Технологическая последовательность обточки алмазов

Рабочее место обточникаРабочим местом называется часть про­изводственной площади цеха, закрепленная за данным рабочим и оснащенная оборудованием, приспособлениями, инструментами и материалами, необходимыми для выполнения определенного про­изводственного задания. Правильная организация рабочего места обточника (рис. 148) сокращает затраты вспомогательного времени на подготовительные операции, повышает производительность труда и качество работы. Рассмотрим технологический процесс обточки по отдельным операциям.

 

Порядок обточки. Весь технологический процесс обработки по­верхности рундиста алмаза (обточка) разделяется на несколько самостоятельных операций: просмотр алмазов перед обточкой; кре­пление кристалла алмаза; центрирование алмаза; крепление алма­за-резца; обработка поверхности рундиста (обточка и доводка); контроль параметров обточенного алмаза.

Просмотр алмазов перед обточкой. Прежде чем приступить к обработке алмаза, обточник должен внимательно просмотреть его и ознакомиться с его геометрической формой, дефектами и т. д.

При просмотре следует:

-определить характер и расположение дефектов в зоне обработ­ки алмаза и на основе этого принять решение о полном или частич­ном их выведении;

-определить метод крепления алмаза (на прижиме или на клею) в зависимости от формы, размеров и дефектности (порочности).

Просмотру алмазного сырья (особенно крупных алмазов) долж­но быть уделено достаточное внимание. Эта операция часто недо­оценивается молодыми рабочими, что приводит к нарушению тех­нологии обработки, перерасходу алмазного сырья и к расколам кристаллов.

Крепление обрабатываемого кристалла алмаза. Обрабатывае­мый кристалл алмаза закрепляют при обточке рундиста двумя ме­тодами:

-клеевым (рис. 149)—путем наклеивания специальным клеем;

-механическим (рис. 150) —путем зажима между двумя вра­щающимися шпинделями станка.

 

При клеевом методе крепления применяют специ­альные оправки с плоской посадочной площадкой (см. рис. 141, б; 142, б), размер которой подбирают в соответствии с размером и формой обрабатываемого алмаза. Наклеивают алмаз специальным клеем, состоящим из эпоксидной -смолы марки Э-33, дициандиамида и молотого стекла.

Дициандиамид выполняет роль отвердителя, а молотое стекло является наполнителем. Эпоксидная смола придает массе клеящие свойства. Применяется клей в виде брусков.

До наклеивания посадочную площадку оправки и поверхность алмаза в месте приклеивания очищают от грязи и обезжиривают растворителем. Перед наклеиванием оправку нагревают в электро­печи или на электроплитке (примерно до 100°С) и, прикасаясь бруском клея к нагретой поверхности оправки, наносят клей на посадочную площадку.

На слой клея помещают алмаз, который прижимают к поверх­ности оправки специальным зажимом или пинцетом. Клей затвер­девает при температуре 180—200°С в течение 25—30 мин.

Оправку с приклеенным алмазом снимают с электроплитки и помещают в специальную ванночку с водой для охлаждения. После обработки алмаз отделяют от оправки, нагревая ее до темпера­туры 300° С.

К преимуществам клеевого метода крепления относятся:

-более высокая точность обработки, так как в процессе обточки кристалл не смещается относительно оси оправки;

-возможность избежать раскалывания обрабатываемого кристал­ла алмаза при возникновении больших нагрузок, особенно в нача­ле обточки, когда кристалл имеет острые выступающие вершины.

Недостатками клеевого метода являются:

-необходимость применения специального клея и введение опера­ции наклеивания;

-более низкая производительность процесса по сравнению с ме­ханическим методом крепления.

При механическом методе крепления к обраба­тываемому алмазу подбирают оправку с гнездом соответствующего размера для шипа.

Оправку закрепляют на шпинделе передней бабки станка и в гнездо оправки ровно, без перекоса, вставляют алмаз. Затем алмаз придерживают левой рукой, а задняя бабка подводится к передней и прижимом закрепляет алмаз в оправке. При этом величина прижимного усилия должна обеспечить достаточную степень крепле­ния алмаза и сохранность его от раскалывания.

Применение для обточки алмазов станка с задней бабкой и ме­ханический метод их крепления позволяют повысить производи­тельность труда в связи с сокращением времени на крепление ал­маза и исключить операцию наклеивания из технологического цикла обточки.

Однако обточные станки с задней бабкой имеют и некоторые недостатки:

I при механическом методе крепления к алмазам, подвергаю­щимся обточке, предъявляются повышенные требования в отноше­нии их качества: кристаллы не должны иметь трещин, сколотых вершин, крупных включений и т. д., так как применение больших осевых усилий при этом методе крепления может привести к раска­лыванию алмаза;

II жесткое крепление и большие усилия, прилагаемые к алмазу во время обработки, часто приводят к получению грубой поверх­ности рундиста и появлению пористости;

III  осуществление привода передней и задней бабок станка с помощью переменной передачи не всегда обеспечивает синхронное вращение шпинделей (в частности, на станках типа СОА), в результате чего при несоосности шпинделей передней и задней бабок обрабатываемый алмаз может сместиться;

IV обработка крупных алмазов под круглую форму и алмазов под фантазийные формы бриллиантов при механическом методе крепления не всегда позволяет получить правильную форму заго­товки и высокое качество поверхности рундиста.

Поэтому, как правило, с механическим креплением обрабаты­вают заготовки массой до 1,00 карата, не имеющие дефектов, которые могут привести к раскалыванию алмаза под действием осевых уси­лий при его креплении.

Клеевым способом крепления обрабатывают обычно алмазы, масса которых более 1 карата, н которые имеют трещины, сколы, выколы, включения и другие дефекты. Сюда относятся алмазы для получения заготовок под бриллианты фантазийных форм, а также алмазы с отрицательными или со сколотыми вершинами.

Центрирование обрабатываемого алмаза при обточке. Под цент­рированием кристалла алмаза понимается совмещение оси враще­ния заготовки максимального диаметра, которая может быть полу­чена из данного кристалла, с осью вращения шпинделя 1 станка (рис. 151). Основной задачей данной операции является установка закрепленного алмаза 4 таким образом, чтобы в процессе обточки получить наибольшие параметры заготовок 3 и вывести дефекты с минимальными потерями сырья.

 

Центрирование осуществляется при помощи «плавающего пат­рона» 2 (рис. 151). Следует отметить, что добиться точного совме­щения осей вращения полуфабриката и шпинделя 1 станка с пер­вого раза очень трудно, поэтому в процессе обточки проводится дополнительное центрирование. Для этого к поверхности пояска вращающейся заготовки подносят острие карандаша. Характер оставленной карандашом черты позволяет судить о том, в каких местах резец касается поверхности заготовки. Если обработка с той или иной стороны нежелательна, поворотом маховика перево­дят эту сторону в верхнее положение и легким ударом молотка по плавающей планшайбе смещают ее относительно центра вращения в противоположную сторону. Дополнительное центрирование в процессе обточки может проводиться несколько раз. Центрирование является весьма ответствен­ной операцией и требует от обточника большого опыта и мастерства. От тщатель­ности и точности ее выпол­нения во многом зависит ко­нечный результат работы обточника.

Крепление обрабатываю­щего алмаза-резца. В на­стоящее время на большин­стве станков обточку выпол­няют вручную алмазом-рез­цом, закрепленным на кон­це деревянной державки в специальном резцедержате­ле. В качестве резцов обычно применяют полуфабрикаты алмаза после распиливания, алмазный борт, карбонадо.

Распиленные полуфабрикаты, использованные в качестве рез­цов, могут быть обработаны на обточном станке другим резцом. Вследствие этого у распиленного алмаза стачивают только острые вершины, причем предельно допустимая величина износа вершин будет зависеть от величины имеющегося припуска, который опре­деляется формой писанного в кристалл будущего бриллианта. По мере износа одной вершины изменяют положение кристалла и вво­дят в контакт с вращающейся заготовкой новую вершину.

Применение алмазов сорта «борт» в качестве резцов связано прежде всего с его высокой износостойкостью и низкой стоимостью. Преимущества обточки бортом заключается также и в том, что не нужно часто изменять положение алмаза-резца относительно обрабатываемой поверхности, так как в отличие от распиленных алма­зов борт можно использовать до его полного истирания. Износо­стойкость карбонадо по сравнению с бортом в несколько раз ниже.

 

Резец может быть закреплен в оправке как механическим, так и клеевым способом. При механическом креплении (рис. 152) алмаз-резец вставляют в оправку и поджимают губкой резцедержателя. При этом кристалл разворачивают таким образом, чтобы одна из его вершин была впереди. При клеевом крепле­нии (рис. 153) резец приклеивают к оправке, закрепленной на кон­це державки. Такой метод крепления позволяет подводить резец к любой рабочей поверхности обтачиваемого кристалла.

Полуфабрикаты, имеющие трещины, нужно обрабатывать на клею, без предварительного использования их в качестве резцов.

Обработка поверхности рундиста. Весь процесс обработки поверхности рундиста можно разбить на три этапа: стачивание (сби­вание) вершин углов заготовки, обточка и доводка. Когда обраба­тывается кристалл, использовавшийся ранее в качестве резца, пер­вый этап частично или полностью исключается.

Стачивание (сбивание) вершин заготовки. Цель первого этапа обработки — подготовка алмаза к основному про­цессу обточки и предваритель­ное придание заготовке формы в плане.

Обработку начинают с того, что резец осторожно вводят в соприкосновение с вращающимся алмазом. Одновременно резцу сообщается медленное возвратно-поступательное перемещение вдоль обрабаты­ваемой поверхности. При ис­пользовании в качестве резца полуфабрикатов после распи­ливания большое значение имеет положение резца по от­ношению к обтачиваемому ал­мазу. Чтобы избежать скалывания, державку с закрепленным алмазом-резцом устанавливают таким образом, чтобы плоскость рас­пиливания его была наклонена примерно под углом 30—45° к ба­зовой плоскости оправки. Стачивание вершин выполняется на вто­рой рабочей скорости при минимальной подаче резца.

Обточка. Цель этого этапа — получение заготовки требуемой формы с определенной высотой ее пояска. Скорость вращения шпинделя при обточке доводится до максимальных оборотов. По мере приближения очертаний заготовки к заданной форме усилие на резец может быть несколько увеличено.

Однако не следует допускать обработки с большой глубиной съема, при которой может произойти раскалывание кристалла или получение заготовок с пористым рундистом. Поверхность пояска таких заготовок обычно грубозернистая, шероховатая. При этом в направлении от поверхности рундиста в глубь обточенного пояска часто наблюдаются мелкие радиальные трещины. Между чистотой поверхности и глубиной трещин существует определенная функ­циональная зависимость: более грубой поверхности соответствуют более глубокие трещины.

Часто мелкие радиальные трещины располагаются участками или на всем протяжении рундиста. В некоторых случаях полуфаб­рикаты с пористым пояском при обработке дают бриллианты со сколами по рундисту.

Чтобы получить более высокое качество поверхности рундиста, резец подводят к обрабатываемому алмазу таким образом, чтобы он располагался ниже его оси и производил съем по направлению вращения алмаза.

Высоту пояска заготовки во время обточки определяют визуаль­но или специальным приспособлением. При визуальном определении высоты пояска обточник как бы мысленно вписывает в обто­ченный алмаз контуры будущего бриллианта, определяя при этом возможность размещения верха бриллианта в пределах пояска (при условии наклона основных граней верха под углом 30—34° к плоскости рундиста бриллианта).

Доводка. Цель доводки — получение заданной формы заго­товки в плане. Процесс доводки обточенных алмазов, как правило, проходит при максимальной скорости вращения шпинделя. При этом острому краю резца придается жесткое фиксированное поло­жение, чтобы он срезал все неровности алмаза, а не повторял его очертания. Съем алмаза при доводке минимальный: резец как бы снимает только заусенцы с поверхности заготовки.

Опыт работы передовых обточников. Передовые обточники до­стигают наивысшей производительности и высокого качества гото­вой продукции благодаря правильной организации своего рабоче­го места, тщательному выполнению технологии обточки, использо­ванию рациональных приемов обработки.

В зависимости от массы обтачиваемых полуфабрикатов подби­рают прижимные оправки и оправки для обточки.

Размеры оправок соответственно приведены в табл. 21 и 22.

 

Оправка для обточки должна устанавливаться в цангу плаваю­щего патрона до упора. Зажим оправки осуществляется двумя клю­чами 14X17.

При установке Т-образной опоры необходимо следить за тем, чтобы она была параллельна оси шлифовальных головок и перпен­дикулярна площадке обрабатываемого алмаза.

Обрабатываемый полуфабрикат закрепляют в прижиме станка с таким усилием, чтобы он не испытывал прокручивания. В то же время величина прижимного усилия должна обеспечивать сохран­ность полуфабриката от скалывания.

При закреплении распиленных полуфабрикатов в резцедержа­тель с целью предотвращения скалывания по плоскостям спайности придерживаются следующего правила: полуфабрикат при наличии на нем естественных граней или столбиков на площадке закрепля­ют таким образом, чтобы угол с естественной гранью или столбиком был впереди.

Полуфабрикат начинают обрабатывать на малой скорости ост­рым резцом, приводят его в соприкосновение с полуфабрикатом выше его оси в пределах сектора 0—20°. При этом периодически подмазывают площадки полуфабриката солидолом.

Закрепленный в прижиме станка полуфабрикат центрируют при помощи карандаша, который устанавливают на Т-образной опоре и подводят его острие в соприкосновение с вращающимся полуфабрикатом. При оставлении следа карандаша на одной из сторон полуфабриката необходимо сместить эту сторону легким ударом молотка по плавающему патрону в противоположную сторону. Этот процесс повторяется до тех пор, пока карандаш не будет оставлять след по всему периметру полуфабриката.

Основной съем массы обрабатываемого полуфабриката произ­водят при положении резца ниже его оси в пределах сектора 0—30°, чередуя наклон плоскости площадки полуфабриката, установ­ленного в качестве резца, вправо и влево, под углом примерно 30— 45° относительно оси шлифовальных головок.

 

Окончательная доводка полуфабриката производится острым резцом. Резец подводится к полуфабрикату ниже его оси в преде­лах сектора 30—60° (рис. 154). Контроль диаметра полуфабриката в процессе обточки производится непосредственно в станке при помощи специального приспособления, изображенного на рис. 155.

 

 

Источник: В.И. Епифанов, А.Я. Песина, Л.В. Зыков «Технология обработки алмазов в бриллианты», Москва, 1976

Технологическая последовательность обточки алмазов
Пролистать наверх