автореферат диссертации по обработке конструкционных материалов в машиностроении, 05.03.01, диссертация на тему:Определение режимов полирования оптических стекол с учетом технологических ограничений по температуре процесса

V. I I

На правах рукописи

ЩИПАНОВ АНАТОЛИЙ ВЛАДИМИРОВИЧ

ОПРЕДЕЛЕНИЕ РЕЖИМОВ ПОЛИРОВАНИЯ ОПТИЧЕСКИХ СТЕКОЛ С УЧЕТОМ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ОГРАНИЧЕНИЙ ПО ТЕМПЕРАТУРЕ ПРОЦЕССА

Специальность 05.03.01 - Процессы механической и физико-технической обработки, ставки и инструмент

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Ульяновск-1996 год

Работа выполнена в Тольяттинском политехническом институте

Научный руководитель - заслуженный деятель науки и

техники РФ,

доктор технических наук, профессор

Официальные оппоненты -Лауреат Государственной премии

-..■4 1' I . и Л .'.;. К ('.„йи 4О •.-) !.:и 1: *.) .!;• >Ц£I: О ГС '"лЧ

СЛ'УО,!. Г' ; •-МГ/'Доктор. техни1ческих;'Чаукл;Профадрр ■ г {;'}',•

- кандидат технических наук В.В.Иотов' '" ' ч '.«'-.¡а:.- т.: мл,;.!.I

Ведущее предприятие - ПО "Утес", г. Ульяновск

Защита диссертации состоится 10 декабря 1996 г. в 12.00 на заседании диссертационного совета К 064.21.02 в Первом учебном корпусе Ульяновского государственного технического университета по адресу: 432700, г. Ульяновск, ул. Энгельса, 3.

Просим Вас принять участие в обсуждении работы и направить Ваш отзыв на автореферат (в 2-х экземплярах), заверенный печатью, по адресу: 432700, г. Ульяновск, ГСП, ул. Северный Венец, 32, УлГТУ.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке УлГТУ.

Автореферат разослан " / " ноября 1996 г.

Ученый секретарь л1,!.:п ьим-.; V! .?■>„ Ф^м-:,::

диссертационного совета -, у.: ¡у- [,. Тоиы-; 'I«^.--.}.пг>.:!гп чг-нч'.: к.т.н;, профессор

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Общей тенденцией в развитии современного приборостроения является все более широкое использование коротковолнового диапазона электромагнитного излучения, причем в последнее время широко осваивается оптический диапазон. Научно-технический, прогресс в области оптического приборостроения невозможен без постоянного совершенствования технологических процессов изготовления оптических деталей. Требования к их точности возрастают и одновременно уменьшаются допустимые величины шероховатости и глубины дефектного слоя. Оптические детали должны сохранять форму и прецизионную точность обработанных поверхностей в течение длительного срока эксплуатации, быть стойкими, к воздействию механических усилий и климатических факторов, п при этом обладать способностью образовывать поверхности высокой степени чистоты. Перечисленным требованиям отвечают широко используемые в технике оптические стекла. Применяемому до последнего времени процессу их полирования свободным абразивом присущ целый ряд недостатков, которых лишен метод полирования с использованием инструмента со связанными полирующими зернами, например на основе композиции " Аквапол ", разработанного в ИСМ им.В.Н.Бакуля. Для научно-технического обеспечения внедрения в производство соответствующих инструментов и технологий необходимо провести аналитические; и экспериментальные исследования, уделив при этом особое'внимание изучению теплофизической обстановки в контактной-тояе, так как именно тепловые процессы, лимитируют режимы полирования, а значит и производительность обработки,

Цель.и основные задачи работы. Целью работы является разработка методики выбора режимов полирования, заготовок из оптического стекла инструментом со связанными'полирующими зернами с учетом технологических ограничений по температуре процесса. . . ■ ,1 ' . I

Для достижения этой цели в работе решены следующие задачи; , ■•■ .'• ,

1) исследованы энергоемкость рассматриваемого процесса, его трибологические характеристики и ряд других параметров;

2) разработана методика и исследованы геометрические парамет-, ры контакТагИнструмента с,заготовкой; ; )

3) исследовано поведение воды, используемой в качестзе СОЖ. в

зоне полирования:' - ' ' ■ '1 1 ■" - 'г . ,>

4) экспериментально''исследованы••-'сили-й-;темй'ературы.,,;возни-кающие при полирований;'1 : -"" ^'Ц-.м!'.-«, ¡у .•..:.•/.

5) разра.ботайы'.-те'пл'офйзическая модель процесса, методики расг чета контактных темпе^а^ур "и';те|пло'фиЗИче'скс!Г'о 'анйзиза ,ко'й-•''>' струкций инструмент.1 :;' ' '"¡:.'.¡у :

6) :разработана'--'методика''Эы1бор'а,;р-ейиМбй'|;11Ълир6Ьййия>'с--учетЬм ограничений по ;1 '

Общая мётодЙ|!:а;иссЛё'&ов'аний' ФезуйьтатЫ'дйссерта^ионйой ' 1 работы получены'!йа основе теоретических й< э^'спе'римёНтаДъ'ных' исследований,'разработки мсI одик, сп особ ов и •"•'устройств дЛя • изучения про'цесса1 полирования заготовок из оптического стекла новым полировальной ^Ст^'мсн^ом/'Ф-^чУт'кой^ййтных-^тб'ййе«'''5' '' ратур и теплб'ййзйческйй Ша±й3'|кьнетрукцйй инструмента 'Пров'о-:: дили при "!п

дования выполнялисерййнй1 выпускаеШм1 дбЬрУДоМйий> -

менением соврёмйшых приборо^Га-также1 йа^йецй'алйн^ 'разрабо-' : 1Л танных экспертйея^йлйн'шг-установках: ,7Геплофизические расчеты выполнены с применейЙей'-ЭВМ'Л >г,.н;>'-г-! гь^'-з"' .с-.чччкпур

Научна» йовйЗна.!; Фрйб'сйг'б• ИЬШё-Ддййны'■ УсйдвМ^форШровв--"' ния контактнь'£х1!гё^перат:ур'пр^!- п&я]ф6:Ё'анни":4'агйтов'бк' из опти- ;'; ческого стекДа; эн«рг'оемк'6стб; этого 'процесса, соотношение адгезионной й деформационной с61тавШЬщп-х-с«д^ ■де&Ьтву^щИх'-'орИ '-м -полировании':гЭкйп'6^>йм6й^йлъНЬ показаио наличг^е воды !в ;-зон'е '* контакта полировального •• инструмента ••"•••• с-- • заготовкой (а.с. №1397726).'Автором разработаны: теплофизическая модель процесса полированй-к-1!й'>ййодака'|';р^счётв-'конЫйтй.ё1Х' Геспера1-тур; методикЙ!,Ш&фкмсКт^^

возникающих |-в'П^оЦессе' пойиройа!нйя; "¿ййсоб установки1 термо-"':Г1; электродов в'разъеме,Ъбраз(цЬ'й'1из' ётёкла; (а.с:;'№$ 597347); 'мет'о^й-!'- : ка теплофизического; 1ййМйза; -кой'струкцйй -'п ; струмента; мегодика выбора ^ежй.мов пЬлйровайия с учетом' тех- • нологическч1х'<?граШчёнМ-Йо'¥ем^^ ' Инуср;\лп1:С'-У. "

Автор 'Й'-эксперимен-

тальных исследований'!Ьакбно&ёрйо^^^ -"'•

температур П^Й',пъАй'ро6аНйи| ^го'тбвЪк^йз оптического- стекла ин- "'. ' струментом ч'с6''л':евязан'нымиг%олйрую^

экспериментального"1 - йзуч'Ьния^проникновения- -'технологической жидкости в зону кон^ак^^^й'н'^т^умёй^а'нс''застойной!5 фбрмирбва- •1 ния сил и температур и зависимосш о! Услшшй обрабсики; м'ею-

дику теплофизического анализа конструкций полировального инструмента; рекомендации по технологии бездефектного полирования оптических стекол с учетом температурных ограничений режимов полирования.

Практическая ценность и реализация работы. Разработана методика выбора режимов полирования заготовок из оптического стекла инструментом со связанными полирующими зернами, с учетом технологических ограничений по температуре, которая позволяет обеспечить необходимое качество получаемых поверхностей. Разработана методика теплофизического анализа конструкций полировального инструмента* позволяющая определить оптимальное, с точки зрения снижения контактных температур, расположение рабочих элементов на корпусе инструмента.

Результаты выполненной работы в виде ряда новых методик и ,рекомендаций внедрены в институте сверхтвердых материалов АН Украины им.В.Н.Бакуля, ВНИИАЩ (г.С.-Петербург), на ОЭП "Светлана" (г. С.-Петербург), на заводе очковой оптики (г. Рыбинск), на Новосибирском приборостроительном заводе, на НПО "Орион" (г. Москва). В результате внедрения в каждом конкретном случае удалось увеличить выход годных изделий за счет исключения брака, возникающего в результате образования недопустимых контактных температур и повысить стойкость ннстру-.мента.

Апробация работы. Оснрвиые положения работы докладывались и обсуждались на Всесоюзной научно-технической конференции ( НТК ) "Проектирование, изготовление, эксплуатация и диагностика узлов трения в машиностроении", (г. Рыбинск, 1983); НТК в г. Рыбинске (1985, 1988 и 1992 г.г.);. 6-й и 7-й Всесоюзных НТК в г.Ташкенте и г. Тольятти (1984 и 1988 г.г.);. 8-й Международной конференции по шлифованию, абразивным инструментам и материалам "Интерграйнд-91" (г. Ленинград, 1991 ,г.); 3-й и 4-й Дальневосточных НТК (г. Владивосток, 1986 и 1990 г.г.); 2-й краевой НТК "Применение прогрессивных инструментальных материалов и методов повышения стойкости режущих, инструментов" (г. Краснодар, 1985 г.); научно-техническом семинаре (НТС) "Прогрессивная технология и автоматизированное оборудование для обработки деталей из неметаллических материалов микроэлектронных устройств" (г.Львов. 1988 г.): НТК "Прогрессивные процессы механической обработки неметаллических материалов" (г. Алушта. 1990 г.); НТС кафедр " Технология машиностроения-"

Я

и " Металлорежущие станки и инструменты " Тольяттинского политехнического института в ¡994-1996 годах; НТС кафедр " Технология машиностроения " и " Металлорежущие станки и инструменты" Ульяновского государственного технического университета в 1996 году .

Публикации. По результатам разработок и исследований опубликовано !5 печатных работ, в том числе получено 3 авторских свидетельства. Список публикаций приведен в конце, автореферата.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, шести глав, основных выводов, списка литературы и приложения. Материал изложен на 157 страницах машинописного текста и содержит 27 рисунков, 8 таблиц, список литературы из 106 источников и приложение на 18 страницах.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении "обоснована актуальность темы диссертационной работы.

В первой главе приведен анализ опубликованных работ, посвященных исследованию особенностей финишной обработки заготовок из оптического стекла, влияния контактной температуры на технологические показатели процесса, методов определения контактных температур при финишной обработке.

Как показал анализ, этим работам присущи следующие недостатки: нет единого взгляда на механизм снятия припуска при полировании стекла; фактически не изучена теплофизика процесса полирования стекла инструментом со связанными полирующими зернами: отсутствуют методики изучения контакта инструмента с заготовкой в процессе обработки и, в частности, поведения водных СОЖ в зоне полирования.

Эти, а также ряд других недостатков не позволяют разработать методику определения рациональных режимов полиров;ания заготовок из оптических стекол инструментом со связанными полирующими зернами с учетом технологических ограничений по температуре процесса без проведения дополнительных исследований .

Вторая глава посвящена экспериментальным исследованиям некоторых параметров, характеризующих изучаемый процесс. В ней определены: его энергоемкость; зависимость возникающих

при полировании сил от режимов обработки; соотношение деформационной и адгезионной составляющих силы полирезания; геометрические параметры контактной зоны; наличие в зоне обработки жидкости.

Вид износа или повреждаемости полируемой поверхности можно оценить зная энергоемкость процесса, которую определяли при помощи специально сконструированного калориметра.

Эксперименты показали, что при полировании заготовок из оптического стекла инструментом со связанными полирующими зернами абразивное изнашивание маловероятно, а съем припуска осуществляется в результате молекулярных и химических взаимодействий материалов заготовки и инструмента, а также в результате усталостных и термоусталостных процессов.

Соотношение молекулярной и механической составляющих силы, возникающей при полировании, определяли на специально сконструированном трибометре, в котором плоский образец из композиции "Аквагол" помещался между двумя сферическими ин-денторами, изготовленными из оптического стекла. Результаты экспериментов показали, что величина механической составляющей на несколько порядков меньше молекулярной и следовательно, при полировании абразивного изнашивания заготовки не происходит. Эти результаты использовали при разработке теплофизи-ческой модели процесса.

Одной из наиболее важных характеристик изучаемого процесса является фактическая площадь контакта инструмента с обрабатываемой поверхностью и средний размер отдельного дискретного контакта. Автор разработал устройство для определения фактической плошади контакта изделий, на которое получено авторское свидетельство №1397726. С помощью этого устройства фотографировали зону контакта при различных силах прижатия инструмента к заготовке. Полученные фотографии анализировали с привлечением математического аппарата, предложенного А.А.Глаголевым. В результате обработки фотографий установили, что контакт организованного инструмента, с заготовкой дискретный, упругий и насыщенный. В пределах изучаемого диапазона изменения силы Ру фактическая площадь контакта изменяется незначительно и составляет в среднем 20% от площади геометрического контакта. Средние размеры контакта определяли с помощью этих же фотографий по методике, разработанной С.А. Салтыковым.

Установлено, что средняя площадь контактной площадки составляет 4,72-10'4 мм2.

При помощи устройства, изображенного на рис.1, наблюдали за поведением в зоне обработки используемой в качестве СОЖ воды. Выявлено, что вода присутствует в зоне контакта постоянно; практически все контактные площадки окружены ею; за отдельными выступами, как и за рабочей зоной инструмента в целом, при рассматриваемых скоростях обработки, нет зон свободных от воды.

В третьей главе на основании проведенных экспериментальных исследований.разработанна теплофизическая модель процесса полирования и дано ее аналитическое описание.

Инструмент на^ основе. композиции "Аквапол" состоит из корпуса, на котором закреплены рабочие элементы, обычно цилиндрической формы. Расположение последних на корпусе может иметь ряд модификаций. Для проведения теплофизических расчетов разработали универсальную модель, которая учитывает процессы обработки инструментом с произвольным расположением рабочих элементов на корпусе.

Общую теплофизическую схему процесса обработки представили в виде, показанном на рис.2. Над точкой А, находящейся на поверхности заготовки, на расстоянии Ь друг от друга со скоростью V и движутся рабочие элементы диаметром Бэ. Между элементами происходит сток тепла из заготовки в воду, плотностью qc. В процессе взаимодействия отдельного рабочего элемента с заготовкой на нее действует ряд тепловых источников размером <1к и плотностью як. Между этими источниками в результате присутствия в контактной зоне воды на длине 1 происходит сток тепла плотностью я°- Взаимодействие источников и стоков (плотностью Я* в заготовку, яп и я« из заготовки) и определяет теплофизическую обстановку в зоне обработки.

Задачу по определению температур в зоне обработки решали по частям. В начале находили температуры, возникающие под отдельным контактом рабочего элемента с заготовкой. Схема задачи в этом случае имеет следующий вид: по полупространству движется двухмерный (круговой) тепловой источник плотностью я*. Плотность тепловыделения по осям X и Ъ распределена

я

исг*оииел(

Рис. Схема истоойстВо для изучения

—-' / '

по&едения СОЖ 6 зоне контакта

равномерно. Источник быстродвижущийся (критерий Ре действующий длительное время (процесс установившийся).

При нахождении контактной температуры определял: прсдеденис теплоты между заготовкой и инструментом, дл решали балансовую задачу. Кроме того, зная, что в зоне ко] полировального инструмента с заготовкой находится вода, тывали снижение температуры в результате ее охлаждающег ствия. Процесс охлаждения рассматривали в виде схемы, п торой на поверхности полупространства быстро движется п вой сток тепла интенсивностью дп. При этом определяли к< циент теплоотдачи в воду.

При расчете температуры, возникающей в результате £ отдельного полировального элемента, находили суммарну] пературу Тк, т, которая образуется в результате воздейст; поверхность заготовки нескольких тепловых источников и тепла:

Тк,т=Т3мах.(т.А+1).

В этой зависимости

3 Â3 у я • V„ SK 1 ; с +2' Xtt уа3-п' dK

VV^-Vv lv ;

где m - число циклов нагрева; Хз и Хг - коэффициенты те температуропроводности заготовки; Хи - коэффициент теп водности инструмента; Sk - площадь единичного koi /-отношение Pz/Pv.

Для экспериментального определения коэффициента j струировали и изготовили динамометр, обладающий высок< ностью и чувствительностью.

В результате проведенных исследований установлено, ношение сил Pz/PvB рассматриваемом диапаэоне режимов л вания изменяется незначительно и при обработке оптическ кол из различных материалов колеблется около 0,5.

Кроме того, в работе приведены зависимости, позволяю! определить взаимовлияние отдельных полировальных злемек на контактные температуры, т.е. оценить накопление тепла в за товке при работе инструмента в целом.

Эта часть теоретического анализа позволила внести прел жения об оптимизации расположения полирующих элементов корпусе инструмента, в результате чего, взаимовлияние отделы элементов снижается до минимума, что, в свою очередь, позвол снизить температуру в контактной зоне.

При анализе теплофизической обстановки в зоне конта инструмента с.заготовкой необходимо знание численных значе их теплофизических коэффициентов. В процессе работы опр< лили экспериментально теплофизические коэффициенты комп< ции" Аквапол

В четвертой главе описаны использованные эксперимент ные методы определения контактных температур и представ анализ ^эмпирических данных. Экспериментально проверены пс ченные аналитическим путем значения температур в зоне обра£ ки.

В основу метода измерения температур на поверхности з: товки при полировании положено использование стандартных кусственных термопар с нестационарным горячим спаем, кото] образуется лишь при работе полировального инструмента пу наволакивания тонкого слоя одного термоэдектрода на др\п Тонкий слой практически мгновенно принимает температ; близкую к температуре обрабатываемой поверхности.

Для того, чтобы уменьшить размеры горячего спая, а еж вательно, увеличить быстродействие термопары, термоэлектр из стандартных проволочек хромели и копели 00,07 мм расп щивали на ультразвуковом плющильном стане. В результате эт получены ленты термоэлектродов толщиной 5-8 мкм, кото впаивали в образцы из оптического стекла.

На способ спаивания термоэлектродов со стеклянными об цами получено авторское свидетельство № 1597347,

Значения контактных температур, полученные с использ! нием расплющенных термоэлектродов, сравнивали со значены полученными при помощи напыленных в вакууме термопар, пыление проводили на установке типа УРМ 3.279.017.

Эксперименты показали, что расплющенные термозлектрс при равной точности с пленочными, гораздо удобнее в эксплу

ции и более просты в изготовлении. Поэтому, измерение контактных температур проводили при помощи расплющенных и впаянных в стекло термоэлектродов.

В результате экспериментов установлено, что величины контактных температур, полученные при помощи аналитических расчетов, незначительно расходятся с их экспериментальными значениями ( не более чем на 15% ). Следовательно, разработанные аналитические методики можно использовать при определении рациональных режимов полирования,

В пятой главе представлена методика определения режимов полирования заготовок из оптического стекла инструментом со связанными полирующими зернами с учетом технологических ограничений по температуре процесса.

Процедура оптимизации на основе линейных или нелинейных соотношений не вызывает особых затруднений, так как она хорошо отработана. Некоторые сложности возникают при учете нетрадиционных ограничений, к которым можно отнести температурные.

При определении максимально допустимых контактных температур [Т], возникающих при полировании заготовок из хрупких неметаллических материалов, в частности оптических стекол, инструментом со связанными полирующими зернами, необходимо сравнить те\1ператури«1е;-ограничения обусловленные: термостойкостью материала заготовки [АТ], под которой в работе' понимается градиент температур на поверхности заготовки не приводящий к возникновение.микротрещин (рассчитывается по формуле Г.М.Бартенева); термостойкостью инструмента [Т ев]; температурой фазовых изменений материала заготовки [Тд] (для неорганических стекол - температурой стеклования).Т.е.

[Т]<[ДТ]; [Т]<[Тса]; [Т]<[Тд].

Наименьшая из этих трех температур и определяет допустимую контактную температуру. Используя полученные в диссертации зависимости определяли режимы полирования приводящие к ее возникновению. Например, для полирования плоских заготовок из оптических стекол различных марок инструментом на основе композиции "Аквапол" на станке 2ШП-200 в работе получены области допустимых режимов полирования, которые показаны на рис.3 ( заштрихованная часть ). При этом учтены ограничения по

Рг, МПа 0.3 +

0.2 ■ •

0.1 •■

Рг,

МПа 0.3-

Уи = (2.29/Рг)!<:

Уи = (2.94/Рг)'0025

ж

•ч—I—I—I—н

0 0.5 1 1.5 2 2.5 Уп'м/с 0 0.5 1 1.5 2 2.5 Уо, м/с стекло— К8,[Г]= 158 °С Стекло — ЛК5/[Т]=250 °С

Уи = (2.07/Рг)1052

Рг, МПа

0.3 +

Уи = (2/Рг)1066

0 0.5 1 1.5 2 2.5 Уо, м/с 0 0.5 1 1,5 2 2.5 Уи, м/с

стекло— БК4ДТ]=130°С стекло — ТК1б,(Т1=125вС

Рг, , Рг,

Уи = (2.54/Рг)1048

МПа 0.3 +

0.2. • •

Уи = (2.21/Рг)105

0.1 ••

0 0.5 1 1.5 2 2.5 Уо, м/с 0 0.5 1 1.5 2 2.5 Уи, м/с стекло— ФуГ|=195вС стекло—ТФ5;[Т]= 170 «С

Рис. 3. Область допустимых режимов полирования с учетом температурных ограничений

возможностям станка и допустимым температурам.

Экспериментальная проверка полученных режимов полирования показала, что при работе в этой области брак, вызванный температурным фактором, практически отсутствует.

Полученные зависимости, описывающие область допустимых режимов полирования с учетом температурных ограничений, использовали при решении конкретных оптимизационных задач для нахождения рациональных режимов полирования заготовок из оптических стекол.

Важно отметить, что применение при полировании оптических стекол инструментов со связанными полирующими зернами позволяет: повысить производительность процесса до двух раз ( по сравнению с обработкой полировальными суспензиями на смоляных или синтетических полировальниках ); снизить расход дорогостоящих полировальных порошков из редкоземельных элементов в 15-20 раз; повысить размерную стойкость до 150-ти раз в сравнении со смоляными полировальниками; повысить экологическую безопасность процесса полирования, т.к. не применяются суспензии. Однако, интенсификация процесса съема материала заготовки. в ряде случаев приводит к повышению брака дорогостоящих изделий на конечной операции. Ограничение режимов полирования с учетом допускаемой температуры на полируемой поверхности, вызывает необходимость несколько снизить производительность операции по сравнению с обработкой инструментом со связанными полирующими зернами, но без учета температурных ограничений. В этом случае, производительность процесса оказывается все же значительно выше, чем при применении суспензий, а процент брака на операции даже ниже, чем при работе суспензиями.

Кроме того, учет температурных ограничений при выборе режимов полирования позволил сократить расходы на дорогостоящий полировальный инструмент.

Экономический анализ показал, что во всех случаях, некоторое повышение себестоимости операции ( при учете температурных ограничений ) за счет снижения производительности процесса, безусловно перекрывается снижением затрат на брак и повышенный износ инструмента.

В шестой главе приведены примеры опытно - промышленной проверки и внедрения результатов исследований.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

• !. Тепловые процессы, происходящие в контактной зоне при полировании-оптических стекол инструментом со: связанными полирующими зернами. в значительной мере влияют на съем припуска и формирование качества обработанных .поверхностей. Тепловой фактор оказывает как положительное (активизация химических' процессов, происходящих в контактной зоне, а следовательно, повышение производительности процесса), так и отрицательное (возникновение градиентов, температур, приводящих в ряде случаев к недопустимым термическим напряжениям, т.е. к возникновению дефектного микрослоя) влияние.

2. Специально спроектированное устройство для калоримет-рическизс. исследований процесса полирования оптических стекол позволило определить энергоемкость процесса. Полученные данные свидетельствуют о значительной энергоемкости процесса полирования, уровень которой характеризует съем припуска как адгезионно-окислительную и усталостную формы износа.

3. Изучение фрикционных , характеристик, на специально сконструированном трибометре, позволило, проанализировав соотношение адгезионных (молекулярных) и -^деформационных (механических) составляющих сил полирования при различных нормальных нагрузках, заключить, что влиянием деформационной составляющей силы действующей в процессе полирования оптического стекла инструментом со связанными полирующими зернами, ввиду ее незначительной величины можно пренебречь.

4. При помощи специально изготовленного динамометра были определены зависимости Рг=/(Р?) при различных скоростях полирования, на основании которых рассчитывали мощности тепловых потоков.

5. С помощью созданного автором устройства. для изучения контактной зоны (А.с. №1397726), установлено, что контакт инструмента с обрабатываемой поверхностью дискретный и насыщенный. В пределах применяемого диапазона сил Ру фактическая площадь контакта изменяется незначительно и составляет в среднем 20% от площади геометрического контакта. Определены геометрические параметры отдельных контактных зон.

6. Проведенные наблюдения за процессом полирования выявили, что вода, используемая в качестве СОЖ, присутствует в зоне контакта постоянно. За зоной контакта как отдельного выступа, так и полировального элемента в целом при исследуемых скоростях обработки нет свободных от нее участков.

7. На основании проведенных исследований разработана универсальная теплофизическая модель процесса полирования заготовок из оптического стекла инструментом со связанными полирующими зернами, позволяющая рассчитывать контактные температуры при полировании заготовок из оптических стекол инструментом со связанными полирующими зернами.

8. Разработана методика расчета контактных температур, основанная на предлагаемой геплофизической модели полирования. С ее помощью установлено, что в зоне контакта температуры могут достигать значительных величин и в ряде случаев превышают допустимые значения как температур, так и их градиентов. Значения температур полученные аналитическим путем подтверждены экспериментально,

9. Определены теплофизические свойства инструмента "Аквапод".

10. Разработана методика назначения режимов полирования различных материалов с учетом температурных ограничений. Это позволяет повысить производительность процесса, исключить брак, вызванный недопустимыми для данного материвла- температурами и температурными градиентами, а также увеличить стойкость инструмента,

11. Предложены рекомендации по выбору .оптимальных, с точки зрения теплофизических факторов, параметров конструкций полировального инструмента.

12. Результаты работы внедрены на ряде предприятий опти-коэлектронной и машиностроительной отраслей промышленности.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. А.с. 1373556 СССР, МКИ4 В 24 Д 17/00. Абразивный круг/В.В.Щипаное, Б.Г.Яновский, В.В.Рогов, А.В.Щипанов. *2с. ил.

2. А.с.1397726 СССР, МКИ4 G 01 В 11/28. Устройство для определения фактической площади контакта изделий/В.В.Щипанов, И.Н.Гмыря, А.В.Щипанов и др. -2с. ил.

3. А.с.1597347 СССР, МКИ5 С 03 С 27/02. Способ спаивания стекла с металлом/В.В.Щипанов, А.В.Щипанов, В.В.Рогов, -Зс. ил.

4. Щипанов В.В., Щипанов A.B. Методика измерения температуры трения движущихся деталей//Проектирование, изготовление, эксплуатация и диагностика узлов трения в машиностроении: Тез. докл. Всесок?з. науч. конф,- М, 1983. С. 43.

5. Щипанов A.B. Исследование особенностей управления процессом 'шлифования по температуре стружки//Теплофизика технологических про-' цессов; Тез. докл. Всесоюз. науч. конф. -Ташкент, 1984. С. 109.

6. Щипанов В.В., Щипанов A.B. Уровни автоматического управления показателями качества механообработки/ /Методы повышения производительности и качества обработки деталей на оборудовании автоматизированных производств: Тез. докл. зональной науч. конф. -Ярославль, 1985. С. 95-96.

7. Щипанов В.В., Щипанов A.B. Шлифовальный круг для использования в системе автоматизированного управления процессом шлифования по температурному критерию/ /Математическое обеспечение и автоматическое управление высокопроизводительными процессами механической и физико-химической обработки изделий машиностроения: Тез. докл. зональной науч. конф, -Андропов, 1988, С- 57-58.

S. Щипанов A.B. Особенности измерения температур при алмазно-абразивной обработке неметаллических материалов с помощью напыленных термопар//Теплофизика технологических процессов: Тез. докл. Всесоюз. науч. конф. -Тольятти. 1988. С. 272-273.

9. Шульман В.П., Громов К.С., Щипанов A.B. Измерение температур при штрипсовой распиловке полупроводниковых кристаллов/,'Теплофизика технологических процессов: Тез. докл. Всесоюз. науч. конф. -Тольятти, 1988. С. 285-286.

10. Щипанов В.В., Чернова Ю.К., Щипанов A.B. Особенности учета теплофизических факторов при создании САПР шлифовальных операций //САПР и надежность автоматического производства в машиностроении: Тез. докл. 4-й Дальневосточной науч. конф. -Владивосток, 1990. С. 51-52.

11. Щипанов В.В., Чернова Ю.К., Щипанов A.B. Оптимизация абразивной обработки многослойных материалов//Абразивные материалы, инструменты и процессы абразивной обработки "Интерграйнд-91": Сб. докл. 8-й международной науч. конф. -Л., 1991. С, 103-107,

12. Щипанов A.B. Исследование теплофизических явлений, происходящих при полировании деталей из оптического стекла инструментом со связанным абразивом//Теплофизика технологических процессов: Тез. докл. VIII конференции. -Рыбинск, 1992. С. 205-206.

13. Щипанов В.В., Щипанов A.B. Теплофизическая схема контакта инструмента с заготовкой при шлифовании с применением CO^ivZ/Смазочно-

охлаждающие жидкости в процессах абразивной обработай: ,Сб. ¡тучных трудов', ^Ульяновск,-1992. С. 11т 15.1 ] ,, , , , ;

■ 14. Рогов В.В. ,ЩийанЬв В.В; ,1Цйпанов А.В. Определение силы и коэффициента трения в "Процессе полирования оптического стекла инструмсн- ■1 !тм"Аквапод7/Св^ктйфдьйл|а1(фйалв1; 1992..г№5>-:С;'-52'55; • ''

15. Кремень З.И. .Щипаной А'.В. Оптимизация операций абразивной об-.

сов: Тез. докл: IX российской Научно--технической конференций/Под ред. В.Ф.Безъязычного^Р^бйнск: РГАТА^, 1996.-чД> -С;64-165. г 1 1 ' • ~ - '

(;

.\ .я ;. 1 ; • :;<>' 1 .м., - ■: ! - '

\\ ' 1" • 1' ' ' ' ■ '' ' ^ 1

I

) . • п ■ •

•/•¡¡,:- «■■■„у, V.;' " ■ . . I