Министерство образования Российской Федерации

Московский государственный горный университет

Кафедра технологии художественной обработки минералов

Коньшин а.С., сильченко о.Б., теплова т.Б.

МЕТОДОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ТЕОРИИ ПЛАСТИЧЕСКОЙ ДЕФОРМАЦИИ В МЕЗООБЪЕМАХ

ДЛЯ АВТОМАТИЗАЦИИ ОБРАБОТКИ ТВЕРДЫХ ВЫСОКОПРОЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ И ОГРАНКИ АЛМАЗОВ В БРИЛЛИАНТЫ.

Учебное пособие

Москва 2004

УКД 671.152

Коньшин А.С., Сильченко О.Б., Теплова Т.Б.

Методологические основы использования теории пластической деформации в мезообъемах для автоматизации обработки твердых высокопрочных материалов и огранки алмазов в бриллианты.

Учебное пособие. –М. МГГУ, 2004, с 64

Учебное пособие предназначено для самостоятельного изучения работы студентами и специалистами в области обработки твердых высокопрочных материалов (в том числе алмазов)

Рецензенты:

ГАВРИШЕВ С.Е. – докт.техн. наук, профессор Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И.Носова

КРИКОРОВ В.С. – докт.техн.наук, профессор.

Одобрено Советом МГГУ в качестве учебного пособия по дисциплине «Теория абразивно-алмазной обработки высокотвердых материалов»

©Московский государственный горный университет

ОГЛАВЛЕНИЕ:

Введение. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4

Глава 1. Актуальность комплексной автоматизации обработки твердых высокопрочных материалов и огранки алмазов в бриллианты в гранильном производстве. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6

1. Физико-химические свойства алмаза. . . . . . . . . . . . . . . 6

1.2. Классификация видов бриллиантов и технических изделий из алмазов. . 23

1.3. Требования к точности и чистоте изделий из алмазов. . . . . . . . . . . 28

Вопросы к главе 1. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30

Глава 2. Задачи нового метода обработки твердых высокопрочных материалов.В механическом поле на ультрозвуковых частотах. . . . . 31

1. Актуальность решения задачи снижения вероятности возникновения дефектов в поверхностном и подповерхностном слоях обрабатываемого материала при автоматизации процесса шлифования. . . . . . . . 31

2. Пути автоматизации процесса микрошлифования твердых высокопрочных материалов. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38

Вопросы к главе 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45

Глава 3. Упругая обрабатывающая система и её составные элементы. . . 46

3.1. Задачи нового метода обработки хрупких материалов. . . . . . . . . . . 46

3.2. Упругая обрабатывающая система. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51

3.3. Реализация упругой обрабатывающей системы

в станочном модуле АН15ф4 с ЧПУ. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54

Вопросы к главе 3. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61

Заключение. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62

Список литературы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64

ВВЕДЕНИЕ

Современные требования полупроводниковой промышленности, микро- наноэлектроники, медицины и гранильной отрасли к стабильному качеству обработанных алмазов и твердых высокопрочных материалов диктует необходимость автоматизации процессов обработки, которые можно обеспечить только на основе применения диагностирования параметров этого процесса.

В первой книге учебного пособия «Теория абразивно-алмазной обработки высокотвердых материалов» изложена теория пластической деформации в мезообъемах, которая является основой для бездефектного размерно-регулируемого шлифования анизотропных твердоструктурных и хрупких материалов, в том числе и натуральных алмазов, кристаллографически ориентированных по плоскости (111) (т.е. в «твердом» направлении) с получением нанометрового рельефа на обработанной поверхности.

Модель физической мезомеханики пластического деформирования в мезообъемах при микрошлифовании твердоструктурных хрупких материалов с технологической диагностикой впервые позволяет дифференцированно учитывать либо только динамическую составляющую упругой деформации обрабатывающей системы и обеспечить при этом нанометровый рельеф на обработанной поверхности (R_z < 1 нм), либо только статическую составляющую упругой деформации, что дает возможность обрабатывать сложно-профильные изделия с высокой размерной (с отклонениями не более 1 мкм) и геометрической (с отклонениями не более 0,3 мкм) точностью, либо одновременно и одно и другое.

Это делает возможным решить проблему автоматизации процессов получения полированных поверхностей с нанометровым рельефом на пластинах из сверхтвердых хрупких материалов и процессов планаризации многослойных полупроводниковых структур, что позволяет отказаться от сложной технологии химико-механической полировки в агрессивных средах и существенно повысить выход годной продукции.

Дальнейшее совершенствование технологии позволит улучшить технико-экономические показатели оборудования за счет расширения технологических возможностей и концентрации операций путем создания отдельных модификаций в семействе многокоординатных суперпрецизионных станочных модулей с интеллектуальной системой ЧПУ, с эксплуатационными показателями соответствующими характеру производства предприятий различных форм собственности (от индивидуального и мелкосерийного до крупносерийного).

В конечном итоге работы в области технологии бездефектного размерно-регулируемого микрошлифования твердоструктурных и хрупких материалов приведут к расширению приоритета России на область гибкого автоматизированного машинного производства высокотехнологичных и наукоемких изделий микро- и наноэлектроники, медицины и ювелирных вставок из минерального и алмазного сырья на основе компьютерных технологий и семейства прецизионных станочных модулей с интеллектуальными системами ЧПУ.