ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ Том 28 № 2 2026 100 ТЕХНОЛОГИЯ ная проблема. Виртуальная траектория, рассчитанная CAD/CAM-системой, не соответствует реальному взаимодействию инструмента с заготовкой, поскольку она не учитывает главного – взаимодействия инструмента с нестабильной физической реальностью: колебаниями припуска в партии заготовок, погрешностями их позиционирования, упругими деформациями технологической системы под действием сил резания, размерным износом инструмента. Системы ЧПУ получают команду переместить узел станка в расчётную точку, но где в этот момент окажется вершина инструмента и где окажется обработанная поверхность с учетом всех перечисленных факторов – остается неизвестным вплоть до момента контрольного замера первой детали [1, 2]. Именно здесь, на стыке идеального цифрового проекта и реального физического процесса, возникает «цифровой разрыв». Суть его в следующем: – с одной стороны разрыва (что уже оцифровано): геометрия детали, траектория инструмента, управляющая программа (G-код), кинематика станка; – с другой стороны разрыва (что пока не поддаётся цифровому моделированию): реальные силы резания и вызываемые ими упругие деформации, фактическое положение поля допуска заготовки в системе координат станка (СКС), варьирующееся от детали к детали, погрешности позиционирования, износ инструмента и геометрическая неточность станка. Ключевое звено, связывающее эти две стороны, – размерная настройка станка, т. е. определение той самой абсолютной координаты, в которую должна прийти вершина инструмента, чтобы гарантированно получить размер в допуске для всей партии деталей. На сегодняшний день это звено остаётся «белым пятном» в цифровой цепочке. Инструментарий для его расчёта отсутствует. Технолог вынужден полагаться на эмпирику: назначить координату «на глаз», сделать пробную заготовку, измерить, ввести корректор. Это не только увеличивает время и стоимость подготовки производства, но и принципиально несовместимо с концепцией безлюдных технологий. Безлюдные технологии в современном понимании подразумевают создание «умного предприятия», где каждое техническое решение принимается на основе цифровой модели, а параметры обработки рассчитываются автоматически, до запуска станка. Без полноценного цифрового двойника операции, учитывающего нестабильные факторы, реализация такой концепции невозможна. Основой цифрового двойника является математическая теория, устанавливающая детерминированную связь между входными параметрами и искомой координатой инструмента. Отсутствие такой теории и формирует тот самый «цифровой разрыв». Для понимания причин «цифрового разрыва» рассмотрим существующие подходы к прогнозированию точности и размерной настройке. Вопросы автоматизации управления точностью обработки на станках с ЧПУ рассматриваются в работе [1]. Сложившаяся научная парадигма может быть представлена тремя основными направлениями исследований. Первое направление посвящено моделированию отдельных погрешностей: геометрических ошибок станков [2–4], размерного износа инструмента [5, 6] и упругих деформаций [7, 8]. В работах [2–4] рассмотрен геометрический алгоритм моделирования резания [2], приводится обзор методов компенсации геометрических ошибок [3] и прогнозирование погрешностей при фрезеровании тонкостенных деталей [4]. Исследования износа представлены математической моделью изменения размера деталей при обработке партии [5] и системой контроля состояния инструмента на основе фильтра Калмана [6]. Влияние напряженно-деформированного состояния на точность нежестких деталей исследовано в [7], погрешность схем установки – в [8]. Однако эти исследования фрагментарны и не предлагают комплексного подхода. Зарубежные работы также узконаправленны: компенсация тепловых деформаций [9] не учитывает упругие деформации; обзор методов компенсации [3] требует дорогого оборудования; компенсация погрешностей при фрезеровании тонкостенных деталей [4] неприменима в серийном производстве. В работе [10] отмечено отсутствие комплексных моделей, интегрирующих все виды погрешностей. Более современные обзоры [11] подтверждают необходимость развития виртуальных систем для операций механической обработки.
RkJQdWJsaXNoZXIy MTk0ODM1