1. Визначення оптимальних режимів обробки деталей на металорізальних верстатах

Визначення оптимального режиму це – вибір і поєднання більш вигідних швидкості різання, подачі та глибини з максимальним використанням різальних властивостей інструменту і кінематичних можливостей обладнання, які забезпечать мінімальні сумарні витрати живої і уречованної праці.

Функція оптимізації режиму різання має вид:

Х = (v, s, t,),

де: Х – витрати праці;

v – швидкість різання, м/хв.;

s – подача (швидкість руху інструменту), мм/хв.;

t – глибина різання, мм.

Послідовність визначення оптимального режиму полягає у визначенні таких параметрів: глибини різання, числа проходів, швидкості і подачі, потужності та сили подачі.

Вибір глибини (t) та числа проходів (i).

Відносно незначний вплив глибини різання на стійкість різця та швидкість дає можливість чорнову обробку деталі робити на великих глибинах. У більшості випадків вона дорівнює припуску. При чистовій обробці глибина різання залежить від ступеня точності та чистоти поверхні деталі. Можливі глибини від 0,5 до 1 мм.

Після визначення глибини розраховують число проходів:

П

i = ––––––,

t

де П – припуск,

t – глибина різання, мм.

Припуск це – шар металу, який потрібно зняти, щоб одержати необхідний розмір деталі . Кількість проходів більше одного допускається у виняткових випадках, – обробці на верстатах малої потужності, або незначної жорсткості системи “верстат-інструмент-деталь”

Визначення швидкості подачі різця (S).

При чорновій обробці подача залежить від розмірів поверхні деталі, жорсткості системи “верстат-інструмент-деталь”. Але, якщо урахувати позитивний вплив збільшення подачі на усилення вібрацій, виникаючих в процесі різання, то для скорочення часу обробки можливо назначити велику подачу, яку допускає міцність інструменту, механізм подачі верстата та технологічні умови обробки.

Подача вибирається із (карта 1) в залежності від матеріалу, розмірів деталі і глибини різання.

Вибрана по нормативах швидкість руху різця (подача), звіряється з паспортними даними верстата і визначається найбільш близьке значення за паспортом. У розрахунок береться подача відповідно до паспорту верстата.

Визначення швидкості обробки (різання) (V).

Після вибору глибини і подачі визначається швидкість різання (V) (карта 2). Головним фактором, який впливає на величину швидкості є матеріал пластинки твердого сплаву, який дає можливість підвищити швидкість різання. Для чорнового точіння в нормативах передбачена обробка різцями з пластинами твердого сплаву T5К10, як найбільш продуктивних і економічних для цього виду робіт. Проте в окремих випадках, коли на деталі тверда кора, обробку доцільно виконувати різцями твердого сплаву марки ВК8. В цьому випадку табличну швидкість різання для різців твердого сплаву T5К10 необхідно помножити на коефіцієнт 0,6-0,7.

Нормативну швидкість різання потрібно скорегувати з паспортними даними верстата різця. Але в паспорті токарних фрезерних, свердлильних верстатів швидкість подана, як число метрів за хвилину, тому необхідно спочатку перевести нормативну швидкість у розмірність швидкості за паспортом верстата за формулою:

nDπ 1000V

V = –––––––––; звідки п = –––––––––;

1000 πD

де: D – діаметр деталі, мм;

n – швидкість різання в об/хв.;

π – постійне число, яке дорівнює 3,14.

Порівняння нормативної швидкості різання з паспортними даними проводиться для вибору найбільш близької до верстатної. Для перевірки можливості здійснення вибраних режимів на відповідному верстаті необхідно перевірити їх за вісевою силою різання (силою подачі) та потужністю верстата.

Тому попереднє визначається, яка потрібна сила різання для вибраних параметрів глибини, подачі, швидкості різання по карті 3.

Розрахункова сила різання порівнюється з силою різання допустимої верстатом. Порівняння повинне задовольняти умові:

Р_х ≤ Р _ст. ,

де: Р_х – вісева складова сили різання (сила подачі) розрахункова, кг.

Р _ст – вісева сила, яку допускає механізм подачі верстата кг. (визначається за паспортом верстата).

Якщо Р_х ≤ Р _ст., то необхідно установлену подачу знизити до величини, яку допускає міцність механізму подачі верстата.

Вибраний режим різання не повинен перебільшувати потужність верстата і задовольняти умові:

N_х ≤ N_ст, де N_x потужність, яка потрібна для здійснення різання за допомогою вибраних режимів, N_ст потужність верстата. Тому за параметрами – глибини, подачі та швидкості різання визначається необхідна потужність (карта 4). Якщо вибраний режим не відповідає цим умовам, а потужність (N_x) більше паспортної, то необхідно переглянути і зменшити швидкість різання до величини, яка потребує меншу потужність.

Визначення основного (технологічного) часу

Основний технологічний час розраховується на кожен перехід за формулою:

L + l₁ + l₂

Т_О = ––––––––––––––– і ,

n · s

де: L – довжина шляху, який проходить інструмент у напрямку подачі, мм.

l₁ + l₂ величина врізу і перебігу інструменту (визначається за картою 12)

n – число обертів шпинделя за хвилину;

s – подача інструменту;

і – число проходів.

Після цього визначається основний час у цілому на операцію:

Т_О = Т_О1 + Т_О2 + Т_О3 + ....+ Т_Оn,

де: Т_О1, Т_О2–Т_Оn – основний час для кожного переходу.

Визначення допоміжного часу

Допоміжний час при роботі на металорізальних верстатах складається з затрат часу на такі елементи:

• установка і зняття деталі (t_уст);

• прийомів, зв’язаних з переходом або обробкою поверхні (t_пер);

• контрольні вимірювання (t _к).

Допоміжний час на установку і зняття деталі визначається за допомогою нормативів. Головними факторами тривалості цього часу є: вага деталі, спосіб закріплення її та тип приладу, необхідність і характер перевірки правильності установки. В нормативах часу (карта 5) 9на установку деталі передбачається виконання таких елементів трудового процесу: взяти деталь, установити і закріпити її, включити і виключити верстат, відкріпити, зняти і відкласти деталь, очистити прилад від стружки.

Нормативи допоміжного часу, зв’язаного з переходом, подані в залежності від типа верстатів у вигляді укрупнених комплексів прийомів, з’єднаних за технологічними ознаками. Основними факторами, від яких залежить тривалість допоміжного часу, зв’язаного з переходом є: розміри верстата, поверхні деталі, точність обробки, спосіб виміру. Вони розраховані на такі прийоми: підвід інструменту до деталі, включення і виключення подачі, вимірювання деталі, відведення інструменту в початкове положення (карта 6 лист 1, 2).

Нормативи допоміжного часу на вимір деталі передбачають – контроль після закінчення обробки. Його величина залежить від таких факторів: інструменту, яким вимірюють деталь, типу верстата, необхідної точності поверхні, яку обробляють, допуску на обробку, розміру деталі (карта 7). При цьому необхідно враховувати, що не всі деталі треба контролювати, тому що необхідний розмір забезпечують також прилади верстата (лімби, лінійки). В нормативах передбачена карта 8, в якій містяться коефіцієнт періодичності контролю. З їх допомогою корегується нормативний час.

t_k = t_{k n}к_пер,

де t_k – тривалість контролю поверхні; хв..

t_kn – нормативна тривалість контролю.

к_пер – коефіцієнт періодичності контролю.

Кінцевий контроль повинен здійснюватись для кожної поверхні.

Визначення часу на обслуговування робочого місця

У нормативах (карта 9) тривалість часу на обслуговування робочого місця передбачена не в абсолютних величинах, а в процентах до оперативного часу організаційне обслуговування робочого місця і основного – технічне обслуговування.

Норматив на організацію робочого місця розроблений з урахуванням таких прийомів: технічне обслуговування: зміна інструменту, регулювання і налагоджування верстата; організаційне обслуговування робочого місця – розкладка інструменту та заготівок, матеріалів, чистка верстата, прибирання робочого місця.

Визначення часу на відпочинок та особисті потреби

Час на відпочинок і особистості потреби в нормативах подається в процентах від оперативного. Він залежить від факторів, інтенсивності і важкості праці (карта10).

Визначення підготовчо-заключного часу

Величина підготовчо-заключного часу залежить від типу верстата, способу установки деталі, приладу на верстаті , розміру верстата і умов організації і обслуговування робочого місця, куди входять доставка технічної документації, інструментів і приладів на робоче місце допоміжними робітниками. (карта 9).

Приклад визначення режимів різання, норми часу і виробітку на виконання токарної операції

Вихідні дані:

1. Деталь-вал, чорнова обточка.

2. Матеріал деталі – сталь (СТЗ), ζ_в= 70 кг/м.

3. Верстат – токарно-гвинторізний 1К62.

4. Інструмент – різець прохідний, матеріал різальної частина Т5К10, розмір кута на плані 45^О, розмір держака 16 х 25.

5. Вимірювальний інструмент – штангенциркуль.

6. Вага деталі – 1,5 кг.

7. Виробництво – серійне, розмір партії деталей 200 штук.

Технологія

А. Установити деталь в трьохкулачковий самоцентрованний патрон.

1. Проточити Ø 50 до Ø 45 на L = 70.

2. Проточити Ø 45 до Ø 40 на L = 30.

В. Зняти деталь.

І. Визначаємо режими різання.

1.1. Визначаємо припуск (П), глибину різання (t) та число проходів (і)

Перший перехід:

Визначаємо припуск: 50 – 45

П = –––––––––– = 2,5

2

глибина для чорнової обточки дорівнює припуску t = П = 2,5, і = 1.

Другий перехід:

45 – 40

П = –––––––– = 2,5, t = П = 2,5, і = 1.

2

1.2. Визначаємо подачу (S).

По карті 1 подача для першого і другого переходів буде однаковою і дорівнює S = 0,5 – 0,7 мм/об, приймаємо 0,7 мм/об. Приймаємо близьке значення відповідно до паспорта верстату S = 0,61 мм/об.

1.3. Визначаємо швидкість різання.

у нормативах (карта 2) швидкість дорівнює v = 117 м/хв. Для І і ІІ переходів.

Переведемо швидкість нормативну в м/хв. в об/хв. за формулою:

1000 v

n = ––––––––––,

πD

1000 х 117

для першого переходу n = –––––––––––– = 745 об/хв.

3,14 х 50

1000 х 117

для другого переходу n = –––––––––––– = 828 об/хв.

3,14 х 45

Знайдемо близьке значення в паспорті верстата для першого переходу n = 690 об/хв.; для другого n = 800 об/хв.

Перевіримо можливість здійснення цих режимів на верстаті 1К62 для цього визначимо спочатку вісеву складову різання (силу подачі) по карті 3 Р_х = 130 кг для першого і другого переходів. У паспорті верстата допустима сила різання дорівнює Р_ст = 360 кг.

Висновок:

Розрахункова сила подачі менше допустимої верстатом, отже вибрані режими можливо здійснити на цьому верстаті.

Визначимо необхідну потужність по карті 4 N_х = 7 кВт. Допустима потужність паспортними даними верстата N_ст = 8 кВт.

Отже визначені режими можливо установити для здійснення цієї операції.

1.4. Визначаємо основний час

L + l₁ + l₂ 70 + 6

Для першого переходу Т_О = ––––––––––– x i = –––––––––– х 1 = 0,18 хв.

n S 690 х 0,6

За нормативами карта 12, l₁ + l₂ дорівнює 6 мм

30 + 6

Для другого переходу Т_О = ––––––––––– х 1 = 0,074 хв.

800 х 0,61

Визначаємо допоміжний, підготовчо-заключний час, час на обслуговування робочого місця і відпочинок та особисті потреби.

Допоміжний час складається з таких елементів трудового процесу: установки і зняття деталі, прийомів, зв’язаних з переходом і контрольними вимірами деталі. Витрати часу на установку і зняття деталі за картою 5 при установці в патроні без вивірки і вагою деталі 1,5 кг дорівнює t = 0,45 хв.

Витрати часу на прийоми зв’язані з переходом для точіння різцем, установленим на розмір, для чорнового переходу і деталі Ø 50, другої групи верстатів дорівнює t_пер = 00,8 х 2 = 0,16 хв. (для двох переходів).

Витрати часу на контрольні виміри деталі з допомогою штангенциркуля, точності обточки до 0,1 мм деталі Ø до 50 мм і довжини (для першого переходу до 70, другого до 30) дорівнює для першого переходу t_пер1 = 0,13 хв. для t_пер2 = 0,10. З урахуванням періодичності контрольних вимірів, яка визначається по (додаток 1 карті 8) в залежності від точності (4, 5 клас), вимірювального розміру, досягнення необхідного розміру за допомогою інструменту, установленого на розмір дорівнює 0,4 для обох переходів. Тоді кінцеві витрати часу складуть t_к = ( 0,13 +0,10) х 0,4 = 0,092 хв.

Загальні витрати допоміжного часу складуть:

Т_д = t_уст + t_пер1,2 + t_к = 0,35 + 0,16 + 0,092 = 0,602 хв.

Визначаємо підготовчо-заключний час. Витрати на підготовчо-заключний час визначаються за картою 9 (додаток 1) в залежності від групи верстату (2) і дорівнює t_пз = 8,5 хв. Витрати на обслуговування робочого місця визначаються за картою 9 в залежності від групи (2), і дорівнюють t_обм = 3% від оперативного.

Витрати часу перерв на відпочинок та особисті потреби при механічній подачі за картою 10, t_воп = 4 % від оперативного часу.

Визначаємо оперативний час.

Т_ОП = Т_О1 + Т_О2 + Т_д = 0,18 + 0,074 + 0,602 = 0,856 хв.

Визначаємо норму штучного часу:

3 + 4

Т_шт = Т_ОП(1 + ––––––––––) = 0,856 х 1,07 = 0,916 хв.

100

Визначення штучно-калькуляційного часу

Т_пз 8,5

Т_штк = Т _шт. + –––––––– = 0,916 + ––––––– = 0,959 хв.

n 200

Визначення норми виробітку:

480

Н _вир = ––––––– = 500 шт.

0,959