Приборостроение, метрология и информационно-измерительные приборы и системы 27 Наука Science & Technique техника, № 5, 2013 и П Р ИБ О Р О С Т Р О Е Н И Е, М Е Т Р ОЛ О Г И Я И И Н Ф О РМ А Ц И О Н Н О - ИЗ М Е Р ИТ ЕЛ Ь Н Ы Е П Р ИБ О Р Ы И С И С Т Е М Ы УДК 681.7.023.72 ПОВЫШЕНИЕ ТОЧНОСТИ ОБРАБОТКИ ПЛОСКИХ ПОВЕРХНОСТЕЙ ОПТИЧЕСКИХ ДЕТАЛЕЙ ПО МЕТОДУ СВОБОДНОГО ПРИТИРАНИЯ Докт. техн. наук, проф. КОЗЕРУК А. С., кандидаты техн. наук, доценты ЮРИНОК В. И., КУЗНЕЧИК В. О., ФИЛОНОВА М. И., ШАМКАЛОВИЧ В. И. Белорусский национальный технический университет В настоящее время одним из приемов полу- чения высокоточных поверхностей деталей (в том числе оптических) является обработка по методу свободного притирания, при котором инструмент (или деталь) закрепляют на шпин- дель станка (нижнее звено) и устанавливают на него верхнее звено (деталь или инструмент), совершающее в процессе обработки относи- тельное и колебательное движения. В результа- те последнего из отмеченных движений верх- него звена непрерывно изменяется величина площади контакта инструмента и детали, что при постоянном рабочем усилии, приложенном к верхнему звену, приводит к изменению эпю- ры давления в зоне обработки. В итоге проис- ходит неравномерный съем припуска с поверх- ности детали, существенно осложняющий про- цесс ее формообразования. Чтобы исключить влияние этого фактора, необходимо давление в зоне контакта притирающихся поверхностей поддерживать постоянным. Одним из путей решения отмеченной про- блемы может быть регулирование величины рабочего усилия по закону, соответствующему характеру изменения площади контакта ин- струмента и детали. Для достижения поставленной цели обра- тимся к рис. 1, на котором площадь S зоны кон- такта нижнего 2 и верхнего 1 звеньев разбита на две части. Часть зоны контакта DODB ограничена краем верхнего звена, другая часть DADB – краем нижнего. Пусть 0 – абсцисса точки B. Как видно из рис. 1, абсцисса точки А равна Rн + Rв – l, где Rн и Rв – радиус нижнего и верхнего звеньев, а l – расстояние между их осями вращения G и С. Тогда 2 S ODBD ADBD BOD S l dS dS dS dS 0 в н в н 0 ( ) ( ) 0 0 0 2 2 2 . f x R R l f x BAD dS dx dy dx dy (1) Рис. 1. К определению зоны контакта притирающихся звеньев с плоскими поверхностями: 1 – верхнее звено; 2 – нижнее звено Записав уравнение края верхнего звена в виде 2 2 2 в в( ) ,R x y R получим 2 2 в в в( ) ( ) .y f x R R x (2) 1 x y D D 2 0 0 G B C A l Приборостроение, метрология и информационно-измерительные приборы и системы 28 Наука и Science & Technique техника, № 5, 2013 Для нижнего звена: 2 2 2 в н( ) ;x R l y R 2 2 н н в( ) ( ) .y f x R x R l (3) С учетом выражений (2) и (3) искомая площадь S запишется 0 н в 0 2 2 2 2 в в н в 0 2 ( ) 2 ( ) R R l S l R R x dx R x R l dx в 0 н в 0 в в 2 2 2 2 в н 1 2 в 2 2 2 2 , : R R R R l R x t R t dt R d A A x R l (4) где А1 = в 0 в 2 2 в ; R R R t dt (5) А2 = н 0 в 2 2 н . R R l R d (6) Вычислим интегралы А1 и А2: А1 = 2 в 02 2 в в вв arcsin 2 2 RRt t R t RR 2 2 2 2 2 2в 0 в в 0 в 0 в в в в в в в в 1 ( ) ( ) arcsin arcsin 2 R R R R R R R R R R R R 2 2 2 в 0 в 0 в 0 в в в 1 ( ) ( ) arcsin . 2 2 R R R R R R (7) A2 = 2 н2 2 н н 0 вн arcsin 2 2 RR R R lR 2 2 2 2 2 2 0 вн н н н н 0 в н 0 в н н н 1 arcsin ( ) ( ) arcsin 2 R lR R R R R R l R R l R R R = 2 2 2 0 в0 в н 0 в н н 1 ( ) ( ) arcsin . 2 2 R l R l R R l R R (8) Абсцисса 0 точек пересечения граничных окружностей верхнего и нижнего звеньев мо- жет быть получена при решении системы двух уравнений этих окружностей: 2 2 2 в в 2 2 2 в н ( ) ; ( ) . R x y R x R l y R (9) Из первого уравнения выражаем y2 и под- ставляем во второе 2 2 2 2 в в в н( ) ( ) .x R l R R x R Отсюда получаем x в виде 2 2 н в 0 ( ) . 2 R R l x l (10) Приборостроение, метрология и информационно-измерительные приборы и системы 29 Наука Science & Technique техника, № 5, 2013 и Используя выражения (4), (7), (8) и (10), выполнили расчет коэффициента K = S( l )/Sо, где 2o вS R – площадь контакта притираю- щихся звеньев в случае отсутствия выхода верхнего из них за край нижнего. Результаты расчета представлены на рис. 2. Их анализ по- казывает, что с уменьшением диаметра верхне- го звена при постоянном размере нижнего уг- ловой коэффициент полученных зависимостей возрастает, т. е. площадь контакта уменьшается более резко, а давление в пределах этой площа- ди изменяется по обратной зависимости, вызы- вая тем самым усиленный съем припуска в цен- тральной зоне нижнего звена. Рис. 2. Зависимость коэффициента K от расстояния l между осями вращения нижнего и верхнего звеньев при Dн = 100 мм; Dв = 70 (1), 80 (2), 90 (3) мм При обработке оптических деталей с плос- кими поверхностями в условиях свободного притирания на рычажных шлифовально-поли- ровальных станках рабочее усилие F, прикла- дываемое к поводку 1 (рис. 3) выходного звена технологического оборудования, можно разло- жить на горизонтальную Fг и вертикальную Fв составляющие (на рис. 3 показан случай дви- жения детали по стрелке С). Первая из этих со- ставляющих сообщает возвратно-вращательное перемещение наклеечному инструменту 2 вме- сте с деталью 3 по рабочей поверхности обра- батывающего инструмента 4, а вторая создает давление в зоне контакта притирающихся по- верхностей. Как видно из рис. 3, составляю- щая Fг приводит также к появлению опрокиды- вающего момента: г ,M F h (11) где h – расстояние от точки А приложения усилия F до поверхности соприкосновения ин- струмента и детали. Рис. 3. Схема обработки детали с плоской поверхностью по методу свободного притирания Действие момента М проявляется в том, что происходит усиленный съем припуска в крае- вой зоне детали (заштрихованная зона Б на рис. 3), в результате чего последняя приобрета- ет выпуклую форму, т. е. возникает общая по- грешность в виде «бугра». При этом инстру- мент обрабатывается также на «бугор». Как следует из анализа выражения (11) и рис. 3, для снижения влияния отмеченного фак- тора на качество обработки следует уменьшать расстояние h , а также увеличивать амплитуду колебательных перемещений детали по ин- струменту. В результате последнего приема край детали выходит за пределы инструмента и некоторое время не обрабатывается, а ее цен- тральная зона находится в постоянном контакте с обрабатываемой поверхностью. В процессе обработки оптических деталей на рычажных станках по методу свободного притирания абразивная суспензия наносится на периодически открывающиеся края детали или инструмента. При этом более крупные зерна усиленно обрабатывают края детали, в то время как в ее среднюю зону поступают несколько измельченные зерна с более низкой шлифую- щей (полирующей) способностью. В результате на операции полирования появляются завалы краев (сорван край), а при шлифовании каче- ство на периферии детали становится более грубым по сравнению с серединой. 0 5 10 15 20 25 30 35 40 l, мм 50 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 3 2 1 K 1 2 A 3 4 C F Fг Fв Б h Приборостроение, метрология и информационно-измерительные приборы и системы 30 Наука и Science & Technique техника, № 5, 2013 Неравномерность измельчения абразивных зерен, как показали экспериментальные иссле- дования, уменьшается при подаче суспензии через центр детали. Кроме того, влияние данно- го фактора в определенной степени компенси- руется выходом краевой зоны детали за край инструмента. Выявлено также, что интенсивность съема стекла при автоматической подаче обрабаты- вающей суспензии примерно в 1,5 раза больше, чем при ручной, однако неравномерность сра- батывания поверхностей при автоматической подаче суспензии больше, чем при ручной, что проявляется в образовании местных ошибок на стадии полирования. В Ы В О Д Ы 1. При обработке по методу свободного притирания изменение диаметра инструмента может служить одним из эффективных пара- метров, позволяющих гибко управлять процес- сом формообразования деталей с высокоточ- ными плоскими поверхностями. 2. Для уменьшения опрокидывающего мо- мента, являющегося источником образования на детали общей погрешности в виде «бугра», необходимо использовать наклеечный инстру- мент с коротким хвостовиком. 3. При изготовлении высокоточных оптиче- ских деталей по методу свободного притирания целесообразно применять ручную подачу абра- зивной суспензии, причем наносить ее следует на центральную зону обрабатываемой поверх- ности. Поступила 27.12.2012 УДК 616-078 ПЕРСПЕКТИВЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ СКАНИРУЮЩИХ ЦИФРОВЫХ РЕНТГЕНОДИАГНОСТИЧЕСКИХ АППАРАТОВ В ТРАВМАТОЛОГИИ ЧЕПЕЛЕВ А. Н.1), студ. ЧЕПЕЛЕВ С. Н.2), канд. техн. наук, доц. ЧЕПЕЛЕВА Т. И.3) 1)УЗ «17-я городская поликлиника г. Минска», 2)Белорусский государственный медицинский университет, 3)Белорусский национальный технический университет Цифровая рентгенография – это методы проекционной рентгенографии, при которых рентгеновское изображение получается при помощи цифровых компьютерных систем с дальнейшей его обработкой. Полученный при рентгенографии сигнал, поступающий на де- тектор, преобразуется в ряд цифровых пара- метров, которые оперативно обрабатываются и сохраняются, с возможностью вывода на монитор компьютера и последующей обра- ботки. В настоящее время цифровые рентгенодиа- гностические аппараты находят все большее применение в медицине. Их активное исполь- зование в Республике Беларусь в течение по- следних 15–20 лет уже позволило многократно снизить коллективную дозу облучения населе- ния страны при диагностических обследовани- ях и, как следствие, добиться снижения риска развития индуцированных онкологических за- болеваний кожи, легких, крови, иных органов и тканей. Данные методы имеют свои достоинства и преимущества: технические (установка основных пара- метров аппарата осуществляется дистанционно