МОДЕЛЮВАННЯ ПРОЦЕСІВ ТОКАРНОЇ ОБРОБКИ З УРАХУВАННЯМ ЗНОСУ ІНСТРУМЕНТІВ

Анотація

Проведено огляд сучасних підходів до моделювання процесів токарної обробки з урахуванням зношування ріжучого інструмента, що відіграє ключову роль у забезпеченні стабільності, точності та економічної ефективності технологічного процесу. Встановлено, що знос інструмента не лише погіршує якість обробленої поверхні, а й впливає на розподіл теплових і механічних навантажень у зоні різання, викликаючи динамічну нестабільність, появу резонансів і передчасний вихід інструмента з ладу. Систематизовано типи зносу та їх взаємозв’язок із режимними параметрами обробки, типом інструментального матеріалу й мікроструктурою заготовки. Проаналізовано ефективність впровадження математичних моделей, як то емпіричних рівнянь, аналітичного опису теплових полів і контактних напружень, а також динамічних моделей деградації ріжучої кромки та прогнозування змін технологічних характеристик. Окрему увагу приділено комп’ютерному моделюванню методом скінченних елементів та концепції цифрового двійника для інтеграції сенсорних даних у моделі середовища для реального масштабу часу. Розглянуто перспективи застосування штучного інтелекту для побудови моделей прогнозування зносу на основі сигналів вібрації, сили різання, температури, а також даних струмового контролю та акустичної емісії. Показано переваги гібридного підходу, який поєднує класичне моделювання, сенсорні дані та алгоритми машинного навчання для створення адаптивних систем підтримки прийняття рішень у процесі обробки. Узагальнено проблематику невизначеності параметрів зносу, що виникає через нестабільність умов різання, варіативність матеріалів і термодинамічні флуктуації в зоні різання, та визначено напрями подальших досліджень щодо створення універсальних моделей керування режимами точіння в умовах змінного зносу. Запропонована методик забезпечує підвищення технологічної надійності, адаптивність до умов конкретного виробництва та формує основу для побудови цифрових платформ оптимізації обробки у рамках концепції «Smart Manufacturing». Ключові слова: токарна обробка, знос інструмента, математичне моделювання, метод скінченних елементів, система машинного аналізу,