Челябинские учёные добавили точности станкам с ЧПУ

Учёные челябинского ЮУрГУ разработали базу для создания уникального ПО, цифрового двойника обработки деталей на станках с числовым программным управлением (ЧПУ). Это оборудование широко используется в машиностроении. Но даже в современном автоматизированном производстве при проектировании управляющих программ для таких станков нет параметра контроля заданных чертежом точности и шероховатости деталей. В реальных условиях проверка чаще всего ограничена обработкой ряда пробных деталей. В результате значительно снижается общая эффективность производства.

В Политехническом институте заложили основу решения этой проблемы. С помощью разработанного цифрового двойника процессов установили взаимосвязь основных технологических факторов, сопровождающих процесс резания, с погрешностью обработки. При этом использовалось различные методы имитационного и математического моделирования.

По словам автора проекта, доцента кафедры ЮУрГУ ''Техника, технологии и строительство'' Александры Акинцевой, разработки позволяют прогнозировать изменения точности и качества изделий при изготовлении партии деталей. Применение системы повысит стабильность и производительность всего процесса обработки, поэтому она будет востребована во всех отраслях машиностроения, для всех видов механической металлообработки на станках с ЧПУ. Кроме того, разработку можно применять не только для контроля управляющий программы, но и для оптимизации циклов режимных параметров.

На практике созданное в ЮУрГУ программное обеспечение, цифровой двойник операций механической обработки, станет расширением технических возможностей системы автоматизированного проектирования (САПР). На данный момент на рынке разработчиков САПР аналогичных предложений нет. Назначение режимов резания происходит по оцифрованной нормативно-справочной литературе 1960–1990-х годов выпуска, разработанной с учётом технических возможностей и мощностей универсальных станков. В результате на производствах вынуждены адаптировать назначенные режимы к реальным производственным условиям. На это уходят время и средства, снижается производительность современных станков с ЧПУ, что напрямую отражается на себестоимости продукции.

«Сейчас у производителей САПР нет цифрового инструмента для прогнозирования стабильности показателей качества и точности обработки. Единственный этап контроля — моделирование геометрической траектории взаимодействия инструмента и заготовки на возможность столкновения без учёта различных технологических факторов, сопровождающих резание металлов. Надеемся, что российские производители САПР обратят внимание на наши разработки, так как это позволит создать уникальный отечественный продукт, опережающий по техническим возможностям зарубежных конкурентов. Также полученные цифровые модели могут использоваться не только в производстве, но в учебном процессе при создании виртуальных лабораторий», — рассказала MASHNEWS Александра Акинцева.

В Южно-Уральском государственном университете активно ведут инновационные исследования и разработки. Сейчас основной акцент сделан на развитии крупных научных междисциплинарных проектов в области цифровой индустрии, материаловедения и экологии. На данное исследование научные сотрудники ЮУрГУ получили грант РНФ с финансированием в размере 1 млн рублей.

По результатам работ запланированы доклады на международных научных конференциях. Кроме того, уже опубликованы три статьи в изданиях, входящих в международные базы цитирования Scopus/Web of Science: ''Machining Science and Technology'', ''Mechanical Sciences'', ''Russian Engineering Research'', ''Journal of Mechanical Engineering and Sciences'', ''Materials Science and Technology''.