Войти
Алмазная токарная обработка Алмазная токарная обработка - это токарная обработка с использованием режущего инструмента с алмазным наконечником . Это процесс механической обработки прецизионных элементов с использованием токарных станков или производных станков (например, токарно-фрезерных станков, вращающихся приводов), оснащенных инструментом с алмазным напылением из природного или синтетического материала. биты. Термин одноточечная алмазная токарная обработка (SPDT ) иногда применяется, хотя, как и в случае с другими токарными работами, метка «одноточечная» иногда бывает только номинальной (закругленные концы инструмента и профилированные инструменты формы являются опциями). Алмазная токарная обработка широко используется для изготовления высококачественных асферических оптических элементов из кристаллов, металлов, акрила и других материалов.. Пластиковая оптика часто формуется с использованием алмазных вставок. Оптические элементы, изготовленные методом алмазной токарной обработки, используются в оптических узлах телескопов, видеопроекторов, систем наведения ракет, лазеров, научно-исследовательских приборов и многих других другие системы и устройства. Большая часть SPDT сегодня выполняется с помощью станков с числовым программным управлением (ЧПУ). Алмазы также используются в других процессах обработки, таких как фрезерование, шлифование и хонингование. Поверхности с алмазной обработкой имеют высокую зеркальную яркость и не требуют дополнительной полировки или полировки, в отличие от других поверхностей, обработанных традиционным способом.
Алмазная токарная обработка это многоступенчатый процесс. Начальные этапы обработки выполняются на серии токарных станков с ЧПУ повышенной точности. Токарный станок с алмазными наконечниками используется на заключительных этапах производственного процесса для достижения шероховатости поверхности менее нанометра и точности формы менее микрометра. Качество обработки поверхности измеряется как расстояние от пика до впадины канавок, оставленных токарным станком. Точность формы измеряется как среднее отклонение от идеальной целевой формы. Качество отделки поверхности и точность формы контролируется на протяжении всего производственного процесса с использованием такого оборудования, как контактные и лазерные профилометры, лазерные интерферометры, оптические и электронные микроскопы.. Алмазное точение чаще всего используется для изготовления инфракрасной оптики, потому что при более длинных длинах волн оптические характеристики менее чувствительны к качеству обработки поверхности, а также потому, что многие из используемых материалов трудно полировать традиционными методами.
Контроль температуры имеет решающее значение, потому что поверхность должна быть точной на расстояниях короче длины волны света. Температурные изменения на несколько градусов во время обработки могут изменить форму поверхности в достаточной степени, чтобы оказать влияние. Главный шпиндель может охлаждаться жидким хладагентом для предотвращения отклонений температуры.
Алмазы, которые используются в процессе, невероятно прочны в вертикальном направлении вниз, но очень слабы в вертикальном и боковом направлениях.
Для достижения наилучшего качества природные алмазы используются в качестве одноточечных режущих элементов на заключительных этапах процесса обработки. Токарный станок с ЧПУ SPDT опирается на высококачественную основу из гранита с микрометровой чистотой поверхности. Гранитное основание размещается на пневмоподвеске на прочном основании, при этом рабочая поверхность остается строго горизонтальной. Компоненты станка размещаются на гранитной основе и могут перемещаться с высокой степенью точности с помощью воздушной подушки высокого давления или гидравлической подвески. Обрабатываемый элемент прикрепляется к воздушному патрону с помощью отрицательного давления воздуха и обычно центрируется вручную с помощью микрометра. Сам патрон отделен от вращающего его электродвигателя другой пневматической подвеской.
Режущий инструмент перемещается с субмикронной точностью за счет комбинации электродвигателей и пьезоэлектрических приводов. Как и на других станках с ЧПУ, движение инструмента контролируется списком координат, генерируемым компьютером. Обычно создаваемая деталь сначала описывается с использованием модели CAD, затем преобразуется в G-код с помощью программы CAM, а G-код - затем выполняется управляющим компьютером станка для перемещения режущего инструмента. Окончательная поверхность достигается серией проходов резания с уменьшающейся глубиной.
Альтернативные методы алмазной обработки на практике также включают алмазную фрезеровку и алмазное фрезерование. Алмазная резка мушкой может использоваться для создания дифракционных решеток и других линейных рисунков с ромбовидной формой с соответствующим контуром. Алмазное фрезерование можно использовать для создания массивов асферических линз методами резки кольцевого пространства с помощью сферического алмазного инструмента.
Алмазная токарная обработка особенно полезна при резке материалов, пригодных для использования в качестве оптических компонентов инфракрасного излучения и некоторых нелинейных оптических компонентов, таких как дигидрофосфат калия (KDP). KDP является идеальным материалом для алмазного точения, поскольку этот материал очень желателен благодаря своим оптическим модулирующим свойствам, однако из этого материала невозможно изготовить оптику обычными методами. KDP растворим в воде, поэтому обычные методы шлифования и полировки неэффективны при производстве оптики. Алмазное точение хорошо подходит для производства оптики из KDP.
Как правило, алмазная токарная обработка ограничивается определенными материалами. Материалы, которые легко поддаются механической обработке, включают:
Наиболее часто требуемые материалы, которые не поддаются механической обработке, это :
Черные металлы не подвергаются механической обработке. Это возможно потому, что углерод в алмазном инструменте химически реагирует с основанием, что приводит к повреждению инструмента и затуплению после резки на короткие отрезки. Было исследовано несколько методов предотвращения этой реакции, но немногие из них оказались успешными для процессов обработки длинных алмазов в массовом производстве.
При алмазной токарной обработке рассматривается вопрос о повышении стойкости инструмента, так как инструмент стоит дорого. В последнее время в этой отрасли появились гибридные процессы, такие как лазерная обработка. Лазер смягчает твердые и труднообрабатываемые материалы, такие как керамика и полупроводники, что облегчает их резку.
Несмотря на всю автоматизацию процесса алмазной токарной обработки, человек Оператор по-прежнему играет главную роль в достижении конечного результата. Контроль качества является важной частью процесса алмазной токарной обработки и требуется после каждого этапа обработки, иногда после каждого прохода режущего инструмента. Если это не обнаруживается сразу, даже минутная ошибка на любом из этапов резки приводит к дефектной детали. Чрезвычайно высокие требования к качеству оптики с алмазным точением практически не оставляют места для ошибки.
Производственный процесс SPDT производит относительно высокий процент дефектных деталей, которые необходимо выбросить. В результате стоимость производства высока по сравнению с обычными методами полировки. Даже при относительно большом количестве оптических компонентов, производимых с использованием процесса SPDT, этот процесс нельзя классифицировать как массовое производство, особенно по сравнению с производством полированной оптики. Каждый оптический элемент с алмазной точением изготавливается в индивидуальном порядке с большим ручным трудом.
