Регистрация / Вход
Прислать материал

Разработка технологии и оборудования наноразмерной обработки алмазным монокристаллическим и абразивным инструментом оптических материалов в режиме квазипластичного резания

Докладчик: Захаревич Евгений Мефодьевич

Должность: начальник отдела ОАО "ВНИИИНСТРУМЕНТ"

Цель проекта:
Задача проекта: Обеспечить обработку поверхностей произвольной формы деталей из оптических материалов, в том числе асферических, с точностью формы менее 10 нм и шероховатостью поверхности менее 1 нм на апертуре не менее 100х100 мм. Основные цели проекта: 1. Повысить производительность механической обработки деталей из оптических материалов на 25-30%. 2. Сформировать научно-технический задел по ультрапрецизионной обработке различных материалов. 3. Сформировать технологическую базу для создания отечественного ультрапрецизионного оборудования.

Основные планируемые результаты проекта:
В ходе выполнения темы должны быть получены следующие научно-технические результаты:
1. Результаты теоретических исследований по теме, заявленной в ПНИ. Расчеты режимных параметров, анализ внешних факторов, описание методики эксперимента.
2. Разработка научно-технологической основы для создания технологии наноразмерной обработки деталей из оптических материалов.
3. Эскизная конструкторская документация на Экспериментальный образец ультрапрецизионного стенда для обработки хрупких материалов в квазипластичном режиме.
4. Программа и методика экспериментальных исследований.
5. Результаты анализа экспериментальных данных. Рекомендации по разработке технологии обработки хрупких материалов в квазипластичном режиме.
Предполагаемые подходы для решения поставленных задач заключены в следующем:
– анализ литературных источников по направлению ультрапрецизионной обработки оптических элементов и компонентов машин и приборов из различных материалов, включая кристаллы и хрупкие материалы;
– разработка модели процессов обработки в режиме квазипластичного резания, расчет сил, температур, деформаций технологической системы;
– динамическое моделирование процесса, динамический и вибрационный анализ ультрапрецизионных узлов и систем;
– разработка конструкции Экспериментального образца ультрапрецизионного стенда, необходимого для реализации обработки кристаллов и хрупких материалов в режиме квазипластичного резания;
– проектирование и создание специального режущего инструмента, позволяющего реализовывать квазипластичное резание;
– экспериментальные и технологические исследования, направленные на оптимизацию условий ультрапрецизионной обработки по каждому типоразмеру элементов и группе исследуемых кристаллов и хрупких материалов;
– разработка технологии ультрапрецизионной обработки кристаллов, оптических элементов и компонентов машин и приборов из хрупких материалов, обеспечивающих выполнение технических требований заказчиков.


Назначение и область применения, эффекты от внедрения результатов проекта:
Области применения ожидаемых результатов:
– оптическая промышленность – изготовление отражателей, оптических элементов, подложек и линз, в том числе и асферических с оптическим качеством;
– оптико-механическая промышленность – обработка деталей инерциальных кварцевых гироскопов, обработка оптических элементов из германия, применяемых в системах теплового видения;
– электронная промышленность, изготовление деталей для электронных приборов различного назначения с ультрапрецизионной точностью и минимальным дефектным слоем;
– обработка водорастворимых кристаллов группы KDP апертурой до 400 мм, которые используются в лазерных установках для генерации фемтосекундных лазерных импульсов тераваттного уровня мощности для термоядерного синтеза;
– создание оборудования, систем и технологии для нанообработки элементов микропроцессорной электроники, подложек кристаллов, сенсорных элементов, микророботов, исполнительных элементов и систем;
– разработка и изготовление аэростатических (гидростатических) узлов повышенной жесткости, создание ультрапрецизионного отечественного оборудования для обработки сложных поверхностей оптических элементов, компонентов машин и приборов.
Последние двадцать лет в России практические не велись исследования в области нанообработки. В то время как в США, Германии и других странах за это время были созданы целые серии оборудования для ультрапрецизионной обработки. Существует большое отставание российской промышленности в этой отрасли, которое должно быть ликвидировано. Поскольку технология квазипластичной обработки предусматривает наличие оборудования повышенной жесткости, целесообразно начать разработку отечественного ультрапрецизионного оборудования. Этот шаг позволит ликвидировать зависимость от импортируемой продукции и создаст большой потенциал развития различных отечественных отраслей промышленности.

Текущие результаты проекта:
Текущие результаты:
- Разработана схема и макет экспериментального образца ультрапрецизионного стенда;
- Разработаны технические задания на основные системы и узлы экспериментального образца ультрапрецизионного стенда;
- Разработка методики испытания аэростатических узлов экспериментального образца ультрапрецизионного стенда;
- Проводятся теоретические исследования процесса резания для наноразмерной обработки оптических материалов и обоснования условий хрупко-пластичного перехода;
- Проведены предварительные экспериментальные исследования по алмазному шлифованию хрупких оптических материалов и отработка режимов наноразмерной обработки.