Спосіб визначення кутів загострення ріжучих кромок зерен абразивних порошків

1. Спосіб визначення кутів загострення ріжучих кромок зерен абразивних порошків, що передбачає отримання проекції кожного зерна із певної їх кількості (проби) і виділення її замкнутої межі (контуру), який відрізняється тим, що величину кутів загострення ріжучих кромок визначають шляхом нанесення на контур проекції певної кількості точок в двовимірній Декартовій системі координат, початок якої поміщують в центр маси проекції зерна. 3 вони безумовно теж вносять важливий вклад в абразивну здатність окремого зерна, а з ним і порошку в цілому. Та й сам процес класифікації виступів і відбір тих, які інтерпретуються як великі, є джерелом суб'єктивізму, оскільки здійснюється візуально тим, хто виконує аналіз, і без обумовлених критеріїв. Найбільш близький за технічною суттю до корисної моделі є спосіб визначення кутів загострення ріжучих кромок зерен абразивних порошків, який передбачає використанням біологічного мікроскопа МБР-1 чи часового проектора моделі ЧП-2 для отримання проекції зерен та зарисовку проекції зерен на рисувальному пристрої приладу для мікро- та макрозйомок ФНМ-2 з (див. Ящерицин П.И., Зайцев А.Г. Повышение качества шлифованных поверхностей и режущих свойств абразивно-алмазного инструмента. - Минск: Наука и техника, 1972. - 480 с.). На приладі ФНМ-2 зарисовуються зерна зернистістю 6, 10 і 16, а на часовому проекторі ЧП-2 - зернистістю 25. При зарисовці зерен зернистістю 6 і 10 застосовують збільшення в 1330 раз, зерен зернистістю 16 - 500 раз, а при зарисовці зерен зернистістю 25 - 200 раз. В залежності від фактичної форми контуру проекції зерна вимірювання кутів загострення ріжучих кромок проводять за 3-14 виступами. Кути загострення вимірюються шляхом накладання універсального кутоміра типу 1 (ГОСТ 5378-50) на вимірюваний об'єкт так, щоб кромки кутоміра співпадали з дотичними, проведеними через раніше зафіксовані точки. Збіг кромок кутоміра з серединою олівцевої лінії перевіряється лупою 7кратного збільшення. Такий спосіб визначення кутів загострення ріжучих кромок зерен абразивних порошків дещо поліпшує процедуру зарисовки контуру проекції зерен, але не зменшує обсягу ручної рутинної роботи. Він частково підвищує вірогідність отримуваних результатів, оскільки передбачає вимірювання виступів в кількості до 14 штук і більш чітку процедуру вимірювання кутів загострення. Але при цьому збільшується обсяг ручної роботи. Не усувається і інший недолік - зокрема суб'єктивний підхід до питання класифікації виступів. В основу корисної моделі поставлено задачу удосконалити спосіб визначення кутів загострення ріжучих кромок зерен абразивних порошків за рахунок нанесення на контур проекції певної кількості точок в двовимірній Декартовій системі координат, початок якої поміщують в центр маси проекції зерна, забезпечується отримання більш адекватної інформації по величині кута загострення ріжучих кромок і суттєво прискорюється процес отримання кінцевого результату. Поставлена задача вирішується завдяки тому, що у способі визначення кутів загострення ріжучих кромок зерен абразивних порошків, який передбачає отримання проекції кожного зерна із певної їх кількості (проби) і виділення замкнутої межі (контуру) його проекції, згідно з корисною моделлю, на контур проекції додатково наносять певну кількість точок в двовимірній Декартовій системі координат з початком в центрі маси проекції зерна, встанов 67306 4 люють значення х, у-координат нанесених на контур проекції точок, кожну пару таких точок з'єднують відрізком прямої лінії, який продовжують до перетину з віссю X, і вимірюють кут, утворений цим прямолінійним продовженням з додатним напрямком осі X, а величину кутів загострення ріжучих кромок знаходять за різницею кутів, які утворюють з додатним напрямком осі X продовження (до перетину з віссю X) двох прямих ліній, які виходять з нанесеної точки і які з'єднують її з наступною за нею та попередньою до неї нанесеними на контур проекції точками. Причинно-наслідковий зв'язок між сукупністю ознак корисної моделі, що заявляється, і технічним результатом, якого досягають при її реалізації, полягає в наступному. Нанесення на контур проекції певної кількості точок в двовимірній Декартовій системі координат, початок якої поміщений в центр маси проекції зерна є першим і ключовим кроком формалізації процесу кількісного аналізу плоского рельєфу контуру проекції абразивного зерна. Формалізація як методологічний елемент пізнання переводить процедуру вимірювання кутів загострення ріжучих кромок із якісної (чисто описової за формою і ручною за суттю) площини в кількісну науково-прикладну площину, в якій оперують такими категоріями, як поняття, алгоритм, критерій, показник, числове значення та ін. Завдяки цьому створюються передумови повної автоматизації процедури кількісного оцінювання ріжучих кромок - встановлення їх кількості та вимірювання кута загострення. Покладений в основу корисної моделі, що пропонується, алгоритм передбачає такі етапи: встановлення х, у-координат нанесених на контур проекції точок; з'єднання кожної пари таких точок відрізком прямої лінії; визначення кутів перетину прямолінійного продовженням (до перетину з віссю X) цього відрізка з додатним напрямком осі X і оскільки при перетині двох прямих утворюється чотири кути, то вибір потрібного з них, власне кута загострення. Всі ці зазначені етапи піддаються алгоритмізації з наступною розробкою комп'ютерних програмних засобів на одній із алгоритмічних мов (в нашому випадку мови FORTRAN90). Тай сама процедура нанесення на контур проекції зерна точок також може бути автоматизована шляхом використання сучасних інформаційно-комп'ютерних технологій. Все це дає можливість вилучити із процесу вимірювання кутів загострення ріжучих кромок абразивних порошків рутинну ручну роботу. При цьому, усувається впливу суб'єктивного фактора, що сприяє підвищенню вірогідності отримуваних результатів. Зазначимо, що запропонований підхід дозволяє проводити кількісний аналіз і інших присутніх у двовимірному рельєфі контуру проекції локальних геометричних форм - заглибин та прямолінійних ділянок. В сукупності із виступами, які інтерпретуються як ріжучі кромки, ці геометричні форми дають повне уявлення про абразивну здатність порошку. На кресленні (фіг. 1-4) зображена схема основних етапів визначення кутів загострення ріжучих кромок зерен абразивних порошків способом, що пропонується. На фіг. 1 наведено зображення 5 (фотографія) зерна. На фіг. 2 показано виділений контур проекції зерна, а на фіг. 3 - той же контур (позиція 1) разом з нанесеними на нього точками (позиція 2). На фіг. 4 зображено з'єднання двох пар нанесених на виділений контур проекції зерна точок (точки 1, 2 та 2, 3) відрізками прямої лінії 12 (з'єднує точки 1 і 2) та 23 (з'єднує точки 2 і 3). Тут же наведена схема прямолінійного продовження відрізків 12 та 23 до перетину з віссю X; а також кути, утворені цим прямолінійним продовженням відрізків 12 та 23 з додатним напрямком осі X (кути α12 і α12 відповідно). Через Δφ на фіг. 4 позначена різниця кутів α23 і α12 (Δφ=(α23-α12), через φ позначений кут загострення ріжучої кромки у точці 2. Приклади реалізації запропонованого способу визначення кутів загострення ріжучих кромок зерен абразивних порошків. Проводилось тестове визначення кутів загострення ріжучих кромок шліфпорошку синтетичного алмазу АС463/50 різними способами, а саме: 1) способом, що заявляється; 2) способом, який передбачає ручне вимірювання кутів загострення ріжучих кромок - найближчий аналог. Відбір проби порошку здійснювали після ретельного перемішування згідно з вимогами стандарту на вказаний абразивний надтвердий шліфпорошок (стандарт ДСТУ 3292 "Порошки алмазні синтетичні. Загальні технічні умови", введ. 01.01.96, Київ, Держстандарт України, 1995). На приладі DiaІnspect.OSM фірми VOLLSTADT DIMANT GmbH (Німеччина) проводили мікроскопічний аналіз шліфпорошку. За допомогою цього ж приладу здійснювали виділення контуру проекції зерна, нанесення на нього точок і встановлення їх х, у-координат в двовимірній Декартовій системі (в спеціальній термінології ці процедури об'єднуються однією назвою - оцифрування). Після завершення на приладі DiaІnspect.OSM опрацювання проби зерен в кількості до 1999 штук, результати оцифрування вказаної кількості зерен (х, укоординати нанесених на кожному зерні точок) отримували в окремому файлі формату CHN. Кількість точок оцифровки на кожному окремому зерні вибирали в залежності від його крупності (із розрахунку одна точка на 4 мкм довжини контуру проекції). Згідно зі способом, що пропонується, далі кожну пару нанесених на контур проекції точок з'єднували між собою відрізком прямої лінії і вимірювали кут, утворений прямолінійним продовженням (до перетину з віссю X) цього відрізка і додатним напрямком осі X. Кут загострення ріжучої кромки в кожній із нанесених на контур проекції зерна точці знаходили як різницю кутів, які утворюють з додатним напрямком осі X продовження (до перетину з 67306 6 віссю X) двох прямих ліній, які виходять з нанесеної точки і які з'єднують її з наступною за нею та попередньою до неї нанесеними на контур проекції точками. Величину кожного із кутів загострення визначали за аналітичними залежностями: φ=|Δφ|, φ=180°-|Δφ|, φ=180°+|Δφ|, φ=360°-|Δφ|, (1) де |Δφ| - абсолютна величина (модуль) різниці кутів, утворених продовження (до перетину з віссю X) двох прямих ліній, які виходять з нанесеної точки і які з'єднують її з наступною за нею та попередньою до неї нанесеними на контур проекції точками з додатним напрямком осі X. Вибір потрібної аналітичної залежності із (1) для визначення кута перетину вибирають, виходячи із розташування взаємного та відносно початку координат трьох суміжних точок контуру, а також їх місця знаходження у координатній площині. Наприклад, для зображеної на фіг. 4 ріжучої кромки під номером 2 - це друга залежність в (1), тобто φ=180°-|Δφ|. Всі зазначені процедури були автоматизовані шляхом використання розробленої нами комп'ютерної програми на алгоритмічній мові FORTRAN90. Час, витрачений на визначення середнього значення кута загострення ріжучих кромок порошків способом, згідно з запропонованою корисною моделлю, за результатами опрацювання 1999 зерен склав 15 хвилин. Отримане середнє значення кута загострення було рівним 104°, а кількості ріжучих кромок - 19 штук. Вся робота виконувалась в автоматизованому режимі. Проводилось також визначення кутів загострення ріжучих кромок відомим способом з ручним наведенням контуру проекції і ручним заміром кутів за допомогою кутових шаблонів. Було опрацьовано 50 зерен. На це було витрачено 3 години. Середнє значення кута загострення за вимірами 58 найбільших виступів виявилось рівним 95°, а кількості ріжучих кромок - 7 штук. Порівняльний аналіз показує, для отримання кінцевого результату способом, що заявляється, було витрачено часу в 12 разів менше, ніж це потрібно було б у найближчому аналозі. Якщо порівняти питомі показники затрати часу, то вони ще більш істотні. Так, на опрацювання одного зерна способом, що заявляється, було витрачено часу в 360 разів менше, ніж це потрібно було б у найближчому аналозі. При цьому, додатково були отримані дані по інших геометричних формах на контурі проекції - заглибини і прямолінійні ділянки. Вони, як і виступи, які інтерпретуються як ріжучі кромки, є важливими ознаками якості порошків, показниками їх експлуатаційних властивостей. Зауважимо також, що отримані результати більш вірогідні, оскільки середнє значення врахованих ріжучих кромок майже в три рази більше. 7 Комп’ютерна верстка Д. Шеверун 67306 8 Підписне Тираж 23 прим. Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601