Д.т.н. Белкин Е.А., к.т.н. Поярков В.Н.

Р.Ф., Орловская обл. ОАО «Болховский завод полупроводниковых приборов», голографическая лаборатория.

Профилографы нового поколения

Введение

Для нужд производства необходимы методы геометрического моделирования, позволяющие процесс формирования микрорельефа представить, как трехмерную геометрическую модель. Также необходимы методы, позволяющие аналитически описать суперпозицию геометрии и микрорельефа функциональной поверхности инструмента.

Данная проблема является актуальной при проектировании деталей к эксплуатационным свойствам, которых, в трибосопряжениях контактирующих поверхностей, предъявляются высокие требования.

Решение проблемы в разработанных методах модульно-геометрического подхода моделирования [1], позволяющего определить систему геометрических характеристик топографии микрорельефа, содержащих достаточно полную информацию для построения трехмерной геометрической модели его формирования.

Решена задача построения трехмерной геометрической модели, описывающей микрорельеф поверхности на основе модульного принципа структурирования поверхности сложной формы [2].

Разработаны методики численного расчета микрорельефа поверхности: плоской, цилиндрической, поверхности тела неправильной формы и т.д.

Разработана трехмерная имитационная модель формирования микрорельефа поверхности при абразивной обработке.

1. Модель структуры системы активного контроля над выходными характеристиками процесса формирования микрорельефа

Рис. 1. Блок схема структуры системы активного контроля над выходными характеристиками процесса формирования микрорельефа.

В блок ИМФМЗГХ имитационной модели формирования микрорельефа по заданным геометрическим характеристикам (Рис. 1.) поступает информация из двух блоков: блока ВХОД ГХМ геометрические характеристики микрорельефа, соответствующие виду изнашивания детали и блока РПАНК ГХМ геометрические характеристики формируемого микрорельефа; Геометрические характеристики формируемого микрорельефа могут быть получены посредством рентгенопрофилографа - прибора активного неразрушающего контроля (РПАНК), параметры установки инструмента и режимы обработки изменяются в соответствии с погрешностью характеристик микрорельефа в блоке ВЫХОД ГХМ.

2. Обоснование возможности прогнозирования разработки приборов пассивного и активного неразрушающего контроля, позволяющих проводить оценку на основе трехмерных геометрических моделей

Современные приборы контроля сконструированы таким образом, что регистрирующие устройства фиксируют значения параметров с контурных карт объекта. Контурные карты определяются или с большими погрешностями, или за достаточно большой интервал времени. Осуществить контроль над труднодоступным объектом – абразивным зерном, движущимся в материале детали, не представляется возможным. Существует один из путей расширения возможностей контролирующих устройств и использования информации полученной с их помощью, для построения трехмерных моделей, применение приборов исследующих голографическое изображение объекта.

3. Прогнозирование разработки приборов пассивного и активного неразрушающего контроля над процессом формирования микрорельефа

Принцип контроля рассматриваемых приборов основан на последних исследованиях процессов получения голографического изображения объекта в видимом и рентгеновском диапазонах. Приборы этой серии позволяют изучать процессы обработки не в проекции на плоскость, а в пространстве.

4. Профилограф пассивного контроля, принцип действия, которого основан на голографическом методе

Задача, на решение которой направлено предлагаемое устройство [3] состоит в обеспечении увеличения, точности и возможности измерений восстановленного голографического изображения микрорельефа контролируемого объекта. Это достигается тем, что в профилографе, содержащем светоделители луча лазера, оптические преобразователи, регистрирующие среды - толстослойные эмульсии, при этом увеличение трехмерной интерференционной картины осуществляется микроскопом, при записи и копировании голографического изображения микрорельефа поверхности, а для измерений используется индикатор электромагнитного поля.

На ОАО «Болховский завод полупроводниковых приборов» разрабатывается конструкция профилографа пассивного контроля над процессом формирования микрорельефа в видимом диапазоне электромагнитных волн и ведется работа по изготовлению опытного образца.

Выводы:

1. Разработан способ определения топографии микрорельефа, позволяющий построить трехмерную геометрическую модель микрорельефа по экспериментальным данным.

2. Разработана модель структуры системы контроля над выходными характеристиками процесса формирования микрорельефа.

3. Дано обоснование возможности прогнозирования разработки приборов пассивного и активного неразрушающего контроля, позволяющих проводить оценку на основе трехмерных геометрических моделей.

4. Осуществлено прогнозирование разработки приборов пассивного и активного неразрушающего контроля над процессом формирования микрорельефа, принцип контроля которых основан на последних исследованиях процессов получения голографического изображения объекта в видимом и рентгеновском диапазонах.

Литература:

1. Белкин Е.А. Cтепанов Ю.С. Кубические матрицы в моделировании микрорельефа. Монография. г. Орел. 2011. 126 стр.

2. Патент РФ № 2187070. Способ определения микрогеометрии поверхности детали и абразивного инструмента / Степанов Ю.С., Белкин Е.А., Барсуков Г.В. Заяв. 27.02.2001. Опубл. 10.08.2002. Бюл. № 22.

3. Патент РФ № 2215317. Профилограф / Степанов Ю.С., Белкин Е.А., Барсуков Г.В. Заяв. 08.01.2002. Опубл. 27.10.2003. Бюл. № 30.