Регистрация / Вход
Прислать материал

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

Номер контракта: 14.579.21.0042

Руководитель: Гуськов Александр Михайлович

Должность руководителя: профессор кафедры

Докладчик: Захаревич Евгений Мефодьевич, начальник отдела

Организация: Акционерное общество "ВНИИИНСТРУМЕНТ"
Организация докладчика: Открытое акционерное общество "ВНИИИНСТРУМЕНТ"

Аннотация скачать
Постер скачать
Презентация скачать
Ключевые слова:
квазипластичный режим обработки, наноразмерная обработка, кристаллические материалы, оптические материалы, ультрапрецизионное оборудование, алмазное точение, алмазный монокристаллический инструмент, ультразвуковые вибрации

Цель 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 планируемые результаты проекта:
- Результаты теоретических исследований по теме, заявленной в ПНИ. Расчеты режимных параметров, анализ внешних факторов, описание методики эксперимента.
- Разработка научно-технологической основы для создания технологии наноразмерной обработки деталей из оптических материалов.
- Экспериментальный образец ультрапрецизионного стенда для обработки хрупких материалов в квазипластичном режиме.
- Программа и методика экспериментальных исследований.
- Результаты анализа экспериментальных данных. Рекомендации по разработке технологии обработки хрупких материалов в квазипластичном режиме.
- Рекомендации по возможности использования результатов проведенных ПНИ в реальном секторе экономики для предприятия индустриального партнера.


Краткая характеристика создаваемой/созданной научной (научно-технической, инновационной) продукции:
В результате выполнения работ должны быть достигнуты следующие технические характеристики точности формы и шероховатости обработанных плоских и криволинейных поверхностей деталей из хрупких материалов методом квазипластичного резания:
а) Плоская поверхность:
- отклонение от плоскостности на диаметре 100 мм – менее 10 нм;
- шероховатость Ra – менее 1 нм;
б) Криволинейная поверхность:
- отклонение от теоретического профиля на диаметре 100 мм для деталей из оптического стекла, кристаллов KDP, германия – менее 10 нм;
- шероховатость Ra для деталей из оптического стекла, кристаллов KDP, германия – менее 1 нм;
- отклонение от теоретического профиля на диаметре 100 мм для деталей из монокристаллического кварца, сапфира, лейкосапфира, керамики – менее 50 нм;
- шероховатость Ra для деталей из монокристаллического кварца, сапфира, лейкосапфира, керамики – менее 5 нм;
В результате выполнения работ должна быть достигнуты следующие характеристики деталей из оптического стекла и германия с периодической микроструктурой (линзы Френеля):
а) Минимальный шаг – менее 1 мкм;
б) Шероховатость поверхности – менее 5 нм.
Для достижения представленных характеристик продукции создается технология обработки хрупких материалов с наноразмерной точностью и шероховатостью обрабатываемых поверхностей в квазипластичном режиме.

Назначение и область применения, эффекты от внедрения результатов проекта:
Области применения ожидаемых результатов:
– оптическая промышленность – изготовление отражателей, оптических элементов, под-ложек 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 , подложек кристаллов, сенсорных элементов, микророботов, исполни-тельных 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.
В результате внедрения результатов ПНИ произойдет полное испортозамещение ультрапрецизионного оборудования. Разработанная технология обработки хрупких материалов позволит создавать изделия нового поколения, которые найдут применения во многих отраслях промышленности.
Результаты данных ПНИ должны создать научно-технический задел для отечественного ультрапрецизионного машиностроения. Кроме того, разработанная технология позволит перейти на новую ступень развития многим отраслям оптической и оптико-электронной промышленности. Поскольку аналогов разрабатываемого оборудования и технологии в России не существует, данные исследования являются основополагающими для повышения научно-технического уровня разработок в данных отраслях.
Разрабатываемая технология позволит снизить время затраты при обработке деталей из хрупких оптических материалов на 20-60%. Кроме того, повышение качества обрабатываемой поверхности в оптической промышленности позволит создавать изделия конкурентоспособные на мировом рынке. В случае электронной промышленности, где от качества обрабатываемой поверхности и величины подповерхностного слоя зависят технические параметры изделия, данная технология позволяет вывести данную отрасль на новый виток развития, что сыграет огромную роль для обороноспособности государства.

Текущие результаты проекта:
На данный момент основные результаты ПНИ:
- разработана ЭКД на экспериментальный образец ультрапрецизионного стенда;
- разработана ЭКД на специальный алмазный момнокристаллический и абразивный инструмент для обеспечения условий обработки хрупких материалов в квазипластичном режиме;
- изготовлены основные узлы и системы экспериментального образца ультрапрецизионного стенда, а именно: шпиндельные узлы, поворотный , гранитные детали - суппорта, станина, портал, система приводов, голографических датчиков, система ЧПУ.
- начат монтаж экспериментального образца ультрапрецизионного стенда.