Способ обработки кристаллов алмаза и устройство для его осуществления

(51)5 В 28 О 5/00 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТПРИ ГКНТ СССР ИЯМИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ еский инстит ий, В.Т.Минч йтов, Э,А.Ма А.Я, и Зыковлмазов в брил 987, стр, 335, СССР 961,КРИСТАЛЛОВ ДЛЯ ЕГО ОСУприборострои оборудоваОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(57) Использование: в обласения, а именно в технологи Изобретение относится к области приборостроения, а именно к технологии и оборудованию для обточки кристаллов алмаза при изготовлении бриллиантов,Известен способ обработки поверхности рундиста алмаза (обточки), заключающийся в креплении обрабатываемого алмаза, его центрировании, креплении алмаза-резца, обработке поверхности рундиста (сбивание вершин заготовки, обточка и доводка) и контроля параметров обточенного алмаза. При обточке обрабатываемый кристалл закрепляется во вращающеМся шпинделе и к нему с определенным усилием прижимают инструмент, Причем частота.Я 2 1757895 А 1 нии для обточки кристаллов алмаза при изготовлении бриллиантов. Сущность изобретения. "в способе обработки кристаллов алмаза обработку поверхности рундиста производят в направленйи, йормальном к октаздричсским плоскостям (Ш), при этом ультразвуковые колебания возбуждают в направлениях, перпендикулярном и параллельном оси обрабатываемого кристалла, со сменой амплитуды колебаний в процессе обработки. В устройстве для обработки кристаллов алмаза используют дополнительный ультразвуковой преобразователь, а также цилиндрическую опору, в койцентраторе выполнен паз для установки дополнительного преобразователя, а прижим выполнен из материала, демпфирующего ультразвуковые колебания, 2 с.п. ф-лы, 3 ил. вращения шпинделя, усилие прижима и положение инструмента определяются стадией операции обработки поверхности рундиста.Известен инструмент для обточк:ристаллов, включающий металлический стержень, помещенный в деревянную обойму, и резцедержатель, предназначенный для закрепления алмаза-резца и состоящий из двух губок, поджимаемых одна к другой винтом, Недостаток указанйого способа и инструмента заключается в низкой производительности обработки. Качество обработки и ее производительность в значительной степени зависят от квал л 1 икации рабочего.Наиболее близким к описываемомуспособу и инструменту по технической сущности является способ ультразвуковойобработки, реализуемый шабером ручным или механизированным, который снабжен устройством, сообщающим его режущей части ультразвуковые колебания в направлении движения резания и который состоит из корпуса, ультразвуковогопреобразователя, концентратора и рекуще части, Недостатком этой схемы р зания и описываемого инструмента применительно к обработке кристаллов является то, что сообщаемыепродольные ультразвуковые колебания совпадают с труднообрабатываемым направлением обтачиваемого кристалла алмаза.Целью изобретения является повышение производительности обработки и улучшение качества обточенного рундиста засчет реализации способа резания (оазрушения) кристалла алмаза в направлении, имеющем наиболее слабое сопротивление растяжению(нормал ьном к октаэдрическим плоскостям (Ш, путем сообщения алмазу- резцу ультразвуковых колебаний в направлениях, перпендикулярном и параллельном оси обрабатываемого кристалла.Ожидаемый экономический эффект отиспользования способа и инструмента для обточиликристаллов составит 2260 рублей.Процесс обточки алмаза алмазом-резцом представляет собой механическое разрушение, т.е, скалывание микро- имакрочастиц алмаза, Выкрашивание и разрыв поверхности алмаза происходит в направлении, имеющем наиболее слабоесопротивление растяжению. Такими направлениями являются прежде всего: направление, совпадающее с направлением плоскости спайности, проходящей по плоским сеткам октаэдра (Ш), и направление,нормальное к октаэдрическим плоскостям 203040(Ш), Эти направления образуют с осью симметрии четвертого порядка .4 кристалла алмаза, совпадающей с осью его вращенияпри обточке, угол порядка 3545,На фиг.1 - 3 изобракено предлагаемоеустройство.Наиболее эффективное резание (скалывание) кристаллов алмаза обеспечиваетспособ обработки, при котором разнодействующая составляющих сил динамического взаимодействия алмаза-резца 1 и обрабатываемого алмаза 2 в плоскости ХОт(фиг.1)направлена под углом а= 35.45 к осиобрабатываемого кристалла. Разнодействующая В является суммарным вектором силдинамического взаимодействия, величина и направление которых определяется интенсивностью колебаний ультразвуковых преобразователей,Применение традиционных методов обработки и инструмента не позволяет реализовать предложенный способ обработки.Введение в зону обработки ультразвуковых колебаний позволяет реализовать высокочастотный виброударный режим резания (скалывания) алмаза, А применение двух преобразователей, работающих синфазно и синхронно, позволяетуправлять направлением вектооа силы ударного взаимодействия алмаза-резца и обрабатываемого кристалла, а следовательно, при равной амплитуде колебаний обрабатывать кристалл по наиболее "мягкому" направлению с максимальной произьодительностью,Амплитуда колебаний в:.роцессе обточки определяет величину ударного импульса, а следовательно, размер скалываемых микрочастиц, т,е, изменение амплитуды колебаний (или выключение одного из двух преобразователей) позволяет управлять качеством (высотой микронеровностей) поверхности рундиста,Способ по изобретению заключается в том, что перед началом обработки выбирается типоразмер оправки 4 (фиг,2-3) в зависимости от размера обрабатываемого сырья. Оправка 4 устанавливается в посадочное отверстие ультразвукового преобразователя 1. Далее в оправку 4 устанавливается алмаз-резец 11, который крепится прижимом 3 при помощи винта 9, Обрабатываемый кристалл алмаза устанавливаетсе в шпинделе станка между двумя оправками и центрируется, Инструмент устанавливается на опору обточного станка и подводится к обрабатываемому алмазу. Включается привод шпинделя станка и питание ультразвукового инструмента. В начальной стадии. обработки, т,е, при сбивании углов у обрабатываемого кристалла алмаза, алмазу-резцу сообщаются УЗ колебания под углом 90 к оси обрабатываемого алмаза. Это обеспечивается возбуждением ультразвуковых колебаний в преобразователе 1, Амплитуда колебаний алмаза-резца составляет 2,5-3 мкм. Все указанное позволяет реализовать высокочастотный виброударный режим резайия алмаза. В йоверхностном слое кристалла интенсивно развиваются микротрещинц и происходит скалывание микро- и макрочастиц алмаза. Также уменьшается усилие, которое должен приложить рабочий, и снижаемся низкочастотная вибрация По мере износа вершины алмаза- резца он поворачивается вместе с оправкойи дальше обработка производится новой Прижим 3 выполнен из материала, демпфивершиной. Рующего ультразвуковые колебания,После того, как сбивание углов будет Преимущество предлагаемого способа,заключено, включается второй преобразо- по сравнению со способом обработки и.",.ватель и теперь равнодействующая состав верхности рундиста алмаза, заключается .ляющих сил динамического том, что реализуется способ резания сривзаимодействия направлена под углом сталла алмаза в йаправлении, нормальнома=35 - 45 О к оси обрабатываемого кристалла, к октаэдричеким плоскостям Ш), имеющемАмплитуда колебаний обоих преобразова- наиболее слабое сопротивление растяжетелей примерно одинакова и составляет 2- 10 нию, путем сообщения алмазу-реэцуультра 2,5 мкм. На окончательной стадии звуковых колебаний в направлениях,обработки, когда необходимо получить за- перпендикулярном и параллельнсм оси ,бданную шероховатость обрабатываемой по- рабатываемого кристалла.верхности, преобразователь 1 отключается Предлагаемый ультразвуковой р нс,",и алмазу-резцу сообщаются колебания па инструмент позволяет реализовать способраллельно оси обрабатываемого кристалла. Обработки кристаллов алмаза, при которомАмплитуда колебаний составляет порядка равнодействующая сйлдинамического вза 1,5-2 мкм. Происходит заглажинание мик- имодействия направлена под углом к осиротрещин и улучшается качество обрабо- обрабатываемого кристалла, совпадающимтанной поверхности рундиста. После 20 с наиболее "мягким" найравлением об аР.окончания обработки ультразвук отключа-. ботки, что, в свою очередь, позволяет снизить силы резайия и повыситьНа фиг,2 показан общий вид ультразау- интенсивность съема припека.кового инструмента для обточки кристалла25 Формула изобретенияИнструмент для обточки кристаллов со-1, Способ обработкй кристаллов алмадержит ультразвуковой преобразователь 1 за, включающий крепление и центрировас фланцем, ультразвуковой преобразова- ние кристалла алмаза, креплениетель 2, прижим 3, поворотную оправку 4, алмаза-резца, обработку алмазом-резцомопору 6, корпус 7, обойму 8, винт 9, ось 30 поверхности рундиста путемвозбуждения внем ультразвуковых колебаний, о т л и ч а юрижим 3 устанавливается в пазе ци- щ и й с я тем, что, с целью повышениялиндрической опоры б и служит для эакреп-производительности и качества поверхноления алмаза-резца 11, установленного в сти обточенного рундиста, обработку поверповоротной оправке 4, Опора б крепится к 35 хности рундиста производят в направлении,фланцупреобразователя 1 при помощи вин- нормальном к октаэдрическим плоскостямтов через вибропоглощающие прокладки (И), при этом ультразвуковые колебания13, К опоре 6 крепится также корпус 7, к возбуждают в направлениях, перпендикукоторому с другой стороны прикреплена лярном и параллельном оси обрабатываеобойма 8. 40 мого кристалла, со сменой амплитудыСкорость распространения продольных колебаний в процессе обработки.волн в волноводе преобразователя 1 опре, Устройстводля обработки кристалловделяется по формуле алмаза, включающее корпус, ультразвуковой преобразователь с концентратором, ал 45 маз-резец, прижим и ультразвуковойгенератор, о тл и ч а ю щ ее с я тем, что, сСкорость распространения поперечных целью повышениЯ пРоизводительности икачества поверхности обточенного рундиволн Споп =создаваемых в волноводеста; утройство снабжено дополнительнымР50 ультразвуковым преобразователем, припреобразователя 1 преобразователем 2, кРепленным кфланцУУльтРазвУкового Репримерно в 2 раза меньше, чем продольных образователя через вибропоглощающуюВ волноводе преобразователя 1 имеет прокладку цилиндрической опорой, прися продольный паз и отверстие, которые этом в концентраторе выполнен паз, в котослУжат для установки преобразователя 2; 55 Рый Устаноен дополнительный ультразвуУльтразвуковой преобразователь 2 крепит- ковой преобразователь, а прижимся к боковой стенке паза при помощи винта установлен в опоре и выполнен иэ материа 12 на расстоянии, равном четверти длины ладемпфирующегоультразвуковыеколебапродольной волны от поворотной оправки 4,.Пилип едакт при.ГКНТ СССР изводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 10 аказ 2963ВНИИПИ Госуда в 1 Тираж Подписноеого комитета по изобретениям и открытия35, Москва, Ж, Раушская наб 4/5