satНАУКА и ТЕХНИКАScience & Technique2227-10312414-0392Belarusian National Technical University10.21122/2227-1031-2020-19-6-521-527sat-2388Research ArticleТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИTECHNICAL SCIENCESТехнологические особенности процесса обработки конических линзTechnological Features in Processing of Conical LensesФилоноваМ. И.FilonovaM. I.

Кандидат технических наук, доцент

г. Минск

Диас ГонсалесР. О.Dias GonzalezR. O.

Аспирант

г. Минск; Мерида

СухоцкийА. А.SukhotzkiyA. A.

Инженер

г. Минск

КозерукА. С.KozerukA. S.

Доктор технических наук, профессор 

Адрес для переписки: Козерук Альбин Степанович – Белорусский национальный технический университет, ул. Я. Коласа, 22, 220013, г. Минск, Республика Беларусь.  Тел.: +375 17 292-74-91kipp@bntu.by

 

kipp@bntu.byСемчёнокА. В.SemchuonokA. V.

г. Минск

Белорусский национальный технический университетБеларусьBelarusian National Technical UniversityBelarusБелорусский национальный технический университет; Университетский политехнический институт Сантьяго МариньоВенесуэлаBelarusian National Technical University; Instituto Universitario Politecnico Santiago MarinoVenezuela, Bolivarian Republic of202027112020196521527Copyright © Филонова М.И., Диас Гонсалес Р.О., Сухоцкий А.А., Козерук А.С., Семчёнок А.В., 20202020Филонова М.И., Диас Гонсалес Р.О., Сухоцкий А.А., Козерук А.С., Семчёнок А.В.Filonova M.I., Dias Gonzalez R.O., Sukhotzkiy A.A., Kozeruk A.S., Semchuonok A.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://sat.bntu.by/jour/article/view/2388

В статье представлена технология получения плоскоконических линз (аксиконов) методом свободного притирания заготовки к плоскому инструменту через слой абразивной суспензии. Для этого были проведены теоретико-экспериментальные исследования закономерностей съема припуска с основания конуса и его боковой поверхности. Выявлены режимы обработки, обеспечивающие как равномерное срабатывание плоской поверхности детали, так и усиленный съем припуска в краевой или центральной зоне этой поверхности. Во время исследований обработки конической поверхности установлены наладочные параметры технологического оборудования, при которых имеют место минимальное отклонение образующей конуса от прямолинейности и максимальная производительность процесса. Предложены этапы обработки конических линз, позволяющие назначить оптимальную последовательность операций при изготовлении такого типа деталей из заготовок цилиндрической формы в случаях, когда отношение высоты конуса к диаметру его основания H/d £ 0,5. К главным этапам обработки относятся: шлифование оснований цилиндрических заготовок с выдерживанием их взаимной параллельности с заданной точностью; полирование одного из оснований цилиндра до достижения требуемых шероховатости и отклонения от неплоскостности; крепление цилиндрической заготовки к вспомогательной плоскопараллельной стеклянной пластинке с помощью сил молекулярного сцепления; механическое крепление цилиндрической заготовки цанговой переходной оправкой за плоскопараллельную стеклянную пластинку; нанесение на второе основание цилиндрической заготовки ближайшей сферы; нанесение конической поверхности на сферическую часть плоско-выпуклой линзы; шлифование и полирование конической поверхности до достижения требуемых шероховатости и прямолинейности образующей конуса. Выявлена степень эффективности наладочных параметров станка в зависимости от технологической наследственности заготовки с точки зрения распределения по обрабатываемой поверхности подлежащего удалению припуска.

The paper presents the technology of obtaining flat-conical lenses (axicons) by the method of free grinding a work-piece to a flat tool through a layer of abrasive suspension. For this, theoretical and experimental studies of the regularities of stock removal from the base of the cone and its lateral surface have been carried out. The processing modes have been identified that ensure both uniform operation of the flat surface of  the part and enhanced removal of  the allowance in the edge or central zone of this surface. During the study of the processing of the conical surface, the set-up parameters of the technological equipment have been established, at which there is a minimum deviation of the generatrix of the cone from straightness and maximum productivity of the process. The stages of processing conical lenses are proposed, which allow to assign the optimal sequence of operations in the manufacture of this type of parts from blanks of a cylindrical shape in cases where  the ratio of the height of the cone to the diameter of its base H/d £ 0.5. The main stages of processing include: grinding of the bases of cylindrical blanks with maintaining their mutual parallelism with a given accuracy; polishing one of the cylinder bases to achieve the required roughness and deviation from non-flatness; fastening a cylindrical blank to an auxiliary plane-parallel glass plate using molecular cohesion forces; mechanical fastening of a cylindrical work-piece with a collet adapter mandrel for a plane-parallel glass plate; applying the nearest sphere to the second base of the cylindrical blank; drawing a conical surface on the spherical part of a plano-convex lens; grinding and polishing the conical surface to achieve the required roughness  and straightness of the cone generatrix. The degree of efficiency of the setup parameters of the machine has been revealed depending on the technological heredity of the work-piece from the point of view of the distribution of the allowance to be removed over the machined surface.

 

коническая поверхностьсвободное притираниесъем припускарежим обработкитехнологическое оборудованиеналадочные параметрыconical surfacefree lappingstock removalprocessing modetechnological equipmentadjustment parametersReferencesMatsuoka, Y. The characteristics of laser micro-drilling using a Bessel beam / Y. Matsuoka, Y. Kizuka, T. Inoue // Applied Physics A. 2006. Vol. 84, N 4. P. 423–430. https://doi.org/10.1007/s00339-006-3629-6Matsuoka Y., Kizuka Y., Inoue T. (2006) The characteristics of laser micro-drilling using a Bessel beam. Applied Physics A , 84 (4), 423–430. https://doi.org/10.1007/s00339-006-3629-6Application of Bessel beams formicrofabrication of dielectrics by femtosecond laser / A. Marcinkevičius [et al.] // Japanese Journal of Applied Physics. 2001. Vol. 40, N 11a. P. L1197–L1199. https://doi.org/10.1143/jjap.40.l1197Marcinkevičius A., Juodkazis S., Matsuo S., Mizeikis W., Misawa H. (2001) Application of Bessel beams formicrofabrication of dielectrics by femtosecond laser. Japanese Journal of Applied Physics, 40 (11a), L1197–L1199. https://doi.org/10.1143/jjap.40.l1197Takakusaki K., Takagi Y., Yagi T. (2010) Micro-ablation on silicon by femtosecond laser pulses focused with an axicon assisted with a lens. Applied Surface Science, 257 (2), 476–480. https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2010.07.016Inoue R., Takakusaki K., Takagi Y., Yagi T. (2010) Micro-ablation on silicon by femtosecond laser pulses focused with an axicon assisted with a lens. Applied Surface Science, 257 (2), 476–480. https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2010.07.016Femtosecond laser scribing of Mo thin film on flexible substrate using axiconfocused beam / R. Inoue [et al.] // Journal of Manufacturing Processes. 2015. Vol. 20. P. 349–355. https://doi.org/10.1016/j.jmapro.2015.05.004Yu X., Ma J., Lei S. (2015) Femtosecond laser scribing of Mo thin film on flexible substrate using axiconfocused beam. Journal of Manufacturing Processes, 20, 349–355. https://doi.org/10.1016/j.jmapro.2015.05.004Dudutis, J. Modification of glass using an axicon-generated non-symmetrical Bessel-Gaussian beam / J. Dudutis, P. Gečys, G. Račiukaitis // Laser Applications in Microelectronic and Optoelectronic Manufacturing (LAMOM) XXII. 2017. https://doi.org/10.1117/12.2252966Dudutis J., Gečys P., Račiukaitis G. (2017) Modification of glass using an axicon-generated non-symmetrical Bessel-Gaussian beam. Laser Applications in Microelectronic and Optoelectronic Manufacturing (LAMOM) XXII. https://doi.org/10.1117/12.2252966Бардин, А. Н. Технология оптического стекла / А. Н. Бардин. М.: Высш. шк., 1963. 519 с.Bardin A. N. (1963) Technology of Optical Glass. Moscow, Vysshaya Shkola Publ. 519 (in Russian).Козерук, А. С. Управление формообразованием прецизионных поверхностей деталей машин и приборов на основе математического моделирования / А. С. Козерук. Минск, 1997. 317 с.Kozeruk A. S. (1997) Managing the shaping of precision surfaces of machine parts and devices based on mathematicalЗубаков, В. Г. Технология оптических деталей / В. Г. Зубаков, М. Н. Семибратов, С. К. Штандель; под ред. М. Н. Семибратова. М.: Машиностроение, 1985. 368 с.Modeling. Minsk, 1997. 317 (in Russian).Кинематический анализ способа, повышающего точность обработки конических поверхностей / А. С. Козерук [и др.] // Весці НАН Беларусі. Серыя Фіз.-тэхн. навук. 2020. T. 65, № 2. С. 197-204. https://doi.org/10.29235/1561-8358-2020-65-2-197-204Zubakov V. G., Semibratov M. N., Shtandel S. K. (1985) Technology of optical parts. Moscow, Mashinostroenie Publ. 368 (in Russian).Технологические особенности формообразования плоского инструмента для обработки аксиконов / А. С. Козерук [и др.] // Наука и техника. 2020. Т. 19, № 4. С. 297–304. https://doi.org/10.21122/2227-1031-2020-19-4-297-304.Kozeruk A. S., Dias Gonsales R. O., Filonova M. I., Kuznechik V. О., Varopay E. N. (2020) Kinematic analysis of the method increasing the accuracy of treatment of conic surfaces. Vestsi Natsyyanal’nai akademii navuk Belarusi. Seryya fizika-technichnych navuk = Proceedings of the National Academy of Sciences of Belarus, Physical-Technical Series, 65 (2), 197-204 (in Russian). https://doi.org/10.29235/1561-8358-2020-65-2-197-204Kozeruk A. S., Dias Gonsales R. O., Sukhotzkiy A. A., Filonova M. I., Kuznechik V. О. (2020) Technological features of formingflat tool for processing axicons. Nauka i Tekhnika = Science and Technique, 19 (4), 297–304 (in Russian). https://doi.org/10.21122/2227-1031-2020-19-4-297-304.Kozeruk A. S., Dias Gonsales R. O., Sukhotzkiy A. A., Filonova M. I., Kuznechik V. О. (2020) Technological features of formingflat tool for processing axicons. Nauka i Tekhnika = Science and Technique, 19 (4), 297–304 (in Russian). https://doi.org/10.21122/2227-1031-2020-19-4-297-304.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.