технические науки/8.Обработка материалов в машиностроении

Холопов В.Н.,

Бавыкин О.Б.,

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Московский государственный машиностроительный университет (МАМИ)»

Модернизация устройства для пространственного перемещения кристалла

Анализ научно-технической литературы показал сложность ориентирования кристалла относительно световой плоскости для изготовления различных изделий. Известные методы и устройства не позволяют решить эту задачу [1]. Прикладной гониометр используется для кристаллов с небольшими искажениями формы. Отражательный гониометр применяют для кристаллов с плоскими гранями. Рентгеновский гониометр используют при разметке кристаллов с большими внутренними напряжениями. Ориентация кристалла визуальным методом с использованием оправки достаточно производительная операция. Однако, существенными недостатками ее являются погрешности нанесения линий разметки, особенно на кристаллах сложных форм, относительно широкая толщина линии разметки, а также погрешность ориентирования кристалла относительно трех координатных осей.

Большинство кристаллов обладают очень сложными формами [2, 3] и использование известных методов и устройств для ориентирования кристаллов в световой плоскости затруднительно.

Наиболее близкими решениями по пространственной ориентации кристаллов различных форм и размеров были найдены в авторском свидетельстве [4]. Они наиболее пригодны для пространственного перемещения кристалла относительно световой секущей плоскости. Устройства отличаются тем, что второе снабжено поворотной платформой используемой для установки держателя кристалла. Достоинством известных устройств по сравнению с гониометрами заключается в ориентировании кристалла относительно центра масс. Кроме того, они позволяют ориентировать кристаллы различных форм массой от 0,4 до 10 карат.

Но наряду с достоинствами, известные устройства обладают рядом существенных недостатков, таких как:

- сложность механизма поворота и перемещения кристалла относительно одной и той же координатной оси;

- относительно низкая точность перемещения и поворота кристалла при поиске сечения наибольших размеров из-за скачкообразных движений;

- сложность работы оператора при выполнении операции разметки, поскольку он должен как бы отыскать сильный экстремум функции от четырех переменных параметров. В данном случае целесообразно использовать метод наискорейшего спуска, как говорят математики, и метод итераций.

При модернизации известного устройства были предложены необходимые технические и программные решения в направлении повышения производительности, точности измерений и облегчения труда оператора.

В частности, было предложено использование компьютера с соответствующим программным обеспечением для того, чтобы осуществить создание на экране монитора изображения окружности переменного диаметра. Это позволит с гораздо большей точностью осуществить измерения параметров сечений кристалла. Кроме того, изменения размеров и двух координат окружности можно сопровождать с цифровым отсчетом этих параметров на экране монитора. Таким образом, отпадает необходимость в поступательных перемещениях кристалла относительно двух координатных осей. Ввод в компьютер изображения окружности переменного диаметра возможен с использованием ПЗС-матрицы.

Следующим направлением модернизации устройства может быть использование шаговых двигателей [5], что позволит повысить точность поворота держателя кристалла относительно двух координат. Управление шаговыми двигателями компьютером, с инсталлированной специальной программой, обеспечит производительность разметки и облегчит труд оператора.

Для повышения точности поступательных перемещений держателя кристалла с целью фиксации плоскости распиливания предлагается установить на столе прибора предметный столик, оснащенный шаговым двигателем для более плавного перемещения и точного позиционирования держателя кристалла.

Для практической реализации предложенных технический решений были подобраны стандартные устройства.

Предлагаемое устройство повышает точность пространственных перемещений и поворота кристалла относительно наблюдательной и измерительной систем, повышает производительность разметки и облегчает труд оператора. Реализация рекомендаций по модернизации устройства может также способствовать механизации процессов разметки и распиливания кристалла и тем самым повысить эффективность изготовления изделий из кристаллов сложных форм. Возможность фиксации результатов разметки в памяти компьютера и создание базы данных по каждой партии кристаллов позволит определить коэффициент использования сырья и тем самым оценить точность технологических процессов.

Литература:

1. Епифанов В.И. и др. Технология обработки алмазов в бриллианты. - М.: Высшая школа, 1987.

2. Орлов Ю.Л. Минералогия алмаза. Изд. 2-е. М.: Наука, 1984.

3. Корнилов Н.И., Солодова Ю.П. Ювелирные камни. М.: Недра, 1987.

4. Авторское свидетельство №703999. Устройство для пространственного перемещения алмаза при разметке. Круглов Г.А., Тарасевич И.К., Никитин Б.Б, Хоменков В.И.

5. Емельянов А.В., Шилин А.Н. Шаговые двигатели. Учеб. пособие. ВолгГТУ, Волгоград, 2005. – 48 с.