Притирка — это процесс механической обработки , при котором две поверхности притираются друг к другу с абразивом между ними вручную или с помощью станка.
Притирка часто следует за другими субтрактивными процессами, в которых на первом этапе выполняется более агрессивное удаление материала, например, фрезерование и/или шлифование .
Притирка может иметь две формы. Первый тип притирки (традиционно часто называемый шлифовкой) включает в себя трение хрупкого материала, такого как стекло, о поверхность, такую как само железо или стекло (также известное как «притир» или шлифовальный инструмент) с абразивом, таким как оксид алюминия , ювелирная румяна , оптическая румяна , наждак , карбид кремния , алмаз и т. д., между ними. Это приводит к микроскопическим раковистым изломам , поскольку абразив катится между двумя поверхностями и удаляет материал с обеих.
Другая форма притирки включает более мягкий материал, такой как смола или керамика для притира, который «заряжается» абразивом. Затем притир используется для резки более твердого материала — заготовки. Абразив внедряется в более мягкий материал, который удерживает его и позволяет ему царапать и резать более твердый материал. Доведенный до более тонкого предела, это даст полированную поверхность, такую как полировальная ткань на автомобиле или полировальная ткань или полировальная смола на стекле или стали.
Доведенные до предела с помощью точной интерферометрии и специализированных полировальных машин или квалифицированной ручной полировки, производители линз могут производить поверхности, которые являются плоскими лучше, чем 30 нанометров . Это одна двадцатая длины волны света от обычно используемого источника света гелий-неонового лазера 632,8 нм. Поверхности, которые настолько плоские, могут быть связаны молекулярно ( оптически контактированы ), если свести их вместе при правильных условиях. (Это не то же самое, что эффект скручивания блоков Йоханссона , хотя и похоже).
Кусок свинца может использоваться в качестве притира, заряженного наждаком, и использоваться для резки куска закаленной стали . Маленькая пластина, показанная на первой картинке, является ручной притирочной пластиной. Эта конкретная пластина сделана из чугуна . При использовании суспензия наждачного порошка наносится на пластину, и заготовка просто трётся о пластину, обычно в форме «восьмёрки».
На втором снимке показана коммерчески доступная притирочная машина. Притирочная или притирочная пластина в этой машине имеет диаметр 30 см (12 дюймов), что является наименьшим размером, доступным в продаже. На другом конце размерного спектра не редкость машины с пластинами диаметром 2,4–3,0 метра (8–10 футов), а также были построены системы со столами диаметром 9 м (30 футов). Возвращаясь ко второй картинке, притир — это большой круглый диск в верхней части машины. Сверху притира находятся два кольца. Заготовка помещается внутрь одного из этих колец. Затем на заготовку помещается груз. Грузы также можно увидеть на картинке вместе с двумя фибровыми прокладочными дисками, которые используются для выравнивания нагрузки.
В процессе работы кольца остаются на одном месте, пока притирочная пластина вращается под ними. В этой машине сбоку можно увидеть небольшой насос для шлама, этот насос подает абразивный шлам на вращающуюся притирочную пластину.
Если требуется притирка очень маленьких образцов (от 75 мм (3 дюймов) до нескольких миллиметров), можно использовать притирочное приспособление для удержания материала во время притирки (см. Рисунок 3, Притирочный станок и удерживающее приспособление). Приспособление позволяет точно контролировать ориентацию образца относительно притирочной пластины и точно регулировать нагрузку, прикладываемую к образцу в процессе удаления материала. Из-за размеров таких маленьких образцов традиционные нагрузки и грузы слишком тяжелы, так как они могут разрушить деликатные материалы. Приспособление устанавливается в люльке на верхней части притирочной пластины, а циферблат на передней части приспособления показывает количество материала, удаленного с образца.
Если сопряжение двух поверхностей важнее плоскостности, две детали можно притереть друг к другу. Принцип заключается в том, что выступы на одной поверхности будут как истирать, так и истираться выступами на другой, в результате чего две поверхности будут развиваться в направлении некоторой общей формы (не обязательно идеально плоской), разделенной расстоянием, определяемым средним размером абразивных частиц, с шероховатостью поверхности, определяемой изменением размера абразива. Это дает результаты по близости прилегания, сопоставимые с результатами двух точно плоских деталей, без совершенно той же степени тестирования, требуемой для последнего.
Одной из сложностей при притирке двух деталей является необходимость обеспечения того, чтобы ни одна деталь не сгибалась и не деформировалась во время процесса. Поскольку детали перемещаются друг мимо друга, часть каждой (некоторая область около края) будет неподдерживаемой в течение некоторой доли движения трения. Если одна деталь сгибается из-за отсутствия поддержки, края противоположной детали будут стремиться вырыть в ней углубления на небольшом расстоянии от края, а края противоположной детали будут сильно истираться тем же действием — процедура притирки предполагает примерно одинаковое распределение давления по всей поверхности в любое время и не сработает таким образом, если сама заготовка деформируется под этим давлением.
Полировка может использоваться для получения определенной шероховатости поверхности ; она также используется для получения очень точных поверхностей, обычно очень плоских поверхностей. Шероховатость поверхности и плоскостность поверхности — это два совершенно разных понятия.
Типичный диапазон шероховатости поверхности, который можно получить без использования специального оборудования, составляет от 1 до 30 единиц Ra (средняя шероховатость), обычно это микродюймы.
Точность поверхности или плоскостность обычно измеряется в единицах гелиевой световой полосы ( HLB ), одна HLB составляет около 280 нм (1,1 × 10−5 дюйма). Опять же, без использования специального оборудования типичной является точность от 1 до 3 HLB. Хотя плоскостность является наиболее распространенной целью притирки, этот процесс также используется для получения других конфигураций, таких как вогнутая или выпуклая поверхность .
Самый простой способ измерения плоскостности — с помощью высотомера, установленного на поверочной плите . Необходимо установить деталь на трех подставках и найти минимальное отклонение, регулируя их, просто поместив деталь на поверочную плиту и используя циферблатный индикатор для нахождения TIR на противоположной стороне детали , измеряет параллельность. Плоскостность легче измерить с помощью координатно-измерительной машины. Но ни один из этих методов не может измерить плоскостность точнее, чем примерно 2,5 мкм (9,8 × 10−5 дюймов).
Другой метод, который обычно используется с притертыми деталями, — это отражение и интерференция монохроматического света. [1] Все, что нужно, — это монохроматический источник света и оптическая плоскость . Оптическая плоскость — которая представляет собой кусок прозрачного стекла, который сам был притерт и отполирован с одной или обеих сторон — помещается на притертую поверхность. Затем монохроматический свет просвечивает через стекло. Свет будет проходить через стекло и отражаться от заготовки. Когда свет отражается в зазоре между заготовкой и полированной поверхностью стекла, свет будет интерферировать сам с собой, создавая светлые и темные полосы, называемые кольцами Ньютона . Каждая полоса — или бахрома — представляет собой изменение на половину длины волны в ширине зазора между стеклом и заготовкой. Световые полосы отображают контурную карту поверхности заготовки и могут быть легко интерпретированы для определения плоскостности. В прошлом источником света была бы гелий -неоновая лампа или трубка, использующая линию неона 632,8 нм, [ нужна цитата ] или зеленую линию паров ртути, но в настоящее время более распространенным источником монохроматического света является натриевая лампа низкого давления . [ нужна цитата ] Сегодня используются лазерные диоды и светодиоды, оба являются недорогими и узкополосными источниками света. В случае полупроводниковых источников света синий является вариантом, имеющим меньшую длину волны, чем красный.
Более подробное описание физики, лежащей в основе этого метода измерения, см. в разделе «Интерференция» .
Шероховатость поверхности определяется мельчайшими изменениями высоты поверхности данного материала или заготовки. Отдельные дисперсии пиков и впадин усредняются (значение Ra) или количественно определяются по наибольшей разнице от пика до впадины (Rz). Шероховатость обычно выражается в микронах . Поверхность, которая демонстрирует Ra 8, состоит из пиков и впадин, которые в среднем не превышают 8 мкм на заданном расстоянии. Шероховатость также может быть измерена путем сравнения поверхности заготовки с известным образцом. Калибровочные образцы обычно продаются в наборе и обычно охватывают типичный диапазон операций обработки от примерно 125 мкм Ra до 1 мкм Ra.
Шероховатость поверхности измеряется с помощью профилометра — прибора, который измеряет мельчайшие изменения высоты поверхности заготовки.