2.4.3. Эксперимент 2. Выбор оптимального режима: точность и стабильность

Проведем эксперимент, позволяющий дать оценку точности и стабильности обработки при различных режимах изготовления деталей. Под стабильностью обработки понимается величина разброса полученных реальных размеров детали. Под точностью обработки будем понимать отклонение расчетных размеров окон в детали от реальных.

Будем изготавливать образцы вида 2 (с зубцами) по три штуки на каждом из режимов. Затем вычислим среднее значение полученных размеров и разброс каждого из размеров (разность наибольшего и наименьшего полученного размера). На основании полученных результатов сделаем вывод о стабильности того или иного режима обработки. Затем сравним ожидаемые размеры окна, вычисленные по пропорции, и полученные размеры заготовки, и сделаем оценочные выводы о деформациях детали в процессе обработки.

При выборе режимов обработки для исследования в рамках данного эксперимента будем исходить из того, что заготовке необходимо сообщать примерно одинаковое количество тепла для всех режимов. Подробно это положение объяснено в п. 2.4.2. В том же пункте работы представлена подробная информация о назначении режимов работы.

Результаты эксперимента представлены в таблицах [скорость в мм/с, все размеры в мм]:

Таблица 1. Режим 1

Скорость	36,6	Число проходов	2
Программный размер	1	2	3	Среднее	Разброс	Расчетный размер	Отклонение от реального
41,80	41,85	41,95	41,82	41,87	0,13
19,84	19,92	19,90	19,91	19,91	0,02
23,43	23,45	23,49	23,52	23,49	0,07	23,47	0,02
	9,19	9,23	9,15
	9,21	9,23	9,15
несимметричность	-0,02	0	0
9,95	10,03	10,06	10,05	10,05	0,03	9,99	0,06
	4,92	4,92	4,94
	4,97	4,92	4,92
несимметричность	-0,05	0	0,02

Таблица 2. Режим 2

Скорость	91	Число проходов	5
Программный размер	1	2	3	Среднее	Разброс	Расчетный размер	Отклонение от реального
41,80	41,93	41,87	41,88	41,89	0,06
19,84	19,89	19,86	19,87	19,87	0,03
23,43	23,54	23,51	23,54	23,53	0,03	23,48	0,05
	9,18	9,18	9,17
	9,21	9,18	9,17
несимметричность	-0,03	0	0
9,95	10,05	10,04	10,06	10,05	0,02	9,97	0,08
	4,90	4,94	4,91
	4,94	4,88	4,90
несимметричность	-0,04	0,06	0,01

Таблица 3. Режим 3

Скорость	183	Число проходов	10
Программный размер	1	2	3	Среднее	Разброс	Расчетный размер	Отклонение от реального
41,80	41,85	41,87	41,88	41,87	0,03
19,84	19,84	19,86	19,86	19,85	0,02
23,43	23,47	23,47	23,51	23,48	0,04	23,46	0,02
	9,18	9,20	9,19
	9,20	9,20	9,18
несимметричность	-0,02	0	0,01
9,95	10,04	10,05	10,04	10,04	0,01	9,96	0,08
	4,89	4,91	4,91
	4,91	4,90	4,91
несимметричность	-0,02	0,01	0

Таблица 4. Режим 4

Скорость	274	Число проходов	15
Программный размер	1	2	3	Среднее	Разброс	Расчетный размер	Отклонение от реального
41,80	41,84	41,85	41,85	41,85	0,01
19,84	19,87	19,86	19,87	19,87	0,01
23,43	23,51	23,49	23,49	23,50	0,02	23,45	0,04
	9,17	9,18	9,18
	9,16	9,18	9,18
несимметричность	0,01	0	0
9,95	10,06	10,07	10,07	10,07	0,01	9,97	0,10
	4,91	4,90	4,90
	4,90	4,89	4,90
несимметричность	0,01	0,01	0,00

Отметим, что при обработке со скоростью 36,6 мм/с за 2 прохода наблюдалась очень плохая эргономичность: детали не удалось извлечь из листа без механических повреждений.

По результатам измерений и расчетов видно, что разброс размеров готовых деталей уменьшается с увеличением скорости и числа проходов, то есть режим 4 (скорость 274 мм/с, 15 проходов) является наиболее стабильным. Разброс размеров составляет не более 0,02. Это объясняется тем, что при резке металла на высокой скорости и за большое число проходов нагрев заготовки является более равномерным, следовательно, возникают более предсказуемые деформации (см. п. 2.1.1).

Заметно, что деформации возрастают при увеличении скорости и кратном увеличении числа проходов, поскольку увеличивается часть тепла, отошедшая в заготовку, и уменьшается часть тепла, отошедшая на испарение и расплавление.

Для всех режимов отмечаются различные деформации по разным осям. Это связано со схемой размещения прижимов на заготовке при обработке.

Данный эксперимент дополняет итоги эксперимента 1 по выбору режимов обработки: при обработке на скорости 274 мм/с за 15 проходов наблюдается небольшой разброс размеров (следовательно, режим стабилен). Описанная в пункте 2.3 методика позволяет скорректировать получаемые размеры детали путем настройки, поэтому стабильность режима при малом времени обработки и хорошей эргономичности определяют выбор режима 4 в качестве оптимального. Однако для проведения эксперимента, иллюстрирующего связь насыщенности конструктивными элементами и деформаций, выберем режим ;. При обработке на этом режиме деформации будут более заметны, что облегчит их оценку. При этом достаточная стабильность данного режима обеспечит достоверность результатов.