Механической
Расчет норм затрат труда на станочных работах при механп ческой обработке материалов производится по формулам (4) и (5). Оперативное время на изготовление одной читали на одном станке при обслуживании его одним рабочим определяется по формуле
^ Oil f.4"WlUI. (11)
где ty, машинное время на изготовление одной детали;
— вспомогательное время, нс перекрываемое машинным временем.
В тех случаях, когда один станок обслуживается несколькими рабочими, при определении нормы времени оперативное время умножается на число рабочих.
Число рабочих, необходимых для обслуживания одного станка. рассчитывается по формуле
і / _ 7 л—Т,„б -4- Т r,.x — f 7 ,a-f- Г от л,, Л%.
————————— , И “/
• ‘ см
где Тл — время занятости всех рабочих, обслуживающих станок.
■на оперативной работе за смену, чел.-мин (оно равно сумме вспомогательного времени перекрываемом и ■но перекрываемого машинным временем);
7’см — продолжительность смены, мин.
Если Чр, рассчитанное но формуле (12). будет выражен не целым числом, то возможны простои рабочих. Для предотвращения простоев можно использовать обслуживание группой рабочих нескольких станков.
Машинное время определяется па основе наиболее рациональною режима обработки деталей или режима резания с учетом опыта передовиков.
Резание осуществляется в результате двух движений станка: главного движения и движения подачи. Единицей измерения главною движения является количество оборотов детали (инструмента) в минуту или количество двойных ходов. Так как вращение детали (токарные станки) или инструмента (фрезерные и сверлильные станки) осуществляется в результате вращения шпинделя станка, то количество оборотов детали или инструмента равно количеству оборотов шпинделя. Поэтому при нормировании работ в основу расчетов принимается количество оборотов шпинделя станка в минуту, обозначаемое пши (при нормировании строгаль — нмх работ в основу расчетов берется количество двойных ходов в минуту, обозначаемое пли. х).
Подачей S называется величина перемещения режущего инструмента за одни оборот шпиндели или за одни двойной ход относительно обрабатываемой детали (токарные, сверлильные работы и работы на продольно-строгальных станках) либо величина перемещения обрабатываемой детали относительно режущего инструмента (фрезерные работы, работа на поперечно-строгальных станках) за тот же период.
При нормировании некоторых работ (например, фрезерных) для расчетов берется минутная подача, т. е. подача за одну минуту, и подача на один зуб многолезвийного инструмента (фрезы).
Толщина слоя металла, снимаемая с заготовки при механической обработке, называется припуском на обработку. Он может сниматься с заготовки за один или за несколько проходов инструмента. Толщина слоя металла, снимаемого за одни проход, т. с. расстояние между обрабатываемой и обработанной поверхностью, измеренное перпендикулярно к последней, называется глубиной резания и обозначается /роз. Количество проходов обозначается /ар. При постоянной глубине резания количество проходов определяется но формуле
где h — припуск на обработку, мм.
Машинное время определяется на каждый переход процесса обработки детали на данном станке, после чего время всех переходов суммируется и включается в /оп для расчета нормы.
Переходы, выполняемые при ручной подаче (машинно-ручное время), устанавливаются по целевым нормам оперативного времени. Такими переходами являются, например, снятие фасок, центровка валов, проточка канавок, зачистка заусениц.
Машинное время за один переход определяется по следую щей формуле
(I U
где /пов — расчетная длина (на строгальном станке — ширина) обрабатываемом поверхности, .мд/; п, пн — число оборотов шпинделя станка или (для строгальных работ) ДВОЙНЫХ ХОДОВ В минуту Лдв.-б 5 — подача за один оборот (или за двойной ход — 5Л1.Х), мм/оборог;
fпр — количество проходов.
Формула (14) является общей для всех видов станочных работ. При нормировании отдельных видов работ /„он определяется с учетом особенностей этих работ.
Выбор глубины резания, величины подачи и числа оборотов называется выбором режима резания. Определяются эти параметры но нормам режимов резания, эмпирическим или другим формулам таким образом, чтобы обеспечить наименьшее май: шнос время.
При выборе режима резания учитываются: усилия резания, которые будут возникать при выбранных глубине резания и подаче; экономическая скорость резания, соответствующая выбранным глубине резания и подаче; эффективная мощность, необходимая для реализации данного режима резания. Далее рассмотрены эти факторы на примере токарных работ.
Усилия резания. При резании резец снимает стружку, перемещаясь вдоль или поперек обтачиваемой поверхности. Обрабатываемый металл оказывает сопротивление резанию Р. называемое усилием резания. Оно передастся на резей. При продольном точении это усилие принято разлагать на три составляющие:
Р. — вертикальное (тангенциальное) усилие резания, или вертикальное давление на резец;
Рх — осевое усилие резания, или усилие подачи;
Ру — радиальное усилие, действующее на резец в поперечном направлении.
Наибольшим является вертикальное усилие резания. Оно зависит от обрабатываемого материала, глубины резания, подачи, а также от геометрической формы резца. От материала резца оно почтя не зависит. Определяется Р. по эмпирической формуле:
где С„— коэффициент, учитывающий механические свойства
обрабатываемого металла и вид обработки;
У., — показателя степени, характеризующие влияние глубины резания и подачи.
Значения С р, X р, У р для разных «материалов установлены опытным путем и лаются в таблицах справочников режимов резания. Индекс р в обозначениях этих величин указывает, что они относятся к формуле усилия резания Р..
Усилия Р г, Ру определяются по аналогичным формулам, по вместо С/;. X р, Урй них берутся величины С„г, X,,л, У Рх II
’ Х Ру ‘ У Ру *
Осевое усилие Р х составляет примерно 0,35—0.50Р., т. е. Рх (0,354-0,50)Р. ; Ру=0ЛР..
Как видно, усилия резания зависят от выбранных глубины резания и подачи. Чем больше глубина резания и подача, тем больше будут усилия резания.
Величины усилии резания, подсчитанные но этим формулам, должны быть не более допускаемых прочностью станка, резца, обрабатываемой детали и ее крепления. Чрезмерно большое вертикальное усилие Р. может вызвать прогиб и излом державки резца, при токарной обработке — прогиб детали и даже вырывание се ‘из патрона или из центров. Большое осевое усилие Р , может вызвать излом зубьев шестерен и других деталей механизма
Р. цon определяются по формулам сопротивления материалов и даются в справочниках режимов резания. Они зависят от размеров резцов и обрабатываемых деталей.
Затем определяется фактическое осевое усилие Р г, соответствующее 5 и выбранной глубине резания. Сравнив это усилие с усилием, допускаемым станком, определяют правильность выбранной подачи.
Полученная таким способом подача может применяться при черновой обработке детали. При чистовом обработке она ограничена заданным классом чистоты поверхности, который принимается за основу при выборе величины подачи.
Допускаемое осевое усилие указывается в ‘паспорте станка.
Скорость резания. Между скоростью резания v и числом оборотов шпинделя Лшп существует следующая зависимость:
лОп, Ш1 )
V ~ ———— м мин,
1000
где л=3,14;
D — диаметр заготовки, мм.
Как видно, чем больше диаметр заготовки и число оборотов, тем больше скорость резания.
При резании металла в результате трения между резцом, деталью и стружкой нагревается режущая кромка резца. Чем больше скорость резания, тем больше нагревается резец. В результате нагрева уменьшается твердость режущей кромки, происходит ее пластическая деформация, резец затупляется. Чем больше скорость резания, тем чаще приходится затачивать резец.
Частая смена инструмента для заточки и сама заточка требуют дополнительных расходов, что может увеличить себестоимость продукции. Следовательно, применение чрезмерно больших скорое ген резания, не соответствующих материалу инструмента и его геометрической форме, может увеличить себестоимость обработки деталей. При работе на небольших скоростях резания уменьшается количество заточек инструмента, однако увеличивается время обработки, что также может увеличить себестоимость продукции. Поэтому скорость резания должна быть такой, при которой себестоимость продукции, зависящая от времени обработки, количества заточек и стоимости расходуемого инструмента, была бы наименьшей.
Наиболее экономически выгодное время работы инструмента без заточки называется экономической стойкостью инструмента. Иначе говоря, экономическая стойкость инструмента — это время его работы между двумя заточками, обеспечивающее получение наименьшей себестоимости изготовления детали с учетом расходов на заточку и износ инструмента.
Скорость резания, при которой обеспечивается экономическая стойкость инструмента, называется экономической скоростью резания. Эта скорость берется в основу при выборе режима резания. Экономическая стойкость инструмента зависит от порядка и условий выполнения работы, устанавливаемых с расчетом обеспечить наименьшую себестоимость продукции.
Большое влияние на экономическую стойкость оказывает форма инструмента, стоимость его изготовления, возможность получения точности и чистоты обработки поверхности в заданных пределах. Поэтому в производственной практике задаваемая стойкость инструмента меняется в больших пределах. Например, для проходных резцов она чаще всего равна 60—90 мин, для фасонных резцов — 120 мин, для зуборезного инструмента — до 800 мин. При много — пнетрументной обработке детали стойкость инструмента увеличивается.
Для токарных работ, например, экономическая скорость резания при заданных глубине резания и подаче определяется по эмпирической формуле:
"где С v— коэффициент, зависящий от механических свойств обрабатываемого металла и материала резца, а также от того, применяется или нет охлаждение при обработке;
Г„.гТ экономическая стойкость резца, мин; т показатель степени, зависящий от марки материала резца, а также от того, применяется или йот охлаждение;
х v, ук показатели степени, зависящие от обрабатываемого металла и марки материала резца;
/Сур поправочный коэффициент на условия работы, зависящий от герметической формы резца и состоянии поверхности заготовки.
Коэффициенты и показатели степени указываются в справочниках режимов резания. По формуле (16) определяется скорость резания и при измененной, но сравнению с экономической, стойкости резца.
Из формулы (16) видно, что скорость резания уменьшается с увеличением подачи или глубины резания. Уменьшается она и с увеличением стойкости инструмента. Усилие резания, наоборот, с увеличением глубины резания и подачи увеличивается. Стойкость инструмента на усилие резания не влияет.
Эффективная мощность. Эффективной мощностью станка №> называется мощность на шпинделе, необходимая для резания при работе со скоростью резания v и вертикальным усилием резания Р.. Определяется она но следующим формулам:
Если скорость резания v из-за ограничения мощностью станка или его числом оборотов при расчете оказывается меньше экономической мощности, то фактически реализуемая мощность определяется но тем же формулам, но для отличия от эффективной обозначается Л^р.
Выбор режима резания. При выборе режима обработки сначала определяется глубина резания, после этого — подача, затем — скорость резания и необходимая мощность.
От глубины резания зависит количество проходов /гп,. Из формулы машинного времени (14) видно, что /„ прямо пропорционально количеству проходов. Следовательно, с увеличением коли чества проходов машинное время увеличивается. Кроме того, увеличивается вспомогательное время (на отвод инструмента, подвод инструмента и т. л.). Это указывает на то, что деталь целесообразно обрабатывать за наименьшее количество проходов.
Поэтому при выборе режимов резании необходимо учитывать, что выгоднее работать с большими глубинами резания. Глубина резания может быть увеличена за счет уменьшения подачи. После установления глубины резания подача определяется но формулам усилия резания с учетом допускаемых усилий. При этом pet мен- дуется пользоваться справочниками режимов резания, в которых приводятся таблицы усилий резания в зависимости от глубины резания и подачи.
При чистовой обработке подача ограничивается заданной чистотой обработки. В этом случае устанавливается технологически допустимая подача, при которой обеспечивается заданный класс чистоты. Определяется она по таблицам справочников но режимам резания.
Скорость резания устанавливается по формуле экономической скорости при выбранных глубине резания и подаче. Для экономии времени рекомендуется также пользоваться справочниками режимов резания, в которых даются величины скорости при ра минных значениях глубины резания и подачи, а также при различны материалах режущего инструмента.
Увеличивать скорость резания за счет уменьшения подачи не рекомендуется. Это приводит к увеличению машинного времени, так как с уменьшением подачи скорость резания увеличивается в меньшей степени, чем уменьшается подача. Для увеличения скорости резания при выбранных глубине резания и подаче следует применять инструмент из более стойких материалов, а также более рациональной геометрической формы.
Установив скорость, необходимо определить число оборотов шпинделя в зависимости от диаметра обрабатываемой детали или от диаметра инструмента. Па некоторые виды работ (например, сверлильные и фрезерные, при которых число оборотов шпинделя при заданной скорости зависит не от диаметра детали, a or диаметра инструмента) число оборотов шпинделя дается в справочниках режимов резания вместе со скоростями.
Величины подач и числа оборотов корректируются но паспортным данным станка. В паспортах станков даются ступени чисел оборотов и подач, которые имеет станок. При расчетах используются паспортные число оборотов н подача, наиболее близкие к выбранным. При этом проверяется соответствие режим; резания мощности станка. Если необходимая или эффективная мощность превышает мощность станка, на котором предполагается обрабатывать деталь, то работа передается на другой, более мощный станок. Если по производственным причинам’этого с*, лати нельзя, то уменьшается скорость или глубина резания.
Уменьшение глубины резания, а следовательно, увеличение количества проходов производится тогда, когда сумма машинного и вспомогательного времен будет не больше, чем при работе с меньшим количеством проходов при уменьшенной скорости. Вспомогательное время рассчитывается но каждому переходу в отдельно
GS
сти. Предварительно составляется перечень переходов в порядке их выполнения с подразделением на отдельные элементы; указываются факторы, влияющие на продолжительность этих элементов. Затем из таблиц нормативов выбирается время выполнения каждого элемента в отдельности. При этом указываются номера таблиц и позиции нормативов, из которых взято время. После этого анализируются затраты времени с целью их сокращения. Например, в результате перестановки выполнения отдельных переходов может уменьшиться количество изменений режима работы оборудования, если переходы после указанного изменения выполняются с одинаковым режимом. Количество изменений режима может быть уменьшено и тогда, когда экономия машинного времени от смены режима окажется меньше, чем затраты вспомогательного времен» на эту смену.
После анализа затраты суммируются и записываются в технолого-нормировочную карту, являющуюся основным документом ДЛЯ установления нормы времени и проведения инструктажа рабочих но ее выполнению.
Подготовительно-заключительное время устанавливается по таблицам нормативов на всю партию деталей для каждого вида станочных работ. Оно зависит от способа установки детали, группы станков (высоты центров), количества инструментов, необходимых для обработки, количества* переходов в операции и специфических особенностей настройки (наладки) станка (установка суппорта под углом, настройка для нарезания резьбы и г. д.). Время обслуживания рабочего места, на отдых и личные надобности определяется также по нормативам.