RU2062293C1

RU2062293C1 - Lubricating and cooling liquid for machining of glass and dielectrics

Info

Publication number: RU2062293C1
Application number: RU94007789A
Authority: RU
Inventors: В.С. Кондратенко; Ю.В. Котляров; А.И. Зуй
Original assignee: Кондратенко Владимир Степанович
Priority date: 1994-03-02
Filing date: 1994-03-02
Publication date: 1996-06-20

Abstract

FIELD: machining of glass and dielectrics. SUBSTANCE: proposed liquid contains (%): polyethylene polyamine 0.05-0.5, phosphoric acid 0.025-0.25, nickel sulfate 0.0025-0.025, ethylene glycol or propylene glycol 0.025-0.25 and water. EFFECT: improves quality of desired product. 2 tbl

Description

Данное изобретение относится к алмазно-абразивной обработке диэлектрических материалов на основе стекла, а именно к смазочноохлаждающим жидкостям (СОЖ) и может быть использовано в оптико-механической, электронной и других отраслях производства при шлифовании стекла, кварца, ситалла, керамики и других материалов. This invention relates to diamond abrasive processing of glass-based dielectric materials, namely lubricating coolants and can be used in optical-mechanical, electronic and other industries for grinding glass, quartz, glass, ceramics and other materials.

Известна смазочно-охлаждающая жидкость для обработки стекла, содержащая воду, глицерин, костный клей и 5-нитрофурфурол семикарбазон [авт.св. СССР N973600, кл. C 10 M 3/26, публ. 15.11.82]
Однако известная СОЖ не обеспечивает высокой производительности обработки. Кроме того, этот состав СОЖ малоэффективен при прецизионном шлифовании алмазным инструментом изделий из стекла с малой относительной толщиной, когда требуется применение низких удельных давлений инструмента на обрабатываемую поверхность, что приводит к засаливанию инструмента.Known cutting fluid for processing glass containing water, glycerin, bone glue and 5-nitrofurfural semicarbazone [ed. St. USSR N973600, class C 10 M 3/26, publ. 11/15/82]
However, the known coolant does not provide high processing performance. In addition, this coolant composition is ineffective for precision grinding of glass products with a small relative thickness with a diamond tool, when low specific pressure of the tool on the surface to be treated is required, which leads to greasing of the tool.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому изобретению является состав смазочноохлаждающей жидкости на основе водорастворимого полиэтиленполиамина [авт.СССР N1074895, кл. C 10M 3/26 прототип] Данная СОЖ может быть эффективно использована при получистовом и чистовом шлифовании связанным алмазным инструментом изделий из стекла при более низких удельных давлениях инструмента на обрабатываемую поверхность. Особенно эффективно применение данного состава СОЖ при использовании алмазного инструмента на металлической, особенно на медной связке. The closest in technical essence and the achieved result to the proposed invention is the composition of the lubricating fluid based on water-soluble polyethylene polyamine [ed. CCSS N1074895, cl. C 10M 3/26 prototype] This coolant can be effectively used for semi-finished and fine grinding of glass products with a diamond tool at lower specific pressures of the tool on the work surface. The use of this coolant composition is especially effective when using a diamond tool on a metal, especially on a copper bond.

Однако применение описанной СОЖ имеет следующие ограничения и недостатки:
низкая эффективность при использовании алмазного инструмента на органической связке;
вредные условия труда при производстве СОЖ в процессе "подшивки" молекул полиэтиленполиамина с помощью эпихлоргидрина для повышения молекулярной массы до 8000 11000;
низкая эффективность обработки стекла при удельных давлениях на инструмент менее 0,5 кГс/см².However, the use of the described coolant has the following limitations and disadvantages:
low efficiency when using a diamond tool with an organic bond;
harmful working conditions in the production of coolant in the process of "binder" of polyethylene polyamine molecules using epichlorohydrin to increase the molecular weight to 8000 11000;
low glass processing efficiency at specific tool pressures of less than 0.5 kG / cm ² .

Целью настоящего изобретения является повышение эффективности обработки связанным абразивным инструментом при низких удельных давлениях, повышение качества обрабатываемой поверхности и повышение производительности процесса шлифования. The aim of the present invention is to increase the processing efficiency of a bonded abrasive tool at low specific pressures, to improve the quality of the processed surface and to increase the productivity of the grinding process.

Поставленная цель достигается тем, что СОЖ, содержащая воду и полиэтиленполиамин, дополнительно содержит фосфорную кислоту, сернокислый никель и этиленгликоль или пропиленгликоль при следующем соотношении компонентов, вес. This goal is achieved in that the coolant containing water and polyethylene polyamine additionally contains phosphoric acid, nickel sulfate and ethylene glycol or propylene glycol in the following ratio of components, weight.

Полиэтиленполиамин 0,05 0,5
Фосфорная кислота 0,025 0,25
Никель сернокислый 0,0025 0,025
Этиленгликоль или пропиленгликоль 0,025 0,25
Вода Остальное
СОЖ готовят простым смешиванием компонентов в воде до полного их растворения. Составы СОЖ и результаты их испытаний представлены в таблицах 1 и 2.Polyethylene polyamine 0.05 0.5
Phosphoric acid 0.025 0.25
Nickel sulfate 0.0025 0.025
Ethylene glycol or propylene glycol 0.025 0.25
Water Else
Coolant is prepared by simply mixing the components in water until they are completely dissolved. The compositions of the coolant and the results of their tests are presented in tables 1 and 2.

Основным компонентом предлагаемого состава СОЖ является полиэтиленполиамин. Полиэтиленполиамин полярный по своей природе полимер. При растворении в воде положительно заряженные молекулы полиэтиленполиамина притягиваются к отрицательно заряженным ионам, сосредоточенным на обрабатываемой поверхности стекла. Это обеспечивает высокий смазывающий эффект даже при очень низком содержании полиэтиленполиамина в воде за счет образования на поверхности стекла тонкой прочной пленки с малым сопротивлением на сдвиг. The main component of the proposed composition of the coolant is polyethylene polyamine. Polyethylene polyamine is a polar polymer in nature. When dissolved in water, positively charged polyethylene polyamine molecules are attracted to negatively charged ions concentrated on the treated glass surface. This provides a high lubricating effect even with a very low content of polyethylene polyamine in water due to the formation on the glass surface of a thin strong film with low shear resistance.

Применение в составе СОЖ наряду с полиэтиленполиамином фосфорной кислоты в количестве от 0,025 до 0,25% позволяет увеличить степень полимеризации полиэтиленполиамина. Это резко снижает токсичность СОЖ за счет снижения летучести полиэтиленполиамина. Применение фосфорной кислоты в составе СОЖ в количестве менее 0,025% не обеспечивает заметного эффекта. Применение же фосфорной кислоты в количестве более 0,25% нецелесообразно, так как приводит к сильному повышению кислотности среды, что, во-первых, приводит к образованию пленки труднорастворимого геля кремневой кислоты, препятствующей хрупкому разрушению стекла в зоне обработки, а во-вторых, вызывает повышенную коррозию металлических частей станков. The use in the composition of the coolant along with polyethylene polyamine phosphoric acid in an amount of from 0.025 to 0.25% allows to increase the degree of polymerization of polyethylene polyamine. This dramatically reduces the toxicity of the coolant by reducing the volatility of polyethylene polyamine. The use of phosphoric acid in the composition of the coolant in an amount of less than 0.025% does not provide a noticeable effect. The use of phosphoric acid in an amount of more than 0.25% is impractical, since it leads to a strong increase in the acidity of the medium, which, firstly, leads to the formation of a film of insoluble silicic acid gel, which prevents brittle fracture of glass in the processing zone, and secondly, causes increased corrosion of metal parts of machines.

Дополнительное использование в составе СОЖ сернокислого никеля в количестве от 0,0025 до 0,025% способствует разрушению пленки геля кремневой кислоты и снижает количество шлама. Это обеспечивается тем, что сернокислый никель связывает ионы на поверхности стекла. The additional use of nickel sulfate in the coolant in an amount of from 0.0025 to 0.025% helps to destroy the silicic acid gel film and reduces the amount of sludge. This is ensured by the fact that nickel sulfate binds ions on the glass surface.

Применение в составе СОЖ этиленгликоля или пропиленгликоля обеспечивает повышение диспергирующей способности жидкости, а также приводит к образованию устойчивых смазочных пленок на контактирующих поверхностях инструмента и обрабатываемого материала, что обеспечивает повышение качества обработки поверхности и исключает вероятность образования отдельных глубоких царапин на поверхности обрабатываемого изделия. The use of ethylene glycol or propylene glycol in the coolant provides an increase in the dispersing ability of the liquid, and also leads to the formation of stable lubricating films on the contacting surfaces of the tool and the processed material, which improves the quality of the surface treatment and eliminates the possibility of individual deep scratches on the surface of the processed product.

Испытания различных составов СОЖ проводили в сравнении с составом N1, являющимся прототипом. Испытания проводились на модернизированном шлифовально-полировальном станке типа ЗШП-320 при скорости вращения шпинделя 60 об/мин и при общей нагрузке З0 кГс, что обеспечивает удельное давление 0,3 кГс/см². Шлифованию подвергались стеклянные заготовки для фотошаблонов размером 127 х 127 х 2,2 мм. В качестве шлифовального инструмента использовались алмазные таблетки диаметром 16 мм на первом переходе и диаметром 11 мм на втором переходе на органической связке на основе эпоксидно-диановой смолы. Время одного цикла шлифования было постоянным и составляло 4 минуты. СОЖ подавалась в зону шлифования непрерывно в течение всего рабочего цикла с помощью помпы в количестве 5 литров в минуту. Каждый состав СОЖ испытывался при шлифовании не менее 100 штук стеклянных заготовок для фотошаблонов. Приведенные в таблице 2 результаты испытаний представляют собой среднее арифметическое значение из всех полученных при испытаниях значений для каждого состава СОЖ.Tests of various coolant compositions were carried out in comparison with the composition N1, which is the prototype. The tests were carried out on a modernized grinding and polishing machine type ЗШП-320 with a spindle speed of 60 rpm and with a total load of З0 kG, which provides a specific pressure of 0.3 kG / cm ² . Glass blanks for photo masks measuring 127 x 127 x 2.2 mm were sanded. As grinding tools we used diamond tablets with a diameter of 16 mm at the first transition and a diameter of 11 mm at the second transition on an organic bond based on epoxy-diane resin. The time of one grinding cycle was constant and amounted to 4 minutes. Coolant was supplied to the grinding zone continuously throughout the entire working cycle using a pump in the amount of 5 liters per minute. Each coolant composition was tested by grinding at least 100 pieces of glass blanks for photo masks. The test results shown in table 2 represent the arithmetic average of all the values obtained during the tests for each coolant composition.

Из данных таблицы 2 следует, что характеристики инструмента и процесса шлифования существенно изменяются при изменении соотношения компонентов в составе СОЖ. В таблице не приведены результаты испытаний составов СОЖ, содержание компонентов которых выходит за пределы, указанные в формуле изобретения. Соответствующие характеристики процесса шлифования для них были на 25 З0% хуже, чем у оптимальных составов с предельными значениями компонентов, приведенных в таблицах 1 и 2. From the data of table 2 it follows that the characteristics of the tool and the grinding process change significantly when changing the ratio of components in the composition of the coolant. The table does not show the test results of the compositions of the coolant, the content of the components of which goes beyond the limits indicated in the claims. The corresponding characteristics of the grinding process for them were 25 0% worse than the optimal compositions with the limiting values of the components shown in tables 1 and 2.

Сравнение с прототипом показывает, что предлагаемый состав СОЖ обеспечивает повышение производительности в 1,6 раза, значительное повышение качества обработки и резко снижает износ инструмента. ТТТ1 Comparison with the prototype shows that the proposed composition of the coolant provides a 1.6-fold increase in productivity, a significant increase in processing quality and dramatically reduces tool wear. TTT1

Claims

Cutting fluid for machining glass and dielectrics, containing water and polyethylene polyamine, characterized in that the liquid further comprises phosphoric acid, nickel sulfate and ethylene glycol or propylene glycol in the following ratio, wt.

Polyethylene polyamine 0.05 0.5
Phosphoric acid 0.026 0.25
Nickel sulfate 0.0025 0.025
Ethylene glycol or propylene glycol 0.025 0.25
Water Else