Зерна срезают вершины рельефного слоя, и они сразу становятся гладкими, то есть полированными. При дальнейшей обработке размеры полированных площадок увеличиваются, а высота неровностей уменьшается.
Шлифование длится минуты, в то время как полирование - часы. В среднем время полирования превышает время шлифования в 20 раз.
Появление дефектов чистоты на исполнительных поверхностях усиливается при длительном полировании, которое бывает необходимо для удаления трещиноватого слоя в стекле, и зависит в большей степени от недостаточной чистоты полирующих материалов, а также культуры чистоты в производственных помещениях. Таким образом, полировальный инструмент, рабочее место, одежда и руки оптика должны оберегаться от попадания абразивных порошков, потому что их зерна царапают поверхность.
Круглое шлифование линз, иначе называемое центрированием, требуется для обработки детали по диаметру до размера, заданного чертежом, а также совмещения ее геометрической оси с оптической осью. До этой технологической операции они не совпадают и находятся под углом из-за погрешности установки заготовок при обработке преломляющих поверхностей.
На преломляющие и отражающие поверхности оптических деталей наносят покрытия - тонкие пленки различных веществ. Это позволяет изменять оптические характеристики деталей и придавать им новые свойства.
Покрытия могут иметь разное количество слоев, т. е. быть однослойными, двухслойными, многослойными, а также состоять из чередующихся слоев пленок различных веществ. В зависимости от назначения и физических свойств покрытия делятся на группы.
Наиболее распространенным способом соединения оптических деталей является их склеивание. Зачастуютехнология склеивания оптических деталей состоит из следующих операций.
1. Подготовка деталей, которая состоит из двух последовательно выполняемых операций: комплектации деталей и промывки склеиваемых поверхностей органическими растворителями.
2. Подготовка клея, в зависимости от выбранной марки клея.
3. Юстировка и фиксация найденного положения деталей выполняется с помощью центрировочных микроскопов с коллиматором.
4. Удаление клея с боковых поверхностей выполняется механически.
5. Выдержка склеенных деталей.
6. Контроль склеенных деталей выполняется по расклейкам и царапинам.
В третьей главе подробно рассмотрен технологический процесс изготовления линзы. Проведен анализ основных технологических операций для изготовления оптической детали коллиматорного прицела открытого типа, и сделан вывод о необходимости модернизации технологии.
Технологический процесс изготовления детали должен обеспечивать возможность изготовления изделия в соответствии с рабочей конструкторской документацией на него. Это позволит реализовать базовые показатели технологичности конструкции изделия, а также выполнить требования техники безопасности и охраны труда.
В основе разработки технологических процессов лежат два принципа - экономический и технический. Технический принцип отвечает за обеспечение выполнения всех требований чертежа и технических условий на изготовление, в то время как задача экономического принципа - выполнить эти требования с минимальными затратами таких ресурсов, как сырьевые, энергетические и человеческие. Таким образом, разработка технологического процесса - это поиск оптимального для производства способа перехода от полуфабриката к готовой детали или сборочной единице.
Прицел коллиматорный открытого типа предназначен для точной наводки спортивного и охотничьего оружия по различным целям, в том числе по быстродвижущимся. Такой прицел представлен на рисунке 3.1.
Рисунок 3.1 - Прицел коллиматорный открытого типа
Как видно на рисунке, исходя из конструкции корпуса, оптическая деталь имеет достаточно сложную геометрическую форму и представляет собой часть линзы.
Получение оптической детали такой формы достигается путем распиловки двух склеенных линз согласно конструкторской документации. Таким образом, чтобы изготовить требующуюся оптическую деталь, требуется изготовить вогнуто-выпуклую линзу и мениск, потом произвести их склеивание, чтобы получить оптическую деталь, и затем провести распиловку полученной склейки согласно чертежу.
Обобщенная схема технологического процесса обработки заготовок линз представлена на рисунке 3.2.
Все операции обработки заготовок линз делятся на три группы:
Ч грубое шлифование исполнительных поверхностей и диаметра;
Ч тонкое шлифование и полирование исполнительных поверхностей, центрирование и фасетирование;
Ч дополнительная обработка заготовок - нанесение покрытий и склеивание.
Первоначально распиловка склеенной оптической детали, которая на операции распиловки является заготовкой, производилась на распиловочном станке алмазным отрезным кругом. Оставлялись внушительные припуски по краю на дальнейшую шлифовку вручную, и, как следствие, из одной заготовки можно было получить только одну готовую деталь.
Кроме того, поскольку заготовка не наклеивалась на приспособление, а зажималась в тисках, в момент входа и выхода режущего инструмента зачастую происходил раскол детали, т. е. неисправимый брак.
Поскольку шлифовка контура в размер производилась вручную, это занимало длительное время и снижало производительность. Дело в том, что помимо подгонки в размер, необходимо также выдержать параллельность боковых граней, соответственно, это тоже удлиняло время обработки и повышало риск возникновения брака. Кроме того, скругления на краях по контуру так же наносились вручную, ввиду чего имел место технологический брак, когда рабочий не мог нанести вручную требуемый радиус. Если он получался меньше, деталь впоследствии не поместится в корпус, если больше - будет зазор, который приведет к несоответствию товарного вида изделия.
Рисунок 3.2- Обобщенная схема технологического процесса обработки заготовок линз
Так же причиной отхода большого количества деталей в брак служили выколки на ребрах боковых поверхностей,полученные в результате распиливания без использования необходимого наклеечного приспособления. Такие выколкине всегда можно закрыть фаской. Если размер нанесенной фаски будет превышать заданное значение в чертеже, это приведет к уменьшению светового диаметра, что недопустимо для дальнейшей работы прицела.
Таким образом, очевидна необходимость модернизации технологической операции распиловки для повышения производительности, обеспечения стабильного получения качественных деталей, сокращения ручного труда, снижения количества неисправимого брака.
Технологическую операцию распиловки предлагается производить в два этапа на фрезерном станке с числовым программным управлением.
Прежде всего, заготовка покрывается защитным лаком по два слоя на каждую исполнительную полированную поверхность.
Первый этап: на заготовке, наклеенной с помощью воска на разработанное наклеечное приспособление, алмазным отрезным кругом по управляющей программе наносятся три пропила с припусками. Поскольку требуемые на дальнейшую обработку припуски гораздо меньше, из одной заготовки можно получить две готовые детали.
В ходе модернизации было разработано и изготовлено наклеечное приспособлениедля первого этапа обработки. Данное приспособление изготовлено из стали, имеет возможность быть зажатым в тиски фрезерного станка. Кольцо необходимо для предотвращения растрескивания заготовки во время распиловки, а также помогает правильно расположить заготовку в момент наклеивания. Оно является съемным, что позволяет легко промыть приспособление от остатков воска, в котором мог остаться шлам стекла. Промывать приспособление необходимо для предотвращения образования царапин на последующих обрабатываемых деталях.
После первого этапа две получившиеся заготовки переклеиваются так же с помощью воска на другое наклеечное приспособление. Оно отличается от предыдущего тем, что у него отсутствует фиксирующее кольцо по контуру. Это нужно для того, чтобы впоследствии алмазный инструмент мог произвести фрезеровку по контуру.
Далее производится фрезеровка детали по контуру с помощью алмазной головки согласно управляющей программе.
Таким образом, после модернизации практически полностью исключается ручной труд, за исключением нанесения фасок по контуру, а также вдвое увеличивается количество получаемых годных деталей из прежнего количества заготовок.
Вышеперечисленные факторы значительно уменьшили время обработки одной детали, практически исключили образование брака, повысили производительность.
Кроме того, вследствие модернизации стопроцентно исключены ошибки геометрической формы получаемой детали, поскольку финишная обработка ведется на станке с ЧПУ по управляющей программе.
В приложениях представлена конструкторская и технологическая документация на изготовление оптической детали коллиматорного прицела, а также текст управляющей программы для станка с числовым программным управлением.
ВЫВОДЫ И ПОЛУЧЕННЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ
В ходе работы было проведено исследованиесвойств оптических материалов, их разновидностей, а также показателей качества. Помимо этого, были рассмотрены виды оптических деталей, их особенности и назначение.
Для того, чтобы принять решение о необходимости модернизации технологического процесса изготовления оптической детали коллиматорного прицела, был проведен подробный анализ основных технологических операций, таких как шлифование, полирование, центрирование, нанесение покрытий и склеивание, а также рассмотрен типовой технологический процесс изготовления линзы.
В ходе анализа было определено «узкое место», это та операция, на которой отходило большое количество деталей из-за несоответствия требованиям чертежа.
Были выяснены причины брака, а именно отсутствие наклеечного приспособления, обработка вручную, и, как следствие, сложность выдерживания требований чертежа, больше количество сколов по краю деталей.
Из вышеизложенного был сделан вывод о необходимости модернизации технологии путем обработки оптической детали на станке с числовым программным управлением, разработке и изготовлении специализированных наклеечных приспособлений для двух последовательных операций распиливания и фрезерования, выбору необходимого алмазного инструмента для этих операций и разработке управляющей программы для станка.
После изготовления пробной партии был сделан вывод о целесообразности внедрения модернизированного технологического процесса, поскольку результат был однозначно положительным. Ввиду того, что обработка стала более точной, из одной заготовки стало возможным получить две готовые детали. Это существенно повысило производительность. Кроме того, случаи раскола детали на вхоже и выходе алмазного отрезного круга практически исключились, а количество выколок на ребрах торцевых граней деталей значительно снизилось.
Так же в ходе работы был разработан технологический процесс на изготовление линзы, входящей в склейку, технологический процесс на склеивание двух линз и технологический процесс после модернизации на операции распиливания и фрезерования оптической детали по контуру.
Поставленная цель работы успешно выполнена.