OBRABOTKAMETALLOV Vol. 28 No. 1 2026 131 TECHNOLOGY Введение Тонкостенные детали, характеризуемые отношением диаметра к толщине стенки более 15, служат ключевыми конструктивными элементами в аэрокосмической промышленности, точном приборостроении, энергетическом машиностроении и других наукоемких отраслях, предъявляющих критические требования к снижению массы изделий при одновременном обеспечении высокой точности геометрических параметров [1–3]. Широкое применение подобных деталей в современных конструкциях обусловлено тенденцией к облегчению изделий и повышению их функциональности, однако их производство сопряжено со значительными технологическими трудностями, определяемыми принципиальной спецификой механического поведения таких конструкций. Фундаментальной проблемой при механической обработке тонкостенных деталей является их чрезвычайно низкая изгибная жесткость, обусловливающая выраженную чувствительность к внешним силовым воздействиям [4, 5]. При токарной обработке заготовка подвергается одновременному действию нескольких групп силовых факторов: сил резания, генерируемых инструментом при формообразовании поверхности, усилий зажима со стороны технологической оснастки и в ряде случаев сил инерции, обусловленных вращением заготовки. Совокупное действие указанных факторов приводит к возникновению упругих деформаций, которые могут превышать допустимые отклонения формы и размеров, установленные конструкторской документацией [6, 7]. Следствием этого является высокий уровень производственного брака, увеличение числа доводочных операций и в конечном счете существенное возрастание себестоимости продукции. Традиционные методы назначения режимов резания, базирующиеся на использовании справочных нормативов и эмпирическом опыте технологов, были разработаны для условий обработки жестких заготовок и не учитывают специфику деформационного поведения тонкостенных конструкций [8, 9]. Данные методы оперируют критериями производительности и стойкости инструмента, однако не предусматривают оценки деформационного отклика заготовки, что принципиально ограничивает их применимость для рассматриваемого класса деталей. Более того, сам процесс закрепления тонкостенной заготовки в кулачковом патроне является источником начальной деформации, форма и величина которой определяются конструкцией зажимного устройства, числом кулачков и схемой приложения усилия [10, 11]. Указанная проблема приобретает особую значимость в контексте возрастающей потребности современной станкоинструментальной промышленности в разработке гибридного станочного оборудования нового поколения, интегрирующего механические и поверхностно-термические технологические операции [12–33]. Современные требования к точности, производительности, автоматизации и адаптивности технологического оборудования в условиях цифровизации производства и реализации концепции Индустрии 4.0 диктуют необходимость создания методологических подходов, обеспечивающих оптимизацию как предпроектных исследований, так и собственно процесса проектирования конкурентоспособных гибридных металлообрабатывающих систем [34, 35]. В условиях увеличения конструктивной сложности обрабатываемых деталей, роста спроса на многофункциональное оборудование и объективного сокращения производственных циклов становится необходимым интегрировать в станочное оборудование передовые технологии – поверхностно-термическую обработку, роботизацию и цифровое управление [36, 37]. Однако существующие методологические подходы к проектированию зачастую не учитывают многозадачность таких систем, сложность их создания на этапе предпроектных исследований и необходимость обеспечения модульности и гибкости конструкции [38]. Разрозненное применение различных технологий обработки приводит к увеличению числа операций и переустановок заготовки, росту временных и материальных затрат, накоплению погрешностей базирования и, как следствие, к снижению точности обработки [39]. Так, при традиционной организации технологического процесса изготовления деталей, включающего в себя операции механической обработки и поверхностно-термического упрочнения на различном оборудовании, деформации материала при термическом воздействии и погрешности
RkJQdWJsaXNoZXIy MTk0ODM1