.03.84, Оол. N 9.

8. Филатов Ю.Д. Исследование точности формообразования плоских поверхностей оптических деталей при финишной алмазной обработке // Сверхтвердые материалы.- 1985.- N2.- С. 61-66.

9. Рогов В.В., Филатов Ю.Д., Бурман Л.Л. Исследование процесса формообразований Поверхностей оптических деталей ив отекла при тонком алмааном йлифовании // Оптико- механическая промышленность.- 19Ьо.- N2.- С. 37-40.

10. Пути повьгаения точности формообразования оптических поверхностей / В.В.Рогов, Ю.Д.Филатов, В.С.Чередник, Л.М.Друченно // Сверхтвердые материалы.- 1985.- N3.- С. 64-66.

11. Рогов В.В., Филатов Ю.Д., Бурман Л.Л. Износ алмазного инструмента при финишной обработке оптических деталей из отекла // Трение и износ.- 1985.- Т.е.- N1.- С. 48-64.

12. А.о. 1187971 СССР, МКИ В 24 Ь 18/00. Способ изготовления. рабочего слоя абразивного инструмента / Л.Л.Бурман, С.Ы.УМан, Ю.Д.Филатов, Г.® Невструев.- Опубл. 30.10.85, Бюл. N 40.

SO

13. Бурман Л.Л., Филатов Ю.Д. Разработка управляемого процесса приготовления шихты абразивного инструмента // Сверхтвердые материалы.- 1986.- N1.- С. 28-33.

14. A.c. 1234177 СССР, МКИ В 24 D 18/00. Способ изготовления рабочего слоя абразивного инструмента/ Л.Л.Бурман, Ю.Д.Филатов. Опубл. 30.05.86, Вол. N 20.

15. A.c. 1237387 СССР, МКИ В 24 В 7/00 // В 24 В 13/00. Способ обработки плоских поверхностей оптических деталей / Ю.Д.Филатов, В.В.Рогов, Л.Л.Бурман и др.- Опубл. 16.06.86, Бюл. N 22.

16. A.c. 1263513 СССР, МКИ В 24 D 3/34. Масса для изготовления полировального инструмента / А.П.Денисенко, В.В.Рогов, В.В.Гу-жов, Ю.Д.Филатов и др.- Опубл. 15.10.86, Бюл. N 38.

17. Оценка эффективности и совершенствование методов приготовления шихты для алмазно-абразивного инструмента / Л.Л.Еуриан, Ю.Д.Филатов, В.В.Рогов и др.// Сверхтвердые материалы.- 1988.-N6.- С. 40-44.

18. A.c. 1430237 СССР, МКИ В 24 В 1S/00. Способ обработки торца звукопровода ультразвуковой линии задержки / В.В.Рогоз, ».Д.Фидатов, Н.Д.Рублев и др.- Опубл. 08.10.88, Бюл. N 38.

19. Оценка работоспособности алмазного инструмента для обработки звукопроводов с учетом относительной диэлектрической проницаемости его реяуцего слоя / Ю.Д.Филатов, В.В.Рогов, Н.Д.Рублев, И.В.Дракин // Сверхтвердые материалы.- 1988,- N6,- С. 27-28."

20. Работоспособность инструментов со связанным абразивом при полировании стекла / В.В.Рогов, Ю.Д.Филатсв, А.П.Денисенко и др.// Оптико-механическая прошшленность. - 1989.- N 1,- С.35- 87.

21. Филатов Ю.Д., Бурман Л.Л., Рогов 6.В. 'Закономерности распределения диспергируемых частиц отекла по размерам // Сверхтвердые материалы,- 1989.- N2.- С. 63-55.

22. A.c. 15С2067 СССР, МКИ В Ol F 3/18. Способ приготовления смеси / Ю.Д.Филатов, Л.Л.Бурман.- Опубл. 23.08.89, Бюл. N 31.

23. A.c. 1514593 СССР, МКИ В 24 D 5/00. Торцевой шлифовальный круг / Л.Л.Бурман, Ю.Д.Филатов, Е.Б.Верник и др.- Опубл. 15.10.89, Вел. N 38.

24. Точность формообразования сферических поверхностей линз при полировании инструментом со связанным абразивом / Ю.Д.Филатов, В.В.Рогов, Н.Д.Рублев и др.// Оптико-Механическая промышленность.-1090,- N 1 - С. 54 - Об.

25. A.c. 15797G2 СССР, МКИ В 24 D 3/28. Абразивная ыасса rio-лировапьного инструмента / Ю.Д.Филатов, В.В.Рогов, Н.Д.Рублев и

др.- ОпубЛ. 23.07.vO, Бюл. N 27.

26. Полирование линз серийного производства инструментом оо связанным абразивом / С.Д.Тауснев, В.Д.Сахно, В.В.Рогов, Ю.Д. Филатов и др. // Оптико-механическая промышленность.- 1990.- N 3.-С. 68 - 69.

27. Свидетельство N 88333 на товарный знак. Полировальный инструмент "Аквапол".- приоритет 22.05.89.- варегистрирован 19.03.90.

28. Прецизионное формообразование поверхностей деталей ИК техники и точной оптики из неметаллических материалов о использованием алмазного микроточения и полирования инструментом "Аква-пол'УВ.В.Рогов, Л.Л.Бурман, Ю.Д.Филатов, В.И.Сидорко // Вопросы оборонной техники.- Сер. 17.- Наука - производству.- 1990.- Вып. 1(29). С. 20 - 22.

29. Narzedzle "Akwapol" do preoyzyjnego polerowanla szkla optycznego / W.W.Rogo», Ju.D.Fllatow, N.n.Rublew, I.W.Drakln, M.N. Prlchno.- IV Mledzynarodowa Konferencja "Obrobka materlalow nlemetalowych": Rzeszow, maj, 1990.- 0. 199 - 202.

30. Presnost tvarovanl sferlokych povrchu optlckch soucastl lestlclv nastrojem "Akvapol" / J.D.Fllatov, V.V.Rogov, N.D. Rublev, l.VvDrakln, V.M.Altsuller, V.P.Korovkln, M.Vychodll// Jemna meohanika a optlka.- 1990.- N Б.- S. 133 - 136.

31. A.C. 1604589 СССР, МКИ В 24 D 3/34, 17/00. Способ изготовления Абразивного инструмента / Ю.Д.Филатов, В.В.Рогов, Н.Д.Рублев Й др.- Опубл. 07.11.90, Бюл. N 41.

, 32. A.c. 1625674 СССР, МКИ БВ 24 D 3/06. Масса для алмаа-но-абразивного инструмента / Ю.Д.Филатов,В.В.Рогов,Н.Д.Рублев и др.- Опубл. 07.02.91, Бюл. N Б. .

33. Выбор компонентов связки инструмента для обработки оптического сикла / Ю.Д.Филатов, В.В.Рогов, Н.Д.Рублев и др.// Оптико-механическая промышленность.- 1991.- N 1.- С. 66 - 67.

34. A.c. 1646825 СССР, МКИ В 24 D 7/0О. Торцовый шлифовальный инотрумент / Ю.Д.Филатов, В.В.Рогов, Н.Д.Рублев и др.- Опубл. 07.ОБ.91, Бил. N 17.

35 A.c. 1657360 СССР, МКИ В 24 D 17/00. Полировальный инотрумент для обработки сферических поверхностей / Ю.Д.Филатов. В.В.Рогов, Н.Д.Рублев, И.В.Дракин.- Опубл. 23.06.01, Бюл. N 23.

36. A.c. 1662823 СССР, МКИ В 24'D 3/28. Способ изготовления полировального инструмента / Ю.Д.Филатов, • В.В.Рогов, Н.Д.Еуолев и др.- Опубл. 15.07.01, Бюл. N 26.

37. Точность формообравования поверхностей плоских оптических •деталей инструментом "Аквапол"/ Ю.Д.Филатов, В.В.Рогов, Н.Д.Рублев

И др.// Сверхтвердые материалы,- 1991.- N 3,- С. 64 - 68.

38. Филатов Ю.Д. Обеспечение точности формообразования плоских поверхностей оптических деталей при обработке методом притира // Tau же.- 1991.- N 4.- С. 62 - 66.

39. Филатов Ю.Д.' Определение оптимальной формы инструмента при полировании плоских оптических поверхностей // Трение и износ.- 1991.- Т. 12.- N 3.- С. 462 - 4Б8.

40. Филатов Ю.Д. Механизм образования микрорельефа поверхности при обработке стекла // Сверхтвердые материалы.- 1991.- N5.- С. 61-65.

41. A.c. 1705053 СССР, МКИ В 24 D 3/28. Способ изготовления полировального инструмента / Ю.Д.Филатов, В.В.Рогов, Н.Д.Рублев и др.- Опубл. 15.01.92, Вол. N 27.

42. A.c. 1717326 СССР, МКИ В 24 D 7/00. Полировальный инотру-мент / Ю.Д.Филатов, В.В.Рогов, Н.Д.Рублев а др.- Опубл.07.03.92, Вол. II 9.

43. A.c. 1796416 СССР, МКИ В 24 В 11/10. Способ полирования сферических поверхностей / Ю.Д.Филатов, В.В.Рогов. Н.Д.Рублев и Др.- Опубл. 23.02.93, Бюл. Н 7.

44. Заявка на изобретение Украины В-3402Б03/4 от 13.04.93. Масса для изготовления алмазного инструмента / В.В.Рогов, Ю.Д.Филатов, М.Н.Прихно и др.

45. Филатов Ю.Д., Рогов В.В. Новое в исследовании процесса полирования стекла инструментом со связанным полировальным порошком па основе диоксида церия.- Киев,- 1993.- 32 е.- (Препр. / АН Украины. ИСМ им. В.Н.Бакуля).

46. Филатов Ю.Д., Рогов В.В., Громов К.С. Шероховатость поверхности при обработке стекла // Сверхтвердые материалы.-1993,- N 4.- С. 42 - 46.

47. Филатов Ю.Д., Рогов В.В., Цегелышк В.В. Характер износа полировального инструмента при формообразовании плоских и сферических поверхностей оптических деталей // Там же.- 1993.- N 6. -С. 40 - 45.

48. Филатов ».Д., Рогов В.В. Особенности процесса полирования стекла инструментом со связанным полировальным порошком //Оптика и спектроскопия.- 1993,- Т. 74.- вып. 6.- С.1229 - 1236.

49. Филатов Ю.Д., Рогов В.В. Износ полировального инструмента "Аквапол" при полировании оптического стекла // Сверхтвердые цате-

зз

. риалы." 1993.- N6.- С. Б9 -62.

50. Филатов Ю.Д, Рогов В.В. Определение опаимальной формы ИЯ-струмента для полирования цилиндрических поверхностей // Там же.-

1994.- M 2.- С. 47 - 51.

51. Рогов В., Филатов Ю. Новый инструмент для полирования кремнеземсодержащих материалов // 1нформативаЦ!я та нов! технологи.- 1994.- N 3.- С. 41.

52. Филатов Ю.Д., Рогов В.В. Кластерная модель механизма уо-талостного износа 5!0г-содержащих материалов при их полировании инструментом со связанным полировальным порошком на основе диоксида церия.- Ч.1 //Сверхтвердые материалы.- 1994.- N3.- С. 40 - 43.

БЗ. Филатов Ю.Д., Рогов В.В. Кластерная модель механизма усталостного износа S102-содержащих материалой при их полировании инструментом со связанным полировальным порошком на основе диоксида церия.- 4.2 // Там же. - 1994.- N4 .- С. 48 - 52.

64. Рогов В.В., Филатов Ю.Д. обработка очковых ЛиН8 о применением полуовального инструмента "Аквалая" // Мир инструмента.-

1995.- N 4.- С. 23 - 24.

Филатов Ю.Д. Научные основы прецизионного полирования поверхностей деталей из кремнеземсодержащих материалов. Диссертация Hâ соискание ученой степени доктора технических наук По специальное*» 05.03.01. - Процессы механической обработки, станки й инструмента, Ин-Т сверхтвердых материалов HAH Украины, Киев, 1996.

Защищаются научные положения и результаты исследований физико-химических закономерностей процессов формирования прецизионных поверхностей деталей из кремнеземсодеркащих материалов при полировании инструментом со связанным полировальным порошком. Разработана новая концепция Механизма процесса полирования кремнеземсодер-жащих материалов, предложены методы расчета интенсивности износа поверхностей инструмента и детали, микро- и макрогеометрни обработанных .поверхностей, сформулированы критерии выбора полировальных порошков и материалов связующего инструмента, определены оптимальные условия точного формообразования обрабатываемых поверхностей и конструкции рабочего слоя инструмента.

Разработаны новые составы и конструкции полировального инструмента "Аквапол" и технологии его изготовления и применения для обработки плоских, сферических и цилиндрических прецизионных поверхностей оптических деталей. Разработанные инструменты и технологические процессы внедрены в производство.

Filatov Ju.D. Solentlflo fundamentals of precision polishing of surfaoes of parts from silica-containing materials. Dissertation for a doctors degree on speciality 06.03.01 - Processes of mechanical processing, machines and tools. Institute for Superhard Materials of the National Aoademy of Sciences of Ukraine. Kiev, ioea.

Solentlflo statements and results of the Investigation of physloo-ohemloal processes of forming preolsion surfaoes of, parts from silica-containing materials when polishing with tool with bended polishing powder are presented. A new concept of mechanism of polishing silica-containing materials was developed, methods * for calculation of wearrate of the tool and part surfaoes, tnicro-and macrogeometrles of maohlned surfaces were offerred, criteria of choosing polishing powders and binder materials were-formulated, the optimum conditions for precise forming of surfaces being machined, and tool working layer-designs were found.

New compositions and designs of polishing "Aquapol" tool aswellas technologies of its manufacturing and application for machining flat, spherloal and cylindrical precise surfaces of optlaal articles were developed. The tools and technological prooesses developed were introduced into production.

KjdouobI олова: креш!ваешш1щуючи ыатер1алн, пол1руванна, фор-моутворення поверхонь, точн1огь, шороткЮть 1 чистота поверхонь, вняття оСроблюваиого ыатер!алу, аноо 1нструыенту.

У .

1Идо. до друку 12.05.96. Формат 60х90Д6. Ilanip пис. № I. . Друк оФс. Ум.- друк, арк, 2,0. Ум. ф-в1дб. 2,0. Ойл.-вяд. арк. 1,8. Тирая 100 екз. Зам. № 250. Безплатно,

1нститут надтвердпх uaxepiaiiB HAH Украпш 254074, Khib-74, вул. Автозаводська, 2

Ротапринт IHM HAH Украпш