Определение режимов обработки

При назначении режимов обработки для выполнения технологических пе­реходов и операций следует учитывать характер обработки, тип и размер инст­румента, инструментальный материал, материал и состояние обрабатываемой за­готовки, тип и состояние оборудования.

Элементы режима резания материалов устанавливают в следующем порядке:

1) определяют глубину резания t по результатам расчета операционных припусков. Наиболее вероятным является среднее значение припуска, которое и принимают за значение глубины резания t. Так следует по­ступать при однопроходной обработке. Если припуски на черновых пе­реходах получаются увеличенными (неточные заготовки в условиях мелкосерийного и единичного производства), то припуск делится между двумя последовательными ходами. На первом ходе снимают 70%, на втором 30% припуска перехода

2) назначают подачу S. Для обработки точением, сверлением, шлифовани­ем определяют S₀ - подачу на оборот заготовки или инструмента, для фрезерования Sz - подачу на зуб инструмента.

При черновой обработке выбирают максимально допустимую подачу, исходя из жесткости элементов технологической системы, прочности слабого звена системы (режущая пластина, державка инструмента, механизм подачи инструмента и других ограничительных факторов).

При чистовой обработке подача определяется в зависимости от требуемой точности и шероховатости обработки с учетом геометриче­ских параметров режущей части инструмента.

Определенную по нормативам [4,18] или с помощью других методов (линейное программирование, симплекс- метод и т. д., [ 47 ] величину подачи необходимо согласовать с паспортными данными станка. При дискретном регулировании подачи принимают ближайшее меньшее паспортное значение подачи S₀.

3) Определяют величину скорости резания v. Скорость резания рассчитывается по эмпирическим зависимостям вида:

где значения коэффициентов Сv, Кv, показателей степеней m, x, у определяют по справочникам [11, 18], как и значения экономического периода стойкости Т инструмента, или по нормативным таблицам [4, 11,24].

4) Рассчитывают частоту п вращения заготовки или инструмента, определяющую величину скорости резания:

где v — скорость резания в м/мин;

d - диаметр заготовки (инструмента) в мм.

5) Рассчитывают координатные составляющие усилия резания по форму­лам вида:

принимая значения С_р х, у, п, Кр из справочных таблиц [18, 23],

6) Проводят проверку режима резания по силовым и мощностным характе­ристикам станка. Для этого сравнивают полученное значение координат­ной составляющей Рх усилия резания, действующей в направлении подачи, с допустимым усилием воздействия на механизм подачи Рх^доп. Должно быть выдержано соотношение:

Мощность резания рассчитывают как:

или по иным зависимостям и проверяют соотношение:

где N_дв - мощность двигателя привода главного движения станка; η - к.п.д. привода.

В случае, если приведенные соотношения не выдерживаются, необходимо скорректировать выбранные значения подачи S и скорости v или произвести за­мену технологического оборудования.

Приведенный алгоритм справедлив для варианта одноинструментной об­работки. В случае многоинструментной параллельной обработки глубину реза­ния и подачу для каждого из инструментов выбирают из условия их независимой работы, т.е. по методике одноинструмент-ной обработки. Затем определяют по­дачу блока инструментов - наименьшую технологически допустимую подачу из выбранных значений [26,27].

Скорость резания определяется по предположительно лимитирующему инст­рументу. Ими могут быть инструменты, обрабатывающие участки наибольшего диаметра и наибольшей дайны. Для нескольких предположительно лимитирую­щих инструментов находят коэффициенты временя резания λ, которые равны:

где Lp - длина резания отдельного инструмента;

Lpx —длина рабочего хода всего инструментального блока. Затем определяют периоды стойкости Т предположительно лимитирующих инструментов:

где Тм - нормированная стойкость инструмента.

Величина Тм берется по нормативам с учетом количества инструментов в наладке, условий обработки, числа одновременно обслуживаемых станков, типа производства [4,18,27].

Так для автоматизированного многопозиционного оборудования, встроенного в поточные технологические линии массового производства, период стойкости лимитирующего инструмента должен составлять не менее 240 мин. Эго обеспе­чивает минимальные производственные потери, возникающие при замене инст­рументов.

По найденным значениям стойкости Т находят скорости резания для каж­дого из предположительно лимитирующих инструментов. Фактически лимити­рующим будет инструмент с наименьшей определенной скоростью резания. Это значение принимается для работы всего блока инструментов. Далее определяется частота вращения п и проводится её корректировка по паспорту станка

Для проверки режимов по силовым и мощностным ограничениям рассчи­тываются суммарные усилия резания и мощность.

Рекомендации по назначению режимов резания, приведенные в справоч­ной литературе, "усредняют " реальные производственные условия. В частности нестабильность свойств обрабатываемого и инструментального материалов, не позволяют гарантировать назначение скоростей резания с отклонениями менее 10-20 %. Кроме того отсутствуют надежные данные о зависимости режимов ре­зания с точностью изготовления деталей. Поэтому в реальных производственных условиях возникает необходимость корректирования режимов резания на стадии внедрения технологического процесса в производство.

Методики определения режимов выполнения технологических операций, не связанных с резанием, содержатся в специальной литературе [4, 18, 28, 29 и д.р.].

3.7. Нормирование технологического процесса

В основу разработки технологических процессов положены два принципа: технический и экономический. В соответствии с техническим принципом проек­тируемый технологический процесс должен полностью обеспечивать выполне­ние всех требований рабочего чертежа на изготовление изделия. Экономический принцип предусматривает обеспечение минимума затрат труда и издержек про­изводства. Технологический процесс изготовления изделия должен выполняться с наиболее полным использованием технических возможностей средств производ-

ства при наименьших затратах времени и наименьшей себестоимости изде­лий.

Для того чтобы оценить затраты времени необходимо вести нормирование тех­процесса, т.е. иметь данные по нормам времени (п 2,1). Такими нормами могут быть только технически обоснованные нормы времени — установленные для оп­ределенных организационно - технических условий на выполнение части техно­логического процесса, исходя из полного и рационального использования техни­ческих возможностей средств технического оснащения и с учетом передового производственного опыта

В машиностроении применяются два метода нормирования труда- аналитический и суммарный.

Аналитический метод нормирования труда делится на аналитически - ис­следовательский и аналитически-расчетный [30].

Аналитически - исследовательский метод предусматривает определение затрат времени на каждый элемент операции и на операцию в целом на основе измерения фактических затрат наблюдением непосредственно на рабочем месте (хронометрами, фотография рабочего времени).

При аналитически - расчетном методе затраты времени на каждый эле­мент операции и на всю операцию в целом определяется по заранее установлен­ным, технически обоснованным нормативам времени и оптимальным режимам работы оборудования [31, 33]. Этот метод снижает трудоемкость нормирования по сравнению с аналитически -исследовательским, но менее точен, так как ис­пользуются нормативы для типовых организационно - технических условий, ко­торые не идентичны конкретным рассматриваемым.

В массовом и крупносерийном производстве, где точность норм имеет осо­бое значение, шире применяется аналитически - исследовательский, в условиях средне и мелкосерийного производства- аналитически расчетный.

При суммарная методе нормирования труда норма времени определяется на всю операцию без расчленения её на элементы Суммарный метод делится на опытный, статистический и сравнительный

Опытный метод основан на использовании опыта нормировщика или мас­тера.

Статистический метод предполагает при определении нормы времени использование статистческих данных о выполнении норм на аналогичные рабо­ты в прошлом и расчета по укрупненным нормативам,

С помощью сравнительного метода нормы времени на операцию опреде­ляются её сравнением с вьполнявшейся ранее аналогичной операцией. На стадии проектирования следует применять расчетно - аналитический метод с последующей корректировкой норм времени при внедрении технологического процесса в производство.

Технически обоснованную норму времени устанавливают на каждую опе­рацию, В крупносерийном и массовом производствах рассчитывают норму штучного времени для производства одной детали:

где То - основное технологическое время;

Тв - вспомогательное время;

Тоб - время обслуживания;

Тпер - время перерывов в работе.

Основное технологическое время То - время, во время которого происхо­дит непосредственное воздействие инструмента на заготовку и изменение её со­стояния. При станочной обработке основное время определяют расчетом:

где Lpx - длина рабочего хода; i - число рабочих ходов; S_мин - минутная подача инструмента.

Расчетная длина обработки (рис. 3.35) складывается из трех участков: l - длина обрабатываемого участка; lвр - длина участка врезания инструмента; lпеp - длина участка перебега инструмента. При автоматическом цикле обработ­ки в начало обработки добавляется небольшой (?1 мм) участок подвода инстру­мента lпд для предупреждения удара в начала резания. Величина S_мин определяется произведением

S_мин = So·n (точение), S_мин = Sz·Z·n (фрезерование).

Расчетные зависимости для определения основного времени для различ­ных видов обработки приведены в литературе [11,32].

Вспомогательное время Тв в общем случае затрачивается на следующие действия: установку и снятие заготовки, управление механизмами технологиче­ского оборудования, вспомогательные перемещения инструмента (подвод и от­вод), измерение размеров заготовки. Вспомогательное время находят суммиро­ванием составляющих элементов времени, определяемых по нормативам. Если вспомогательные действия совмещены во времени с обработкой заготовки (п. 3.6.1), то в расчет принимается только неперекрываемая часть вспомогательного времени. Составляющие Тв определяются по нормативам [33].

Сумма основного и вспомогательного времени составляет оперативное время Топ:

Топ = То + Тв.

Время обслуживания Тоб складывается из времени технического обслужи­вания Ттех и времени организационного обслуживания Торг: Тоб = Ттех + Торг.

Затраты времени на техническое обслуживание Ттех обусловлены необ­ходимостью смены затупившегося инструмента, размерной подналадки оборудо­вания, правку инструмента (шлифовальные работы). Величину Ттех рассчитывают по нормативам или берут в процентах от основного или оператив­ного времени (до 6%) в зависимости от вида выполняемых работ.

Время органи­зационного обслуживания Торг, рабочего места учитывает затраты времени на подготовку рабочего места к началу работы, обслуживание оборудования (убор­ка стружки, чистка, смазка, и др.). Оно определяется в процентах от основного времени по нормативам (0,6-8%), в зависимости от типа обслуживаемого обору­дования.

При использовании автоматического оборудования составляющая Тоб, как правило, исключается из расчета Tшт

Время перерывов в работе Тпер отводится на регламентируемый отдых и естественные потребности. Его берут по нормативам в процентном соотношении к оперативному времени (?2,5%).

В мелко и среднесерийном производствах, когда обработка заготовки идет периодически повторяющимися партиями, за норму времени принимают штучно - калькуляционное время Тшк

,

где Тпз - подготовительно - заключительное время; п - объем партии запуска заготовок.

Подготовительно - заключительное время Тпз затрачивается на ознаком­ление с чертежом детали и технологической документацией, получение и сдачу средств технологического оснащения, сдачу выполненной работы. При исполь­зовании станков с ЧПУ в затраты времени может включаться время на пробную обработку, если станок не снабжен системой коррекции инструмента.

На основе норм времени производится расчет загрузки рабочих мест, пла­нирование подготовки производства, принимаются решения по организации производства. В частности в поточном производстве необходимо выдержать ус­ловие синхронизации операций:

Если после расчета норм времени выявлено невыполнение этого условия, то необходимо провести корректировку технологического процесса: применить оборудование, обеспечивающее прогрессивные структуры технологических опе­раций, измерить режимы обработки.