ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ Том 28 № 1 2026 242 ОБОРУДОВАНИЕ. ИНСТРУМЕНТЫ испытаний режущего инструмента и допускающего использование износа по задней поверхности как основного критерия окончания периода стойкости. Величина VB = 0,3 мм при сверлении относится к области перехода от нормального (стабильного) изнашивания к ускоренному, при котором существенно возрастают силы резания и крутящий момент, ухудшается стабильность процесса и повышается риск выхода параметров отверстия за допуск. В условиях рассматриваемого производства достижение уровня VB ≈ 0,3 мм сопровождалось ростом нагрузки на шпиндель и ухудшением качества обработанной поверхности, поэтому данный порог дополнительно подтверждался технологическими критериями пригодности результата (шероховатость, соблюдение геометрии и допусков), что обеспечивает корректность и воспроизводимость сравнения стойкости базового и МКТ-вариантов. Испытания выполнялись сериями, при этом для каждого сверла проводилось по пять экспериментов (пять головок использованы до предельного состояния). Контроль: каждые 50 отверстий – визуальный контроль и измерение износа; каждые 100 отверстий – измерение шероховатости и геометрии; параллельно велось сравнение с серийным базовым сверлом. В результате был получен измеренный период стойкости: для композитного (МКТ) корпуса – 618 отверстий до VB = 0,3 мм, для стандартного – 541 отверстие, что соответствует относительному приросту стойкости γ ≈ 14,2 %. Этот период стойкости γ далее использовался как входной параметр в расчете окупаемости по формулам (3–10). Статистическую обработку результатов выполняли по выборке N = 5 значений периода стойкости для каждого варианта (число отверстий до достижения VB = 0,3 мм). Для каждой группы рассчитывали среднее значение T и стандартное отклонение s, а также 95%-й доверительный интервал для среднего 0,975,ÞÞÞ 1 , n s T t n − ± (n = 5). Проверку достоверности различий между вариантами проводили с применением двустороннего t-критерия Уэлча для независимых выборок с неравными дисперсиями при уровне значимости α = 0,05. Помимо p-значения оценивали величину эффекта, стандартизированную разность средних, что позволяло интерпретировать практическую значимость повышения стойкости. Для построения усредненных кривых «VB – N» и «нагрузка – N» на контрольных точках (каждые 50 отверстий) вычисляли средние значения и стандартные отклонения по пяти повторам, что обеспечивало представление воспроизводимости динамики износа и изменения нагрузки. Результаты и их обсуждение Экономический эффект на стадии изготовления корпуса по МКТ формируется прежде всего за счет сокращения аддитивного объема металла при сохранении функциональности (внешние рабочие поверхности, посадки, траектория и сечение каналов СОТС). В рамках разработанного исполнения корпуса переход от полнотелой модели к топологически оптимизированной привел к снижению объема печатаемой металлической части с 42,16 до 17,8 см3. При этом объем поддержек увеличился с 2 до 5 см3, что типично для облегченных оболочечных конструкций, где требуется удержание геометрии в процессе построения. Такой эффект согласуется с исследованиями по DfAM, в которых топологическая оптимизация и интеграция внутренних каналов рассматриваются как способ снизить материалоемкость инструмента при сохранении функции подачи СОТС и заданных посадочных поверхностей. [20] Интерпретация результата заключается в том, что для корпуса инструмента аддитивное формообразование выгодно использовать как способ «создать функцию» (каналы сложной геометрии и оболочку с заданными поверхностями), а не как способ «напечатать весь объем металла». Топологическая оптимизация в МКТ фактически переносит часть объема из «дорогого» металла SLM в «дешевую» и технологичную фазу заполнения, сохраняя при этом конструктивную пригодность корпуса к финишной мехобработке и сборке (табл. 1). Эксплуатационный эффект МКТ для рассматриваемого инструмента оценивался через стойкость сменной твердосплавной режущей головки при сверлении в промышленных условиях (рис. 4, 5). В качестве критерия предельного
RkJQdWJsaXNoZXIy MTk0ODM1