Файл: Зимин, В. С. Стеклодувное дело и стеклянная аппаратура для физико-химического эксперимента.pdf

ГЛАВА Xlll

МЕХАНИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА СТЕКЛА

К механической обработке стекла относят шлифовку, при­

тирку, полировку, точение, сверление, резание и т. д. Такую обра­ ботку стекла производят при изготовлении кранов, шлифов, флан­ цев, оптических деталей и других изделий. Механическую обра­

ботку стекла ведут и вручную и на специальных станках. При этом кроме специальных приспособлений, речь о которых пойдет дальше, пользуются и таким инструментом, как ножницы для резки листового железа, плоскогубцы, молоток, настольные тиски,

кусачки, напильники, нож для надреза стекла, алмаз для надреза листового стекла, ручную дрель и др.

§ 90. Абразивы

Основными материалами, с помощью которых производят при­ тирочные, шлифовальные и полировальные работы, являются абразивы. Абразив — твердый и прочный материал, различаю­

щийся пр размеру зерна и кристаллическому строению.

Абразивные материалы делят на две группы: шлифующие абразивы, служащие для резания, раскалывания, распиливания, фрезерования, сверления, долбления, притирки и шлифования стекла, и полирующие, служащие для полировки стекла. Шли­ фующие абразивы бывают естественного и искусственного проис­

хождения, полирующие абразивы — только искусственного. Шлифующие абразивы. К абразивам естественного происхож­

дения относят алмаз, корунд и кварцевый песок.

Алмаз — самый твердый абразив. Для обработки стекла используют в основном мельчайшие отходы алмаза, получаемые при обработке крупных алмазов. Алмаз применяют в виде отдель­ ных зерен или мелкой пудры, завальцованных в вязкий металл или спеченных с металлической пудрой, а также в виде пасты или алмазного порошка.

Корунд — материал, содержащий 70—90% глинозема (Al2O3)

и 30—10% различных примесей. В природе он встречается в виде кристаллов (зерен).

Кварцевый песок — это окись кремния (SiO2), содержа­ щая небольшое количество примесей.

К абразивам искусственного происхождения относят карбид кремния (SiC), или карборунд, электрокорунд и карбид бора.

283

Карборунд получают сплавлением смеси угля и кварце­ вого песка при температуре 20001—2200 °С. Применяется он в виде порошка, а также шлифовальных кругов.

* Приведен номер, соответствующий размеру зерна в 0,01 мм.

Электрокорунд (А120з) — кристаллический глинозем, по­ лучаемый электрической плавкой боксита в смеси с углем при температуре 2000 0C. Применяется в виде шлифовальных порош­ ков и шлифовальных кругов.

Карбид бора (B4C) — соединение углерода с бором, полу­ чаемое плавлением смеси борного ангидрида и кокса при темпе­ ратуре около 2500 0C. Применяется в основном для обработки стекла на специальных установках.

Одной из главных характеристик абразивного материала, влияющей на качество обрабатываемой поверхности и скорость

обработки, является размер зерен. Чем крупнее зерна, тем

быстрее скорость обработки стекла и грубее обработанная по­ верхность. В соответствии с ГОСТ 3647—59 абразивные материа­ лы, применяемые для шлифовки стекла (кроме алмаза), классифи­ цируют по размерам зерен на группы: 1) шлифзерно, 2) шлифпорошки, 3) микропорошки.

Все группы абразивных материалов маркируют по условным номерам зернистости. В табл. 10 приведены номера зернистости и область применения абразивных материалов.

Полирующие абразивы. До недавнего времени основным поли­ рующим абразивом, применяемым для полировки стекла, был кро-

294

кус (Fe2O3) — мелкокристаллическая безводная окись железа.

Этот порошок обладал хорошей полирующей способностью и обеспечивал высокую чистоту поверхности. В последние годы стали применять окислы тория, церия, лантана и других редких металлов с примесью окисей кальция, бария, железа и др. К та-

Рис. 178. Стальные конусы (4) разной конусности для изготовления оправы (5)

В и Г —колодки для зажима костыликов пробок кранов.

ким полирующим материалам относят полирит и барнесайт. В на­

шей стране основным полирующим абразивом является полирит, состоящий из смеси окислов редкоземельных металлов. Кроме того, в качестве полировального абразива применяют окись хрома.

Регенерация абразивов. В процессе обработки стекла зерна аб­ разивов разрушаются и абразивная суспензия загрязняется оскол­ ками стекла или металла. Если абразивный материал очистить от примесей и проклассифицировать по крупности зерен, то его снова можно использовать в работе. Очистка отработанного абра­ зивного порошка от органических и неорганических примесей, об­ разующихся при шлифовке стекла, носит название регенерации абразивов.

В крупном промышленном производстве абразивы регенери­

руют путем процеживания суспензии через сита и промывания кислотами. При этом его очищают от органических примесей и металлов. Избавиться от осколков стекла значительно сложнее, так как удельные веса стекла и абразивов почти одинаковы. Как

295

показали исследования, содержание сошлифованного стекла в абразиве в количестве не более 50% существенно не влияет на

При этом освобождаются от более мелкого абразива и мельчай­ ших частиц стекла.

§91. Инструмент для притирочных, шлифовальных

иполировальных работ

Измерительный инструмент. Измерительным инструментом слу­

жат: линейка, штангенциркуль, микрометр, угломер, угольник, пробное стекло для определения кривизны полированной поверх­ ности по интерференционным кольцам (иногда называемое «опти­ ческой линейкой»).

Инструмент для притирки кранов, шлифов. Для проведения об­ дирочных работ поверхности муфт и пробок кранов, муфт и кер­ нов шлифов применяют специальные оправы, имеющие вид ко­ нуса из листового железа (толщиной 1 —1,5 мм). Свертывают оправы на целиковых металлических конусах (рис. 178). Оправы перед проведением обдирочных работ насаживают на специаль­ ные деревянные или металлические колодки (рис. 179), а пробки кранов и трубки шлифов зажимают в специальных деревянных колодках с прорезями и зажимным винтом. Колодки закрепляют в шпинделе станка. Кроме того, широко используют резиновые пробки с отверстием в центре, в которое вставляют трубки под­ лежащих шлифовке изделий. Для укрепления трубок часто ис­ пользуют зажимной патрон, подобный патрону сверлильного станка, который вставляют в шпиндель станка при помощи ко­ нуса Морзе. Пробки вакуумных кранов со штампованными руч­ ками крепят в специальном приспособлении (рис. 180), которое вставляют в шпиндель станка. Для обдирки пробок кранов и кер­ нов шлифов применяют щипцы из листового железа, называемые щипцами — сдиркой (см. рис. 178).

Нормальные шлифы (муфты и керны) притирают специаль­ ными металлическими притирами, изготовленными из твердой

296

стали или чугуна (табл. 11, рис. 181). Обычно муфту и керн шлифуют тремя притирами для грубой обдирки, средней шли­

и пестиков грибовидной формы (рис. 182).

Инструмент для сверления отверстий. Основным инструментом,

для сверления отверстий являются сверла обычные (такие же,

какие применяют при сверлении металлов) и трубчатые. Обычные

сверла бывают стальными с победитовыми наконечниками, труб­ чатые— латунные и алмазные (перфорированные).

Сверла с победитовыми наконечниками применяют в основном при сверлении глухого стекла, смачивая просверливаемое отвер­

с применением абразивного порошка и воды. Сверление отверстий

алмазными перфорированными сверлами проводят на специаль­

ных сверлильных станках (12000 об/мин) при постоянном смачи­ вании водой.

Полировальный инструмент. Плоские поверхности стекол поли­

руют на ножном доводочном станке (§ 92) полировальными по­

рошками, которые наносят на неметаллические подложки, закреп­ ляемые на полировальнике. В качестве подложек применяют

волокнистые материалы, смеси различных смол, а также волок­ нистые материалы, пропитанные смолой. Подложками из волок­

нистых материалов могут служить шерстяной войлок толщиной

14 мм, фетр толщиной 2,5—5 мм, шерстяная мягкая, но прочная

кирза толщиной 1—2 мм, сукно шинельное толщиной 2,5 мм.

Волокнистую подложку наклеивают на полировальник при по­ мощи синтетических клеев (смол). Полировальник представляет собой металлический диск (диаметром не более 150—200 мм), закрепляемый в шпинделе ножного доводочного станка на резьбе.

Клеем может служить смесь из канифоли, пчелиного воска, шел­ лака, парафина, пека (вар) и кумароновой смолы.

§ 92. Необходимое оборудование для механической обработки стекла

Стол для притирочных работ. Деревянный стол (рис. 185) высо­

той 950, шириной 800 и длиной 1500 мм сверху покрывают лино-

Рис. 181. Притиры (из чугуна) для нормальных шлифов:

Л —притир в сборе; Б—притир для муфты НШ; В—притир для керна НШ.

Рис. 182. Притиры для сферы (Л) и муфты (Б) сферических шлифов.

леумом. Крышка стола должна быть сделана из толстых досок (40—50 мм). C трех сторон крышку стола окаймляют невысоким бортиком из фанеры, оставляя переднюю сторону (к работаю­ щему) свободной. К левой стороне стола прикрепляют притироч­ ный станок с электромотором. Под шпинделем станка в центре стола делают отверстие с поддоном диаметром 300—350 мм, кото­ рое обивают оцинкованным железом. В поддоне устанавливают электроплитку для подогрева абразивной суспензии. Поверх от­ верстия ставят металлический противень для абразива, имеющий прямоугольную форму шириной 400, длиной 500 и высотой 80— 100 мм. Обычно в противне находится абразив для грубой об­ дирки, залитый водой. На правой стороне стола ставят подлокот­ ник (небольшую легкую деревянную подставку, применяемую при притирке крупных изделий, обработка которых занимает много времени) и необходимый инструмент, предназначенный для обра­ ботки притираемой детали. C левой стороны стола должны на­ ходиться три или четыре баночки для более мелких абразивов,

каждая баночка должна иметь деревянную лопаточку или ки­ сточку, которыми переносят абразивную кашицу на притираемую

поверхность.

Для предохранения работающего от брызг абразивов на передней части стола устанавливают специальный свободно

2½