Кинематические особенности абразивной обработки боковой поверхности плоско-выпуклых конических линз по методу свободного притирания

Предложена технология трехопорной абразивной обработки плоско-выпуклых конических линз инструментом со стабилизированной плоскостностью рабочей поверхности, и рассмотрена схема устройства для реализации этой технологии. Устройство содержит инструмент-диск с плоской рабочей поверхностью, правильник в виде стеклянной пластины с отверстиями для деталей, привод вращательного движения последних и вал привода возвратно-вращательного их перемещения. При использовании устройства крепление плоско-выпуклых конических линз для их последующей групповой обработки происходит посредством оптического контакта, основанного на силах молекулярного сцепления. Такой метод блокировки повышает точность обработанных деталей и исключает применение наклеечной смолы, при нагреве которой происходит загрязнение окружающей среды канцерогенными веществами фенольной группы. Кроме того, в конструкцию устройства введены специальные компенсаторы, позволяющие свести к минимуму влияние вибраций в системе «станок – приспособление – инструмент – деталь», что способствует повышению параметров точности плоско-выпуклых конических линз. Изложены результаты исследования влияния характера обработки боковой поверхности плоско-выпуклых конических линз на точность и производительность процесса формообразования. Рассмотрены следующие случаи: с различной ориентацией вершины плоско-выпуклых конических линз относительно оси симметрии инструмента, без принудительного и с принудительным их вращением, с выходом и без выхода за край инструмента при возвратно-вращательном перемещении заготовок по рабочей поверхности последнего. Установлено, что точность формообразования и его производительность в случае обработки без выхода деталей за край инструмента в среднем на 30 % выше по сравнению с противоположной ситуацией, а обработка с принудительным относительным вращением блока деталей повышает их точность в среднем в полтора раза по сравнению с отсутствием такового, при этом внутренняя ориентация плоско-выпуклых конических линз (вершина конуса направлена в сторону оси вращения инструмента) способствует повышению интенсивности съема припуска более чем в два раза по сравнению с наружной их ориентацией.

1. Bessel-Like Beam Array Formation by Periodical Arrangement of the Polymeric Round-Tip Microstructures / E. Stankevicius [et al.] // Opt. Express. 2015. Vol. 23, No 22. P. 28557–28561. https://doi.org/10.1364/oe.23.028557.

2. Dudutis, J. / Non-Ideal Axicon-Generated Bessel Beam Application for Intra-Volume Glass Modification / J. Dudutis, P. GeČys, G. RaČiukaitis // Opt. Express. 2016. Vol. 24, No 25. C. 28433–28443. https://doi.org/10.1364/oe.24.028433.

3. Matsuoka, Y. The Characteristics of laser Micro Drilling using a Bessel Beam / Y. Matsuoka, Y. Kizuka, T. Inoue // Appl. Phys., A Mater. Sci. 2006. Vol. 84, No 4. P. 423–426. https://doi.org/10.1007/s00339-006-3629-6.

4. Millijoule Femtosecond Micro-Bessel Beams for Ultra-High Aspect Ratio Machining / S. Mitra [et al.] // Appl. Optics. 2015. Vol. 54, No 24. P. 7358–7363. https://doi.org/10.1364/ao.54.007358.

5. High 90% efficiency Bragg Gratings Formed in Fused Silica by Femtosecond Gauss-Bessel Laser Beams / M. Mikutis [et al.] // Opt. Mater. Express. 2013. Vol. 3, No 11. P. 1865–1867. https://doi.org/10.1364/ome.3.001862.

6. High Aspect Ratio Taper-Free Microchannel Fabrication Using Femtosecond Bessel Beams / M. K. Bhuyan [et al.] // Opt. Express. 2010. Vol. 18, No 2. P. 566–571. https://doi.org/10.1364/oe.18.000566.

7. Марченко, И. А. Способ обработки конической поверхности детали: пат. 2071395 РФ, МПК B 23C 3/04 / И. А. Марченко, Ю. Н. Зорин, В. В. Щенев. Опубл. 10.01.1997.

8. Моделирование закономерностей формообразования конических поверхностей / А. С. Козерук [и др.] // Весці Нацыянальнай акадэміі навук Беларусі. Сер. фізіка-тэхнічных навук. 2021. Т. 66, № 4. С. 430–439. https://doi.org/10.29235/1561-8358-2021-66-4-430-439.

9. Козерук, А. С. Технология оптического приборостроения / А. С. Козерук. Минск: БНТУ, 2016. С. 88–94.

10. 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.

11. Технологические особенности процесса обработки конических линз. / М. И. Филонова [и др.] // Наука и техника. 2020. Т. 19, № 6. С. 521−527. https://doi.org/10.21122/2227-1031-2020-19-6-521-527.