Шліфування та полірування по-новому
Актуальність розробки та впровадження нових високоефективних технологічних процесів прецизійної алмазної обробки виробів та деталей із різних матеріалів пов'язана з бурхливим розвитком машинобудування, а саме приладобудування, мікро- та оптоелектроніки. Ці галузі пред'являють все більш високі вимоги до якості виробів, продуктивності технологічних процесів їх виготовлення та екологічної безпеки. З одного боку, це пов'язано з тенденцією мініатюризації приладів мікро- та оптоелектроніки, з іншого — збільшенням розмірів плазмових та рідкокристалічних екранів та дисплейних панелей при одночасному зменшенні товщини цих виробів. Нарешті, з'являються нові розробки у зазначених галузях, потребують застосування нових матеріалів і якісно нових вимог щодо їх обробці.
Пропонований шліфувально-полірувальний інструмент та склад для його виготовлення розроблені вітчизняними фахівцями та запатентовані в Україні [1] та у провідних країнах світу [2].
Інструменти ефективно використовуються при обробці широкого кола матеріалів: - будь-які типи скла, включаючи кварцове скло; - кварц монокристалічний; - Ситали; - будь-які типи кераміки; - сапфір; - карбід кремнію; — різні напівпровідникові матеріали, у т. ч. кремній та арсенід галію; - різні метали; - різні породи каменю. - та ін.
Класифікація інструмента: 1. РТN (P - polish; T - tool; N - розмір максимальної фракції використовуваного абразиву); 2. РТNP1 і РТNP2 (P - polish; T - tool; N - розмір максимальної фракції використовуваного абразиву; P - porous; 1 - співвідношення пор і твердої маси - 1:1; 2 - співвідношення пор і твердої маси 2:1); 3. РРТN (P - polish; P - press; T - tool; N - розмір максимальної фракціївикористовуваного абразиву); 4. PPT (CeO2) (P - polish; P - press; T - tool; CeO2 - використовуваний абразив). 5. ВТNАР2 і ВТNАР3 (B - ballast; T - tool; N - розмір максимальної фракції використовуваного абразиву; А - допоміжний абразив; P - porous; 2 - співвідношення пор і твердої маси - 2:1; 3 - співвідношення пор і твердої маси 3: 1). Дана серія є баластним (допоміжним) абразивним інструментом, що не містить алмазних порошків, що використовується в поєднанні з інструментом перерахованих вище серій. Баластний інструмент сприяє самозаточуванню основного інструменту та забезпечує підвищення його ріжучої здатності.
Приклад розшифровки РТ50 Р1: пористий шліфувальний інструмент з зернистістю алмазного порошку 50/40 і співвідношенням пор і алмазовмісної маси 50:50%.
Всі представлені інструменти мають різні типи органічних зв'язок, адаптованих для конкретного матеріалу, що обробляється. В алмазовмісних інструментах використовуються як монокристалічні штучні та натуральні алмазні порошки із зернистістю від 200/160 до 0,5/0, так і полікристалічні порошки.
Інструмент серійно виготовляється та поставляється у вигляді таблеток діаметром 16 мм та висотою 7 мм. Однак, за індивідуальними замовленнями розмір може бути змінений. Загальний вигляд шліфувального інструменту з таблетками серії РТ20 Р1 представлений на рис. 1 , а мікрофотографія поверхні пористого алмазного інструменту РТ20 Р1 - нарис. 2.
Мал. 1. Фотографія шліфувального інструменту з таблетками серії РТ20 Р1.
Мал. 2. Мікрофотографія поверхні пористого алмазного інструменту РТ20 Р1 (60х).
Однією з головних переваг інструменту є можливість його використання практично на будь-якомутрадиційне шліфувально-полірувальне обладнання для односторонньої та двосторонньої обробки.
На рис. 3 наведено приклади обладнання, на якому успішно працює інструмент серії РТN і РТNР1: а - верстат для односторонньої обробки дисплейних панелей; б - верстат для двостороннього шліфування підкладок зі скла, сапфіру та кварцу.
а) б) Рис. 3. Загальний вид верстата для односторонньої (а) та двосторонньої обробки (б).
Найбільш ефективно представлений інструмент працює у поєднанні зі спеціальною мастильно-охолоджувальною рідиною (СОЖ) [3], що поставляється у вигляді концентрату. Під час підготовки СОЖ концентрат розбавляється водою у відсотковому співвідношенні 1:100–1: 500.
Спочатку було розроблено інструмент серії РТN, який добре зарекомендував себе при обробці скла. З появою інструменту серії РТNР1 та РТNР2 можливості застосування пов'язаного алмазно-абразивного інструменту різко зросли. Наприклад, пористий алмазний інструмент РТ100 Р1 практично всі українські та багато зарубіжних компаній ефективно використовують для обробки сапфіру.
Спроби багатьох дослідників використовувати різні типи пов'язаного алмазного інструменту для шліфування кремнієвих підкладок, галенію арсеніду, германію не давали бажаного результату, у тому числі із застосуванням інструменту серії РТN. Відомі типи пов'язаного алмазного інструменту призначені для експлуатації при високих питомих тисках від 0,03 до 0,15 МПа та високих відносних швидкостях обробки від 10 до 40 м/сек. Однак при обробці тонких деталей із відносною товщиною h/D