Спосіб кріплення пластинчатих кристалічних заготовок, зокрема корунду

Реферат: Спосіб кріплення пластинчатих кристалічних заготовок, зокрема корунду, включає підготовку пластинчатої кристалічної заготовки механічною обробкою поверхні, закріплення заготовки обробленою поверхнею на металевій планшайбі приклеюванням смоляною композицією. Між кристалічною заготовкою і планшайбою додатково розміщують буферну пластину у формі планшайби, виконану з матеріалу, ідентичного матеріалу заготовки. Товщина пластини повинна бути не менше товщини заготовки. UA 114902 U (12) UA 114902 U UA 114902 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до області обробки кристалів та може бути використана при свердлінні отворів у кристалічних заготовках. Відомий спосіб кріплення кристалічних заготовок в пристрої або верстаті механічним затиском за допомогою лещат, струбцин, цангових патронів та інших пристроїв [Справочник технолога-оптика. Под. Ред. М.А. Окатова. - СПб.: Политехника, 2004. - 679 с.]. Недоліком такого способу кріплення є те, що при механічному затиску кристала в ньому виникають механічні напруження, які збільшують ймовірність його розтріскування при обробці. Відомий спосіб еластичного (за допомогою так званої смоляної подушки) кріплення заготовки до металевого пристрою [Ардамацький А.Л. Алмазна обробка оптичних деталей. - Л.: Машинобудування, 1978. - 232 с.]. Товщина смоляного шару між поверхнею заготовки і поверхнею пристрою при такому способі кріплення може досягати 5 мм, через це повернута до пристрою поверхня заготівки може бути опуклою, увігнутою або мати невеликі виступи та западини. Недоліком способу є відсутність жорсткості, яка є необхідною для деяких видів механічної обробки кристалів, наприклад при свердлінні в корунді отвору діаметром кілька десятків міліметрів. Найближчим аналогом є спосіб кріплення пластинчатих кристалічних заготовок у верстаті або пристрої за допомогою металевої планшайби [Довідник технолога-оптика. Під. Ред. М.А. Окатова. - СПб.: Політехніка, 2004. - 679 с.]. Суть його полягає в тому, що шляхом попередньої обробки, наприклад плоским шліфуванням, одній із сторін кристалічної пластини надають пласку форму. Цією стороною пластину приклеюють до планшайби смоляною композицією, а потім планшайбу кріплять до верстата або пристрою. Товщина смоляного шару між пласкими поверхнями заготовки і планшайби становить не більше 0,1 мм, тому утворюється блок, який має жорсткість, практично достатню для будь-якої механічної обробки кристалів. При проникненні інструмента углиб масивної кристалічної заготовки механічні напруження в ній розподіляються досить рівномірно, але зі зменшенням товщини заготовки, що залишилась неушкодженою, вірогідність розтріскування збільшується за рахунок деформацій, які виникають під дією залишкових внутрішніх напружень, присутніх в заготовці. Також у міру наближення інструмента до границі кристал-метал під дією осьового тиску приповерхневий кристалічний шар в очікуваному місці виходу інструмента із заготовки зазнає локальних напружень, які істотно відрізняються від напружень в решті кристала. Так, при підході крайки свердла до границі корунд-сталь внаслідок значної відмінності механічних властивостей корунду і сталі заготовка зазнає сколюючого напруження, що й призводить до її розтріскування. Щоб уникнути розтріскування кристала доводиться істотно зменшувати швидкість подачі інструмента у напрямку вказаної границі. Але навіть в цьому випадку через велику кількість факторів, що впливають на процес обробки кристалів, неможливо досягти високого виходу виробів без тріщин. В основу корисної моделі поставлена задача, що полягає у розробці способу кріплення пластинчатих кристалічних заготовок, зокрема корунду, який дозволить зменшити енерговитрати, знизити ймовірність розтріскування кристалів при їх обробці без зниження швидкості різання, таким чином, знизити собівартість виробів з кристалів, зокрема виробів з корунду. Поставлена задача вирішується тим, що в способі кріплення пластинчатих кристалічних заготовок, зокрема корунду, що включає підготовку пластинчатої кристалічної заготовки механічною обробкою поверхні, закріплення заготовки обробленою поверхнею на металевій планшайбі приклеюванням смоляною композицією, згідно з корисною моделлю, між кристалічною заготовкою і планшайбою додатково розміщують буферну пластину у формі планшайби, виконану з матеріалу, ідентичного матеріалу заготовки, причому товщина пластини повинна бути не менше товщини заготовки. Розміщення буферної пластини з матеріалу, ідентичного матеріалу заготовки, між металевою планшайбою і заготовкою дозволяє знизити механічні напруження у напрямку подачі інструмента, розподіляючи їх по сумарній товщині заготовки та буферної пластини. Водночас, завдяки однаковому коефіцієнту термічного розширення заготовки та буферної пластини, деформації, які виникають під час різання та обумовлені дією внутрішніх напружень в заготовці, недостатні для утворення тріщин в крихкому матеріалі, зокрема корунді. Це є особливо важливим в кінці операції різання, коли опір матеріалу заготовки деформаціям послаблюється, але завдяки приклеєній буферній пластині є додатковий опір буферної пластини, що усуває причину виникнення тріщин. 1 UA 114902 U 5 10 Дослідним шляхом на пластинах з корунду встановлено, що товщина буферної пластини повинна бути не менше товщини заготовки, тоді повний прохід інструмента крізь заготівку не призводить до розтріскування кристала. При товщині буферної пластини менше товщини заготовки ймовірність розтріскування заготовки значно зростає. У таблиці наведено технологічні параметри свердління отворів в сапфірових (корундових) заготовках розміром 140×140×17 мм, з яких виготовляли циліндричні втулки висотою 16 мм з внутрішнім і зовнішнім діаметрами відповідно 108 і 124 мм, з використанням кріплення заготовки способом, що заявляється, і способом-прототипом (де v1 - швидкість проходу свердлом перших 9 мм товщини заготовки при свердлінні кожного з отворів, v2 - швидкість проходу свердлом при свердлінні тих же отворів 8 мм заготовки, що залишилися, tзar - загальний час свердління двох отворів, Р - витрата електроенергії). Таблиця № п/п заготовки 1 2 3 4 20 25 30 1 1 1 1 1 2 3 4 15 v1, мм/хв 1 1 1 1 v2, мм/хв tзаг, хв Запропонований спосіб 1 34 1 34 1 34 1 34 Спосіб-найближчий аналог 0,5 50 0,3 71,3 0,2 98 0,2 98 Р, кВтхв Наявність тріщин 0,57 0,57 0,57 0,57 немає немає немає немає 1,67 2,38 3,27 3,27 є є немає є Запропонований спосіб реалізують наступним чином. Плоско відшліфовану сапфірову пластину розміром 150×150×17 мм, що виконує роль буферної пластини, смоляною композицією (зі співвідношенням 20 мл воску: 80 мл каніфолі) приклеюють до сталевої планшайби тих же розмірів. До поверхні буферної пластини більш тугоплавкою смоляною композицією (зі співвідношенням 10 мл воску: 40 мл каніфолі: 50 мл шелаку) приклеюють сапфірову заготовку розміром 140×140×17 мм. Як видно з матеріалів заявки, використання способу кріплення кристалічних заготовок, що запропонований, дозволяє прискорити їх обробку, зменшити енерговитрати і підвищити вихід придатних виробів з кристалічних матеріалів. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ Спосіб кріплення пластинчатих кристалічних заготовок, зокрема корунду, що включає підготовку пластинчатої кристалічної заготовки механічною обробкою поверхні, закріплення заготовки обробленою поверхнею на металевій планшайбі приклеюванням смоляною композицією, який відрізняється тим, що між кристалічною заготовкою і планшайбою додатково розміщують буферну пластину у формі планшайби, виконану з матеріалу, ідентичного матеріалу заготовки, причому товщина пластини повинна бути не менше товщини заготовки. Комп’ютерна верстка О. Гергіль Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 2