ОСОБЕННОСТИ АЛГОРИТМОВ УПРАВЛЕНИЯ РАЗМЕРНО-РЕГУЛИРУЕМОЙ ГРУППОВОЙ ОБРАБОТКИ ВЫСОКОПРОЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ

 

При обработке изделий из изотропных материалов (например. из стекла.) стабилизируют интенсивность съема припуска и обеспе­чивают постоянство размерной настройки в каждой j-ой из k од­новременно функционирующих упругих обрабатывающих систем изме­нением параметра интенсивности съема припуска, при этом коррек­тируют скорость продольного перемещения точки касания произво­дящей инструментальной поверхности с обрабатываемой поверх­ностью” которую увеличивают по мере увеличения радиуса располо­жения этой точки относительно оси вращения производящей инстру­ментальной поверхности до стабилизации фактической величины па­раметра Т_фj от прохода к проходу.

При обработке особо ответственных изделий наноэлектроники, предотвращают возможность образования дефектов в приповерхностном слое при обработке изделий из анизотропных материалов (ал­мазных подложек) в любом j~ом из k одновременно обрабатываемых изделий корректировкой расположения траектории перемещения точ­ки касания производящей инструментальной поверхности с обраба­тываемой поверхностью по производящей инструментальной поверх­ности, минимальный шаг дискреты которой увеличивают до стабили­зации от прохода к проходу фактической величины Т_фk, заданному (управляющей программой в системе ЧПУ станка) значению T’_k, со­ответствующему k-му из k одновременно функционирующих упругих обрабатывающих систем, имеющей наибольшую величину постоянной времени переходных процессов резания. При этом направление вектора скорости резания соответствует твердому направлению " исти­рания кристаллической решетки" на обрабатываемой поверхности кристалла.

Минимизируют весовые потери допущением определенной воз­можности образования отдельных дефектов в приповерхностном слое при обработке изделий из анизотропных материалов (ювелирные вставки) в любом j-ом из k одновременно обрабатываемых изделий корректировкой расположения траектории перемещения точки каса­ния производящей инструментальной поверхности с обрабатываемой поверхностью по производящей инструментальной поверхности, ми­нимальный шаг дискреты которой уменьшают до стабилизации от прохода к проходу фактической величины Т_Ф1 заданному (управляю­щей программой в системе ЧПУ станка) значению t_i’, соответству­ющему первой из k одновременно функционирующих упругих обраба­тывающих систем, имеющей наименьшую величину постоянной времени переходных процессов резания. При этом направление вектора ско­рости резания соответствует мягкому направлению " истирания кристаллической решетки" на обрабатываемой поверхности кристал­ла.

Приведенные здесь понятия твердое или мягкое направления " истирания кристаллической решетки" соответствует существующим понятиям, объясняющим механизм удаления припуска при ручной ог­ранке природных алмазов (то есть в упругой обрабатывающей сис­теме станка).

Обрабатывают одновременно все k изделий сложной объемной формы из анизотропных материалов, (например, алмазов) путем до­полнительного осуществления согласованных в координатных осях обрабатывающей системы станка перемещений точки касания произ­водящей инструментальной поверхности с обрабатываемой поверхностью каждого j-го из k одновременно обрабатываемых изделий по образующим и направляющим линиям формы, заданной управляющей программой в системе ЧПУ станка для готового изделия. При этом минимизируют весовые потери в каждом j-ом из k одновременно об­рабатываемых изделий путем выбора указанных взаимосвязей согласованных в координатных осях обрабатывающей системы станка до­полнительных движений по образующим и направляющим линиям формы готового изделия таким образом, чтобы в стационарном размер­но-регулируемом (размерно-управляемом) режиме микрошлифования точка контакта каждого j-го из k одновременно обрабатываемых изделий с производящей инструментальной поверхностью фактически (по существу) преобразовалась в пятно контакта с площадью А_j, ограниченной диаметром d_фАj и равным

, (3.18)

и при этом заданную по управляющей программе в системе ЧПУ фор­му готового изделия определяют площадью А_k пятна контакта, рассчитанного для k-го, то есть самого твердого из k одновре­менно обрабатываемых изделий с диаметром окружности равным

, где (3.19)

d_Ak - расчетный диаметр окружности, ограничивающей пятно контакта k-го обрабатываемого изделия с производящей инструментальной поверхностью площадью A_k в размер­но-управляемом процессе микрошлифования.мкм;

R’_Zk - повторно скорректированная для k-го изделия дискрет­ность продольного перемещения в плоскости формооб­разования, мкм;

m - число радиальных выступов на производящей инструмен­тальной поверхности;

n_k - повторно скорректированная для k-го изделия скорость вращения производящей инструментальной поверхности, мин^-1;

d_фА_j- фактический диаметр окружности” ограничивающей пятно контакта j-го обрабатываемого изделия о производящей инструментальной поверхность площадью А_j в размер­но-управляемом процессе микрошлифования, мкм;

f_фNj- фактическая частота автоколебаний динамической сос­тавляющей силы резания в j-ой упругой обрабатывающей системе, с^-1;

f_Nk - прогнозируемая частота автоколебаний динамической составляющей упругих деформаций в k-ой обрабатываю­щей системе при размерно-управляемом процессе микрошлифования, с^-1.

Алгоритм групповой обработки приведен на рис.3. 2

Причем дополнительные перемещения указанных точек касания либо по образующей, либо по направляющей линиям формы обрабаты­ваемой поверхности осуществляют соответствующим дискретным уг­ловым поворотом относительно плоскости формообразования каждого j-го и всех других из k одновременно обрабатываемых изделий вокруг координатной оси А, параллельной координатной оси Х станка, а также вокруг координатной оси В, под прямым углом пе­ресекающей координатную ось А станка. Минимальную величину шага угловой дискреты (поворота.) Δ _фA. в вокруг указанных осей А и В определяют компьютерными вычислениями из выражения:

. где (3.20)

 

 

 

Рис. 3.2. Алгоритм групповой обработки твердоструктурных минералов.

 

Рис. 3.2. Алгоритм групповой обработки твердоструктурных минералов (продолжение).

 

N - кол-во проходов до стационарного участка;

Δ _N1 -статическая упругая деформация;

W_N1-количество мод деформаций;

λ - динамическая составляющая деформации;

ν ₁ - шаг дополнительного дискретного перемещения;

d_A1 - диаметр площади контакта изделия с инструменталъной поверхностью.

d_Ak - диаметр окружности площади A_k пятна контакта k-го обрабатываемого изделия с производящей инструмен­тальной поверхностью в размерно-управляемом режиме микрошлифования, мкм;

r_а.в - радиус кривизны обрабатываемой поверхности изделий в точке ее контакта с производящей инструментальной поверхностью, измеренный по нормали соответственно к оси А иди к оси В, мкм;

r_Z - заданная высота микронеровностей на поверхности гото­вого изделия, мкм.

Минимальный временной интервал Δ t_A.B между двумя соседними дискретными поворотами вокруг указанных осей, либо А. либо В определяют компьютерными вычислениями из выражения:

, где (3.21)

L’_k - шаг длины k-ой пространственной траектории, не выхо­дящей за границы окружности с диаметром d_Ak, между первой и конечной точками указанной последователь­ности одноразовых импульсных встреч вершин режущих зерен производящей инструментальной поверхности с соответствующими локальными точками на обрабатывае­мой поверхности за время каждого одного периода ав­токолебаний динамической составляющей упругих дефор­маций обрабатывающей системы на k-ом изделии (с до­полнительной дискретной врезной подачей по нормали к плоскости формообразования), мкм;

Σ l_ik - минимальная суммарная длина траектории, не выходящей за пределы окружности диаметром d_Ak, из локальных точек на обрабатываемой поверхности k-го изделия, в пределах которой выключают дополнительную дискретную врезную подачу и осуществляют идентификацию факти­ческой постоянной времени Т_фk переходных процессов резания в соответствующей k-ой упругой обрабатываю­щей системе, мкм;

R'_zk - повторно скорректированная для k-го изделия диск­ретность продольного перемещения в плоскости формо­образования, мкм;

m - число радиальных выступов на производящей инструмен­тальной поверхности,

n_k - повторно скорректированная для k-го изделия скорость вращения производящей инструментальной поверхности, мин^-1.

Осуществляют устойчивое управление режимами интенсивности съема припуска с каждого j-го из k одновременно обрабатываемых изделий в функции координатного расположения вдоль каждого про­дольного прохода относительно точек пятен контакта производящей инструментальной поверхности с обрабатываемыми поверхностями изделий. При этом минимальное целое количество таких проходов определяют компьютерными вычислениями (с округлением результа­тов вычислений до ближайшего целого числа) из выражения:

, где (3.22)

d_h и d_b - соответственно наружный и внутренний диаметры производящей инструментальной поверхности режу­щего инструмента, мкм;

d_ФA_j - диаметр окружности площади А_j пятна контакта j-го обрабатываемого изделия с производящей инструмен­тальной поверхностью в размерно-управляемом режиме микрошлифования, мкм;

Н_Z - суммарный припуск на обработку вдоль координатной оси Z, мкм;

h_nj - суммарный припуск, снятый с j-го обрабатываемого из­делия за N продольных проходов на стадии накопления потенциальной энергии в упругой обрабатывающей сис­теме станка, мкм;

k - количество одновременно обрабатываемых изделий;

R_Z - дискретность продольного перемещения в плоскости фор­мообразования, мкм.

В функции координатного расположения указанных " пятен" контакта относительно точек реверса в пределах длины траектории каждого одного такого прохода для каждого 3-го из k одновремен­но обрабатываемых изделий определяют координаты участков траек­тории, в которых не осуществляют дополнительную дискретную врезную макроподачу в связи с проведением на этих участках идентификации постоянной времени переходных процессов резания в соответствующей j-ой из k одновременно функционирующих упругих обрабатывающих систем, а также определяют координаты периоди­ческой дискретной врезной макроподачи. Причем для каждого 3-го ив k одновременно обрабатываемых изделий сумму дискретных врез­ных макроподач за один продольный проход определяют компьютер­ными вычислениями из выражения:

, (3.23)

а сумму дискретных врезных макроподач за один продольный проход определяют компьютерными вычислениями из выражения;

. (3.24)

(то есть для 1-го самого " мягкого" из k одновременно обрабаты­ваемых изделий).

Величину оставшегося не снятым припуска после первого про­дольного прохода определяют для каждого j-го из k одновременно обрабатываемых изделий компьютерными вычислениями из выражения:

. (3.25)

Скорость продольной подачи указанного пятна контакта каж­дого j-го из k одновременно обрабатываемых изделий вдоль траек­тории в плоскости формообразования между точками реверса опре­деляют компьютерными вычислениями из выражения:

(3.26)

Достигают эффекта в виде повышения производительности от использования обработки (в сравнении с индивидуальной) одновре­менно k обрабатываемых изделий из анизотропных материалов (ал­мазов) в том случае, если выполняется неравенство в результате компьютерных вычислений

, где (3.27)

 

N₁ и N _k - соответственно число продольных проходов на пер­воначальной стадии набора потенциальной энергии в первой и k-ой упругих обрабатывающих системах при появлении автоколебаний ди­намической составляющей упругих деформаций соответственно при обработке первого и k-го изделий.

Получение размера на каждой j-ом изделии осуществляется при помощи пьезопривода (рис.3.3).

 

Рис. 3.3 Графики съема припуска с учетом кристаллографических направлений алмаза.

 

ВОПРОСЫ К ГЛАВЕ III

1. Чем отличается алгоритм управления съемом припуска при обработке поверхностей, ориентированных в «твердом» направлении, от поверхностей, ориентированных в «мягком» направлении?

2. В каком случае необходимо применение многопроходного режима съема припуска?

3. В каком случае необходимо применение однопроходного режима съема припуска?

4. В каком случае необходимо применение комбинированного режима съема припуска?

5. Как обеспечить размерную настройку упругой обрабатывающей системы при одновременной обработке изделий с различными анизотропными характеристиками обрабатываемых поверхностей?

6. По какому технологическому алгоритму идентифицируют постоянную времени переходных процессов резания при одновременной обработке изделий?

7. Какими методами обеспечивают врезную подачу для удаления припуска при многопроходной обработке?

8. Какими методами обеспечивают врезную подачу для удаления припуска при однопроходной обработке?

9. Каковы перспективы применения групповой обработки твердых высокопрочных материалов?