Смазочно-охлаждающая жидкость для алмазной обработки оптического стекла Советский патент 1984 года по МПК C10M3/26 

4

00

;о ел

Изобретение относится к смазочно-охлаждающим жидкостям (СОЖ), которые могут применяться для алмазной обработки оптического стекла Для обработки стекла алмазным инструментом широко применшотся СОЖ на основе водных растворов глицерина и гликолей - основных компонентов, определяющих их эксплуатационные свойства.

Известен состав СОЖ Эмус для обработки оптического стекла, содержащий , мае.%:

Сульфокислоты75

Глицерин10

Тринатрийфосфат . 15 В указанный состав может быть добавлен глицерин в количестве 10 мас.% С13.

Однако известная СОЖ не обладает достаточной эффективностью в части производительности процесса шлифования, чистоты обрабатываемой поверхности и сохранения режущей способности инструмента.

Известен состав СОЖ f2 3 для алмазной обработки стекла, содержащий , мае.%

Этиленгликоль 30-50 Глицерин20-30

Ализарин0,5-1

ВодаДо 100

Однако указанный состав не обеспечивает высокой производительности и стабильности шлифования особенно при обработке твердых стекол с большим содержанием двуокиси кремния (кварцевое стекло, ЛК5, К8 и др ) .

Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемой является СОЖ для алмазной обработки оптического .стекла, содержащая воду и 0,1-5 мас.% полиэтиленимина молекулярного веса 600-100000, исполь:зуемого в качестве азотсодержащей полимерной добавки.

Положительный эффект высокомолекулярного полизтиленимина объясняеся тем, что будучи катиоыным соединением, молекулы полиэтиленимина легко притягиваются к отрицательно заряжающейся в процессе шлифования поверхности стекла. При этом между поверхностями .стекла и инстрмента образуется слой с высокими смазывающими свойствами. Характерн что 0,1-5% вещества в растворе оказывается достаточнЕлм для предотвращения нагрева при избыточном трени свойственном операциям абразивной обработки стекла ГЗ.

Однако известная СОЖ не обеспечивает высокой производительности процесса и качества поверхности.

Целью изобретения является повышение производительности и качеств обработанной поверхности.

Поставленная цель достигаетсн тем. что СОЖ для алмазной обработки оптического стекла, содержаш.ая воду и азотсодержащую гюлимергчую добавку, в качестве последней содержит полиэтиленполиамии молекулярной массы 8000-11000 при следуготем соотношении компонентов,

Полиэтиленполиамин мо-лекулярной массы

8000-110000,05-1,0

ВодаОстальное

Высокомолекулярный полиэтиленполиамин (ПЭПА) получают из исход -ого продукта (ПЭПА марки А) ТУ602-1099-77 следугош.им .

К порции 100 г исходного поодзукта в стакане при интенсивном перемешивании добавляют медленно по каплям 20 МП эпихлоргидрина. Полученную смесь выдерживают 3 ч 5ОС, Затем реакционную смесь разбавляют 100 мт воды и к полученному раствСру медленно добавляют 16 Mjr эпихлоргидрина и затем вьщерживают смесь 3 ч при 50 С. Полученный ПЗПД имеет характерную вязкость 0,13-0,17 дл/г, что соответствует молекулярной массе приблизительно 10 тыс. Значение молекулярной массы ПЭПА может варьироваться и определяться количеством добгшляемого эпихлоргидрика. Изменение концентрации последнего от 1 до 200 мл 1 л приготавливаемого продукта обеспечивает получение ПЗПА с молекулярной массой 6000-11000.

Пре,цлагаемую ССл голуч.ают простым смешением комг(онентоБ в обычных условиях,

ПЭПЛ, как и полизтилечим;-; (ЛЭИ), имеет катионную природу ггрптгв.пяет аналогичные смазочные свойства, образуя тонкий слой между поверхностями стеклс. и инструм€;нта; характеризующийся малым сопротивлением сдай-ГУ. Помимо этого высокомолекулярный ПЭПА проявляет высокую ко лплексообразующую активность,- зступгхя во взаимодействие с бронз ОБО:; кой инструмента, в частности сообразующей га-стивностью в oj НИИ ионов меди, а сочетание г структурных групп в оостз.ве г меркой макромолекулы ПЭПА обеспечивает ей эффективные хелатозоразгющие свойства, превосходящие ПЭИ

Образующееся комплексное соединение не является адт еэконкс-а т Бным к продукту шлифо;ання - мелкодисперсному стеклу. в OT..i:T -;;:е от

окиси меди, пленка которой фо;з:ми:руется на поверхности связки в большинстве водных сред. При этом, я случае образования окисной плеигси, частицы стекла налипают ка поверхность инструмента . Слой стекла играет роль буффера, переводя режим резания в режим трения, результптом которого является потеря инструментом режущих свойств - засаливани В среде ПЭПА налипание стекла не происходит. Промежуточная структура (комплексное соединение ПЭПА с медью) легко удаляется абразивным воздействием порошкообразного шлама, что обеспечивает устойчивое непрерывное обновление режущей поверхности инструмента, т.е. его работу в режиме самозатачивания, характеризующегося постоянными в процессе эксплуатации производительностью, шероховатостью обработанной поверхности и скоростью износа инструмента. Отмеченное условие приобретает особую важность для операций финишной обработки инструментами с зернистостью алмаза 40 мкм и ниже, когда ресурс работы зерен мелких фракций достаточно мал и отклонение от оптимального режима самозатачивания приводит к резкому снижению эффективности шлифования.

Таким образом, высокомолекулярный ПЭПА помимо смазочного действия проявляет высокую активность к поверхности бронзовой связки. В результате взаимодействия молекул ПЭПА с медью образуется промежуточная структура, что дает высокий положительный эффект при шлифовании.

Проведены исследования по выявлению функциональных зависимостей эффективности алмазного шлифования стекла от концентрации высокомолекулярного ПЭПА в водном растворе, использующемся в качестве СОЖ, и значения молекулярной массы ПЭПА.

Опыты по шлифованию проводят на станке 9ШП. Обрабатывают блоки плоских заготовок из оптического

стекла. Диаметр блока 70 мм, исходная шероховатость поверхности заготовок 2,0 мкм, частота вращения шпинделя станка 1100 об/мин, давление на инструмент 1 кг/см . Инструмент сборный, состоит из 24 алмазных таблеток на бронзовой связке состава . Cu(,Sп концентрация алмаза 25%, скорость подачи СОЖ при циркуляции в замкнутом объеме 3 л/мин. Обработку проводят при принятой в оптической технологии схеме вдва перехода инструментами зернистости АСМ 28/20 и 10/7.

Поскольку на практике основные трудности с точки зрения обеспечения требуемой производительности и стабильности шлифования возникают при обработке стекол средней (твердость по сошлифовыванию 1,0) и высокой :,(твердость по сошлифовыванию более 1,0) твердости (ГОСТ 13659-68) предлагаемые эксперименты проводят на стеклах именно этих групп- и на наиболее трудно-обрабатываемом материале - кварцевом стекле. Функциональные зависимости эффективности шлифования от концентрации и молекулярного веса ПЭПА получены на стекле К8, представляющем широкую группу стекол средней твердости, и используют в качестве эталона.

Используют ПЭПА с молекулярной массой в интервале 6-70 тыс., нижний предел обусловлен поввшенной токсичностью низкомолекулярных модификаций ПЭПА, а верхний - плохой растворимостью в воде ПЭПА с молекулярной массой более 70 тыс.

Результаты испытаний в сравнении с известным составом представлены в таблице.

СМАЗОЧНО-ОХЛАЖДАЮЩАЯ ЖИДКОСТЬ ДЛЯ АЛМАЗНОЙ ОБРАБОТКИ ОПТИЧЕСКОГО СТЕКЛА, содержащая воду и азотсодержащую полимерную добавку, отличающаяся тем, что, с целью повышения произродительности процесса и качества обработанной поверхности,жидкость в качестве азотсодержащей полимерной добавки содержит полиэтиленполиамин мол.м. 8000-11000 при следующем соотношении компонентов, мас.%; Полиэтиленполиамин молекулярной массы 8000-11000 0,05-1,0 ВодаОстальное

70 103 110

10 11 15 98

55

54

70

10 10

55 70

10 10 10 6-10

90 97 97 / 80

0,08-0,1

0,28-0,3

0,28-0,3

0,07-0,08

0,28-0,31

0,07-0,09

0,27-0,29

0,07-0,08

0,25-0,27

0,08-0,1

0,21-0,23 0,075-0,08

0,17-0,19

0,02-0,03 0,19-0,22 0,05-0,06

0,26-0,28

0,07-0,09 0,29-0,3 0,12-0,15 0,3-0,32 0,15-0,16 0,36-0,38 0,1€-0,17 f. 10748 Из данных таблицы следует, что характеристики шлифования изменяются при изменении молекулярной маесы ПЭПА. Максимальную производительность при од инаковой концентрации ПЭПА (0,1 мас.%) обеспечивают соетавы с молекулярной массой 811 тыс,ед. Показатель шероховатости поверхности менее чувствителен к молекулярной массе ПЭПА и изменяется в пределах 0,3-0,2 и 0,1-0,08 мкм для инструментов I и 11-го перехода соответственно. При уменьшении молекулярной массы ниже 8000 и ее увеличении выше 11000 наблюдается значительное снижение производитель-15 ности. Оптимальной концентрацией ПЭПА является содержание его в воде в количестве 0,05-1,0 мас.%. 95 Содержание ПЭПА в воде ниже 0,05 мас.% резко снижает проиэводительность процесса обработки, а увеличение его концентрации более 1 мае. % не дает выигрыша в производительности, но приводит к увеличению шероховатости на 11-м переходе и соответственно повышению износа инструмента, Сравнение с известными предлагаемые составы СОЖ обеспечивают бо- лее высокую производительность (в 1,4 раза) при более низкой шерохсЯватости обрабатываемой поверхности, Таким образом, предлагаемая СОЖ является эффективным смазочным средством при алмазной обработке оптического стекла.