Підвищення функціональних та експлуатаційних характеристик оптичних полістирольних виробів, отриманих фрезеруванням - Автореферат

Існуючі типи сучасних оптичних виробів отримують, як правило, шляхом механічної обробки, що формує остаточні функціональні характеристики виробів (на частку фрезерування припадає близько 70-80 % усієї механічної обробки). Для досягнення необхідних технічних вимог виробів та високих світлових характеристик принципову важливість мають параметри якості робочих (зовнішніх та внутрішніх) поверхонь виробів, що вимагають застосування спеціальних технологічних рішень. Покращення якості поверхневого шару та експлуатаційних характеристик виробів забезпечить підвищення процесу експлуатації оптичних полістирольних виробів у цілому, гарантуючи їх конкурентноздатність на внутрішньому та зовнішньому промислових ринках (Японія, США, Швейцарія, Франція). Виконання дисертаційної роботи повязано з держбюджетною науковою тематикою кафедри “Різання матеріалів та різальні інструменти” Національного технічного університету “Харківський політехнічний інститут” по темам М2225 (ДР№0101U001799) “Розробка концепції і створення експертної системи з вибору оптимальних параметрів прецизійних процесів обробки оптичних виробів”, 2001-2003 р.р., М2228 (ДР№0104U003014) “Створення концепції керування і забезпечення якості прецизійних оптичних виробів на основі системного підходу”. Ціль дисертаційної роботи - забезпечення параметрів макро-, мікрогеометрії поверхні, поверхневого шару оптичних полістирольних виробів, що гарантують високі функціональні та експлуатаційні властивості (коефіцієнт внутрішнього відображення, довговічність), шляхом призначення раціональних умов процесу фрезерування.У першому розділі розглянуті основні фізико-хімічні властивості оптичних полімерів, галузі застосування оптичних полімерних виробів і існуючі технології їхнього виробництва, проведено огляд фізичних особливостей процесу різання полімерів. Аналіз літературних джерел показав, що оптичні полімери на основі полістиролу, отримані шляхом полімеризації відповідних мономерів з добавкою люмінесцируючих наповнювачів, під дією світлових потоків, радіації, прискорених елементарних часток, характеризуються високими випромінюючими (сцинтилюючими) властивостями. Це робить перспективним використання оптичних полімерних виробів у дослідженнях фізики елементарних часток, спрямованих шляхом збільшення енергетичних характеристик часток. Механічна обробка формує остаточні функціональні характеристики цих виробів. Зовнішня поверхня “Tile”” обробляється алмазною однозубою фрезою, а внутрішня поверхня канавки під світловод формується кінцевими швидкорізальними фрезами малого діаметра.У ході роботи встановлено, що основною причиною втрати різальної здатності дрібнорозмірного інструмента зі швидкорізальної сталі є знос по задній поверхні у результаті контактної взаємодії його робочих поверхонь та оброблюваного матеріалу. Отримані графічні залежності вказують, що при значеннях hз більш 0,25 мм має місце чимале збільшення шорсткості обробленої поверхні однозначно зі збільшенням головної складової сили різання , що веде до зниження міцності різального інструменту. Великий експериментальний матеріал показав, що дрібнорозмірні кінцеві фрези зі швидкорізальної сталі при обробці канавки полістирольних виробів мають низьку зносостійкість (у 2?2,5 рази нижче величини, приведеної в довідковій літературі для швидкорізального інструмента при обробці площин полімерних виробів). Полякова, яким встановлено, що внаслідок контактної взаємодії поверхонь пари тертя - метал-полімер при визначених температурах водень може виділятися з полімеру і, адсорбуючись на поверхні, поглинатися поверхневим шаром металу, в роботі розкрито характер зносу дрібнорозмірного інструмента зі швидкорізальної сталі при обробці внутрішніх поверхонь оптичних полістирольних виробів. Незвязаний водень легко адсорбується поверхнею сполученого металу при температурі 70? С та проникає в пори і мікротріщини інструментального матеріалу, приводячи до окрихкування різальних кромок інструмента, що сприяє істотному зниженню працездатності різального інструменту зі швидкорізальної сталі.У роботі вирішена актуальна науково-технічна задача одержання конкурентноздатних оптичних полістирольних виробів “Tile” шляхом призначення раціональних умов процесу фрезерування, що забезпечують високі функціональні та експлуатаційні характеристики. Установлено, що стійкість дрібнорозмірного різального інструменту зі швидкорізальної сталі та інтенсивність його зношування при фрезеруванні складнопрофільних канавок полістирольних виробів обумовлені контактною взаємодією між інструментом і оброблюваним матеріалом. У результаті проведених досліджень установлено, що по сукупності всіх показників найбільш надійним технологічним процесом механічної обробки оптичних виробів “Tile” є алмазне фрезерування, яке забезпечує потрібну якість поверхні: формується стабільна поверхнева структура (Ra ~ 0,06 мкм, h = 0,19) і мінімальна величина зміненого шару (0,015 мм). Розроблено модель забезпечення рівня якості поверхонь та експлуатаційних характеристик оптичних полістирол

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ