Применение нечетной огранки в ювелирных вставках, обрабатываемых на станочном модуле с ЧПУ Текст научной статьи по специальности «Прочие технологии»

направлении (обработка которых невозможно осуществить в ручную).

2. Применение методов лазерной стереолитографии, позволяет оперативно проектировать и изготавливать технологическую оснастку для жесткого базирования исходного кристалла с природной поверхностью для его обработки на станочном модуле с ЧПУ.

3. Появилась возможность проектировать новые формы ювелирных вставок из алмаза, для решения эстетических и экономических задач каждого кристалла в отдельности.

4. Возникла реальная возможность комплексной реализации новых компьютерных технологий в ограночном производстве для его автоматизации.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Ахрамов Д.В. Выбор параметров нечетной огранки при проектировании ювелирных вставок, - Авто-реф. дисс. на соиск. уч. степ. канд. техн. наук, - М.: МГГУ, 2004.

2. Теплова Т.Б. Обоснование рациональных режимов шлифования алмазов при их огранке. - Автореф. дисс. на соиск. уч. степ. канд. техн. наук, - М: МГГУ, 2002.

3. Коньшин А.С., Сильченко О.Б., Сноу Б.Д.. «Способ микрошлифования твёрдоструктурных мате-

риалов и устройство для его реализации». Патент РФ №2165837 от 27.04.2001 г.

4. Дронова Н.Д. Оценка рыночной стоимости ювелирных изделий и драгоценных камней. - М.: Изд. «Дело», 2001, 296 с.

5. Бочаров А.М., Симоненков В.А., Тимошенков В.Е. Классификация алмазного сырья по системе 8ІТУ: Учебное пособие - М., 1991. - 40 с., фото.

— Коротко об авторах ---------------------------------------------------------------------------

Коньшин А. С. - кандидат технических наук, доцент,

Переселенкова Е.И. - аспирантка,

кафедра «Технология художественной обработки материалов», Московский государственный горный университет.

Теплова Т.Б. - кандидат технических наук, докторант кафедры «Физика горных пород и процессов»,

--------------------------------------- © Ю.А. Павлов, М.В. Ахрамов,

Д.В. Ахрамов, 2005

УДК 679.8

Ю.А. Павлов, М.В. Ахрамов, Д.В. Ахрамов

ПРИМЕНЕНИЕ НЕЧЕТНОЙ ОГРАНКИ В ЮВЕЛИРНЫХ ВСТАВКАХ, ОБРАБАТЫВАЕМЫХ НА СТАНОЧНОМ МОДУЛЕ С ЧПУ

Семинар № 18

¥ ¥ аша страна по своей территории - занимает первое место в мире. На необъятных

-1-І 17,07 млн. квадратных километров - просторах России в виде полезных ископаемых

встречается практически вся таблица Менделеева [7]. В XX веке были открыты тысячи новых месторождений камнесамоцветного сырья, сотни месторождений введены в промышленную эксплуатацию, однако каждый год появляются сообщения о новых открытиях. По данным археологических раскопов, наши предки знали десятки разновидностей ювелирных камней-самоцветов, которые широко использовали в украшениях. По распространению камней-самоцветов можно судить о размахе международной торговле, которую вели наши предки. При этом украшения, изготовленные в нашей стране, находят далеко за её пределами, что говорит о том, как высоко ценились произведения отечественного ювелирного искусства.

Однако в настоящее время сложилась ситуация, когда отечественные ювелирные фирмы часто используют в своих изделиях продукцию гранильных предприятий юговосточной Азии. Это связано прежде всего с низкой ценой ювелирных вставок низкокачественной ручной огранки. Отечественным гранильным предприятиям для победы в конкурентной борьбе необходимо повышать качество изделий, так как в стоимости продукции мы вряд ли сможем конкурировать со странами Юго-Восточной Азии, использующих низкооплачиваемый, слабо квалифицированный ручной труд.

Таким образом, высокая конкуренция на отечественном и международном рынке обра-

ботанных ювелирных камней, используемых в качестве вставок в различных украшениях, вынуждает гранильные предприятия искать пути улучшения дизайна и снижения себестоимости выпускаемой продукции путём внедрения современных технологий.

Сегодня одной из наиболее совершенных технологий обработки твёрдых кристаллических материалов является адаптивная технология. Она заключается в том, что за счет самонастраивающегося компьютерного управления, реализующего модель элементарного акта пластической деформации одновременно микро- и мезо-масштабного уровня [1,2] в процессе дискретного размерно-регулируемого микрорезания твердоструктурных кристаллов (минералов) на основе информации об упругих деформациях сжатия в обрабатывающей системе, совмещаются шлифование и микрошлифование. Так же автоматически обеспечивается высокая размерная точность и оптические характеристики чистоты на сложно-профильных поверхностях при отсутствии дефектов в подповерхностном слое (Кг = 0,03 - 0,05 мкм).

Данная технология позволяет с одинаковой эффективностью производить обработку анизотропных материалов как в «твёрдом», так и в «мягком» направлениях.

Технология реализована в НИИ «Научный центр» на станочном модуле АН-15Ф4 с интеллектуальной системой ЧПУ [3].

При использовании данного станка для производства изделий нечётной огранки, т.е. вставок с нечётным количеством основных граней (рис. 1), процесс производства занимает столько же времени, как и для классической огранки. При этом, по данным исследований, проведённых в МГГУ на кафедре «ТХОМ», для изделий из алмаза и турмалина - ахроита достигается увеличение «игры» до 20 % [5].

Для оценки влияния числа углов рундиста ювелирной вставки на её оптические характеристики, было осуществлено кампьютерно-графическое моделирование с использованием программы «Траектория 3Б». Результаты моделирования для восьми и девятиугольного рундиста представлены на рис. 2. Для количе-

Рис. 2 Зависимость числа лучей от угла наклона граней павильона восьми- и девятиугольной ювелирной вставки из турмалина (а).

Зависимость коэффициента Кок от угла наклона граней павильона для числа углов рундиста 7,8 и 9 (б)

ственной оценки эстетических качеств огранки использован коэффициент оптического качества Кок, учитывающий «блеск» и «игру» ювелирной вставки. Проведённые исследования показали целесообразность использования нечётной огранки для ювелирных изделий из камней-самоцветов.

Эффективность применения нечётной огранки можно повысить путём использования групповой обработки нескольких изделий на одном станке с использованием многоместных кассет.

В НИИ «Научный центр» была разработана техническая документация и изготовлен опытный образец 15-ти местной кассеты для обработки изделий диаметром 3-5 мм, конструкция которой запатентована [3]. На основе имеющийся чертёжной документации в МГТУ «Станкин» разработан типоразмерный ряд кассет, применяемых для огранки ювелирных камней.

Анализ технологического процесса показал необходимость применения многоместных кассет:

- с различными посадочными диаметрами под оправки для обработки кристаллов;

- с различным количеством мест обработки;

Применение многоместных кассет с различными посадочными диаметрами вызвано тем, что для обработки изделий заданных диапазонов размеров и форм используются цанги и оправки различных конструкций как покупные (например, выпускаемые смолен-

ас

Рис. 3. Типоразмерный ряд многоместных приспособлений: А) - с 15-ти местами Б) -с 9-ти местами В) - с 5-тью местами

ским ПО «Кристалл»), так и собственного изготовления. В настоящее время для огранки алмазов используются цанги со следующими установочными диаметрами: 6, 8, 10 мм. Необходимость увеличения жёсткости упругой об-

рабатывающей системы вызвала целесообразность применения кассет с различным количеством мест обработки (т.к. при обработке крупных кристаллов возникают большие силы

Рис 4. Принципиальная схема действия привода многоместного приспособления: 1 - растянутый вал; 2 - сжатый вал; 3 - червячное колесо; 4 - профильные проточки

резания, и валы кассеты не обеспечивают требуемой жесткости)

Для решения поставленной задачи в системе параметрической графики T-Flex CAD 2D-3D была создана модель названного станочного приспособления [4].

При этом конструкция приспособления была усовершенствована. В частности, по технологическим требованиям во время обработки заготовка должна совершать малые колебательные движения с высокой частотой и точностью (периодически поворачиваться на 7 угловых минут). Для решения этой задачи в привод были включены пьезоэлементы. Это потребовало произвести перерасчёт кинематических характеристик всего приспособления (который показал необходимость использования пьезоэлементов, которые изменяли бы свою толщину на 20 мкм), а также заново рассчитать размерные цепи изделия.

На основе разработанной параметрической модели была выполнена конструкторская документация для девяти вариантов изделия. Три из них, отличающихся между собой количест-

вом мест крепления цанг, представлены на рис.

3.

Особенность конструкции приспособления заключается в том, что за счёт равномерного растяжения вала 1 и сжатия вала 2 в каждой червячной передаче, используемой для осуществления периодических микро поворотов оправок, обеспеченно беззазорное соединение (рис. 4). Равномерная деформация валов осуществлена за счёт профильных проточек и пустотелости валов.

Внедрение предлагаемых усовершенствований интегрированной компьютерной технологии дизайна и производства ювелирных изделий из высокотвёрдых материалов позволит значительно расширить диапазон типоразмерного ряда обрабатываемых заготовок и широко внедрить нечётную огранку в изделия отечественной ювелирной промышленности, что, в конечном итоге, будет способствовать решению задачи увеличения валового внутреннего продукта нашей Родины.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Силъченко О.Б., Конъшин А.С. Моделирование процессов бездефектного резания алмазов на принципах физической мезомеханики. Труды Научно-практической конференции МГГУ "Неделя горняка - 99", с.б.

2. Панин А.Е. Теория физической мезомеханики материалов. Журнал "Физика", Известия ВУЗов, N1, 1998, с.7-34.

3. Патенты Российской Федерации: №№ 1309444, 1З5бЗ59, 1б95595, 1783б9б, 2019384, 2123б27.

4. Рыбаков А.Н и др. Система T-FLEX CAD М.: 1995-1998

5. Павлов Ю.А., Ахрамов Д.В. Оценка оптических свойств кристаллов с произвольной формой огранки ме-

тодом трехмерного компьютерно-графичес-кого моделирования / Горный информационно-аналитический бюллетень, N6. - М.: Изд-воМГГУ, 2001, с. 233-236.

6. Павлов Ю.А. Компьютерные системы проектирования и подготовки производства промышленных изделий из камня: Учебное пособие для студентов специальности 121200.В 3-х частях. Ч. 1: Научные основы, методы и средства разработки программных приложений. - М.: МГГУ, 2002.-108 с. Рис.44, табл.6, библ.28.

7. Рид П. Геммология. Пер. с англ. - М. Мир, 2003.336 с., ил.

— Коротко об авторах -------------------------

Павлов Ю.А. - кандидат технических наук, доцент, Ахрамов Д.В. - кандидат технических наук,

Ахрамов М.В. - магистрант, МГТУ «Станкин»,

Московский государственный горный университет.

© Е.Г. Коржов, 2005