Сложность процессов, протекающих в зоне шлифования и в зоне управления, их взаимовлияние обуславливают значительную трудоемкость, а иногда и невозможность всесторонних экспериментальных исследований.
Для определения области оптимальных условий эффективного функционирования технической системы «СТМ-зерно-связка» целесообразно изучать ее на разработанных моделях. Аналитическое описание процесса разрушения алмазных зерен и СТМ при шлифовании с комбинированным управлением режущим рельефом круга позволяет без трудоемких и дорогостоящих экспериментов определять область оптимальных условий шлифования и управления при обработке различных СТМ, в том числе вновь создаваемых.
Поэтому целесообразна разработка теоретического модуля экспертной системы шлифования, который был бы основан на теоретикоэкспериментальных данных о процессах разрушения элементов единой системы «СТМ-зерно-связка» в условиях, максимально приближенных к реальным. Именно совокупность механизмов и видов взаимного микроразрушения элементов этой единой системы полностью определяют эффективность алмазного шлифования СТМ.
В теоретическом модуле сделана попытка увязать в единую систему расчет взаимосвязанных составляющих видов разрушения элементов системы «СТМ-зерно-связка» (см. рис. 5.1). Такая попытка объединить все виды разрушения единой системы сделана впервые и представляет собой сложную задачу. При ее решении использованы большие возможности современных прикладных компьютерных программ для метода конечных элементов и возможности современных ЭВМ, теоретические разработки Н. В. Новикова, Л. Н. Девина, А. Л. Майстренко, Т. Н. Лоладзе, Г. В. Бокучавы, Л. Л. Миттт — наевского, выполненные в области разрушения и износа сверхтвердых материалов.
Теоретический модуль базируется на 3D моделировании напряженнодеформированного состояния (НДС) системы «РПК-СТМ». В него входят следующие подсистемы: определения числа работающих зерен и фактической площади контакта; определения критической величины заделки алмазных зерен в связке, величины их заглубления в связку, объемов разрушенных СТМ и алмазных зерен; определения условий бездефектной обработки; расчета 3D НДС режущего клина лезвийного инструмента из СТМ в экстремальных условиях его эксплуатации для обеспечения надежности еще на стадии его изготовления; расчета процесса усталостно-циклического разрушения СТМ и алмазных зерен для определения производительности и удельного расхода; расчета производительности термоактивируемой доводки.
Разработанный на основе процедурной базы знаний и банка данных теоретический модуль экспертной системы позволяет прогнозировать область оптимальных условий обработки и количественно оценивать производительность шлифования, удельный износ и расход алмазных зерен, шероховатость обработанной поверхности различных марок СТМ в зависимости от марки зерна, зернистости, концентрации, нормального давления, скорости шлифования, фактической площади контакта и относительной опорной площади профиля РПК. Достоинством данной экспертной системы является возможность без длительных, трудоемких и дорогостоящих экспериментов анализировать широкий спектр влияния взаимосвязанных факторов на эффективность функционирования единой системы «СТМ-зерно-связка» в процессе шлифования.