9.9. Среднее и тонкое шлифование

Операции среднего и тонкого шлифования выполняют свободным или связанным абразивом на станках типа ШП, ПД различных моделей.

Шлифование свободным абразивом осуществляют микропорошками электрокорунда, карбида кремния, карбида бора, последовательно переходами М28В, М14В, М10В или микропорошками алмаза АСМ28, АСМ14, АСМ10. Порошки должны быть однородны по гранулометрии, не содержать зерен предельной фракции и возможных царапающих примесей. Для исключения случайных металлических включений микропорошки протравливают в течение 3 ч в концентрированной соляной кислоте с последующей промывой их водой до нейтральной реакции и классификацией зерен.

Шлифование выполняют на инструменте из латуни, стекла марок ЛК5 и К8. Для сокращения времени обработки в два-три раза тонкое шлифование долгополируемых кристаллов типа КРС-5, КРС-6, LiTaO₃ целесообразно осуществлять на пекоканифольной смоле СП-2.

В качестве СОЖ применяют воду, для водорастворимых кристаллов – насыщенные растворы их солей в воде, этиленгликоль, глицерин. Припуск на шлифование для материалов типа КС1, NaCl, КВг, DKDP составляет при обычном шлифовании 0,08 мм, при глубоком 0,4 – 0,5 мм, для кристаллов фторидов ZnSe, ПО-4, ПО-2 – соответственно 0,6 и 0,3 мм.

Рекомендуемые режимы среднего и тонкого шлифования кристаллов с микротвердостью до 6∙10^-5 Па приведены в табл. 9.3.

Таблица 9.3

Режимы среднего и тонкого шлифования кристаллов

Диаметр кристалла, м	Частота вращения шпинделя, с^-1	Число двойных ходов верхнего звена, с"^1	Давление, кПа
До 0,15 До 0,30 До 0,50	0,585-1,002 0,334-0,501 0,167-0,334	1,167-1,333 0,583-0,750 0,333-0,417	5.0-5,5 1.5-2.0 0,8-1.0

Параметр шероховатости поверхности кристаллов должен соответствовать R_z = 0,16 – 0,32 мкм. Царапины, точки, трещины, посечки и другие дефекты на шлифованной поверхности недопустимы.

Безабразивное шлифование водорастворимых кристаллов не нарушает поверхностного слоя материала. Процесс ведут на батисте, туго натянутом и закрепленном на приспособлении из стекла марок К8, ЛК5 с точностью формы N=1. Шлифование происходит за счет растворения поверхностного слоя кристалла 50% -ным водным раствором этилового спирта. Толщина снимаемого материала при безабразивном шлифовании не менее 0,5 мм, R_z = 0,32 – 0,10 мкм.

9.10. Полирование

Известные процессы полирования оптического стекла не могут однозначно применяться для полирования кристаллов из-за их особых физико-механических и физико-химических свойств.

Для кристаллов используют бесконтактные методы контроля: для измерения размеров – измерительные микроскопы, для проверки точности формы поверхности – интерферометры. Контроль на целостность материала детали производят на полярископах-поляриметрах моделей ПКС-100, ПКС-250.

Кристаллы полируют на обычных шлифовально-полировальных станках типа ШП или ПД.

В качестве материала полировальника используют пекоканифольные смолы марок СП-2, СП-3, либо пекоканифольные смолы с наполнителями (битумом, воском пчелиным, шеллаком и т. д.) и пластификаторами (дибутилфталатом, скипидаром, машинным маслом и т. д.), изменяющими упруговязкие и пластические свойства полирующих составов (РТМ 3-72). Композиции на основе пекока-нифольных смол (86 %), касторового масла (4 %), парафина (5 %; ТУ 6-09-112), триацетата целлюлозы (5 %; Ту 6-55-1675) или ацетилцеллюлозы обладают большой упругостью и малой пластичностью. Их применяют для полирования любых кристаллов с микротвердостью до 6 • 10⁵ Па. При этом получают высокое качество полирования для деталей высокого класса точности (N < 0,5; ΔN < 0,3 на 0 0,1 м); чистоты (II – III).

Для деталей с точностью формы поверхности N ≥ 5 на ø 0,1 м в качестве материала полировальника используют батист, бархат, замшу, пенополиуретан, дерево, синтетические материалы.

Полирование производят микропорошками различной природы: алмазными АСМ5/3, АСМЗ/2, АСМ1/0, AMI, ACM0,7/0,3; оксида хрома с размером зерен основной фракции 0,8—1,2 мкм (полученного сжиганием бихромата калия и серы технической) и 0,5 мкм (полученного термическим разложением бихромата аммония); тонкодисперсного глинозема (a-Al₂O₃) с размером зерен основной фракции 0,1-0,3 мкм; 0,3-0,5 мкм; 0,5-0,7 мкм; 0,7 – 1,0 мкм; оксида церия, полирита.

Для защиты полированных поверхностей водорастворимых кристаллов от воздействия влаги наносят покрытие толщиной 0,2 – 0,3 мкм из фторопластового полимера Ф32Л, приготовленного на осушенных растворителях. При хранении деталей более 24 ч пленку Ф32Л сверху покрывают нитроэмалью НЦ-25. После снятия защитного лака полированные поверхности не требуют промывки.

Незащищенные лаком детали хранят в эксикаторах или специальных полиэтиленовых упаковках с осушителями из пятиоксида фосфора или силикагеля. Срок хранения готовых деталей в эксикаторе не должен превышать для DKDP – 30 суток, KBr, NaCl, KC1 – семи суток, CsJ – трех суток. С увеличением срока хранения увеличивается толщина поверхностной пленки и изменяется ее химический состав. Полированные поверхности водорастворимых кристаллов при необходимости чистят с помощью чистых замшевых салфеток и обезвоженного амилацетата.

Кристаллы LiF полируют с использованием в качестве СОЖ 0,75%-ного водного раствора треххлористого железа FeClg • 6Н₂0 (а. с. N 203498). В сравнении с обработкой на воде состав сокращает время полирования в 1,5 – 2,0 раза, обеспечивает получение удовлетворительных характеристик класса точности поверхости.