Methodology for developing an expert system for the grinding of superhard materials

Abstract

An expert system of the grinding process has been developed, which makes it possible to predict and optimize the process of defect-free processing of both existing and newly created superhard materials. The expert system consists oftwo interconnected modules - theoretical and experimental. The theoretical module ofthe expert system allows, at a given level of significance, to determine the values of the output indicators and the kinetics of their change in the process of adaptability, depending on the physical and mechanical properties of the interacting materials and processing conditions. The experimental module of the expert system allows you to coordinate and correct the results of theoretical calculations when determining the optimal grinding and operating conditions for processing various grades of superhard materials. When optimizing the sharpening process of a blade tool, processing efficiency, consumption of diamond wheels, cost price and various quality indicators of its cutting elements can be selected as a criterion. The use of the expert system significantly reduces the amount of expensive and laborious researches in determining the optimal processing conditions for various grades of superhard materials (SHM), including newly created ones.Розроблено експертну систему процесу шліфування, що дозволяє прогнозувати та оптимізувати процес бездефектної обробки як існуючих, так і новостворюваних надтвердих матеріалів. Експертна система складається з двох взаємопов'язаних модулів – теоретичного та експериментального. Теоретичний модуль експертної системи дозволяє на заданому рівні значущості визначати значення вихідних показників та кінетику їх зміни у процесі пристосовуваності залежно від фізико-механічних властивостей взаємодіючих матеріалів та умов обробки. Експериментальний модуль експертної системи дозволяє узгоджувати та коригувати результати теоретичних розрахунків при визначенні оптимальних умов шліфування та управління для обробки різних марок надтвердих матеріалів. При оптимізації процесу заточування лезового інструменту як критерій може бути обрана продуктивність обробки, витрата алмазних кругів, собівартість та різні показники якості їх ріжучих елементів. Використання експертної системи істотно скорочує обсяг дорогих і трудомістких досліджень щодо оптимальних умов обробки різних марок надтвердих матеріалів (НТМ), зокрема новостворених. Таким чином на базі комплексного теоретико-експериментального вивчення 3D топографії оброблюваної поверхні та робочої поверхні шліфувального круга методом лазерного сканування, моделювання 3D напружено-деформованого стану системи "оброблюваний матеріал – робоча поверхня абразивно-алмазного інструменту" та динаміки зносу була створена експертна система. Експертна система процесу шліфування надтвердих матеріалів дозволяє прогнозувати та оптимізувати процес бездефектної обробки як існуючих, так і новостворюваних надтвердих матеріалів. Розробка експертної системи виконано на рівні готового програмного продукту.