光学ガラス加工におけるダイヤモンド工具の応用

情報産業の急速な発展に伴い、光学部品はさまざまな電子機器に広く使用されており、加工精度と品質の要件はますます高くなっています。 従来の加工技術と工具は、特にダイヤモンド工具の加工要件を満たすことが困難です。 、その構造と内部の品質要件に関係なく、ますます専門化されており、適切な要件はますます強くなっています。 したがって、従来のダイヤモンド工具構造を変換し、この分野の内部品質を向上させることがますます重要になっています。

この分野のダイヤモンド工具には、主に、粗加工で平面と球面をフライス加工するためのフライス盤と研削砥石、縁取り用のエッジング砥石、精密研削ディスクと平面研削ディスク、仕上げ加工での超仕上げディスクと研磨ディスクが含まれます。 その他、以下の材料用鋸刃などがあります。

1. 光学ガラス加工用ダイヤモンド工具の主な種類

フライス砥石

光学ガラスのフライス加工と研削は、粗加工の主な方法であり、平面と球面の砥石に分けられます。 平面フライス加工用の砥石の直径は一般に 100 mm より大きく、球面フライス加工用の砥石の直径は一般に 100 mm 未満です。 砥石の粒子サイズは通常 60#-180#、濃度は通常 50% -100%、結合剤はブロンズです。

ダイヤモンドエッジングホイール

ダイヤモンドエッジング砥石は、主に光学部品の外径研削に使用されます。 その幾何学的形状とサイズを図 2 と表 2 に示します。結合剤には 2 種類あり、1 つは電気めっきニッケルベースの結合剤で、もう 1 つは焼結ブロンズ結合剤です。 エージェント。 粒子サイズは通常 230/270-M28/20 で、濃度は電気めっきでは 100 パーセント -200 パーセント、青銅では 50 パーセント -100 パーセントです。

ファイングラインディングディスク、スーパーファイングラインディングディスク

粗加工された光学部品を、使用時にその光学特性を十分に発揮できるように仕上げるのが、ファイングラインディングディスクとスーパーフィニッシングディスクです。 精研・超微研は、平面加工と球面加工の両方があります。 微粉砕には青銅、鉄系、ニッケル系、コバルト系のバインダーが、超微粉砕には一般に樹脂系有機バインダーが使用されます。 微粉砕シートの粒子サイズは一般に 325/400 から 10/5 の範囲であり、濃度は 100% から 35% であり、超微粉砕シートの粒子サイズは一般的に 14/8 の範囲です。 7/5 まで、濃度は 50 パーセントから 25 パーセントです。

研磨シート

研磨シートは、主に光学部品の表面仕上げを向上させ、一定の開口率を確保し、表面変質層の加工を減らすために使用されます。 主な形状は微粉砕円盤と超微粉砕円盤のようなもので、バインダーは樹脂、研磨材は酸化セリウムと少量のダイヤモンドパウダーです。

 

2. 光学ガラス加工におけるダイヤモンド製品の合理的な選択

光学ガラス加工におけるダイヤモンド製品の合理的な選択は、主に形状、サイズ、結合タイプ、ダイヤモンド粒子サイズ、ダイヤモンド濃度、結合の柔らかさと硬さなどを指します。 一般的な選択の原則は次のとおりです。

(1) 加工方法や工作機械の精度に応じて、ダイヤモンド工具の形状、サイズ、精度を選択します。

(2) 加工原物の公差と表面の粗さに応じて、ダイヤモンドツールの粒径を選択します。

(3) 特に精研削、超微研削の場合は、ワークの大きさ、加工方法、ダイヤモンド工具の被覆率に応じてダイヤモンド濃度を選択してください。

(4) 接着剤の種類は、ワークの加工工程やワークのグレードに応じて、特に精研削、超微研削の場合に選択します。 一般に、青銅、ニッケルベース、コバルトベース、および鉄ベースが精研磨用に選択されます。 樹脂バインダーは超微粉砕用に選択されています。 軟質ガラスの微粉砕には、ブロンズとニッケルのベースが選択されます。 硬質ガラス、粘性ガラスは鉄系、コバルト系が選ばれます。

(5) 加工する光学部品のグレード、硬度、脆性に応じて、ダイヤモンドツールの柔らかさと硬さ、結合の強さを選択します。 一般に、軟らかいガラスや脆性の少ないガラスは、より低い硬度のバインダーを選択します。 バインダーの強度が低くなります。 硬くて脆いガラスの場合、硬度は高くなります。 結合剤はより強力です。

 

3. 光学ガラス用ダイヤモンド工具の最新製造技術

現在、この分野のダイヤモンド工具の製造技術は、主に次の側面でますます高くなっています。原材料に関しては、バインダーの粉末はますます細かくなっています。一般に、粒子の直径は40μm未満です。 、および10μm未満に達するものもあり、すべて合成前の粉末です。

ダイヤモンドの粒度組成範囲はますます狭くなり、結晶形状はますます良くなり、特に微粉末レベルではほぼ同等のバルクになる傾向にあります。 粉砕効率を向上させるために、微量元素と化合物がさまざまな結合剤に添加されます。 バインダー中のダイヤモンドの分布は、一般に造粒プロセスまたは十分な均一混合を採用しています。 成形焼結は、保護雰囲気を伴うホットプレス焼結法を採用しています。

金型は高精度で高温に強い金型を採用。 焼成後のブランクには気孔がほとんどなく、焼結工程でダイヤモンドの強度が低下することはほとんどありません。 製造されたブランクは、その形状と公差を確保するために厳密な仕上げを行う必要があります。 同時に、研削の切れ味を確保します。

 

4. 光学ガラス加工工程で発生しやすいダイヤモンド工具の問題点と対策

ダイヤモンド工具の使用中にはさまざまな問題が発生することが多く、加工の歩留まりや効率に影響を与え、生産コストや製品の性能に大きな影響を与えます。 これは主に、ダイヤモンド工具の製造技術と固有の性能に表れています。

フライス加工

以下の主な問題は、フライス加工および研削中にしばしば発生します。

(1)粗さが悪い

(2) ガラスの割れ・欠け

(3) 不安定な表面

(4) 効率が低く傷が深い

 

これらの問題は主に、粒径、同心度、濃度、ボンドの自己研磨、および砥石車の寿命と耐久性に関連しています。 これらの問題を解決するために、砥石の製造技術を分析し、主にボンドの強度とダイヤモンドの濃度を調整します。 また、砥石の同心性を確保する必要があります。 主にダイヤモンドの保持力を向上させ、ボンドの研削硬度を下げることです。

 

精研・超微研・琢磨工程

精密研磨、超精密研磨、研磨は、光学ガラス加工において最も重要な工程であり、品質問題が最も発生しやすい工程でもあります。 この工程でのダイヤモンド工具は、製造が最も困難でもあり、この工程で発生しやすい問題は主に次のように表されます。

(1) ワークに孔食が発生しやすい

(2) 絞りが不安定で絞りが不規則

(3) 表面粗さが悪い

(4) 刃先の欠けや欠け

(5) 規則的な傷または不規則な傷

(6) 研削ディスクは不動態化が容易です

(7) 切断効率が低い

 

上記の問題のほとんどは、ダイヤモンド工具の品質に関連しており、次の側面から改善する必要があります。

(1) 適切なダイヤモンド濃度を選択します。通常、ダイヤモンド濃度は高すぎます。

(2) バインダーの自己研磨を改善し、主に研削硬度と均一性を低下させ、低融点材料の偏析を低減します。

(3) ダイヤモンドシートの被覆率を下げるか、ダイヤモンドペレットの研削面積を小さくするか、チップスペースを大きくする。

(4) ダイヤモンドの粒子径のバラツキや形状のバラツキを抑えます。 大きな粒子は決して許されませんが、同時にあまりにも多くの細かい粒子も許されません。

(5) バインダーに準ナノメートル微量元素を添加し、バインダーの性質を変化させる。

(6) 研削液に微粒砥粒を少量添加します。

(7) 樹脂の耐水性、耐熱性を向上させ、熱伝導率を向上させます。

(8) ペレットの気孔を減らし、バインダーの結晶サイズを小さくします。