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光學玻璃冷卻液(玻璃切削液)的作用
  發布時間:2011-4-11  閱讀:9826
詳細內容

       在光學玻璃冷加工中,使用冷卻液(切削液)的目的是對金剛石磨削工具進行冷卻,以帶走光學玻璃加工過程中的熱量,保證光學冷加工的順利進行,但對這一目的,在使用水或其它有機液體作為冷卻介質后,基本上都可以達到要求,尤其是使用水介質,成本低廉,冷卻效果也十分理想。 但是如果在光學冷加工中用自來水來冷卻,可以肯定地說,其加工是低效率的,因為金剛石工具無法發揮其最大的工作效率,因此冷卻液的核心作用是與金剛石工具協調作用,保證金剛石工具能將自身的磨削效能發揮到極至,同時較高質量的冷卻液還能帶來高質量的加工表面,減少對光學玻璃的浸蝕,降低拋光后水印和霉菌的產生。當然好的冷卻液還應該具有較好的緩蝕性能,沒有氣味和不污染環境及其它影響健康的不利因素。

1 光學冷卻液的緩蝕性能

水與光學冷加工設備接觸后,將直接導致設備的銹蝕,因此冷卻液的緩蝕性能是冷卻液最基本的技術要求。根據光學冷加工設備常用的材料,應該對鑄鐵、普通鋼板、鋁件或銅件具有緩蝕作用。質量較差的冷卻液往往會加速設備腐蝕,降低冷加工設備的使用壽命,從而增加生產成本。

2 光學冷卻液對金剛石工具的致銳性能

為了使光學冷卻液具有我們所需要的性能,我們在自來水中加入了某些特性物質,比如一定量的金屬緩蝕劑,表面活性劑,適宜的潤滑劑等物來組成冷卻液的配方,它們的引入往往會帶來我們不需要的一些現象,比如:泡沫、氣味、對皮膚的過敏或刺激、對設備的腐蝕、毒性等,這些現象的強弱或大小,直接影響了冷卻液的綜合性能。

 

2.1 光學冷卻液在冷加工中與金剛石磨具的協調作用

高效光學冷加工一般分為銑磨(粗磨),精磨,和拋光三個階段,各階段所采用的工藝參數、輔料直接影響了光學加工的效能。在銑磨(粗磨),精磨或超精磨過程中,冷卻液的作用不可小覷。

用金剛石銑磨輪或鉆石粒(丸片)加工光學玻璃一般分為三個階段,即預磨、主磨削和光刀階段。根據各個階段的目的,冷加工設備由繼電器控制調壓閥來調節氣壓的大小和磨削時間。在預磨階段,由于磨具與玻璃之間吻合不好,施與低壓可防止沖擊而使金剛石磨盤的丸片脫落或使鏡盤工件打壞。在這一階段,由于金剛石工具與被加工光學元件處于低壓接觸磨削狀態,此時金剛石對光學玻璃的磨削量很小,而同時,粗糙的玻璃表面對金剛石工具基體也產生磨削,作用的結果就是在金剛石工具的工作面上形成一個破壞層,這個破壞層由鑲嵌在基體中的金剛石小顆粒、合金基體的小突起和被吸附的基體粉末、金剛石粉、玻璃粉等。此階段是金剛石工具被致銳的階段,也是冷卻液發揮作用的主要階段,在此階段,冷卻液的作用是使吸附在工具表面的金屬基體微小顆粒和玻璃粉脫離工作面,從而增加了金剛石露出基體的高度,為主磨削作好準備。在主磨削階段,由于光學玻璃粗糙度逐漸變小,它與金剛石工具的接觸面積增大,在主磨削高壓擠壓磨削狀態下,在工作面將產生高熱量,此時,磨具工作面由于壓力和熱量的作用,在預磨階段產生的金屬基體小突起將產生塑性變形,突出基體的金剛石微粉也被擠壓而產生位移,被塑性變形的基體金屬重新包覆起來,在預磨階段被吸附的基體顆粒有可能被重新熔入基體,增加了金剛石微粉被包覆的程度,這種現象某些文獻將之稱為金剛石工具的 “膩塞”,導致的結果就是金剛石工具的切削力下降。在光刀階段,壓力變小,光學件表面粗糙度得到進一步的降低。

2.2 冷卻液在磨削中與金剛石工具的協同作用

根據上述分析,冷卻液最主要的作用就是將在精磨預磨階段產生的基體粉末最大量地吸附或溶解到冷卻液中,從而減少金剛石工具的 “膩塞”現象,以保證金剛石工具的切削力,如何達到這個目的呢?通常的看法有:

一是化學絡合(配合),在磨削過程中由于熱量和空氣的作用,基體金屬有部分原子被氧化變為金屬離子,適宜的絡合劑會與這些離子被絡合而脫離磨具工作面。

二是化學腐蝕,從理論上講,有一定的道理,但是,它往往還與化學反應的速率有關,應該說,它只起到輔助作用,因為,相較于機械摩擦來說,受所選用的化學物質的限制,它的反應速率要慢得多。

然而上面的兩種認識往往難于使冷卻液達到所需要的性能,更深層次的認識是解決光學冷卻液切削性能的技術核心。

2.3 冷卻液中化學物質的選用與作用

作為冷卻液配方物質的選擇,其原則是:無毒、無味、不起跑(或低泡),對皮膚刺激較小,對環境無污染,當然這只是一種原則,因為為了兼顧材料的使用性能,往往難于達到每種材料都能滿足我們的要求,試驗中往往以綜合性能來對選用物質進行取舍。

2.4 冷卻液的壽命

冷卻液在精磨加工中,切削力會緩慢下降,直到不能滿足加工要求。連續加工的時間或加工的玻璃件數就是冷卻液的壽命。切削力的下降可以理解為有效物質的消耗,從而使其作用下降。光學冷卻液的使用壽命是衡量冷卻液性能的另一個重要標準。

3 結論

光學冷卻液在光學冷加工中具有十分重要的作用,其選用直接影響了光學冷加工的效能,最高性價比是選用光學冷卻液的最重要的原則




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