1.5. 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 воздействием на 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.