РОЗРОБКА ТА ВПРОВАДЖЕННЯ ЦИФРОВОЇ ПІДПРОГРАМИ КЕРУВАННЯ ДЛЯ ПІДВИЩЕННЯ ТОЧНОСТІ ОБРОБКИ НА ФРЕЗЕРНИХ ВЕРСТАТАХ З ЧПК

Анотація

У статті представлено розробку та впровадження цифрової підпрограми керування, призначеної для підвищення точності обробки на фрезерних верстатах з числовим програмним керуванням (ЧПК). Запропонований підхід інтегрує принципи адаптивного цифрового керування в процес обробки на верстатах з ЧПК шляхом безперервного моніторингу параметрів обробки та компенсації розмірних відхилень, спричинених зношуванням інструмента, тепловими деформаціями, вібраціями та геометричними похибками. Концептуальну оцінку було проведено шляхом порівняння показників процесу обробки до та після впровадження запропонованої підпрограми за чотирма основними критеріями: похибка координат, розмірне відхилення, шорсткість поверхні та час обробки. Отримані результати свідчать, що механізм адаптивної компенсації суттєво підвищує точність обробки, покращує якість поверхні та збільшує ефективність виробництва. Запропонована цифрова підпрограма керування є ефективним рішенням для впровадження інтелектуальних систем обробки на верстатах з ЧПК у межах концепцій Industry 4.0 та Digital Twin.

У дослідженні застосовано комплексний методологічний підхід, який включає аналіз наукової літератури, порівняльний аналіз, концептуальне проєктування системи, математичне моделювання та оцінювання ефективності. Ефективність запропонованого рішення оцінювалася шляхом порівняння показників процесу обробки до та після впровадження за такими критеріями: похибка координат, розмірне відхилення, шорсткість поверхні (Ra) та час обробки. Відсоток покращення кожного показника визначався за допомогою порівняльного аналізу продуктивності.

Наукова новизна дослідження полягає у розробці цифрової підпрограми керування, здатної автоматично компенсувати похибки обробки під час фрезерування на верстатах з ЧПК шляхом адаптивного регулювання параметрів у режимі реального часу. На відміну від традиційних програм ЧПК, що працюють із фіксованими параметрами обробки, запропонований підхід динамічно реагує на зміни, викликані тепловими деформаціями, зношуванням інструмента, вібраціями та геометричними похибками. Інтеграція принципів адаптивної компенсації з технологіями Industry 4.0 та Digital Twin створює ефективну основу для підвищення точності обробки та стабільності технологічного процесу в сучасних виробничих системах з ЧПК.

Запропонована цифрова підпрограма керування має практичне значення для сучасних високотехнологічних виробництв, що потребують високоточної механічної обробки, зокрема в аерокосмічній, автомобільній, медичній та прецизійній промисловості. Її впровадження дозволяє суттєво зменшити похибки обробки, покращити якість поверхні, мінімізувати втрати матеріалу, скоротити потребу в ручному втручанні та підвищити ефективність виробництва. Запропонований підхід може бути інтегрований у наявні системи ЧПК без значних конструктивних змін і сприяє впровадженню інтелектуальних виробничих рішень на основі технологій Industry 4.0, забезпечуючи підвищення якості продукції та зниження виробничих витрат.

Концептуальна оцінка показала, що впровадження запропонованої цифрової підпрограми керування суттєво покращило всі досліджувані показники ефективності процесу обробки. Похибка координат зменшилася з 0,0166 мм до 0,0065 мм, що відповідає покращенню на 60,8 %, тоді як розмірне відхилення скоротилося на 60,0 %. Шорсткість поверхні (Ra) покращилася з 1,80 мкм до 1,12 мкм, що відповідає зменшенню на 37,8 %, а час обробки скоротився з 25,4 хв до 23,1 хв, що забезпечило підвищення ефективності на 9,1%. Отримані результати підтверджують, що адаптивна цифрова компенсація підвищує точність обробки, стабільність технологічного процесу та продуктивність виробництва, сприяючи впровадженню інтелектуальних технологій обробки на верстатах з ЧПК у сучасному промисловому середовищі.