Неизвестный алмаз. «Артефакты» технологии

Создание конуса из алмаза на первый взгляд может показаться довольно простой задачей. Вращай алмаз вокруг оси под определенным углом к плоскости инструмента и получится конус. Словно карандаш заточить. Но это алмаз! И кристаллографическую анизотропию механических свойств алмаза еще никто не отменял. А если учитывать влияние нашей динамической волновой среды на процесс обработки, то формирование конуса с заданными геометрическими параметрами и требуемой шероховатостью поверхности становится непростой технологической задачей.

На рис. 3.1 приведено изображение конусообразной поверхности алмаза, обработанного в виде ювелирного изделия. При обработке именно этого изделия был зафиксирован «артефакт», который у нас получил название «рассасывающаяся подкова».

Рис. 3.1. Конусообразная поверхность алмаза

В процессе финишного формирования конуса этого изделия во время контроля геометрических параметров его поверхности произошел несанкционированный пуск вращения инструмента, и на вершине уже готового конуса произошел съем материала, образовалась фацета. Конфигурация этой фацеты напоминала часть эллипса (подкову). Для исправления поверхности конуса было принято решение применить новый, еще не опробованный алгоритм воздействия «пошаговый съем». Суть этого алгоритма заключается в следующем.

Вращение кристалла не происходит непрерывно в одну сторону. Кристалл поворачивается на определенное количество шагов шагового двигателя и возвращается в исходное положение. Такое периодическое перемещение (покачивание) в заданном секторе обработки отличается одной особенностью: количество шагов вращения в одну сторону больше, чем количество шагов возврата в исходное состояние. В результате область обработки постепенно (периодически) перемещается в заданном направлении.

Точкой начального касания инструмента была выбрана область поверхности конуса алмаза, находящаяся напротив образовавшейся фацеты. Сектор перемещений инструмента составлял -10—15°. Разность хода вперед-назад шагового двигателя -12 шагов. Время, за которое кристалл сделал бы полный оборот вокруг своей оси, – 40 минут.

Для контроля протекания процесса обработки через 1 минуту воздействия инструмента алмаз был снят с установки и помещен под оптический микроскоп. Поверхность конуса восстановилась и не содержала артефактов, т. е. фацета отсутствовала. Эллиптическая конфигурация плоской поверхности, как и сама плоская поверхность, исчезли («подкова рассосалась»).

Следует заметить, что касающийся поверхности конуса инструмент должен был достичь дефектной области только через -20 минут после начала обработки. Этот факт говорит о том, что в вершине конуса произошла такая концентрация волновой энергии, которой оказалось достаточно для трансформации материи в заданную форму и восстановления конусообразной поверхности алмаза.

Рис. 3.2. Алмазные конусообразные наковальни

Этот факт подтвердил наши предположения, что динамическое волновое поле алмаза и конфигурация его поверхности неразрывно связаны между собой. С этой точки зрения конусообразная поверхность алмаза, по всей видимости, вносит существенный вклад в формирование амплитудно-частотных характеристик всего процесса, всей высокочастотной динамической волновой системы.

Исходя из этого, был скорректирован технологический процесс обработки конусных поверхностей и освоено изготовление алмазных наковален нового типа (рис. 3.2).

3.2. Сфера

Сфера – самая удивительная и самая непростая в изготовлении конфигурация поверхности алмаза. Мало того, что возрастает когерентность воздействия на всю систему алмаза, поскольку по поверхности кристалла перемещается малая точечная область контакта плоского инструмента с обрабатываемой поверхностью, еще требуется детальное математическое моделирование этих траекторий перемещения инструмента по поверхности будущей сферы. В этом случае большое значение имеет соотношение параметров скоростей θ и φ как основных задаваемых координат формирования поверхности (алгоритм формирования).

Например, на верхнем рисунке приведен результат математического моделирования движения точечной области обрабатывающего плоского инструмента по поверхности алмаза. В этом случае заданное соотношение параметров скоростей в (наклон алмаза) и φ (вращение алмаза) приводит к однородности (равномерности) наложения траекторий перемещения обрабатывающей точечной поверхности инструмента по обрабатываемой поверхности кристалла в зависимости от времени обработки.

Изменение только одного параметра в соотношении скоростей θ и φ на небольшую величину (нижний рисунок) может привести к повторяемости траекторий и формированию совершенно новой конфигурации обработанной поверхности алмаза, которую мы иногда используем для формирования поверхности ювелирных изделий.

Как из этого следует, различные соотношения скоростей θ и φ позволяют формировать разные, порой весьма необычные конфигурации сферической алмазной поверхности.

Рис. 3.3. Вершина алмаза с двумя усеченными конусами