PANDANIC ZONE ROUGHNESS OF THE TECHNOLOGICAL OBJECTS

Гіпотези. Нестандартні методи рішення наукових та інженерних проблем приладобудування ГІПОТЕЗИ. НЕСТАНДАРТНІ МЕТОДИ РІШЕННЯ НАУКОВИХ ТА ІНЖЕНЕРНИХ ПРОБЛЕМ ПРИЛАДОБУДУВАННЯ УДК 620.179.14 ПАНДАННА ЗОНА ШОРСТКОСТІ ТЕХНОЛОГІЧНОГО ОБ’ЄКТУ Скицюк В. І., Діордіца І. М. Національний технічний університет України "Київський політехнічний інститут", м. Київ, Україна У статті розглядається поняття панданної зони різального інструмента і деталі, що є зоною, у якій відбуваються процеси руйнування надлишкової маси та процеси торкання деталі вимірювальними інструментами. Метою роботи є обґрунтування явища виникнення панданної зони типових різальних інструментів у металообробці. Визначення поняття панданної зони інструмента є авторське дослідження. Оскільки інструмент виконує низку специфічних рухів у просторі, він має просторовий об’єм відповідно траєкторії руху, форма та параметри якого повинні відповідати технологічним задачам формотворення деталі. Якщо не виконуються ці умови, то верстат або не виконує свої технологічні завдання, або це призводить до аварійної ситуації. Тому виникає необхідність врахувати дефекти шорсткості, геометрію та ексцентриситет інструмента, оскільки неможливо передбачити ці параметри заздалегідь і провести дослідження панданної зони елементарних технологічних об’єктів, що мають чіткий математичний опис своєї геометрії. Ключові слова: мікро, макроповерхня деталі, панданна зона. Вступ Велика кількість технологічних операцій зі складання приладів досить часто вимагає вираховування розмірних ланцюгів, точність обчислення яких фактично визначає кінцеву якість продукту виробництва. В основі таких ланцюгів є розмір деталей, які виконуються із певною кінцевою точністю. У надточному приладобудування це є дуже великою проблемою, оскільки кінцевим чинником, що впливає на точність визначення геометричних розмірів деталі, є шорсткість її поверхні. Наразі проблема криється у тому, що шорсткість поверхні є функцією нестабільної маси у просторі, який оточує той чи інший технологічний об’єкт (ТО). Саме у цьому прошарку, що має властивість руху, відбувається передача енергетичного потенціалу від одного об’єкту до іншого. Цей прошарок із нестабільною масою у просторі та часі має назву панданної зони. Отже, розглянемо, який вплив цей прошарок має на загальні розміри того чи іншого технологічного об’єкту. Загальна постановка задачі Шорсткість, як параметр ТО, є дуже специфічною функцією геометрії поверхні. Якщо не вдаватися у подробиці, то у спрощеному вигляді - це переріз поверхні за нормаллю [1] (рис. 1). Водночас, перепад між лінією западин і лінією виступів Rmax необхідно вважати за панданну зону шорсткості. Зазвичай, Вісник НТУУ “КПІ”. Серія ПРИЛАДОБУДУВАННЯ. – 2014. – Вип. 47(1) 193 Гіпотези. Нестандартні методи рішення наукових та інженерних проблем приладобудування за [1] цей профіль вважається нерегулярним (стохастичним), хоч це і викликає перше протиріччя з тим, що всі без виключень процеси металообробки мають типово регулярний характер (точіння, фрезерування тощо). Водночас, лінія (рис. 1), що вказує на номінальний розмір, знаходиться або у межах Rmax, або поза ним. Це по-перше. І по-друге, її координата визначається суто математичним шляхом. Тобто, виникає невизначеність розміром у Rmax. Сама величина Rmax теж має невизначеність, оскільки повністю залежна від максимального виступу та мінімальної западини. Виникає цілком слушне запитання: де їх шукати серед мільйонів точок вимірювання ? Наступною проблемою, яка виникає у цьому випадку, є визначення розміру базової довжини L. Згідно [1] це повинна бути абсолютно лінійна частина деталі на визначеній ділянці. Знову ж таки постає питання, де знайти таку ділянку – це по-перше, і по-друге – за якими методами. Методологія, яка пропонується сьогодні, вкрай незадовільна, оскільки орієнтування поверхні відбувається без врахування панданних зон метрологічних приладів. Рис. 1. Типова профілограма шорсткості поверхні та її параметри [1] Якщо розглядати шорсткість більш достеменно на рівні наближення до атомарної побудови поверхні, то необхідно констатувати той факт, що мікрота макропанданні зони поступово наближаються одна до одної. Світлини, отримані простим збільшенням поверхні із застосуванням спеціалізованих мікроскопів, дають, практично, той же результат, що і на рис. 1, але у форматі 3D, звідки добре видно, наскільки нерівномірне розташування атомів по поверхні. Отже, якщо орієнтуватися на ці факти, то поверхня будь-якого твердого тіла являє собою регулярно розташовані атоми (форма куляста). У такому випадку форма поверхні ніяк не може бути пласкою поверхнею, а має складний трикоординатний вимір. Якщо орієнтуватися на кульові поверхні, які створює форма атома як такого, то тут теж матимемо певну невизначеність. По-перше, атоми завжди знаходяться у коливальному стані, що породжує відповідну ПЗ у межах визначеного об’єму. По-друге, зовнішня електронна оболонка являє собою панданний простір, де рухаються електрони, ко194 Вісник НТУУ “КПІ”. Серія ПРИЛАДОБУДУВАННЯ. – 2014. – Вип. 47(1) Гіпотези. Нестандартні методи рішення наукових та інженерних проблем приладобудування ординати яких не можуть бути визначені з певних причин [3]. Тобто, у цьому випадку ми можемо орієнтуватися на уявну поверхню, що спирається на верхівки атомів. Але наявність руху атомів призведе до невизначеності місця розташування площини, внаслідок чого ми отримуємо певний прошарок, тобто панданну зону. Отже, з усього сказаного вище, отримуємо основну проблему у визначенні координати відліку, тобто визначитися із поняттям фізичної поверхні ТО. На жаль, пошуки у літературних джерелах [3, 4, 5] вказують на те, що таке поняття зовсім відсутнє, оскільки у більшості випадків фігурує як суто суб’єктивне явище без будь-якого математичного підґрунтя. Тобто, якщо не існує поняття, що таке поверхня фізичного твердого тіла, то і поняття нуля відліку стає надто невизначеним. У прикладній фізиці для дослідження поверхні використовується мікроскопія, як одна з методик дослідження. Останнім часом найбільше розповсюдження має тунельна мікроскопія (рис. 2) [2]. Але основна вада тунельної мікроскопії є те, що вона будує польову структуру поверхні, але спиратися на польову структуру є вкрай необачно через її нестабільність. Рис. 2. Атомна структура поверхні високо-орієнтованої поверхні піролітичного графіту (Розмір зображення:17× 17× 2 A3 [2]) Існує ще одна проблема, яка стосується мікро- та макропанданних зон ТО. Якщо ми по цей час розглядали ПЗ як приповерхневе явище, то існує ще і проблема взаємодії двох ТО на рівні своїх мікро- та макропанданних зон, а саме їх поглинання, яке особливо важливе для метрології. Ефект поглинання панданних зон технологічних об’єктів У попередніх розділах ми вже розглянули випадки взаємодії панданних зон ТО, коли через них відбувається передача енергії. Але, окрім цього явища, яке супроводжує процес торкання ТО, існує ще одне, яке впливає не стільки на конкретний розмір, скільки на суму цих розмірів, яка отримується внаслідок збиран (...truncated)