Притирка

Притирочная машина.

Притирка — это процесс механической обработки , при котором две поверхности притираются друг к другу абразивом между ними вручную или с помощью машины.

Притирка часто следует за другими субтрактивными процессами с более агрессивным удалением материала на первом этапе, такими как фрезерование и/или шлифование .

Притирка может принимать две формы. Первый тип притирки (традиционно часто называемый шлифовкой) включает в себя трение хрупкого материала, такого как стекло, о поверхность, такую как железо или само стекло (также известное как «притирка» или шлифовальный инструмент), с помощью абразива, такого как оксид алюминия , ювелирный румяна , румяна для оптики , наждак , карбид кремния , алмаз и т. д., между ними. Это приводит к образованию микроскопических раковистых трещин , поскольку абразив катится между двумя поверхностями и удаляет материал с обеих.

Другая форма притирки предполагает использование более мягкого материала, такого как смола или керамика , для притирки, которая «заряжена» абразивом. Затем притир используется для резки более твердого материала — заготовки. Абразив внедряется в более мягкий материал, который удерживает его и позволяет прорезать и резать более твердый материал. В более тонком смысле это позволит получить полированную поверхность, например, с помощью полировальной ткани для автомобиля или полировальной ткани или полировальной смолы для стекла или стали.

Доведенные до предела, с помощью точной интерферометрии и специализированных полировальных машин или умелой ручной полировки производители линз могут создавать поверхности, плоские с толщиной более 30 нанометров . Это одна двадцатая длины волны света широко используемого источника света гелий-неонового лазера с длиной волны 632,8 нм. Эти плоские поверхности можно соединить на молекулярном уровне ( оптически контактировать ), соединив их вместе при правильных условиях. (Это не то же самое, что сжимающий эффект блоков Йоханссона , хотя и похоже).

Операция

можно использовать кусок В качестве притира свинца, заряженный наждаком, и использовать его для резки куска закаленной стали . Маленькая пластина, показанная на первом рисунке, представляет собой пластину для ручной притирки. Эта конкретная пластина сделана из чугуна . При использовании суспензия наждачного порошка наносилась на пластину, а заготовка просто терлась о пластину, обычно в форме «восьмерки».

На втором изображении изображен имеющийся в продаже притирочный станок. Диаметр притира или притирочной пластины в этой машине составляет 30 см (12 дюймов) — это примерно самый маленький размер, доступный на рынке. На другом конце спектра размеров нередки машины с пластинами диаметром от 2,4 до 3,0 метра (от 8 до 10 футов), и были построены системы со столами диаметром 9 м (30 футов). Снова обращаясь ко второму изображению, круг — это большой круглый диск в верхней части машины. Сверху на коленях два кольца. Заготовка будет помещена внутрь одного из этих колец. Затем на заготовку кладут груз. На фотографии также можно увидеть грузы вместе с двумя распорными дисками из волокон, которые используются для выравнивания нагрузки.

В процессе работы кольца остаются на одном месте, поскольку притирочная пластина вращается под ними. В этой машине сбоку можно увидеть небольшой шламовый насос, который подает абразивную суспензию на вращающуюся притирочную пластину.

Когда необходимо притереть очень маленькие образцы (от 75 мм (3 дюйма) до нескольких миллиметров), можно использовать притирочное приспособление для удержания материала во время притирки (см. Рисунок 3, Притирочная машина и удерживающее приспособление). . Приспособление позволяет точно контролировать ориентацию образца на притирочной пластине и точно регулировать нагрузку, прикладываемую к образцу в процессе удаления материала. Из-за размеров таких маленьких образцов традиционные грузы и грузы слишком тяжелы, поскольку они могут разрушить хрупкие материалы. Приспособление расположено в подставке поверх притирочной пластины, а циферблат на передней части приспособления показывает количество материала, удаленного с образца.

Двухкомпонентная притирка

Если соединение двух поверхностей более важно, чем плоскостность, две детали можно притереть друг к другу. Принцип заключается в том, что выступы на одной поверхности одновременно истираются и истираются выступами на другой, в результате чего две поверхности приобретают некоторую общую форму (не обязательно идеально плоскую), разделенную расстоянием, определяемым средним размером абразива. частицы, шероховатость поверхности которых определяется изменением размера абразива. Это дает результаты по точности прилегания, сравнимые с результатами двух точно плоских деталей, без такой же степени испытаний, необходимой для последних.

Схема двухкомпонентной притирки

Одной из сложностей при притирке двух деталей является необходимость гарантировать, что ни одна деталь не сгибается и не деформируется во время процесса. Когда детали перемещаются друг мимо друга, часть каждой из них (некоторая область возле края) не будет поддерживаться в течение некоторой части трущего движения. Если одна деталь прогибается из-за отсутствия поддержки, края противоположной детали будут иметь тенденцию оставлять в ней углубления на небольшом расстоянии от края, а края противоположной детали сильно истираются в результате того же действия - процедуры притирки. предполагает примерно одинаковое распределение давления по всей поверхности в любое время и выйдет из строя, если сама заготовка деформируется под этим давлением.

Точность и шероховатость поверхности

Притирку можно использовать для получения определенной шероховатости поверхности ; его также используют для получения очень точных поверхностей, обычно очень плоских. Шероховатость поверхности и плоскостность поверхности — два совершенно разных понятия.

Типичный диапазон шероховатости поверхности, который можно получить, не прибегая к специальному оборудованию, находится в диапазоне от 1 до 30 единиц Ra (средняя шероховатость), обычно микродюймов.

Точность или плоскостность поверхности обычно измеряется в единицах гелиевого светового диапазона ( HLB ), один HLB имеет длину около 280 нм (1,1 × 10 ⁻⁵ в). Опять же, без использования специального оборудования типична точность от 1 до 3 HLB. Хотя плоскостность является наиболее распространенной целью притирки, этот процесс также используется для получения других конфигураций, таких как вогнутая или выпуклая поверхность.

Измерение

Плоскостность

Самый простой метод измерения плоскостности — это установка измерителя высоты на плоской пластине . Вы должны установить деталь на три стойки и найти минимальное отклонение при их регулировке, просто поместив деталь на поверхностную пластину и используя циферблатный индикатор, чтобы найти TIR на противоположной стороне детали, чтобы измерить параллельность. Плоскостность легче измерить координатно-измерительной машиной. Но ни один из этих методов не может измерить плоскостность с точностью выше 2,5 мкм (9,8 × 10 ⁻⁵ в).

Оптические плоскости в деревянном футляре.

Другой метод, который обычно используется с притертыми деталями, — это отражение и интерференция монохроматического света. ^{[ 1 ]} монохроматический источник света и оптическая плоскость Все, что необходимо, — это . Оптическая плоскость, представляющая собой кусок прозрачного стекла, притертого и отполированного с одной или обеих сторон, помещается на притертую поверхность. Монохроматический свет затем падает через стекло. Свет пройдет через стекло и отразится от заготовки. Поскольку свет отражается в зазоре между заготовкой и полированной поверхностью стекла, свет будет интерферировать сам с собой, создавая светлые и темные полосы, называемые кольцами Ньютона . Каждая полоса – или полоса – представляет собой изменение ширины зазора между стеклом и заготовкой на одну половину длины волны. Световые полосы отображают контурную карту поверхности заготовки и могут быть легко интерпретированы как плоскостность. Раньше источником света служила гелий -неоновая лампа или трубка с неоновой линией 632,8 нм. ^{[ нужна ссылка ]} или зеленая линия паров ртути, но в настоящее время более распространенным источником монохроматического света является натриевая лампа низкого давления . ^{[ нужна ссылка ]} Сегодня используются лазерные диоды и светодиоды, которые являются недорогими и узкополосными источниками света. Для полупроводниковых источников света можно использовать синий цвет, имеющий меньшую длину волны, чем красный.

Более подробное описание физики, лежащей в основе этого метода измерения, см. в разделе «Интерференция» .

Шероховатость

Шероховатость поверхности определяется незначительными изменениями высоты поверхности данного материала или заготовки. Отдельные отклонения пиков и впадин усредняются (значение Ra) или количественно оцениваются по наибольшей разнице между пиками и впадинами (Rz). Шероховатость обычно выражается в микронах . Поверхность, имеющая Ra 8, состоит из пиков и впадин, средняя длина которых не превышает 8 мкм на заданном расстоянии. Шероховатость также можно измерить путем сравнения поверхности заготовки с известным образцом. Калибровочные образцы обычно продаются в наборах и обычно охватывают типичный диапазон операций механической обработки от примерно 125 мкм Ra до 1 мкм Ra.

Шероховатость поверхности измеряется профилометром — инструментом, который измеряет мельчайшие изменения высоты поверхности заготовки.

См. также

Плоское хонингование – разновидность очень тонкого шлифования.
Притирочная пленка – расходный материал для притирки.
Строппинг , который часто включает в себя притирку.
Суперфиниширование - еще одна субтрактивная чистовая операция микромасштаба.
Метрология поверхности – измерение последствий таких процессов

Ссылки

^ Английский, RE (1953). «Оптические квартиры». В Ингаллсе, Альберт Г. (ред.). Изготовление любительских телескопов, книга третья . Научный американец. стр. 156–162.

Внешние ссылки

Марк Ирвин, Engis Corporation (февраль 2011 г.). «Алмазная притирка и контроль притирочной пластины» (PDF) . Механическая обработка производства . Публикации Гарднера. Архивировано из оригинала (PDF) 25 апреля 2012 г. Проверено 17 ноября 2011 г.

[1] Английский, RE (1953). «Оптические квартиры». В Ингаллсе, Альберт Г. (ред.). Изготовление любительских телескопов, книга третья . Научный американец. стр. 156–162.

[ 1 ]