Упругая обрабатывающая система.

Для того, чтобы формировать движущиеся в релаксационном режиме мезообъемы, каждый из которых за время их жизни непосредственно подвергается по крайней мере один раз внешнему импульсному воздействию со стороны вершины конкретного режущего зерна регулярного микрорельефа вращающейся ПИП, необходимо обеспечить достаточную жесткость, высокую разрешающую способность дискретного стабильного перемещения относительно ПИП, создана УОС, которая реализована в станке АН12ф4.

Упругая обрабатывающая система (УОС) позволяет осуществить:

- повторяемость и с высокой точностью воспроизводимость микроперемещений исполнительных органов шлифовального станка одновременно по меньшей мере по 6-ти координатным осям в режиме управления прямым счетом импульсов (без датчиков обратной связи), обеспечивающих высокоточный контроль входных параметров интенсивности съема припуска;

- супервысокоточное динамическое воздействие на ОП кристалла ритмичным полем УОС;

- контроль выходных параметров микрошлифования на основе математической (цифровой) обработки информации о фактических упругих деформациях в обрабатывающей системе, в том числе контроль за отношением между величиной статической и амплитудой динамической составляющими упругих деформаций, а также контроль за частотой колебаний динамической составляющей упругой деформации;

- тестовую идентификацию фактической постоянной времени переходных процессов резания (в реальном масштабе времени обработки) в УОС, интегрально характеризующую фактическое состояние ее статических и динамических параметров;

- управление с заданной высокой точностью статическими параметрами и размерной настройкой УОС;

- управление с заданной высокой точностью динамическими параметрами УОС для получения заданных (выходных) оптических характеристик чистоты на окончательно обработанной поверхности;

- технологическую диагностику в реальном масштабе времени процесса резания с адаптивной стабилизацией постоянной времени переходных процессов резания в УОС для обеспечения пластичного микрорезания без потери сплошности основного монокристалла, формирования диссипативной структуры приповерхностного слоя на обработанной поверхности с отсутствием нижележащих нарушенных слоев.

В УОС осуществляется динамическое импульсное воздействие зерен вращающегося инструмента на ОП кристалла, которое является результатом сложения двух векторов:

вектора сжимающего напряжения (потенциальная энергия сжатия)

и вектора касательного напряжения,(соответствующего кинетической энергии).

При микрошлифовании кристалла задается характеристика обеспечения оптической чистоты на окончательно обработанной поверхности, которая определяется в виде максимально допустимой высоты микронеровностей при отсутствии дефектов в подповерхностном слое. Эта характеристика определяет минимальные линейные размеры деформированного слоя поверхности кристалла на 1 мезомасштабном уровне, который должен образоваться в результате пластической деформации поверхности при формировании фрагментированной субструктуры, состоящей из множества отдельных мезообъемов. Мезообъемы заданного размера формируются в результате внешнего воздействия концентраторов напряжений на микромасштабном уровне.

Наличие колебательно-релаксационного характера движения в процессе микрошлифования позволяет осуществить процесс размерно-регулируемого пластичного микрорезания только на основе использования эффекта накопления усталости от знакопеременных поворотных мод деформации упомянутых трехмерных ячеек (мезообъемов) специальным подбором параметров и режимов воздействия внешних микроконцентраторов (не выходя за пределы области пластичного резания в область хрупкого разрушения). При этом, в УОС устанавливается такой режим интенсивности съема, при котором имеет место периодический характер состояния взаимного соответствия (баланса) в размерном и качественном выражении между множествами структурных трехмерных ячеек (мезообъемов). Эти мезообъемы с одной стороны находятся в стадии зарождения в них дислокационных структур под воздействием только поворотных мод деформации. С другой стороны, в моментих одновременного пластического срезания, которое происходит с частотой периодичности, определяемой временем жизни каждой отдельной ячейки из всего множества трехмерных структурных ячеек (мезообъемов), появляется возможность идентифицировать протекание диск­ретного процесса съема припуска (в области пластической деформации) с образованием множества единичных пластически деформированных стружек по наличию автоколебательного характера изменений сжимающих упругих деформаций в обрабатывающей системе. При этом амплитуда автоколебаний равна линейному размеру единичного структурного мезообъема. При установившимся режиме пластического резания со стационарными режимами интенсивности съема скорость врезной подачи в направлении сжимающих упругих деформаций системы равна отношению между линейными размерами мезообъемов и временем их жизни до отрыва. И при этом имеет место автоколебательный характер динамической составляющей сжимающей упругой деформации обрабатывающей системы с амплитудой равной линейному размеру мезообъема и с частотой, соответствующей времени жизни этой системы.