ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ Том 27 № 1 2025 106 ОБОРУДОВАНИЕ. ИНСТРУМЕНТЫ Прогнозирование качества получаемой при резании металлов поверхности в условиях роста изношенности инструмента Виктор Лапшин a, *, Александра Губанова b, Илья Дудинов c Донской государственный технический университет, пл. Гагарина, 1, г. Ростов-на-Дону, 344000, Россия a https://orcid.org/0000-0002-5114-0316, lapshin1917@yandex.ru; b https://orcid.org/0000-0002-9785-5384, anatoliya81@mail.ru; c https://orcid.org/0009-0009-0784-1287, ilya.sandman@yandex.ru Обработка металлов (технология • оборудование • инструменты). 2025 Том 27 № 1 с. 106–128 ISSN: 1994-6309 (print) / 2541-819X (online) DOI: 10.17212/1994-6309-2025-27.1-106-128 Обработка металлов (технология • оборудование • инструменты) Сайт журнала: http://journals.nstu.ru/obrabotka_metallov ИНФОРМАЦИЯ О СТАТЬЕ УДК 621.9:531.3 История статьи: Поступила: 29 ноября 2024 Рецензирование: 19 декабря 2024 Принята к печати: 23 января 2025 Доступно онлайн: 15 марта 2025 Ключевые слова: Износ Вибрации Процесс резания Качество поверхности Финансирование Исследование выполнено при финансовой поддержке гранта РНФ № 24–29–00287. АННОТАЦИЯ Введение. Важнейшим фактором, определяющим эффективность обработки металлов резанием, является качество получаемой при резании поверхности детали. Качество поверхности детали напрямую зависит от вибрационной активности режущего инструмента, амплитуда которой зависит от сложной эволюционной динамики процесса резания. С учетом этого современная технология цифрового двойника, которая позволяет рассчитывать на виртуальных моделях прогнозные значения качества получаемой поверхности деталей, становится крайне актуальным способом повышения эффективности в системах управления металлообработкой. Цель работы: повышение точности прогнозирования системой цифрового двойника качества получаемой при резании поверхности обрабатываемых деталей в условиях роста износа режущего инструмента. В работе исследована динамика процесса обработки на токарном станке деталей из металла, а также математическая модель, описывающая динамику вибраций инструмента в условиях обработки металлов на станках токарной группы с учетом влияния термодинамической подсистемы системы резания. Методы исследования: экспериментальный, на базе авторского измерительного стенда с привлечением следующего оборудования: современного металлографического инвертированного микроскопа «ЛабоМет-И», вариант 4, с широкоугольными объективами 5/20 с линейным полем зрения 20 мм; цифровой камеры для микроскопов Ucam-1400 с матрицей размером 1,4×1,4 мкм; контурографапрофилогрофа T4HD. Математическое моделирование динамической системы резания выполнялось в среде Matlab, для чего авторами разработана специальная программа обработки данных. Результаты и обсуждение. Построены кривые изнашиваемости режущего инструмента, изменения показателей качества обработанной поверхности в функциях пути резания, а также в функции износа режущего инструмента. Определены показатели динамики, по которым можно осуществлять параметрическую идентификацию виртуальных моделей цифрового двойника. Определена структура этих моделей и осуществлена параметрическая идентификация. Произведено численное моделирование в среде Matlab, по результатам которого построена кривая изменения среднеарифметического показателя шероховатости при росте износа режущего инструмента. Проведена оценка сходимости результатов натурного и численного экспериментов, которая показала высокую достоверность возможного прогноза качества получаемых при резании деталей системой цифрового двойника. Для цитирования: Лапшин В.П., Губанова А.А., Дудинов И.О. Прогнозирование качества получаемой при резании металлов поверхности в условиях роста изношенности инструмента // Обработка металлов (технология, оборудование, инструменты). – 2025. – Т. 27, № 1. – С. 106–128. – DOI: 10.17212/1994-6309-2025-27.1-106-128. ______ *Адрес для переписки Лапшин Виктор Петрович, к.т.н., доцент Донской государственный технический университет, пл. Гагарина, 1, 344000, г. Ростов-на-Дону, Россия Тел.: +7 900 122-75-14, e-mail: lapshin1917@yandex.ru Введение Как известно, повышение качества обработки металлических деталей на металлорежущих станках может быть достигнуто за счет повышения точности позиционирования или за счет снижения вибраций как режущего инструмента, так и самой заготовки, закрепленной в шпинделе станка [1]. Одним из важнейших факторов, определяющим качество получаемой при резании поверхности, является износ режущего инструмента. Наиболее опасна ситуация, когда инструмент достигает значений критического износа, после чего резко возрастает вибрационная активность режущего инструмента и, как следствие, снижается качество поверхности, получаемой при резании. Исходя из этих соображений, оценка вли-
RkJQdWJsaXNoZXIy MTk0ODM1