Одним из важнейших достоинств метода лазерного сканирования является возможность в 3-х мерном измерении и компьютерном режиме анализировать динамику изменения 86 параметров, в том числе такого важного
для нашего процесса, как относительная опорная площадь поверхности tps.
При этом можно определять величину tps как на макроуровне (РПК поверхности круга), так и на микроуровне — микрорельеф отдельных алмазных зерен. Величина субмикрорельефа отдельных алмазных зерен является важным параметром при определении фактической площади контакта в системе «СТМ-зерно», который трудно получить другими способами. А поскольку именно субмикрорельеф алмазных зерен определяет эффективность микроразрушения обрабатываемого СТМ, исследование этого параметра представляется чрезвычайно важным. Результаты исследования изменения 3D параметров рабочей поверхности круга в процессе приспосабливаемости представлены на рис. 5.1-5.3.
У вновь вскрытого электрохимическим методом круга (см. рис. 5.4) tps на уровне Р = 5 % медленно возрастает, что говорит о высокой развитости субмикрорельефа алмазных зерен. Анализировали изменение параметра tps по глубине профиля одного и того же круга, но работающего в различных условиях. Так, на рис. 5.5 видно, что tps до глубины профиля 25 мкм возрастает незначительно от 0 до 5 % и слабый рост tps на максимальной глубине профиля показывает, что износ зерен происходил преимущественно за счет микросколов вершин алмазных зерен, связка прочно удерживает зерна, т. к. глубокие лунки от выпавших зерен редки. Тот же круг после 1 минуты работы имеет множество площадок износа и tps резко возрастает и уже на глубине 11 мкм достигает 20 %, а на максимальной глубине профиля tps растет менее интенсивно (см. рис. 5.5). На представленной зависимости величины tps от высоты зерен можно отчетливо выделить 4 характерных участка. Высота зерен от линии выступов размером около 5 мкм h характеризуется массовым образованием на зернах площадок износа, участок h2 — равномерная разновысотность зерен, h3 — сказываются микронеровности связки и участок h4 — незначительное количество лунок от выпавших зерен.
А на рис. 5.5 tps монотонно возрастает до глубины профиля 29 мкм и достигает 20 %, затем в топографию включаются микронеровности связки, tps растет более интенсивно до глубины 45 мкм, вместе с тем связка обладает
слабым алмазоудержанием и tps монотонно возрастает до полной глубины топографии, что свидетельствует о значительном количестве и глубине лунок от выпавших зерен.
Результаты синхронного исследования изменения 3D параметров обработанной поверхности СТМ методом лазерного сканирования представлены на рис. 6.5. Анализ результатов показывает, что за 60 секунд шлифования
величина tps поверхности СТМ может изменяться в 4-5 раз. Можно предположить, что параметр tps является наиболее эффективным при оценке качества обработанной поверхности СТМ по сравнению с традиционно используемыми параметрами Rz и Ra.
Синхронное изучение изменения относительной опорной площади РПК и СТМ в процессе шлифования позволяет по этим параметрами проследить изменение величины фактической площади контакта в системе РПК — СТМ (см. рис. 6.5). По полученным методом лазерного сканирования зависимостям изменения величины относительной опорной площади поверхностей РПК (см. рис. 6.5 г, б) и СТМ (см. рис. 6.5 а, д) можно проследить изменение величины фактической площади их контакта в процессе приспосабли — ваемости. Для этого использовали методику, предложенную Я. Качмареком [48] (см. рис. 6.5 в).
Результаты экспериментальных исследований изменения величины фактической площади контакта в системе «РПК-СТМ» использованы в качестве поправочных коэффициентов в теоретическом модуле экспертной системы процесса шлифования СТМ.