автореферат диссертации по обработке конструкционных материалов в машиностроении, 05.03.07, диссертация на тему:Научные основы процесса лазерной правки шлифовальных кругов из сверхтвердых материалов.

1 7 ОПТ 1836

НАЦЮНАЛЬНИЙ ТЕХН1ЧНИЙ УН1ВЕРСИТЕТУКРА1НИ "КИТВСЬКИЙ ПОЛ1ТЕХН1ЧНИЙ 1НСТИТУТ"

На правах рукопису УДК 621.338

Добротворський Серий Семенович

Науков1 основи процесу лазерно! правки ишфувальних крупв з надтвердих матер1ашв

Спещальшсть 05.03.07 - пронеси лазерноТ та фпико-техшчноТ обробки

АВТОРЕФЕРАТ

дисертацц на здобуття наукового ступеня доктора техшчних наук

Кшв-1996

Дисертащею е рукопис.

Робота виконана в Харювському державному техшчному ужверситеп на кафедр1 технологи машинобудування та металор1зальних верстат1в.

Науковий консультант: академж АНТКУ, доктор тexнiчниx

наук, професор Ю.Т.Костенко

Оф|Ц1йн1 опоненти : доктор техшчних наук, професор

Л.Ф.Головко

академж А1НУ, доктор техшчних наук А.П.Любченко

доктор техшчних наук, професор Ю.К.Новоселов

Провщна оргашзащя - корпоращя "ФЭД"

м.Харюв

Захист вщбудеться " ЖОвТНЯ 1996 р. о......годиш

на засщанж спещал1зованоТ вченоУ ради Д 01.02.09 при Наць ональному техничному ушверситет1 Украши "Кшвський поль техшчний шститут" за адресою: 252056, м.КиТв,

пр.Перемоги, 37 корп. 1, ауд. 214.

3 дисерташею можна ознайомитись у б1блютещ Нацю-нального техшчного ушверситету УкраТни "Кшвський пол1-техшчний ¡нститут".

Автореферат роз1сланий " 6 " в£Р£суя 1996 р.

Вчений секретар спец1ал1зовано1 вченоУ ради Д 01.02.09 доктор техшчних наук, професор

Н.С.Равська

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуалыисть теми. В умовах ринкових в1дносин конкурентноспро-моюасть машинобуд1вельно1 продукци мохна забезпечити тхльки висо-ким р1внем ф!н1шно! обробки 1 спроможн1стс безперервного розширен-ня номенклатури вироб1в з зростанням 1х випуску др1бними сер1ями. Створення шдприемств, що забезпечують багатономенклатуртсть виро-<Яв, зв'язане з розвитком штегрованих проектно-виробничих систем механообробки деталей С1ПВС МД) з наскр1зним безпаирним циклом "проектування-виготовлення" 1 п1двищеноп концентрац1еи р1зноман1т-них метод1в обробки.

Найб1лыт труднопц виникли на шляху 1нтеграцп в 1ПВС МД техно-лопй пшфування, оск1льки для забезпечення необхдао! якост1 1 продуктивносп обробки, а також для роботи з широкою гамою матер!а-л!в, як! оброблясться, необх1дн1 накопичення ишфувалышх крупв СЮ з р!зноман1тниш характеристиками та змша шструменту нав1ть у межах одного технологичного циклу обробки, використання р1знома-н1тних способ1в правки 1 профалввання. При цьому практично немае змоги сумютити операци пшфування, контролх) 1 керування р1жучою спроможн1ст!з круга. Наслдаом цих трудношдв е те, що до сьогоднш-нього часу питания гнучко! перебудови процесу итфування в залежно-ст1 В1Д матер1алу вироб1в 1 вимог до поверхн1, яка обробляеться, не знайшли певного виршення. Але без 1нтеграцп пшфування в гнуч-к1 виробшт модул1 (ГВМ) неможливе створення 1ПВС МД.

3 цього випливае, що проблема розширення технологхчно! гнучкос-п процесу пшфування мае актуальний характер 1 потребуе вир1шення.

При розробц! ще1 проблеми у робот1 використано п1дх1д, який засновано на комплексному керуванн1 р1жучими якостями 1 параметрами Ж в процес1 його правки. Правка, з точки зору використання и в ГВМ, повинна легко автоматизуватися, а також в1др1знятися повто-рсванхстс 1 утверсальн1стю для р1зних умов обробки 1 тип1в круп в.

0ск1льки 1снусч1 способи правки крупв, кожний зокрема, не вЦ-

псшдапть yciM перел1ченим вимогам, розробка нового, б1льш ун1вер-сального способу правки, з розширеними технолопчними спроможностя-ми i В1дпов1даючого вимогам 1ПВС МД, е актуально!) науковою проблемою, цо мае важливе теоретичне i народногосподарське значения.

В дисертацп для вир1шення цде! проблема була запропоновано cnocití правки Ж з використанням 1нтенсивного лазерного випром1ню-вання (ЛВ).

Головним об'ектом досл1джень були вибран1 алмазHi круги на ме-талевих зв'язках, тому що вони дозволяють обробляти певний спектр матерianiB. Також розглядались i íkuíí ШК, як Í3 надтвердих матерiа-л1в Скуб1чний н1трид бору), так i з традшЦйних абразивних матер1а-■ híb CAI О ).

2 3

Дисертац1йна робота виконувалась в1дпов1дно до теми, яка налегать до комплексно! науково-техшчно! програми, затверджено! постановов ДКНТ Укра!ни N52 Сзавдання 03.43.01/023-93 "Лазерна правка ишфувальних KpyriB з надтвердих матер1ал1в"), а також тем, як1 належать до комплексно! ¡Цльово! науково-техшчно! програми "Технолог1я-96", затверджено! Мтстерством машинобудування, в1йськово—промислового комплексу та конверсп Укра!ни в!д 10.03.93, розд1л "Лазерна техн1ка i технолог1я" (п.3.17 - "Впровадження лазерних технологий правки та профхлювання крупв з надтвердих ма-тер1ал1в", п.8.7 - "Розробка та орган1зац1я виробництва лазерних технолопчних комплекс!в для правки та продлевания KpyriB з надтвердих MaTepiafliB"), i державное програмою "Российская инжиниринговая сеть технических нововведений" (постановление Правительства Российской Федерации от 13.07.91, N 396, п.2.5).

Мета роботи полягае в щдвищеньа ефективносп i поширенн1 тех-нолог1чних можливостей цшфування шляхом застосування лазерно! правки [шифувальних KpyriB з надтвердих матер1ал1в.

Завдання дослЦкення. Для досягнення вказано! мети необхЦно виконати досл1дження:

- npoueciB взаемодп ЛВ з матерiалами KpyriB i оптизаци процесу лазерно! правки;

- технолопчних основ лазерно! правки;

- критерии 1 алгоретшв контролю якосп крупв;

- !нтеграцП лазерно! правки 1 алмазного цшфування у наскр1зний цикл : "Проектування, технологична шдготовка, виготовлення, контроль".

Методи досл1дження. Для теоретичних дослдаень використано апа-рат математично! ф1зики 1 теорп теплопров1дност1. Експерименталь-н1 дослдаення проводились методами оптично! 1 растрово! елект-ронно! м!кроскопп, ренттен1всько1 фотоелектронно! спектроскоп!Г, електронно! оже-спектроскопп, мас-спектрометрп вторинних !онГв, рентген1вського флуоресцентного анал1зу, рентгеноструктурного ана-л1зу, рентгенгвсько! тензометр!I, профыографування 1 п'езотензо-метри, ем!си заряджених часток з використанням як сер1йних, так ! виготовлених прилад1в. Технолог!чн! процеси правки вивчались на спец!альному та промисловому обладнашп, яке м!стило р!зноман!тн1 лазери ! систеыи д1агностики.

Наукова новизна. У робот! вир!шена важлива проблема побудови наукових основ лазерно! правки 1 контролю якосп шифувальния крупв з надтвердих матер1ал!в, що дозволило значно розширити тех-нолопчн! можливосп шл!фування та штеграцп його в 1ПВС МД. Вир1-шення ц1е1 науково! проблеми мае важливе теоретичне ! народногос-подарське значения.

1. Запропоновано ! вивчено новий сжхлб правки Ж, в жому як правлячий !нструмент використовуеться !нтенсивне ЛВ у !нфрачерво-ному д1апазон1 довжин хвиль.

2. Запропонована ! вир1шена науково обгрунтована модель оптима-мального керування ЛВ, яка адекватно вдабражае р1зн1 боки взаемо-ди його з поверхнею ШК.

3. Розроблена методика оптимального керування ЛВ для досягнення задано! технолопчно! глибини правки.

4. Уперше виконан! комплексн! досл!дження ф!зичних основ про-цесу лазерно! правки ШК.

5. Сформульоване наукове положения про можлив!сть комплексного керування абразивними властивостями поверхн! ШК внаслЦок модифша-ц11 и ЛВ.

6. Розроблен1 технолог1чн1 основа методу лазерно! правки, пз.д тверджена його ун1версальн1сть.

7. На П1дстав1 теоретично-ймовiрносного шдходу при вивченн1 шорстких поверхнь здобут1 вирази для дискретного i безперервного критерив якост1. Запропоновано метод i алгоритм контролю якосп поверхн1 ШК.

8. Уперше проведена iirrerpaiufl лазерно! правки у наскр1зний цикл 1ПВС МД "проектування-виготовлення" з розробков ycix необххд-них п1дсистеы 1ПВС МД.

На захист виносяться ochobhI положения:

1. $>i3H4Hi основи i концешця лазерно! правки ШК з надтвердих матер1ал1в на металев1й зв'язц!, як1 випливавть з комплексного вивчення процес1в взаемоди ЛВ з поверхнев ШК i матер1ал1В, що ix складавть.

2. Математична модель оптимального керування лазерное правков i методолог1я ix виршення, заснована на модульному зофажеши алгоритму зворотного зв'язку Mir тепловими i х1м1чними процесами.

3 .Стратепя та алгоритм контроле якосп поверхнг ШК, заснова-Hi на статистико-ймов1рносному идход!, теорп прийняття рхшень.

4. Технолог1чн1 основи процесу лазерно! правки i модиф1кац1я абразивних якостей поверхнь алмазних KpyriB на металевих зв'язках.

5. Концешця i досв1д iHTerpauii процесу лазерно! правки.у нас-кр1зний цикл "проектування-виготовлення" при шпфувашп деталей складно! форми.

Практична ц1шцсть :

Новий cnocid лазерно! правки зб1лыиуе терм1н служби шструыен-ту на 30-50%, знижуе продуктивне витрачання алмазу на 20-30% та енерговитрати на 15-20%, зменшуе час правки круга в 5-10 раз1в пор1вняно з електроерозШов правков. При цьому тдвищуеться як1сть обробки, досягаеться в1дновлення результат1в правки i, внаслгдок вшфування, поширввться !х технологi4Hi ыоишвост!. 1нтеграц1я методу у структуру 1ПВС МД дозволяе автоматизувати процес правки i иш.фування, з високов ефективтств пшфувати де-тал1 складно! форми.

Регипзшця робота.

Результата робота впроваджено в Асоц1ацп центр1в 1ниш1р1нгу 1 автоматизацп См. Санкт-Петербург) при створенн1 гнучкого багато-операц1йного модуля з 1нтеграц1ею нового методу лазерноК правки у структуру наскр1зного циклу "проектування - виготовлення". 1ПВС МД, що дозволило створити нову технолог113 пшфування деталей складно* форми (пера лопатки турб1ни) з важкообробно! керам1ки 1 скоротити цикл в 1,7 раз1в, гнучко керувата продуктивного та шорстыстю Ж та деталей, що шифувться. Варт1сть впровадження лазерно! правки в ГВМ не перевищуе 1% загально! вартосп 1ПВС Щ.

Результата робота також впроваджен1 в ХНД1ТМ (м. Харк1в) при виконанш науково-дооидно! робота "Исследование и оптимизация процессов автоматизированной физико-механической обработки в ГПМ" зп дно з договором N 69933 в1д 1. 01.87 при розробц1 гнучких моду-л1в механообробки площинних деталей, твердосплавних наплавок 1 газотерм!чних покриглв, вдаовлюваних вал!в рощив електричних турб1н. Спосхб дозволив тднята як1сть пшфування на 0,5... 1 клас та продуктивность пор1вняно з технологию, яка 1снувала на п1дприемств1, в 1,5 раз1в. Сумарний екошшчний ефект в ц1нах 1990 р. склав 527000 руб.

Апробац1я робота.

Основнх положения 1 результата дисертац1йно1 робота доповда-лись на трьох М1жнародних конферешЦях "Нов1 технологи в машино-будуванн1", Харк1в, 1992, .1993, 1994, 1 М1хнародн1й конференцп "Inteг6гind-9Г,, Лен1нград, 1991, чотирьох Всесоюзних конферешЦ-ях "Разработка и промышленная-реализация новых механических и физико-химических способов обработки", Москва, 1988, "Проблемы осуществления и внедрения гибких производственных и робото-техни-ческих комплексов на предприятиях машиностроения", Одеса, 1989, "Использование лазеров в народном хозяйстве", Шатура, 1989, "Модификация свойств конструкционных материалов пучками заряженных частиц", Свердловськ, 1991, 1 дванадцята наукових конферешцях СХарк1в, Шв, Санкт-Петербург, Донецьк, 1989-1994).

Матер1али робота обговорсвались на сем! нарах Ассщацп тех-

нолог1В-машинос5уд1вник1в Укра*ни 1 засЦаннях Експертно! ради М1нмашпрому Украхни.

Публ!кац!!. За матер!алами дисертацп опубл1ковано 41 пу<3л1ка-ц1ю, серед них 2 монограф!I, 20 статей, 2 патента СРСР та 1 ав-торське свдацтво Скр1м того, одержано три позитивних ршення на отримання патент1в).

Структура та обсяг роботи, Дисертац1я складаеться з вступу, 6 роздШв, загальних висновт, перел1ку використано! л!тератури та додатов. Робота викладена на 327 стор., мае 97 мал., 7 табл. 1 б1бл1ограф1Е на 197 найменувань.

0СН0ВНШ ЭМ1СТ РОБОТИ

На початку роботи обгрунтована и актуальн1сть та сформульо-ван1 загальщ положения, як1 виносяться на захист, приведен! наукова новизна ! практична ц!нн!сть роботи.

У лтратурному огляд! проведено аналхз !снуючих мехашчних, електроф1зикох!м!чних та комб!нованих способ!в правки алмазних круг1в на металевих зв'язках, який показав, що незважасчи на знач-н1 досягнення, вони мавть обмеження з точки зору використання 1х у ГВМ. Поряд з цим огляд показав, що в галуз! шл1фувания надто обмежений досв1д використання лазер!в. Тому у огляд! розглянуто 1снуюч! модел1 руйнування матер1ал!в ЛВ та опису шорстких поверхнь, спектри поглинання ЛВ компонентами поверхи ШК. На п1дстав! огляду сформульовано, що для вир!шення загально! задач! правки ЛВ необ-х!дно:

- вир!шити задачу оптимального керування ЛВ для виб!ркового вида-лення металево! зв'язки з поверхн! алмазного круга на задану гли-бину при формуваши його м!кропроф!лю;

- вир!шити проблему статистичного контролю якост! м!кропроф!лю шл!фувальних круг!в та шл!фованих поверхнь;

- провести теоретики та експериментальн! досл!дження процес!в взаемодп ЛВ з матер!алами Ж;

- розробити технолог1чн1 основи лазерно! правки;

- провести 1нтегра1Цо лазерно! правки 1 алмазного пшфування у наскр1зний цикл : "Проектування, технолог1чна пЦготовка, виго-товлення, контроль".

До теоретично! частини робота налетать задача оптимального керування ЛВ для виб1ркового видалення металево! зв'язки з поверх-н1 алмазного круга при формуванн1 його ы1кропро$1лв.

Розгляд сьогодиишх моделей стосовно процес1в правки та продлевания ШК, при яких зн1маеться духе тонкий шар матер1алу, свэдчить, що вони не ураховують для процесу розруйнуванкя м1шен1 вшгав результату термохШчних реагацй на зростання поглинально! спромохносп поверхн1. Тим часом продукти реакци Снаприклад, оки-сна шпвка) мохуть мати сильний вплив на е$ективн1сть поглинання ЛВ (Бутан Ф.В., Лук'янчук Б.С. та 1нш.). При цьому маеться на уваз1 спроможтсть такого вибору параметров вшром1нювання, при якому процес 1де по траектори, що максимально наблихена до необ-хдао!.

В ц1лому математична модель для етап1в керування Д1еп ЛВ на по-верхню ШК припускав модульне подання. На першому етап1 вона метить математичну модель процесу нагр1ву поверхневого шару ШК з урахуванням впливу термох1м1чних реагацй 1 математичну модель не-стад1онарного процесу теплопров1дност1 в Ж для функци, яка вишу-куеться, ТСрД) = У(р,иехр(-Ь2и, у вилщц

-Ьж- -

з наступними меховими умовами:

-ВТ

Ч си ЛУ

= А_ехрС-Ь2иа),

q Си

—— ехр(-ЬЧ/а),

к л г С 1а)

УСр.О) = УоСр) = то,

де Д - оператор Лапласа, Ьг - 1нтегральна характеристика в1дтоку тепла з бокових поверхнь, Р 1 Р, - внутр1шнЛй та зовн1шн1й рад1-уси Ж в1дпов1дно, ч^и - нцлыисть витрат теплового потоку з внутршньо! поверхнь - пцлыпеть падаючого теплового потоку, X - коефшент теплопровхдност1, а - коефшент температуропровЦ-

-IG -

hoctí. Точне розв'язання задач1 CD мае вигляд

TCp,t) = ДTkç (yC^D J0C^p) - J^y y^),

де Т = expC-f^at) х

ж {Т„ ♦ СКга/Ск) [Wa) wa) - J.4V \w] *

1 q С2Э Г

х JexpC^az) "^pdz - CRa/Ck) [M^) .H^R) -

0

t

- .Hf^HC^R)] JexpCpJaz) X'^Cz) dz },

0

c _ _

a J^p) та CpD - функци Бесселя i Вебера.

Дослдаення процесу HarpiBy поверхневого шару Ж на першому

eTani керування ЛВ ураховуе вплив терыох1ы1чних реакцдй зг1дно з

ыоделлю Бункша, коли при оптимальному керувашп процесом HarpiBy

tohkoï mimehi величина енерговитрат може бути завдана виразом : tf

Е = / PCUdt ф rain (3)

о

при TaKift систем! обмежень:

| . -fexpf-y1 ),

Ж = 4 ( " Рпот(Т4 СЗа)

T(t=t ) = Т , хСО) = х , TCO) = Т .

г о п п

де РпотСТ) i Р - потужн1сть теплових витрат та ЛВ, падаючого на поверхнь MinieHi, ш i с - маса i теплоешисть MimeHi, АСх) -поглинальна спроыожн1сть MirneHi в npoueci зм1нення ïï температури Т, Тп - початкова температура, TdTa d- cтaлi парабол1чного закону окисления, t - час дп ЛВ. Характерное особливостю моделi СЗ) е зворотний зв'язок м1ж тепловими та xímíuhhmh ступенями свободи :

нагр1В мшенх духе впливае на темп росту товпщни окисног шнвки, В1Д яко1, у своп чергу, зростае поглинальна спромоюпсть матер1а-лу, а як насл1док, I темп нагр1ву поверхн1. Для А(х) у залежносп в!д товщини окисно1 пл1вки х користуються формулою

АСхЭ = А + Ьх; Ь = 4гг2Сп2- 1)А А2, (4)

о о

де Ао - стартова поглинальна спромоашсть матер1алу; п - д1йсна частка комплексно! д1електрично1 проникливост! окислу V? = п + 1к; X - довжина хвил1 ЛВ.

Таким чином, на першому этап1 керування сформульована задача, розглянута 1 проанал1зована математична модель, яка б1льш точно в1дображае реальний процес та особливосгп просторово1 форми Ж 1 основы1 физичн! 1 х1м1чн1 процеси, що д1сть на поверхн1 Ж.

Кр1м того, для бшьш реального моделювання процесу руйнування поверхневого шару необхшо мати на уваз1 геометрЖ 1 виршити так1 задача

1. Визначити час затримки росту температури поблизу стрибка поглинально! спромохност!, тобто час, за який залишаеться сталою 1 р1вног) температур; стрибка. 2

2. Дослшти процеси випаровування металу з поверхневого шару Ж 1 визначити швщщсть фронту випаровування при побудов1 оптимального (за швидкод1ею та мшмальними за енерговитратами) керування процесами руйнування поверхневого шару Ж.

3. Визначити термш випаровування пгсля зак1нчення 1мпульсу ЛВ з метою б1льш точного корегування технолопчного циклу обробки поверх^ Ж лазерной д1ею.

Ця проблема, як показав огляд в1тчизняних та зарубхжних роб1т, ще знаходиться в процес1 штенсивних досл1дхень. 3 метою ефектив-ного виршення иле! проблеми з урахуванням перел1чених фактор1в збудуемо трьохступеневе керування процесом руйнування поверхневого шару Ж при його правив

На першому етап1 здШснюеться одноб1чне оптимальне по швидкодп керування нагр1вом Ж за мШмальний час I до температури плавления Т - при обмехеннях на енерговитрати та град!енти температур-

ного поля в поверхневому mapi круга з метою запоб!гання утворення тр1щин. Урахування $í3üko-xímí4hhx факторiв задач1, ш,о розглядае-ться на першому eTani керування, зд1йснюеться шляхом використання розшщлу температуря T(R2,t) на поверхн1 ШК за данями, отримани-т Бушиним.

На першому eTani керування фунюдею керування е фушаця теплового потоку на поверхн1 Ж Cp=Rg). Бона визначаеться з розв'я-зання 1нтегрального р1вняння

T*(R ,t) = TCR ,t,q Ct),q CU), (5)

2 ' 2 1 ' 42

де (i) - фушаця, яка характеризуе процес теплопередач! в1д круга до валу, T(R2,t,qi(t), q2(t)) - точне аналтчне розв'язання нестащонарно! задач1 теплопровдаосп (1) при р = Rg.

Р1внянння (5) розв'зувалось в!дносно вишукуемо! функцП qa(t) сильним використанням методiв к1нцевих р1знидь та 1терадий. За цими датами обчислювався оптимальний часовий xír потухност1 випро-м1н1эвалня у тестовому BapiaHTi при Ао= 0.07... Пор1вняння знайде-них результат1в з результатами Бушана показало добре узгодження.

Побудова другого етапу керування HarpiBOM noBepxHi Ж ураховуе вплив поглинально! спроможност1 MeTaniB при плавленыi на час затри-мки температури поблизу скачка поглинально! спроможност1, тобто на час, вподовж якого Т|p_R зостаеться сталою й píbhod температур! скачка в зв'язку з там, lio поглинальна спроможнкть 6inbiracTÍ метал1в при плавлemú зростае у 2-3 рази через р1зке зниженння електропров1дност1.

У po6oTi розглянуто вплив стрибкових 3míh оптичних сталих на характер теплово! дИ випром1нювання. При 1/Rz<< 1, де .1 -технолопчна глибина обробки поверхн1 шару Ж, нел1н!йну задачу теплопров1дност1 при поверхневому поглинашй ЛВ можна розглядати у одноьирному наближешп :

= а W = W(x,t); х > 0,

di ах2 (6)

W(x,0) = W(oo,ü = 0; |U =qeA(uD,

-гаде и = т|х_о, дв = цд/ XIап, а - кое$1ц1ент температурощхшд-ност! матергалу, = СТ - Т^ Г1, Тс - температура, що вЦпбвх-дае стрибку поглинання, То~ стартова температура.

Залежн1сть поглинально! спроможносп АСи) В1Д температура задаеться фушацеп

АСи) = ГСи,/Я = (1 + у ехр[/ЗСи-ио)]][1 + ехрСрСи-и,)]]"1,

яка при переходить у ступеневу фунгацв. Тут /3 - безрозглр-ний параметр, у - стала, пов'зана з1 стрибком поглинання (0,}/11).

Застосувавши ¿нтегральний метод Гудмена з використанням додат-кових межових умов на глибин1 проходження 6, отримаемо

и а Г Ц2 1 ? сг * [ГГй^Т ) . и2 , ,

д*, = ид Г —---- = и Гг"1 I С7)

А Зас£ Аи^О J Ки,/Й 6 ас}2 1 *

и -Ди с

Якщо б стрибок мав мхсце при температур! ис> идл, то в формулв-ванн1 задач1 з'явилася б додаткова умова, пов'язана з фазовим переходом на мех1 х = 6, що видозмшшо б 1нтегральне р1вняння балансу енергп 1 в Лицевому результат! зб1лышло б час затримки в

и;г (2*4- V -£ у ^ Vи2) + + £г) (8)

раз!в. Тут е = Ь/сТо, с - теплоешисть плавления, I - прихова-на теплота плавления, Тпл - температура плавления.

Таким чином, час перемикання керування з першого етапу на другий р!вняеться I* = МА, де МА визначаеться з урахуван-ням формул С7), С8).

При потужних теплових потоках д = 10°-10е Вт/см2 метал у зон! лазерно! дп !нтенсивно випаровуеться ! фронт випаровування загли-блветься з деякок усталеною швщщстю у та температурос Т*. В!дпов!дна теплоф13ична задача приводить до такого виразу для температурного поля в к!нц! !мпульсу: ТСх) = Т* ехр(-Дх), де /3'' = ау-1 - характерний розм!р прогр1то! облает!.

Для оц1нсвання необхшого терм1ну процеспв випаровування металу з поверхн1 Ж розглянемо задачу Стефана у pyxoMift систем! координат

= а( gUp" |)+To*expC-^iCÜ,

Ч=о X Р|р=R

де X - коефвдент теплопровдаост! середовища; а - температуро-пров1дн1сть, 7) - питома теплота випаровування, р - ицлыпсть, Y(t) - швидость фронту випаровування.

При г << a/v^ конвективним додатком в р1внянн1 задач1 (9) мохна зневахити.

Враховуючи такох, що процес випаровування мае Miene у тонкому поверхневому mapi Ж при 1/Rg<< 1, де 1 - задана технолопчна глибина обробки поверхневого шару Ж, мохна в цьому випадку прий-няти р % х. Тод1 для швидкосп фронту випаровування отримаемо

vet) = S^L { -2--tßVnZ ехр(а/ЗЧ) erfcCßVaD }. (10)

7)Vjt <• VT 0 J

Розв'язання р1вняння (10) при Т*= Тпд та y(U = 0 показуе, що нав1ть для "критичних" теплових потокiв величина Ar,, яка ха-рактеризуе терм1н випаровування п1сля зак1нчення теплового 1мпуль-су, досягае 10-50 мке в залехност1 в1д виду матер1алу. Експери-ментальна перев1рка випаровування методом eMicii зарядхених часток показала, що для мдаого кругу з окисним шаром товпщног) 5 мкм терм1н випаровування досягае 40 мкс.

Таким чином, час технолог1чного циклу обробки Ж дор1внсе t*= t*+ Atj+ Дг2, де t* та t*+ Art - момента часу перемикання керуванням в1д першого до другого та в1д другого до третього ета-niB керування вшовдао, t*= t*+ Ar - момент вимкнення керуван-ня по ЛВ при досягненн1 к1нцево! мети нагр1ву.

Технолог!чна глибина обробки поверхн1 Ж складаеться з двох

частин : 1 = 1 + 1 , де 1 = yCÜAt та 1 = y(t)Ar .

i 2 " 1 1 2 2

Спочатку для napTii Ж з заданими теплоф1зичними якостями зна-ходяться Ат та 1 . Потам по задашй технолопчн!й глибшп обробки

поверхвй ШК 1 визначаеться ^ = 1 - К 1з р1вняння = уСЪ*+ Ат1) знаходиться величина Ат1, яка характеризуе час керування для другого етапу. На другому етап1 футацес керування е фуншця ч2(и= = -рт)у(и. Момент в1дкличення ЛВ : I* = 1*+ Ат1.

Результата, як! наведе-н1 на мал. 1, в!добрахасть розгкшл в!д часу оптимального ходу потужности РШ 1 в1дпов1дну зм1ну температу-ри поверхн1 Ж. 3 цього ма-лг)нку видно, що оптимальний режим дИ ЛВ на бронзову зв'язку з достатньоо точ-н1ста апроксимуеться комбЬ нованим режимом дп ЛВ,який е накладенням двох 1мпуль-с1в на безперервне випром1-нгвання 1з сталос потужн1с-тю.

Шсля теоретичного роз-гляду задачх правки при Мал. 1. Залезшсть температури Т на по- формуваши м1кропроф1ли, в верхн1 В1д поточного часу обробки I* рамках виршення загально! та оптимальна форма 1мпульсу для ла- задач1 можна перейти до зерно! правки алмазного круга на брон- проблеми його опису та ксн-зов1й зв'язц!. тролю.

У рамках сформульовано! посл1довност! етатв запропоновано ви-користати стратег!г) контроли, засновану на методах теорп оцшюва-ння. Досл1дження виконано на п1дстав1 анал:зу ймов1рностей хибно-го стану 1 в1рного виявлення, як1 характеризуют як1сть шорстких поверхнь. Зм1стом опису при моделсвашп е апарат для досл1дження проф1лограм поверхн1, як1 добре ¿.нтерпретуються як реал1зацп ви-падкового поля, а II перетини - як реал1заци випадкового процесу з нормальним розшшлом амшптуд. У так1й модел1 параметри шорстко!

noBepxHi йудуть фунгацоналами, як1 заданi на множши реал1зац1й випадково! функцП. Експерименталыи та обчислввальн1 трудноц! оду-мовлсють те, що при анализ!, як правило, обмежуються розглядом т1льки двох перших моменпв розжщлу $ункц!онал1в, як1 рпостерхга-ються при вим1рсванн1, хоча для практичних задач необхЛдна iH$opwa-ц1я про вси статистичну структуру результусчого фунюцоналу, Щ. фунюцонали визначаються за результатами даних спостереження, кот-pi, в силу и випадковост!, можуть привести до помилок у прийнятт1 pinieHb.

У podoTi развинуто метод визначення fiM0BipH0CTi прийняття Bip-ного ршення D при задашй ймов!рност1 помилки хибного стану F. При цьоыу в якост! модел1 шорстко! noBepxHi обрана така поверхня, у яко! будь-який перетин проф1лю мае якосп випадкового процесу, що е нормальним марковським процесом х(1). Такий процес СОУ-про-цесЭ можливо повн!стс задати як розв'язання ргвняння Ланжевена :

-^-xCD+vxil) = f(13, (11)

де f(l) - дельта-корельований 6im& шум, v - незалежний в1д повз-довжно! координата параметр (декремент). У podoTi розглянут1 алгоритма вирахування необхиних величин. Це дае ш,е одну моюпшсть описувати иатеыатичт модел1 рельефу i анал1зувати вшшв cnocodiB обробки на характеристики поверхнь.

У теори випадкових фунюцй розроблен1 метода опису як1сних характеристик шорстких кривих. 3 них найбшш розповспдженим е фунюцонал R^ середнього квадрату в1дхилень

L

I? = хг(1) dl, (12)

о

де L - довжина реал1заци ОУ-процесу Интервал спостережень).

ФунюЦонал R^ мае типовий адитивний вигляд i тому для опису його статистичних якостей зручно використовувати апарат, заснова-ваний на odчиcлeннi його TBipHoi функцп Q(X3

Q (ХЗ = < ехр( -XR2 ) >, (13)

х r q '

де X - дошажний параметр, а дужками <. > позначена операнда

знаходження математичного спод1вання. У podo-ri показано, то для ОУ-процесу фуншЦя QCX) мае наступний вигляд

Q CXD = < expC -XR2 ) > = Г-^^-- 1"* (14)

х ч L (г+у)2е - (г-у)ге -I

.1 /2

г = [ V2 + 2CX/L)vax ] Отримана тв1рна фунгаЦя м1стить у codi уев статистичну 1нфор-

мац1ю про функцхонал R^.

Асимптотика пЦльносп при J » <J> така

p(J) a f —— V /Zr expf ~ Èr i ~ — Y }, C15) 1 Ma J 0 l 1 2VJ ' J

X

де rc= va /2J. Головним множником y вираз1 (15) s експонента. Видно, що при J ф 0 завжди pCJ) ф 0. Комб1нац1я знайдених вираз1в дозволяв пор1вняти спостережеш характеристики фунюцоналу Jx з параметрами и, стх ОУ-процесу та !нтервальною довжиною L.

Для побудови щ1льност1 розжщлу pCJ) необхшо використання чисельно! процедура зворотного перетворювання Лапласа. На мал.2 зображеш с1мейства залежностей для ¡цльност1 pCJ). Обчислення виконано методом Гавера-Стефеста на шдстав! формули (14) для pi3-них значень 1нтенсивност1 шуму оч Yci крив1 p(J) характеризувться одним максимумом та одн1ев точков перегону. Эвертае на cede увагу розм1р "хвоста" в облаетi великих в1дхилень аргументу. Саме ц! значения у ц!й облаетi i е певними при синтез! стратег!! контролв якоеп œopcTKOCTi noBepxHi шл1фувального 1нструменту. Имов1рн1сть поыилки хибного стану F як фунюця деякого заданого порогового р1вня Е визначаеться наступним чином

F = F(E) = p(J) dJ. (16)

E

Для величини F(E) мае сенс розглядати т1льки мал1 значения по-милки F, наприклад, F = Ю-1 - 10~4. 1ншими словами, для таких значень F величина порогу Е повинна dyra достатньо великов пор1вняно з < J >. ЗвЦси випливае необх1дн1сть досл1дження асимптотики шдльност! p(J) в обласп великих в1дхилень аргументу.

Р(1)

Мал. 2. Розшщл випадкових значень штегрального кр!тер1я якост! для р1зних ¿нтенсивностей шумово! компонента, у = 1.0.

рГЛ

Мал.З. Розшщл випадкових значень 1нтегрального кр1тер1я якостх для р1зних 11ггенсивностей регулярно! компоненти, а = 1.0; и = 1.0.

V '

3 виразу (14) маемо для вишукуемо! ймов1рност1 помилки хибного стану

"(¿ГЧ-^)-

Залежн1сть (17) дозволяе для задано! фшсовано! величини помилки Р, визначити в1дпов1дний 1й р1вень порогу Е. Наприклад, ймов1р-ност1 ^= 0.01 вшовдае р1вень порогу Е = 2,8 при у = 2,5 та Е = 3,5 при V = 2,0. При фшсованому значена Е 1 регулярна функцп заданого виду б(1) можна визначити ймов1рн1сть в1рного р1шення В за правилом

0 = Г Рх+8Ст)) ¿7). (18)

К

Тут р (7)) - пЦльнЮть розпод1лу фуншцоналу якосп, зареестрова-

X т5

ного в умовах регулярно! компонента профхлг) 5(1), на яку накладена випадкова перешкода х(1).

В робот1 р'озглянуп визначен1 на реал1зац1ях процесу х(1) функ-ц1онали спостерехень, на яких накладено регулярний проф1ль. Цей проф1ль будемо описувати за допомогоп детерм1новано1 функцп бС13, для яко! конкретний вигляд задаеться окремо. А саме, вивчено такий квадратичний фунюцонал

Г = ]в+х = I ( хС13 + зС1) У С19)

о

Цей фунюцонал при з(1) = 0 переходить в для якого тв1рна фунюця була знайдена ранше, а тут мае м1сце загальний випадок. Введемо тв1рну фуншцю фунгацоналу спостерехень

0 (Х,Ь) = < ехр( -и2 СЬ) ) > =

Х+Б ' 8+Х J

ь

= < ехр| - "С" / ( х(1) + 5(1) ]2 61 | >.

о

де X - позитивний параметр. У робоп знайдено, що

ь

0х+з(Х) = 0х(Х) ехр| - X з2(1) 61 +

+ -Г с!х Г <11 бСт) 5(13 *

■» ■*

а2иог

гя1

е - и—у./ е

[ (г+уЗе^1"13 + Сгп»)е"гС1-1) ] }.

На мал.З зобрахенх результата отчисления пцльностей рСЛЗ. С1ме-йства кривих вхдокрешшшъся значениям декременту у, шшими словами, рад1усом кореляц11: р = у'1. Анал1з залехностей дозволяе визна-чити ймов1рн1сть в1рного ршення Б регулярно! компонента б(1) на довхшп реестраци. Знайдено, що (Ильш над1йно рееструються регу-лярн1 крив1 на фон1 тих шорстких, у яких Ишш& декремент, тому що' шорстка крива з б1льагам рад1усом кореляцп е Й1льш регулярною пор1вняно з шорсткою кривою з меншим рад1усом кореляцп.

0триман1 залехност1 1 вирази показують, що вширювальний прилад, що рееструе середньо1нтервальний В1дхил проф1лю поверзяп вдаосно регулярного (нульовогоЗ р1вня, зарееструе величину, д1йсно пов'я-зану з випадковою шорспастю (в середньому за ансамблем реалхза-цШ. Иыов1рн1сть помилки Г при цьому буде зв'язана з параметрами проф1лю, такими, як у та ах, а такох з довхиною 1нтервалу спостерехень Ь та порогом Е.

У робот1 такох вивчена статистика величин, як! спостер1гашъся, та стратепя поточного контролю для випадку дискретного критер1ю якосп.А саме, розглянут1 дискретн1 квадратачн1 фунгацонали такого вигляду

В (223 присутн1 в1дл1ки у набор1 точок 1 = пА, 0 < п ^ N. = б(пАЗ, хп = хСпАЗ, узят1 з кроком А = Ь/И. Показано, що основн1 результата, отриман1 для тегрального критер1я якост1 (193, зберхгаються 1 для дискретного критер1я (223.

Знайден1 залехност1 мохуть бути використаш при розробц1 нових методов контролю шорстких поверхнь.

N

к= = £ (х(пАз+5Сгйз )*•

(223

Таким чином, на niflCTaBi виконаного теоретико-ймовiрносного анал1зу у podoTi отримано закон, який описуе статистичн1 якост1 квадратичного ¿нтегрального фушаЦоналу спостережень шорстко! по-BepxHi з регулярной компонентов.

У podoTi запропоновано, обгрунтовано та реал1зовано у структур! 1ПВС МД алгоритм контролю MiKporeouetpii алмазних Ж, який мохна описати такою посл1довн1стю Д1й:

1) Bndip методу вюарювань.

На цьому eTani визначаеться da30Ba довхина L Су випадку викорис-тання оптичних давач1в) ado число N точок втпрювання i 1нтервал Mix ними Сконтактний cnocid, тут L = NAD.

2) Виконання реперних втирювань.

На цьому eTani визначаються технологi4Hi характеристики v та засалено! noBepxHi, яка не мае алмазного абразиву.

3) Bndip режиму podora.

На цьому eTani задаеться значения параметру F - допустимо! ймо-BipHOCTi хибйого стану. В залехносп в1д ступеня вiдпoвiдaльнocтi завдання, приймаеться F = 10"1, 10"2 ado 10"3 (для найб1льш в1д-noBiдальних BHpodiB).

4) Чисельне визначення порогового р1вня Е.

Величина порогу Е знаходиться на п1дстав1 значень L, v, ох та F.

Перел1чен1 етапи 1-4 мають попередапй характер i виконуються для Ж один раз на початку виробничого процесу.

5) Контроль робочо! поверхн1.

На цьому eTani рееструеться величина критер1я якосп noBepxHi R* (19). ado С22) Су останньому випадку необх1дне пЦсуновування квадрат1в амгштуд м1кронер1вностей виконуеться у влапггован1й ЕОЮ.

6) Пор1вняння зареестрованого значения Kpirrepic Rjj з величиною порогового 'р1вня Е. *

На цьому eTani приймаеться ршення Сз ймовхршстю дов1ри D > 0.9) про продовхення роботы, якщо ¡^ > Е, ado про переналагодхення Сповторна правка алмазного кругу), якщо R®< Е.

Для експериментальних досшджень впливу дп ЛВ в оптимальному,

одно1мпульсному та безперервному режимах на поверхню пшфувальних KpyriB та складаючих ïx матер1ал1в використовувалися наведен! вище методи та обладнання.

У podoTi використовувалися установки з лазерами ЛТ1-502 (\ = = 1.06 мкм та f до 50 кГц, як1 працювть у безперервному i в 1шульсноцу режши з модульованою добротн1стю, "Квант-12", ЛТ1 ПЧ та С0г~лазери.

Як зразки використовувались бруски, вир1зан1 з алмазоносного шару та алмазн1 круги промислового виробництва. Зразки в1др1зня-лися типами зв'язки СМ2-01, Ml-01), зернами синтетичного (АС4, АС6, АС15) та натурального алмазу з р1зноман1тною зернист1ств. Досл1джувалися також зразки кристал1в алмазу, куб1чного Н1триду бору (КНБ), корунду та селен1ду цинку як модельного матер1алу, прозорого в 1Ч-област1 спектру, який мае М1кродв1йникову структуру, под1бну до алмазно!.

Досл1дження лазернох ди довели можлив1сть використання цього процесу для виб1ркового зруйнування матер1ал1в зв'язки з метою правки, та всього поверхневого шару для про$1лювання KpyriB. Мехав1зм виб1ркового лазерного видалення зв'язки найкраще реал1зу-еться в 1мпульсному режюа ЛВ на довжин1 хвил1 X = 1,06 мкм при тривалосп iMnyflbciB т = 2-Ю"7.. ,4-10~3с та 3i ицльистю потуж-HOCTi (q) до 5-Ю7Вт/см2. Причому BHdipKOBicTb полягае у тому, що видаляеться Т1льки зв'язка або разом з цим йде часткове м1кроско-лювання noBepxHi алмазних зерен. Лазерна д1я на цих режимах не веде до графхтизацп або повного зруйнування алмазiB та втрати властивостей круга. В1д цього В1др1зняеться безперервне ЛВ, яке може приводит до гра$1тизацп алмазу i 3i зростанням q - до поступового його руйнування шляхом графхтизацп.

В1дзначено також, що масштаби руйнування зростають i3 зб1льшен-ням q випром1нювання в1д 10е до 10е Вт/см2. Причому залежнкть параметр1в лунки в1д иЦльност! потужностх мае нелШйний характер Смал. 4), що зб1габться з результатами теоретичних досл1джень. Це пов'язано 3i зм1нами механ1зм!в зруйнування бронзових зв'язок. При щ1льностх потужност! С107...Ю8 Вт/см2) залежн1сть мае най-

Мал. 4. Залежн1сть глибини лунки Ьд В1Д 1нтенсивност1 ЛВ я при ск5ро(5ц1: 1 - сухо! поверхм, 2 -у вод1, 3 - у 5 % розчшп Са2СОз, 4 - при оптимальному керуванш.

Мал.5. Залежн1сть процентного складу ыш та олова у поверх-невому шар1 вхд 1нтенсивност1 лазерного випроышсвання :

------- - ¿ыпульсний режим;

- - безперервний режим.

б1лыиу крутизну, коли глибина лунки зм1нюеться в 1нтервал1 (0,15.. .. 0.853 мм, що дозволяе керувати глибиною шару, який видаляють.

При коротких тривалостях т, в1дбуваеться б1льш штенсивне тер-моыеханхчне м1кросколювання поверхн1 алмазних зерен за рахунок по-глинання ЛВ на дом1шках та дефектах м1кродв1йниково1 структури.

Результата х1м1чного та фазового анал1з1в дозволили встановити мехайзми зруйнування бронзових зв'язок.

Нагр1вання поверхш олов'янисто! бронзи (Си - 80%, £п - 20%) при ч = С1•103..,5'107Вт/см2) приводить до ерози поверхн1 за рахунок видалення переважно одн1е! з компонент (мал. 5). При цьому в1дбувапться склада термох1м1чн1 реакцп окисления, стимульоваш ЛВ. При 1мпульсному ЛВ б1льш 1нтенсивно в1дбуваеться реаюця ут-ворення та видалення окисл1в олова, а при безперервному - окисл1в м1д1. Подальше зб1льшення д ЛВ веде до 1нтенсиф1кацп процес1в плавления та випаровування 1 до зниження внеску у процес зруйнування поверхй термох1м1чних реакц1й.

Доопдження показали, що термох1м1чн1 процеси при дп ЛВ з

тривал1сты) imiyflbciB 4-10~3с i 2-Ю"7 с зб1гавться за яккот.

Встановлено, що ЛВ з тривал1стыз iwnynbciB 4-10~3с веде до зростання стискуючих ыакронадрухень у поверхневому uiapi, амплхту-да яких зменшуеться вглиб круга. Появу цих макронапружень можна пояснита., як пластичними деформацхями, так i об'емними дефектами структурних перетворень. Нелтйна залежн1сть стискувчих залишко-вих макронапружень при зросташи !нтенсивност1 ЛВ випливае з пору-шень умови однофазност1 розчину. Встановлено, що ЛВ веде до зм1ни основних а- и /3-фаз Cu-Sn - твердого розчину, а також до появи промхжних нових фаз. В результат! цього йде процес загартування бронзи та зм1ни- ïï MiiiHocHHX та експлутац1йних характеристик. Фазов1 перетворення зменшушъ uiUHicTb i в'язйсть бронз, цо робить ïx крихкими та твердими. Це. в ц1лому приводить, як зв1сно, до б1льш м1цного закр1плення зерен та, як наел!док, зниження втрат алмаз1в при ишфувашп.

Дослдаена динам1ка зруйнування поверхн1 прозорих в 1Ч-област1 матер1ал1в на приклад! ZnSe у залежноси вхд 1нтенсивност1 ЛВ. Показано, цо нагр1вання та попередне руйнування поверхн1 в1дбувае-ться у дек1лька стад^Л з р1зноман1тними енерг1ями активаци проце-су. Багаторазова д1я ЛВ веде до накопичення дефекпв та зниження порогу руйнування. Динам1ка пронесу руйнування поверхн1 також в i др i знявться pi3H0MaHiTHicTB механ1зм1в випаровування. CnocTepi-гавться як лШйний закон руху фронту випаровування, так i нелЬ н1йний рух фронту випаровування та автоколивання.

Здобут1 результата даить змогу зробити висновок, що можливе ц1леспрямоване керування,. руйнуванням 1Ч-прозорих кристал1в за рахунок зм1ни параметров. .ЛВ i багаторазово! дп ЛВ. Така дшшяка руйнування характерна i для алмазу, однак вона обумовлена рухом хвшп граф!тизаци.

Важлива роль у формуванн1 субм1крорельефу поверхн1 оптично прозорих кристал1в (алмаз, ZnSe) належить м1кродв1йников1й структур!, тому що на меж! м1кродв!йник!в мае Micue п1двищена концентрац!я дефекпв та домшок, як! приводять до поглинання ЛВ, локального тдвищення температури i крихкого м1кросколу. У результат! цих

nponeciB на поверхн1 алмазу утворсеться значне число додаткових р1хучих MiicpopydiuB. Це, як виомо, пхдвщуе як1сть та продуктив-HicTb ншфування.

Куб1чний нхтрид бору (КНБ) починае руйнуватися при q ЛВ менших, Hir при руйнуванн1 алмазу, тобто при вимогах, близьких до обста-вин руйнування бронзово! зв'язки. Тому д1апазон виб1ркового вида-лення зв'язки менший; Hi*.у алмазних KpyriB. Ефективна правка KpyriB з зернами з КНБ 1мпульсним ЛВ мае uicue при потужносп до ^ 1'107Вт/см2. Б1льш високi потужност1 приводять до модиф1кацп абразивних якостей. Це можна пояснити там, що структура BN транс-формуеться у структуру В^С. Така модиф1ка1Ця якостей noBepxHi мо-же бути використана при розробц1 технологи ншфування з керова-ним piBHeM якост! обробки, без зм1ни Ж. 3 imnoro боку, при q = = 10е...1О7Вт/см2 можлив1сть дозованого руйнування noBepxHi зерен КНБ дозволяе виконати м1кроправку зерен на ыалу глибину i органЬ зувати технолопю правки шляхом малих См1кронних) подач з метой зниження втрати KpyriB.

ЛВ е перспективним також для правки звичайних абразивних KpyriB на п1дстав1 корунду.. Це обумовлено тим, що окр1м звичайного руйнування абразивного зерна та зв'язки, необхЦних для формування р1жучого М1кропроф1лв, можлива: мoдифiкaцiя xiMi4Horo стану поверх-нево! частини абразивного зерна в!д стану А1а0з до стану, близь-кого до А1, що може дозволити, як i в випадку з КНБ, дозовано керувати абразивними якостями. pixy4oi поверхн1.

Таким чином, у результат! комплексних досл1дкень вивчен1 го-ловн1 3aK0H0MipH0CTi руйнування i модиф1каци р!жучих якостей поверхнь р1зноман!тних абразивних матер!ал1в та ix складаючих JIB. Визначен1 необх1дн1 параметра ЛВ для виконання процесу правки i розробки основ !! технолог!!.

Анал1з кшематичних схем правки для рiзноманiтних ШК, що випус-каются зараз промиакшстю, показав, що лазерна правка придатна для ycix форм KpyriB. Для правки площинних pixyw поверхнь бiльш переважким е використання схем з пад1нням променя по нормал! до поверхн!, яка обробляеться, а для складних поверхнь - по дотичшй.

Для оргашзацп процесу правки треба мати багатокоординатну систему взаемного руху променя та круга. Тому метод бахано вюсористо-вувати у високоавтоыатизованих. системах з багатокоординатноо системою керування 1 пересування.

Досл1дхення якосп поверхнь шл1фувальних круг1в п1сля лазернох правки методами профыографування, оптичшн 1 растровох електрон-но1 м1кроскопи дало.змогу встановити, но формування шорсткостх залехить в1д потухносп ЛВ, терм1ну лазерних 1мпульс1в та коефш-енту взаемного перекриття лунок СЮ. Шорстклсть кругу нелшйно зростае при лшйному зростанн1 потухност1 ЛВ. Максимальна шорст-к1сть поверхн1 кругу з максимальним виступом алмаз1в спостерхга-еться при 0 < К < 0,3. При коефшснп перекриття у д1апазон1 0,7 < К < 1 шорспасть доверхн1 мтмальна. Тому цей д1апазон мохе бути рекомендовано для високояк1сного шл1фування.

Рац1ональним з енергетично! точки зору для правки 1 модиф1ка-цп якостей поверхн1 алмазних.кругхв на бронзових зв'язках е дха-пазон потухностх ЛВв1д5-10е В/см2 до 5-108Вт/смг. В Д1алазон1 в1д 5-10еВт/смг до 5-107Вт/см2 реалхзуеться перевахно виб1ркове руйну-вання зв'язки на п1дстав1 терыох1м1чних реагацй окисления без руй-нування алмазу, тобто мае мхсце ефективна правка на малу глибину.

Б1льш висок1 потужност1 ЛВ приводять до ¿нтенсивного 1 б1лыа глибокого розкриття.поверхн1 I до частково! дп на алмаз.

Дослхдхення впливу режюдв лазернох правки на яккггь яшфуваяня деталей 1з сплав1в ВК-8 показали, шо при т=2-10~7с 1з зростанням Ч до 107 Вт/см2 -шорспасть детал1 нелшйно зростае Смал.6). Це обумовлено зростанням глибини правки круга та нер1вном1рн1стю вис-тупу алмаз1в. При 107< ч < 10еВт/см2 ¿нтенсиф1куеться процес М1К-росколу зерен 1 з'являеться часткова графггизаидя, що приводить до знихення шорсткост1 шифовано! поверхн1. Подальше зростання д приводить до катастроф!чного руйнування алмаз1в та втрати кругом р1хучих якостей.

При правд! круга з т = 4-10"3с шорсткхсть пшфовано! поверхнх вида, н1х при б1льш коротких тульсах, тому що ефективн1сть м1кро-зруйнувань алмазу нихча, 1 р1зновисотн1сть зерен б1лъша.

/?а,мкм

<о о,в 0,6 ОА

У у ч

У /

4 у

500. 150

300 200 100

N

Ч , 2 3

5 10 Т,нин

Мал.8. Пор1Вняння продуктивное^

ишфування при обробц1 детал1 з ВК-8 пгсля правки: 1-абразивно!, 2-лазерно!, 3-електроероз1йно!.

03

ю5 Iо'

Мал. 6. Залехнють параметра ^ шорсткост1 детал1 з ВК-8 вхд пильносп потухностх ЛВ при правц1 круга 1А1 АСб 125/100 М2-01 100% з 1^= 1 хв, йл= = 0.12мм, 3 = 0,12мм;

1 - = 4-10~3с,

2 - т1 = 2-10~7с.

Онп'/мин

0,6 0А

\ \ у \

\ \ \ \ ( 2

5 10 Т,нин

Мал.7. Залехн1сть нормально! складасчо! сили р1зання РуС1) та параметра шорсткост! й (2) пшфовано! поверхш детал1 з ВК-8 кругом 1А1 АС6 125/100 М2-01 100% в!д тривалост1 обробки

п1сля лазерно! С-0 та еле-

ктроерозШо! С---) правки.

%мг/г

\

ч

ч N. 2 3

Ч 1

5 Ю Т,мин Мал.9. Пор1вняння питомо! втрати алмазIв при обробц1 детал1 з ВК-8 П1сля правки: 1-абразивно!, 2-лазерно!, 3-електроероз1йно!.

Пор1вняльний анал1з якост1 поверхн1 та сил р1зання у залежносп в1д терм1ну ишфування показав, що шорстк1сть детал1 п1сля лазерно! правки вища, шх П1сля абразивно!, але нихча, Н1ж п1сля електроерозШю!, тому що вона дозволяв сформувати меншу р!знови-

coTHicTb зерен, a нормальна компонента сили р1зання вища, тому що у процес! р!зання приймае участь (Яльше число зерен (мал.73.

Пор1вняльний анал1з роботоспромохносгп KpyriB (мал. 8,9) показав, що продуктивность KpyriB йсля лазерно! правки вища, Hi* п1сля абразивно!, але нигча, Hi* п1сля електроероз1йно1. Однак зни*ення питомо! втрати алмазiB приводить до того, що cnocid е екокшчно виг1дним. Це обумовлено там, що ЛВ приводить до термозмдаення зв'язки та появи стискуючих макронапру*ень, а тако*, як вЦомо, стамулюе л1кування дефетв в алмазах, mrpi потешцйно змогли б стати д*ерелом ïx руйнування при пшфуваннх. KpiM того оптимальне керування fliec ЛВ дозволяе зменшити витрата енергп на правку на 30% nopiBHflHo з оджпмпулъсною обробкою.

Результата теоретичних, експериментальних та технолопчних доел! джень сюгали основу для 1нтеграцп лазерно! правки та алмазного иппфування в 1ПВС МД. Створена тапова тира*ована 1ПВС МД е iirrer-рованою системою з наскр1зним безпаырним циклом проектування, виготовлення i призначена для автоматизованого проектування-виго-товлення деталей дов1лыш номенклатура з обмехеннями при виготов-ленш на розм1ри (до 320 мм), масу (до 400 кг), точн1сть обробки (10-7) квалхтет i ор1ентована на використання у дослшому i допо-MiiHOMy виробництв1 одиничного та др!бносер1йного тшпв для виготовлення деталей складно! форми, пресформ, штамшв та îh. У склад базово! 1ПВС МД входять токарний ГБМ, фрезерний ГВМ, автома-тазований склад i транспортна система, об'еднаш двохр1вневою локальною обчислювальною мережею на баз! Е0М фхрм SUN та IBM.

Потреба в розширешп фунюцональних та технолопчних можливос-тей токарного ГВМ шляхом теграцп i автоматизацп лазерно! правки та алмазного пшфування обумовлена тин, що у ГВМ з ojmieï установки проводиться не тхльки механ1чна обробка, а й термозм1ц-нення noBepxHi вироб1в плазмотроном, необхэдна обробка твердих сплав1в, керам!ки. У зв'язку з цим у podoTi проведено досл1дження, розробку i технхчну реал1за^с bcîx П1дсистец для 1нтеграцп лазерно! правки i алмазного пшфування у структуру 1ПВС МД. Створена автоматизована шдсистема технологÎ4HOÏ п!Дготовки виробництва

правки та ишфування прайсе у режим! експлуатацп II технологом шд керуванням мониору на баз! розвинутох техн!ки "мене"» ,У.-сяст&-М1 реал1зовано там функцп: САПР операц1й правки та ишфування; проектування та виготовлення керупчих програм; формування 1 одер-жання, при необх1дност1, технолопчно! документа^!; ведения баз даних по обладнаннв, МОР, режимах обробки. Для автоматизовано! системи. керування розроблено алгоритми та програмне забезпечення. Проведена модерн1зад¿я I обладнання токарного ГВМ для виконання операц1й алмазного ишфування I лазерно! правки. На ГВМ також реа-л1зовано автоматизований стскпб контроле якосп правки та зносу круга рефлектометричним методом у В1ДПов1дност1 з алгоритмом, який отримано у теоретичшй частим, на основ1 1нтегрального кр1тер1п якост1. Переваги лазерно! правки найб1лыпе виявлявться при шпфу-ванн1 важкообробних неелектропровIдних матер1ал1в. К1нцевим результатом досшджень у 1ПВС МД е створення ново! технологи виготовлення пера лопатки турб1ни з важкообробно! керамши методом повного вшшфовування.

Напршишц робота приведен!: техншо-економ1чна ефективнють методу, досв1д впровадження, практичн! рекоыендацп.

ЗАГАЛБН1 ВИСНОВКИ

1. Розроблена концешця лазерно! правки пшфувальних крупв, яка полягае у тому, що ЛВ дозволяв комплексно 1 [Цлеспрямовано модиф1кувата макро- , ¡пкро- , субм1крорельеф та ф1зико -х!м1чн1 якосп поверхн! Ж, в результат! чого виникавть нов1 можливоси розширення технолопчних спроможностей ишфування.

2. Побудована математична модель оптимального керування лазерной д1ею в процес1 нагр1вання та руйнування поверхн1 алмазного круга на бронзов1й зв'язц!, яка враховуе кондуктивний 1 рад!ац1йний теплооб-мш 1з середовищем, термох1м1чн1 реакцП окисления 1 обмеження на максимальну температуру поверхн1.

Розроблена нова методолог!я розв'язання задач! оптимального керування ЛВ, заснована на модульному поданнх алгоритму розв'язання з

урахуванням зворотного зв'язку Mix тепловими i х1м1чними процесами. Запропоновано'иёто^'Т'^'Йггорити розв'зання трьохм1рно1 теплово! задач! з меховими умовами другого роду, яка е базовой основой для ма-теыатичного моделювання процесу нагр1вання пшфувального круга ЛВ.

3. Запропонована технолог!я лазерно! правки пшфувальних KpyriB, яка враховуе оптимальну форму i TepMiH лазерного !мпульсу, що доз-воляе забезпечити мшмум енергетичних витрат на обробку. Розроб-лена методика визначення моменпв увхмкнення i вимкнення при керу-ванн! лазерной д1ею для отримання задано! технолог!чно! глибини правки з урахуванням часу затримки температуря поблизу стрибка поглинально! cnpoMOXHOCTi, швидкося! руху фронту випаровування i часу випаровування зв'язки п1сля зак1нчення лазерного !мпульсу. Розроблена такох спрощена методика шхенерного розрахунку парамет-piB правки для неоптимального керування лазерное flisn, яка враховуе д1в nponeciB окисления зв'язки i внесок cyciflHix !мпульс1в в iirrerpajibHy потухн1сть випром!нввання.

4. Проведене комплексне досл1дхення ф1зико-х1м1чних npoueciB, як1 прот!кашъ на поверхн! Ж i складаючих !х матер1ал!в (алмазу, куб!чного н!триду бору, корунду, бронзи), а такох прозорих в 1Ч-обласп модельних матер!ал1в (ZnSe, pydiHy).

- Встановлено, що руйнування бронзово! зв'язки супроводжуеться термох1м1чними реакц!ями окисления, фазовими перетвореннями i зростанням стискуючих напрухень в поверхневому mapi.

- Доведена мохлив!сть виб1ркового видалення зв'язки з м!хзернових npocTopiB алмазного круга без пошкодхення алмазу !мпульсним ЛВ, що дозволяв керувати макро- и мшрорельефом круга.

- Показано, що руйнування поверхн1 прозорих в 1Ч-област! матер1а-л1в мае загальн! закожшрносп, як! пов'язан1 з поверхневим погли-нанням ЛВ структурними дефектами i прот!канням термох1м1чних реакций. Динам1ка процесу руйнування зумовлена взаемод!ею хвиль погли-нання i випаровування поверхнев цих матер1ал!в.

- Встановлено, що ЛВ дозволяв керувати субмкрорельефом поверхн! алмазу за рахунок руйнування мхкродвШиково! структура з утворен-ням додаткових ргхучих рубц!в.

- Показано, що ЛВ дозволяе правити i модиф1кувата поверхн1 абра-зивних матер1ал1в СКНБ, корунд) до стан!в з керованос абразивною спроможн1стю, що мохе бути використано для розширення технолопч-них мохливостей пшфування кругами з цих матер1ал!в.

5. Розроблен! технолопчн1 основи процесу лазерно! правки. Показано, що лазерна правка е ун1версалыгаю, тому що дозволяе правити круги р!зних форм i з р1зноман1тних матер1ал1в. Найб1льш перспек-тивним е И використання в 1нтегрованих проектно-виробничих системах механообробки деталей С1ПВС МД) при пшфуваяш складних по-верхнь, а також високоякюному ишфуваши керам1чних оптичних i важкообробних матер1ал1в. Визначен1 рац10нальн1 технолог1чн1 режи-ми лазерно! правки.

6. На п1дстав1 теоретико-ймов1рносного пдаоду при onnci шорст-ких поверхнь, у тому числ1 алмазних KpyriB, отриманх вирази для дискретного та безперервного критерпв якосп поверхн1. Показана можлив1сть контролю якост1 поверхн1 пшфувальних KpyriB (правки, зносу зерен, засаленосп) по сп1вв1дношеннс сигнально! та шумово! компонент мшропроф1лю з гарантованою точн1стг, а також оптсшза-ци процесу спостережень за якiста круга й прийняття ворного р1шення про його стан шляхом угрупування результатiß вюйрювань.

7. Розроблена i реал1зована концешця зростання гнучкост1 iH-тегрованих проектно-виробничих систем за рахунок запровадження лазерно! правки й контролю за станом ПК, smi дозволяють розширити технолопчн1 можливост1 пшфування i його автоматизацп. Проведена iirrerpaius лазерно! правки i пшфування в наскр1зний безпап1рний цикл "проектування-виготовлення" з розробкою алгоритм1чного i про-грамного забезпечення тдсистем автоматизовано! технолопчно! шдготовки пЦприемства, гнучкого виробничого модуля при обробц1 деталей дов1льно! номенклатури i контролю якост1 Ж.

Можливосп даного комплексу були продемонстрован1 при пшфуваши пера лопатки турб1ни з надтвердо! керам1ки.

Ochobhi результата дисертаци опубл1кован1 у роботах:

1. Добротворский С.С., Лиферов A.A. Автоматизация программиро-

вания механообработки.- Киев: УЖ ВО,1989.- 140 с.

2. Добротворський С. С. ,Добровольська Л. Г., Свсюкова Ф. М. Прак-тичне програыування.- Ыв: УМК ВО,1991.- 93с.

3. Сотников В.Т., Добротворский С.С., Гайдуков В.Ф. Радиационно-стимулированное дефектообразование в поверхностных слоях рубина. //Поверхность. Физика, химия, механика. 1983, N4.-С. 57-59.

4. Сотников В. Т., Добротворский С. С., Григорьева Л.Н. Гидролиз поверхности кристаллов селенида цинка, стимулированный лазерным излучением. //Поверхность. Физика,химия,механика. 1983, N5. - С. 118-125.

5. Сотников В. Т., Добротворский С. С., Белан Н. В., Тучин 0. В. Изменение элементного состава поверхности селенида цинка при механической обработке.//Поверхность. Физика, химия, механика. 1983, N 10.- С. 119-123.

6. Сотников В.Т., Добротворский С.С. Влияние окислительной среды и термообработки на стехиометрию поверхности кристаллов селенида цинка.//Поверхность. Физика,химия,механика. 1984, N 6. - С. 145-152.

7. Сотников В. Т., Добротворский С. С., Жук В. А. Влияние кислорода и паров воды на термостимулированную экзоэлектронную эмиссию селенида цинка.//Украинский физический журнал. 1984, N11.- С. 48-54.

8. Сотников В. Т., Добротворский С.С., Запечельнюк Э. Ф. Пороговые эффекты в эмиссии заряженных частиц с поверхности под воздействием лазерного излучения.//Украинский физический журнал. 1986, т. 11, N 5.- С. 744-748.

9. Сотников В.Т., Добротворский С.С., Запечельнюк Э.Ф., Доброт-ворская М.В. Автоколебания эмиссии заряженных частиц с поверхности оптических прозрачных сред при нелинейном поглощении лазерного излучения.// Поверхность. Физика, химия, механика. 1986, N 9.-С. 103-110.

10. Сотников В.Т., Добротворский С.С.,Запечельнюк Э.Ф., Галий П.В. Добротворская М.В. Роль тепловых и электронных возбуждений в изменении стехиометрии поверхности щелочно-галоидных кристаллов при воздействии концентрированных потоков энергии.// Физика твердого тела. 1987,т.28, N7.- С. 2254-2257.

11. Добротворский С.С., ГлуховЕ.В., Коробко O.A. Алмазно-искровое шлифование в ГПС механообработки. // Вопросы оборонной техники.

Сер.2, 1989,вып. 5(212). - С.41-45.

12. Добротворский С. С., Гурьянов С. В., Добровольская I. Г. Особенности правки шлифовальных кругов в условиях ГПС.//Вопросы оборонной техники .Сер.2, вып. 5(212), 1989.- С.46-49.

13. Добротворский С. С., Добровольская Л. Г., Скорописов В. П. Лазерная правка алмазных шлифовальных кругов.// 1нформац1я та HOBi технологи'. Вып. 3-4, Киев, 1993.- С. 45.

14. Патент SU N 1777579. A3 Способ правки алмазных кругов. /Добротворский С. С., Добровольская Л. Г., Скорописов В. П. - Опубл. 23.11.1992, Бюл. N 43.

15. Патент SU N 1787102. A3 Способ абразивной обработки./ Добротворский С.С., Добровольская Л.Г.-Опубл. 07.01.1993, Бюл. N1.

16. A.C. N 1380423 Способ анализа дефектов поверхностных слоев твердых тел методом термостимулированной экзоэлектронной эмиссии. / Добротворский С.С., Сотников В.Т.,Добротворская М.В., Грицан В. А. -Выдан 08.10.1987.

17. Добротворский С.С., Гайдуков В. Ф., Нечепоренко А.А. Сверх-высоковакуумная установка. //В сб.: Источники и ускорители плазмы. -Харьков: ХАИ, 1981, вып. 5. - С. 179-183.

18. Добротворский С. С. Универсальная установка для исследования поверхностных свойств материалов.// В сб.: Источники и ускорители плазмы. - Харьков: ХАИ, 1982, вып. 6. - С. 127-132.

19. Сотников В. Т., Добротворский С.С. Влияние обработки поверхности на лазерный пробой оптически прозрачных сред. //В сб.: Источники и ускорители плазмы.- Харьков: ХАИ, 1982, вып.6,- С.132-138.

20. Добротворский С. С., Запечельнюк Э.Ф., Сотников В. Т. Установка для изучения эмиссии заряженных частиц под действием импульсного оптического излучения.// В сб.:Источники и ускорители плазмы.-Харьков: ХАИ, 1983, вып. 7.- С. 134-137.

21. Добротворский С. С.,Запечельнюк Э.Ф.,Сотников В. Т. 0 накопительных эффектах в лучевой эрозии оптических материалов.// В сб.: Источники и ускорители плазмы,- Харьков: ХАИ, 1984, вып.8. -С. 113-117.

22. Добротворский С. С., Глухов Е.В. Влияние источника технологи-

ческого тока на плазмообразование при алмазно-искровом шлифовании. //В сб.: Источники и ускорители плазмы.- Харьков :ХАИ, 1988, вып 12. -С. 64-73.

23. Добротворский С. С., Глухов Е. В., Евсюкова Ф. М., Пономарев

B.В. О роли тепловых явлений в инициации электрического пробоя при алмазно-искровом шлифовании.//В сб.: Теплофизические процессы технологии авиадвигателестроения. - Харьков: ХАИ, 1988. - С. 109-113.

24. Добротворский С.С., Добровольская Л. Г. Основы лазерной правки алмазных кругов. // В сб.:Резание и инструмент. -Харьков: ХПИ 1991, вып. 46.- С. 135.

25.Dobrotvorskiy S.S. Laser dressing of superhard grinding wheels. // In Preceeding of VIII International Conference on grinding

abrasive tools and materials, Leningrad, 1991,- P.35-38.

26. Добротворский С. С., Добровольская Л. Г., Скорописов В. П., Егиноглу К., Геринг К. Лазерное профилирование и правка шлифовальных кругов из сверхтвердых материалов .// Новые технологии в машиностроении: Тез. докл. межунар. науч.-техн. конф., Рыбачье-Харьков, 1992,- С.67-70.

27. Сотников В.Т., Добротворский С.С. Исследование экзоэмиссион-ных параметров с использованием оже-анализатора типа цилиндрического зеркала.//Экзоэлектронная эмиссия и ее применение: Тез. докл. II Всесозн. симп., Москва, МГУ, 1982. - С. 48.

28. Добротворский С.С., Глухов Е.В., Мовшович И.Я. Повышение гибкости шлифовальных модулей в условиях ГПС на основе алмазно-искрового шлифования.//Автоматизация механосборочных процессов в машино- и приборостроении: Тез.докл. Всессжз. конф., Москва, 1989.-

C. 75.

29. Добротворский С. С., Добровольская Л. Г. Применение лазеров в процессе механообработки деталей шлифованием.// Применение лазеров в народном хозяйстве: Тез. докл. Всесоюз. науч.- техн. конф., Шатура, 1989.- С. 83.

30. Добротворский С. С.,Добровольская Л.Г. Проблемы создания шлифовальных модулей и ГАУ для ГПС механообработки. //Проблемы внедрения гибких производственных и робототехнических комплексов

на предприятиях машиностроения: Тез. докл. Всесоюз. научн.- практ. конф., Одесса, 1989.- С.51-52.

31. Добротворский С.С., Добровольская Л. Г., Лазаренко А. Г. Исследование физических особенностей разрушения связки алмазрых кругов при воздействии лазерного излучения.//Прогрессивные технологические процессы в машиностроении и стимулирование их внедрения в производство: Тез.докл. Респ. научн.-практ. конф., Харьков ,1990.

- С. 138.

32. Добротворский С. С., Добровольская Л. Г., Ковтун Р.Ю. Математическое моделирование оптимального управления лазерными воздействиями при лазерной правке шлифовальных кругов. // САПР конструкторской и технологической подготовки автоматизированного производства в машиностроении: Тез. докл. Респ. науч.-практ. конф., Харьков, 1990. - С. 20.

33. Мовшович И. Я., Добротворский С. С., Коробко 0. А. Особенности проектирования ГПС механической обработки деталей технологической оснастки с электрофизическими модулями. // Вестник ХПИ, Харьков,

1990, N 273, вып.1. - С.19-22.

34. Добротворский С.С., Добровольская Л. Г. Изменение свойств алмазосодержащих материалов при воздействии концентрированных потоков энергии. // Модификация свойств конструкционных материалов пучками заряженных частиц:Тез.докл.науч.-техн, конф., Свердловск,

1991.-С. 68.

35. Добротворский С.С., Добровольская Л. Г. Лазерная правка алмазосодержащих шлифовальных кругов. // Пути повышения эффективности обработки материалов резанием в машиностроении: Тез. докл. науч.-техн. конф., Ленинград, 1991.-С.92.

36. Добротворский С.С., Добровольская Л.Г., Скорописов В.П. Лазерная правка шлифовальных кругов как метод повышения гибкости шлифовальных модулей.//Тез. докладов науч. - техн. конф., Севастополь, 1991,- С. 55.

37. Добротворский С.С., Добровольская Л. Г. Лазерная правка алмазосодержащих шлифовальных кругов. // Прогрессивные технологические процессы в механообрабатыващем и сборочном производстве: Тез.

докл. науч. -техн. конф., Санкт-Петербург, 1992. - С. 92-93.

38. Добротворский С.С., Мазманишвили A.C., Сила В.В. Статистический анализ отсчетов на интервале и управление качеством шлифования поверхности.// Новые технологии и системы обработки в машиностроении: Тез. докл. науч.-техн. конф., Севастополь, 1994. - С. 43.

39. Добротворский С. С., Мазманишвили А. С., Сила В.В. Описание шероховатой поверхности шлифовальных кругов с использованием статистического анализа. // Новые технологии в машиностроении: Тез. докл. конф., Рыбачье-Харьков, 1994.-С. 242.

40. Добротворский С. С., Добровольская Л. Г. Лазерное профилирование шлифовальных кругов из сверхтвердых материалов. // Новые технологии и системы обработки в машиностроении: Тез.докл. науч. -техн. конф., Севастополь, 1994.- С.44.

41. Добротворский С. С., Добровольская Л. Г. Особенности лазерного профилирования шлифовальных кругов из сверхтвердых материалов. // Новые технологии в машиностроении: Тез. докл. конф., Рыбачье-Харьков, 1994.- С. 241.

АННОТАЦИЯ

Добротворский С. С. Научные основы процесса лазерной правки шлифовальных кругов из сверхтвердых материалов. Диссертацией является рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук по специальности 05.03.07 - Процессы лазерной и физикотехнической обработки. Национальный технический университет Украины "Киевский политехнический институт", Киев, 1996 г.

Защищаются теоретические и физико-технические особенности процесса лазерной правки шлифовальных кругов из сверхтвердых материалов. Предложен новый способ правки. Предложены модель оптимального управления лазерным излучением для правки, метод и алгоритм контроля шероховатых поверхностей. Приведены результаты физико-химических исследований влияния лазерного излучения на изменения в составе,

структуре и напряженно-деформированном состоянии связки и абразива, качества поверхности круга и детали, производительности правки и шлифования, сил резания, удельного расхода алмазов, сравнительного анализа с существующими методами правки.

Разработаны технологические основы правки. Проведена интеграция правки в интегрированную проектно-производственную систему механооб-обработки. Результаты работы получили производственную апробацию.

SUMMARY

Dobrotvorskiy S.S. Scientific Basis of the Laser Forming Process of the Grinding Wheels from the Superhard Materials.

The dissertation for academic degree of Doctor of Technical Sciences, speciality 05.03.07 - The Process of Laser and Physics and Technical Treatment. The National Technical University of Ukraine "The Kyiv Polytechnical Institute", Kyiv, 1996.

Theoretical, physical and technical peculiarities of laser forming process of grinding wheels from superhard materials are being defended. A new method of forming process is proposed. The model of optimum governance of laser emission, the method of the control of wheel surface quality are proposed. The results of physical investigations of laser emission effect on chemical composition, structure and strained deformed state of base surface layer, quality of wheel and detail surfaces, forming process and grinding productivity, cutting forces, specific diamond consumption and comparative analysis with respect to existing forming processes are given.

The technology of laser forming process is developed and integrated in FMS. The results of the work have been approbated at industrial enterprises.

Клвчов! слова: лазерне випротянювання, правка, ишфування, алмаз hi круги, металева зв'язка, оптимальне керування, контроль шорсткост!, гнучк! ВИрОЙНИЧ! СИСТеМИ. I

сМ^-