ДИАГНОСТИКА ПРОЦЕССА МИКРОШЛИФОВАНИЯ

Для осуществления технологической диагностики параметров процесса резания и обеспечения их соответствия в реальном масш­табе времени обработки условиям бездефектного размерно-регули­руемого микрошлифования в соответствии с принятой к реализации указанной моделью физической мезомеханики пластического дефор­мирования обрабатываемой поверхности целесообразно на стадии предварительного нагружения обрабатывающей системы потенциаль­ной энергией ее упругого статического сжатия в направлении по нормали к плоскости формообразования режимами съема предвари­тельной части припуска одновременно осуществлять и идентифика­цию фактических параметров физических процессов в конкретной упругой обрабатывающей системе. С установлением взаимосвязей между входными (режимами интенсивности съема) и выходными (уп­ругими деформациями) параметрами микрорезания и на этой основе обеспечивать устойчивое управление режимами интенсивности съема основной части припуска с гарантированным получением заданных выходных (качественных и точностных) параметров обработки.

Для ускорения процесса предварительного нагружения обраба­тывающей системы потенциальной энергией ее упругого статическо­го сжатия в направлении по нормали к плоскости формообразования режимами интенсивности съема предварительной части припуска до уровня, идентифицируемого появлением равномерной амплитуды и частоты колебаний динамической оставляющей силы резания, а так­же с целью идентификации в реальном масштабе времени микрореза­ния с точностью микромасштабного уровня параметров интенсивнос­ти съема основной части припуска, целесообразно глубину врезных макроподач от прохода к про­ходу уменьшать по закону бесконечно убывающей геометрической прогрессии, а врезные макроподачи в момент реверса осуществлять дискретно с шагом, по существу равным расстоянию между атомами кристаллической решетки материала обрабатываемого изделия.

Для улучшения управляемости динамическим воздействиемна упругую обрабатывающую систему при многопроходном микрошлифова­нии целесообразно заданное количество вершин режущих зерен соз­давать путем формирования на производящей инструментальной поверхности радиально расположенных выступов, вершины которых лежат в одной плоскости, совпадающей с плос­костью формообразования.

При однопроходном микрошлифовании для удаления максимально возможного припуска желательно перед созданием заданного коли­чества режущих зерен на производящей инструментальной поверх­ности придать ей форму усеченного конуса, меньшее основание ко­торого обращено в сторону обрабатываемой поверхности, а задан­ное количество режущих зерен создавать путем формирования на производящей инструментальной поверхности радиально расположен­ных выступов, вершины которых лежат на образующих указанного конуса.

Для обеспечения заданной высоты микронеровностей (R_z) на окончательно обработанной поверхности благоприятно скорость продольного перемещения точки касания производящей инструмен­тальной поверхности с обрабатываемой поверхностью по расчетной траектории производящей инструментальной поверхности на участке соответствия фактического закона изменения интенсивности съема припуска расчетному закону определять из соотношения:

(1.17)

где: V - скорость продольного перемещения, мм*с^-1;

r_z - заданная высота микронеровностей обработанной поверх­ности готового изделия, мм;

f - частота воздействия режущих зерен (скорость вращения на количество выступов), с^-1.

Целесообразно статическую составляющую упругой деформации в обрабатывающей системе определять путем непрерывной фиксации в каждом проходе в каждой точке касания каждой вершины заданно­го режущего зерна производящей инструментальной поверхности с каждой заданной локальной точкой на обрабатываемой поверхности величины статической составляющей силы резания по нормали к плоскости формообразования, непрерывного определения закона из­менения суммы указанных составляющих от прохода к проходу, неп­рерывного сравнения этого закона с расчетным законом изменения интенсивности съема припуска от прохода к проходу и непрерывно­го нахождения интервала времени до начала соответствия этих за­конов, который пропорционален величине статической составляющей упругой деформации обрабатывающей системы по соотношению:

, (1.18)

где Δ - величина статической составляющей упругой деформации, мм;

δ - глубина врезной макроподачи в момент соответствия ука­занных законов, мм;

Т - интервал времени, с.;

L - длина траектории каждого одного прохода, мм;

V - скорость продольного перемещения, мм*с^-1.

При этом также целесообразно амплитуду динамической сос­тавляющей упругой деформации обрабатывающей системы определять из соотношения:

, (1.19)

где λ - амплитуда, мм;

Р_д - величина динамической составляющей силы резания, Н;

p_c - величина статической составляющей силы резания, Н;

Δ - величина статической оставляющей упругой деформации, мм.

С целью устойчивого управления съемом основной части при­пуска в стабильном режиме бездефектного микрошлифования твердоструктурных материалов и минералов с изотропными характерис­тиками в каждой локальной точке одноразовой встречи обрабатыва­емой поверхности о каждой соответствующей вершиной режущего зерна на расчетной траектории производящей инструментальной по­верхности целесообразно в процессе каждого продольного переме­щения от реверса до реверса дополнительно осуществлять дискрет­ные врезные подачи по нормали к плоскости формообразования с частотой, равной частоте воздействия заданных вершин режущих зерен на заданные локальные точки обрабатываемой поверхности, и с шагом, который определяют из выражения:

, (1.20)

где S - шаг дискретной дополнительной врезной подачи, мм;

Δ - величина статической составляющей упругой деформации, мм;

Т - интервал времени, с;

f - частота воздействия, с^-1, (скорость вращения на количество выступов).

С целью устойчивого управлением съемом основной части при­пуска в стабильном режиме бездефектного микрошлифования твердоструктурных материалов и минералов с переменными анизотропны­ми характеристиками целесообразно на участке соответствия фак­тического изменения интенсивности съема припуска расчетному за­кону длину траектории устанавливать из целого числа дискретных минимальных шагов, на каждом из которых упругая деформация в обрабатывающей системе изменяется в виде единичного импульса с амплитудой, соответствующей указанной амплитуде динамической составляющей, причем длину дискретного минимального шага траек­тории определяют из выражения:

 

, (1.21)

где:

L^’ - минимальный шаг длины траекторий, мм;

R_Z - заданная высота микронеровностей обработанной поверх­ности готового изделия, мм;

f - частота воздействия, с ^-1, (скорость вращения на количество выступов);

f_N - частота динамической составляющей упругой деформации обрабатывающей системы, с^-1.

Для осуществления технологической диагностики процесса резания и обеспечения соответствия текущих параметров в реальном масш­табе времени обработки условиям бездефектного размерно-регули­руемого микрошлифования в соответствии с принятой к реализации указанной моделью физической мезомеханики на протяжении всего этапа съема основной части припуска целесообразно сравнить фак­тическую высоту микронеровностей R_z на обработанной поверхнос­ти, полученную по окончании стадии предварительного нагружения обрабатывающей системы потенциальной энергией ее упругого ста­тического сжатия в направлении по нормали к плоскости формооб­разования, по отношению к расчетной высоте микронеровностей и установить корреляционную связь между результатами сравнения и обобщенной интегральной характеристикой упругой обрабатывающей системы, каким является указанный интервал времени (постоянная времени переходных процессов) до начала соответствия фактичес­кого закона изменения съема припуска заданному закону. При этом также целесообразно этот интервал времени непрерывно в реальном масштабе времени съема основной части припуска идентифицировать и постоянно регулировать соответствующим изменением одного или нескольких параметров интенсивности съема припуска для стабилизации указанного интервала времени на уровне, обеспечивающем заданные выходные параметры обработки как по размерной точнос­ти, так и по величине микронеровностей R_Z на обработанной по­верхности готового изделия. Для этого указанный интервал време­ни определяют из соотношения:

_, (1.22)

где

Т - интервал времени до начала соответствия фактического закона интенсивности съема заданному закону в упругой обрабатывающей системе (постоянная времени переходных процессов резания), сек.;

Р_с - статическая составляющая силы резания в установившем­ся режиме обработки, Н;

Р_д - динамическая составляющая силы резания в установив­шемся режиме обработки. Н;

f_N - частота динамической составляющей силы резания в ус­тановившемся режиме обработки, сек^-1.

Кроме того изменяющиеся в ходе обработки динамические па­раметры упругой обрабатывающей системы, которые, например, мо­гут быть связаны с изменениями анизотропных механических харак­теристик поверхности обрабатываемого материала, и которые также непрерывно отображаются изменениями указанного интервала време­ни, целесообразно компенсировать соответствующими изменениями одного или одновременно нескольких параметров интенсивности съ­ема припуска до стабилизации указанного интервала времени. К числу таких параметров относятся: скорость вращения производя­щей инструментальной поверхности, траектория расположения ре­версивного продольного перемещения точки касания производящей инструментальной поверхности с обрабатываемой поверхностью по производящей инструментальной поверхности, скорость указанного продольного перемещения, глубина осуществляемых в момент ревер­са врезных макроподач, закон изменения глубины врезных макропо­дач от прохода к проходу и количество проходов.

 

ВОПРОСЫ К ГЛАВЕ I

1. Какие методы технологической диагностики процесса обработки твердых материалов вы знаете?

2. Какие из методов технологической диагностики процесса обработки твердых материалов наиболее подходят при микрошлифовании алмазов?

3. Что представляют собой тестовые методы диагностирования процесса микрошлифования?

4. Какими уравнениями математически можно представить процесс микрошлифования?

5. Почему тестовые методы диагностирования процесса микрошлифования предпочтительнее остальных при реальной обработке алмазов?

6. Какими основными параметрами характеризуется процесс микрошлифования?

7. Какой из параметров микрошлифования используется в тестовых методах и почему?

8. Изложите математическую модель диагностирования параметров размерно-регулируемого микрошлифования?

9. Как определяют статическую составляющую упругих деформаций в обрабатывающей системе в процессе микрошлифования твердых материалов?

10. Как осуществляется контроль за шероховатостью обработанной поверхности в процессе микрошлифования?