Кафедра «Металорізальні верстати та інструменти» — Напрями наукової діяльності кафедри

Тертя та зношування супроводжують функціонування будь якої продукції машинобудування, що є предметом трибології.  Велика частина трибоз’єднань різного функціонального призначення працює в умовах багатокомпонентного динамічного навантаження (удару з проковзуванням або удару з проковзуванням в двох взаємно перпендикулярних напрямах) під впливом як високих, так і мінусових (кліматичних) температур. Багатокомпонентність динамічного навантаження ускладнює процеси контактної взаємодії які не визначаються загальними теоретичними основами трибології та неоднозначно впливають на зносостійкість трибоз’єднань. Для підвищення зносостійкості деталей, які експлуатуються при багатокомпонентній термоконтактній дії, виникає нагальна потреба у визначенні кінематичних та динамічних особливостей навантаження трибовузлів з урахуванням їх еволюції в процесі експлуатації, можливим впливом високих і мінусових температур та розгляду зміни стану поверхневого шару, зносостійкості і відповідного механізму зношування трибоз’єднань.

Дослідження, що здійснюються на кафедрі направлені на реалізацію триботехнічного принципу мінімізації зношування матеріалів на основі використання реологічного явища структурно-енергетичної адаптації матеріалів, що супроводжується деформацією первинної структури при терті з різними видами динамічного навантаження та температури середовища. При цьому розроблюються методологічні принципи інженерії поверхні підвищеної зносостійкості для трибоз’єднань багатокомпонентного контактного навантаження що базуються на створенні відповідних характеристик поверхневого шару і зміні параметрів навантаження матеріалу. Крім того, результати теоретичних і експериментальних досліджень дозволяють визначати нові наукові положення для цілеспрямованого розроблення зносостійких матеріалів і технологій, застосування яких істотно підвищує ресурс виробів машинобудування.

Надійність є ключовою характеристикою машин і обладнання, адже визначає їх безпеку, ефективність та довговічність. Дослідження у цій сфері дозволяють прогнозувати відмови, зменшувати витрати на ремонт і простої, підвищувати якість продукції, обґрунтовано розробляти програми випробування продукції машинобудування, забезпечувати безпеку експлуатації обладнання та стабільність виробничих процесів. Крім того, підтвердження високої надійності є необхідною умовою впровадження інновацій та підвищення конкурентоспроможності машинобудівної продукції на світовому ринку.

Розвиток Індустрії 4.0 в значному ступені обумовлюється такими високотехнологічними галузями як аерокосмічна, автомобільна, суднобудівна, оборонна, енергетична. Велике значення для зазначених галузей має зменшення ваги конструкцій, збільшення міцності та технічної ефективності, що досягається впровадженням тонкостінних структур (ТСС). За прогнозами, такі деталі до 2032 року будуть займати до 45% в аерокосмічній галузі. Прикладами таких деталей, що на додаток мають піддаватися фрезерній обробці є: корпуси електронних компонентів, елементи крил та обшивки літаків, панелі та корпуси літальних апаратів, лопатки компресорів, опорні кронштейни, радіатори та теплообмінні пластини. Лезова обробка таких деталей є справжнім викликом для промисловості оскільки супроводжується деформаціями внаслідок дії сил затискання а також вібраціями. Останні призводять до формування макрорельєфу обробленої поверхні параметри якої є критичними для багатьох ТСС.

Метою досліджень є вивчення фізичної природи формування макрорельєфу ТСС під впливом вібрацій, дослідження впливу технологічних факторів на вібраційні явища, створення умов та засобів для зменшення вібрацій.

^*  Дослідження здійснюються спільно з кафедрою «Технології машинобудування»

Наукова діяльність кафедри у сфері реверсної інженерії зосереджується на поєднанні сучасних цифрових технологій із практичними завданнями машинобудування. Одним із ключових напрямів є розробка методів високоточного відтворення геометрії виробів, що передбачає використання лазерних та оптичних сканерів для побудови тривимірних моделей на основі хмар точок. Це дозволяє створювати цифрові копії реальних деталей та досліджувати вплив точності вимірювань на подальші етапи виробництва. Важливим складником є створення цифрових двійників деталей і вузлів машин, які інтегруються у CAD/CAM/CAE-системи та застосовуються для моделювання навантажень, оптимізації технологічних процесів і віртуального тестування. Особлива увага приділяється оптимізації технологічних процесів на основі реверсної інженерії. У цьому контексті актуальним є проведення топологічного аналізу та реконструкції моделей, який забезпечує виявлення дефектів у цифрових моделях, оптимізацію використання матеріалів, підвищення ефективності розгорток листових заготовок і розробку методів відновлення складних поверхонь. Водночас перспективним напрямом є поєднання реверсної інженерії та адитивних технологій, що відкриває можливість реконструкції складних виробів з подальшим їх відтворенням методом 3D-друку, а також розробки комбінованих технологій типу «сканування – оптимізація – друк».

Комплексна реалізація цих досліджень формує підґрунтя для розвитку інноваційних підходів у машинобудуванні, сприяє впровадженню концепцій «smart-виробництва» та створює умови для підготовки висококваліфікованих фахівців, здатних ефективно застосовувати реверсну інженерію для вирішення актуальних завдань сучасної промисловості.