Состав для полирования оптического стекла

Изобретение относится к производству оптических деталей из оптического стекла и может быть использовано в качестве состава для изготовления полировального инструмента, применяемого для полирования линз из оптического стекла.

Известны составы для полирования оптического стекла, используемые в полировальных инструментах, содержащие канифоль, древесный пек и пчелиный воск, применяемые при температуре 20-25°С (Сулим А.В. Производство оптических деталей. Издательство «Высшая школа», Москва, 1969г., стр. 65-67).

Данные составы обладают способностью течь под действием нагрузки, они чувствительны к температурным изменениям в зоне обработки, имеют низкую износостойкость, неспособность сохранять форму рабочей поверхности полировального инструмента при длительной эксплуатации, что ограничивает температурный интервал применения таких составов и возможность интенсификации процесса полирования. Такие составы не могут использоваться для полирования оптических деталей из твердого стекла, имеющего коэффициент сошлифовывания более 1,0.

Известен состав для полирования оптического стекла по а.с. № 1423570 от 24.07.1986г., содержащий мас. %: канифоль 35-50, воск пчелиный 0,5-2,0, глицерин 0,5-3,0, сахарозу 0,2-2,0, скипидар 0,5-4,0, пек сосновый - остальное. Указанный состав применяется для полирования плоскопараллельных пластин больших размеров, порядка 700 мм, из твердых стекол: кварцевого стекла и ситалла, имеющих коэффициенты сошлифовывания 1,44-1,78.

Данный состав не может использоваться для полирования мелких оптических деталей со сферической поверхностью диаметром 25-100мм, требующих интенсивных режимов полирования, т.к. состав имеет высокую пластичность из-за отсутствия в составе наполнителя. При больших скоростях быстро заплывают риски полировального инструмента, что приводит к значительным зональным ошибкам по точности формы полируемой поверхности.

Кроме того, состав не может использоваться для полирования оптических деталей из твердого стекла, имеющего коэффициент сошлифовывания менее 1,44: твердого боролантановго стекла с коэффициентом сошлифовывания в диапазоне 1,02-1,18, т.к. из-за высокой пластичности состава на полируемой поверхности остаются следы рельефного слоя в виде царапин и точек, следовательно, не обеспечивается требуемое качество полирования поверхности, т.е. требуемый класс чистоты РШ.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому - прототипом - является состав для полирования оптического стекла по а.с. №197057 от 27.09.1965г., содержащий мае. %: канифоль - 28, древесный пек - 19, мыло канифольное - 3, полирит - 50.

Данный состав может применяться для полирования оптических деталей со сферической поверхностью из твердого боролантанового стекла при интенсивных режимах полирования. Однако он имеет следующие недостатки:

1. Состав имеет низкую износостойкость, неспособность сохранять форму рабочей поверхности полировального инструмента при длительной эксплуатации, а также высокую хрупкость, что вызывает скалывание состава при подрезках рабочей поверхности. Срок использования состава небольшой, при использовании такой состав на полировальном инструменте для регулирования радиуса кривизны требуется часто подрезать или заменять.

2. Состав имеет ограниченный температурный диапазон применения, т.к. из-за высокого содержания наполнителя (полирита) и отсутствия пластифицирующих компонентов он недостаточно пластичен, поэтому чувствителен к температурным изменениям.

3. Из-за высокого содержания в составе наполнителя при высокой скорости обработки на полируемой поверхности остаются следы рельефного слоя в виде царапин и точек, следовательно, не обеспечивается требуемое качество полированной поверхности, т.е. класс чистоты PIII и точность формы полированной поверхности. Процент годных деталей с первого предъявления низкий, значительная часть деталей подвергается дополнительной перешлифовке и переполировке.

Техническая проблема заключается в создании состава для полирования линз из твердого боролантанового стекла с получением следующего технического результата: повышение износостойкости полировального инструмента, расширение температурного диапазона его использования, увеличение выхода годных деталей с первого предьявления.

Указанный технический результат достигается следующим образом. Состав для полирования оптического стекла, как и прототип, содержит канифоль, пек древесный, мыло канифольное и наполнитель в виде полирующего порошка. В отличие от прототипа в качестве пека древесного он содержит пек сосновый, а в качестве наполнителя - полирующий порошок церокс и дополнительно содержит воск пчелиный и скипидар при следующем соотношении компонентов, мас. %: канифоль - 40,3-50,2; пек сосновый - 32,6-43,5; мыло канифольное-3,5-4,4; воск пчелиный - 0,7-0,9; церокс 9,7-11; скипидар - 1,4-1,8.

Полирующий порошок церокс имеет близкий полирующему порошку полириту состав с улучшенными эксплуатационными характеристиками. Церокс состоит из окислов редкоземельных металлов церия и лантана, содержит фтор и может содержать окись фосфора.

Приготовление состава для полирования осуществляется следующим образом. Сначала проводят подготовку пека соснового, смешивая в котле в расплавленном состоянии мягкий пек (марка «Б») и твердый пек (марка «А») для получения твердости 81-105 ед. МИВСК. Изготавливают мыло канифольное путем омыления канифоли при нагревании раствором гидроокиси калия. Канифоль загружают в варочный котел и расплавляют при температуре 140-150°С, затем вводят мыло канифольное и после прекращения пенообразования добавляют пек сосновый и воск пчелиный. После расплавления всех компонентов состав тщательно размешивают, фильтруют через латунную сетку и разливают в пергаментные коробки, вставленные в металлические формы. Затем остывшую массу разогревают, добавляют в нее скипидар и церокс. Готовый расплавленный состав наливают слоем требуемой толщины на полировальный инструмент с последующим формованием на шлифовально-полировальных станках типа 9ШП-50 шлифованным блоком.

Для проверки заявляемого состава проведено большое количество экспериментов с изменением в широких пределах процентного соотношения всех компонентов состава. Использованы канифоль сосновая первого сорта ГОСТ 19113-84, пек сосновый марки «А» и «Б» ТУ 13-360-83, церокс (Cerox) марки 1670 производства Франции, скипидар ГОСТ1571-82, воск пчелиный пасечный ГОСТ 21179-2000. В составе могут быть использованы и другие марки компонентов.

Подготовленные составы опробованы в производственных условиях для полирования линз из стекол СТК19, N-LAK8 с выпуклой поверхностью диаметром от 27 до 30 мм, радиусом от 15 до 19 мм с относительной кривизной 0,59-0,66. Требования по точности формы N=3, Δ N=0,3, по чистоте РШ. В качестве полирующего порошка использован порошок полировальный ПРМ ТУ 20.13.65-001-66371672-18. Полирование проводилось на станке 9ШП-50 с автопитанием при интенсивных режимах. Удельное давление полировального инструмента на стекло - 50-100 /см² скорость вращения 200-250 об/мин, частота качания поводка 100-120 двойных ходов в минуту.

В результате проведенных экспериментов определено оптимальное процентное соотношение компонентов, в т.ч. содержание пластифицирующих добавок и наполнителя для получения оптимальной пластичности состава.

В таблице 1 приведены компоненты трех составов, в таблице 2 — технические характеристики составов и прототипа, в таблице 3 - свойства составов и прототипа.

Как следует из таблицы 3, составы 2 и 3 обладают значительными преимуществами перед прототипом. Сочетание оптимального содержания наполнителя и пластифицирующих добавок придают составу вязкостные свойства (твердость и упругость), которые проявляются в рабочем слое полировального инструмента.

Использование наполнителя в небольшом количестве обеспечивает повышение пластичности, т.к. уменьшается сопротивление сдвигу и хрупкость состава. Благодаря этому состав хорошо держит форму рабочей полирующей поверхности полировального инструмента в течение длительного времени. По сравнению с прототипом за счет уменьшения количества подрезок в 2 раза повышены износостойкость и срок использования полировального инструмента. Кроме того, снижена чувствительность состава к температурным изменениям, что позволяет использовать его в более широком температурном диапазоне.

При этом содержание наполнителя достаточно для того, чтобы вязкостные свойства состава не способствовали замедлению процесса полирования. Процесс полирования происходит оптимально интенсивно для того, чтобы сполировывался рельефный слой, обеспечивая класс чистоты РШ и необходимую точность формы сферической поверхности, определяемой по количеству колец N: N=3, ΔN=0,3. Уменьшается количество дефектов полированных поверхностей, увеличивается процент выхода годных деталей и сокращается количество деталей, подлежащих перешлифовке и переполировке.

Таким образом, предлагаемое изобретение позволяет повысить износостойкость полировального инструмента, расширить температурный диапазон его использования и увеличить выход годных деталей из твердого боролантанового стекла с первого предьявления.