Использование цифровых двойников для математического моделирования ультразвукового сверления титановых заготовок

В статье рассматривается создание и исследование компьютерных моделей сверления заготовок из титанового сплава методом Лагранжа и Галеркина. Разработанные конечно-элементные модели предназначены для проведения исследований процесса механической обработки и оптимизации технологических параметров резания. Представлены результаты численных исследований сверления титановых заготовок с использованием программ математического моделирования, позволяющие полностью имитировать технологические процессы в компьютере (цифровой двойник). В качестве программы для моделирования процесса съема припуска с титановой заготовки применяли программный многоцелевой продукт конечно-элементного моделирования и анализа высоко-линейных динамических процессов с использованием различных схем интегрирования по времени Ls-DYNA. Применение метода Галеркина позволяет адекватно описать процесс сверления с введением в зону обработки энергии ультразвукового (УЗ) поля, существенно сокращает длительность проведения экспериментальных исследований и дает возможность оценить влияние элементов режима резания и конструктивных параметров инструмента на силовые и энергетические аспекты формообразования новых поверхностей деталей машин. Оба метода пригодны для создания различных процессов механообработки, однако метод Лагранжа менее чувствителен к энергии ультразвукового поля. Введение в зону сверления заготовок из труднообрабатываемых титановых сплавов энергии ультразвукового поля позволяет существенно снизить энергетические затраты. В результате моделирования был получен расчетный файл, содержащий процесс симуляции, решение которого визуально отражает процесс сверления титановой заготовки, максимально приближенный к реальной ситуации, со снятием стружки. Однако для полной верификации результатов численных исследований необходимо осуществить экспериментальную проверку и внести полученные коррективы в расчетные данные.