3.3. 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;

ν₁- 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 Δt_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;

Σl_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.