
- •Введение
- •1. Общее положение по нормированию работ на металлорежущих станках
- •1.1. Режимы резания
- •1.2. Порядок расчета норм времени
- •1.3. Нормирование токарных работ
- •1.4. Производительность резания
- •1.5. Назначение режима резания
- •1.5.1. Обтачивание наружных цилиндрических поверхностей
- •1.5.2. Растачивание внутренних цилиндрических поверхностей
- •1.5.3. Торцовое обтачивание
- •1.5.4. Протачивание канавок и отрезание
- •1.5.5. Сверление и рассверливание отверстий
- •1.5.6. Обработка конических поверхностей
- •1.5.7. Проверка соответствия скорости резания оборотам
- •1.5.8. Проверка режима на усилие резания и мощность
- •1.5.9. Расчет основного времени
- •1.5.10. Выбор вспомогательного, дополнительного и подготовительно-заключительного времени
- •1.5.11. Пример расчета нормы времени на токарную обработку
- •1.6. Нормирование поперечно-строгальных работ
- •1.6.1. Назначение режима резания
- •1.6.2. Строгание плоскостей
- •1.6.3. Строгание вертикальных и наклонных плоскостей
- •1.6.4. Строгание пазов и отрезка
- •1.6.5. Определение числа двойных ходов
- •1.6.6. Расчет основного времени
- •1.6.7. Определение нормы времени
- •1.7. Нормирование сверлильных работ
- •1.7.1. Назначение режима резания
- •1.7.2. Расчет основного времени
- •1.7.3. Определение нормы времени
- •1.8. Нормирование фрезерных работ
- •1.8.1. Назначение режима резания
- •1.8.2. Фрезерование плоскостей
- •1.8.3. Фрезерование пазов и уступов
- •1.8.4. Отрезные работы
- •1.8.5. Определение нормы времени
- •1.9. Нормирование шлифовальных работ
- •1.9.1. Наружное круглое шлифование. Назначение режима шлифования
- •1.9.2. Расчет основного времени
- •1.9.3. Определение нормы времени
- •2. Нормативно-справочные материалы для проектирования
- •Припуски на обработку
- •Типовые методы обработки неглубоких отверстий
- •Шероховатость поверхности и экономическая точность
- •Технологический маршрут изготовления
- •Технологический маршрут изготовления
- •Основные универсальные приспособления,
- •Основные измерительные инструменты, применяемые
- •Графические обозначения опор, зажимов и установочных устройств
- •Содержание
- •1. Общие положения по нормированию работ
- •630039, Новосибирск, ул. Никитина, 147
1.3. Нормирование токарных работ
На токарных станках, как правило, обрабатывают детали цилиндрической, реже конической или какой-либо другой формы поверхности вращения. Основные виды токарных работ – продольная и торцовая обточка, сверление, расточка, подрезка и нарезание резьбы.
При обработке на токарных станках деталь вращается, а резец перемещается в продольном или поперечном направлении. В результате с поверхности детали (заготовки) снимается слой металла в виде стружки. Чтобы правильно и наиболее экономично обрабатывать детали (заготовки), необходимо знать основные элементы режима резания: глубину резания, подачу и скорость резания.
При продольном точении глубиной резания t будет величина углубления резца в тело детали, мм; подачей S – величина перемещения резца вдоль станины за один оборот шпинделя (детали), мм.
При поперечном точении и подрезке глубиной резания называют величину снимаемого за один проход резца слоя металла, а подачей – заглубление резца при одном обороте шпинделя.
При отрезке глубиной резания считается ширина резца (мм).
В зависимости от направления перемещения резца относительно направляющих станины различают: продольную подачу (вдоль направляющих станины), поперечную (перпендикулярно к направляющим станины) и наклонную (под углом к направляющим станины)
Скоростью резания при точении будет путь, пройденный режущей кромкой инструмента относительно обрабатываемой поверхности детали в направлении главного движения в единицу времени. При токарной обработке скорость резания измеряют в м/мин. При продольном точении скорость резания будет постоянной на протяжении всего времени резания.
При поперечном точении, подрезке и отрезке скорость резания при постоянном числе оборотов будет величиной переменной: наибольшее значение скорости у периферии детали и равное нулю – в центре.
Скорость резания подсчитывают по формуле:
,
(8)
где D – наибольший диаметр обрабатываемой поверхности, мм;
n – число оборотов шпинделя (детали) в минуту.
1.4. Производительность резания
Повышение скорости резания – наиболее доступный путь сокращения машинного времени обработки и, следовательно, повышения производительности труда (резания) на станках. Однако увеличение скорости резания не может быть беспредельным. Ее наибольшая величина, которую можно принять для обработки, ограничивается рядом факторов.
Влияние обрабатываемого материала. Большинство деталей, которые обрабатывают на ремонтных предприятиях, изготовлены из стали и чугуна. Реже применяют цветные металлы и их сплавы: бронзу, медь, латунь и некоторые другие. Основные механические свойства стали и чугуна указаны в приложении.
Обрабатываемость металла зависит в основном от прочности и твердости: чем прочнее и тверже металл, тем меньше допустимая скорость резания. Сталь с повышенным содержанием серы (до 0,25%), фосфора (до 0,15%) и марганца (до 0,30%) обрабатывается лучше (легче), чем сталь той же прочности, но без указанных добавок. Очень плохо поддаются обработке кремнемарганцовистые и кремнехромистые стали. В практике ремонтных предприятий сельского хозяйства часто приходится обрабатывать литые и кованые заготовки, а также наплавленные детали, на поверхности которых образуются твердая корка, раковины или окалина. При этом скорость резания должна быть скорректирована в соответствии с измененными условиями обработки.
Влияние температуры. При резании происходит сложный процесс деформации срезаемого слоя металла, отдельные его частицы перемещаются относительно друг друга. Вследствие их взаимного трения при сдвиге, а также трения стружки о переднюю грань резца и детали о его заднюю грань выделяется большое количество тепла:
, (9)
где Q – количество выделяющегося тепла, ккал/мин;
Р – усилие резания, кг;
v – скорость резания, м/мин;
427 – механический эквивалент тепла, кгм/ккал.
Все выделяющееся тепло распределяется между стружкой (50-60%), резцом (40-10%), обрабатываемой деталью (9-13%) и окружающей средой (1%).
Из приведенной формулы видно, что чем больше усилие и скорость резания, тем больше выделяется тепла.
Нагрев стружки, детали не отражается на производительности резания, но резец при высоких температурах теряет свои режущие свойства.
Влияние материала режущей части резца. До установления режима резания следует уточнить для каждого перехода марку материала режущей части резца. Выбор материала режущей части резца зависит от обрабатываемого материала, вида и технологических условий обработки.
Материал режущей части резца в сильной степени влияет на производительность обработки, так как от физико-механических свойств материала, из которого изготовлена режущая кромка, зависит стойкость резца. Чем большей теплостойкостью и твердостью обладает материал режущей части резца, тем менее интенсивно она изнашивается и тем большая скорость может быть допущена при обработке. Так, резцы, изготовленные из инструментальной углеродистой стали, не выдерживают больших скоростей резания, они теряют свои режущие свойства в зоне резания при нагревании до температуры свыше 250°С. Широко применяют в ремонтных предприятиях резцы, изготавливаемые из быстрорежущей стали, режущие свойства которой сохраняются при температуре 600-650°С, что дает возможность увеличить скорость резания в 2 раза по сравнению с резцами из инструментальной углеродистой стали. Применение резцов, оснащенных пластинками из твердых сплавов, режущая способность которых в зоне резания сохраняется до температуры 900-1000°С, позволяет увеличивать скорость резания примерно в 4,5 раза по сравнению с резцами из быстрорежущей стали.
Выгодность применения одних резцов по сравнению с другими может заметно изменяться при различных режимах резания. Твердосплавные резцы дают тем большую производительность по сравнению с быстрорежущими, чем тверже обрабатываемый материал. Такие труднообрабатываемые материалы, как закаленная сталь и чугун, целесообразнее обрабатывать твердосплавными резцами. При обработке мягкой стали производительность тех и других резцов мало отличается. Резцы из инструментальной углеродистой стали применяют при обработке цветных металлов.
Иногда по технологическим соображениям нецелесообразно использовать твердосплавные резцы. Например, при обработке фасонными резцами или при выполнении операций (проходов), имеющих небольшую длину обработки, выгоднее применять резцы из быстрорежущей стали.
Наряду с теплостойкостью режущий инструмент должен обладать и достаточной прочностью режущей кромки. Однако твердосплавные инструменты, имея высокую твердость и теплостойкость, очень хрупки и плохо выдерживают ударную нагрузку, а также нагрузку на изгиб и срез. Поэтому применение твердосплавных резцов в ремонтных предприятиях сельского хозяйства не всегда целесообразно из-за наличия на обрабатываемых деталях сварочной корки, малых размеров обрабатываемых поверхностей.
Влияние углов заточки и геометрической формы резца. Производительность резания в большей степени зависит от рациональной заточки и геометрической формы резца. От правильного выбора углов заточки резца зависит продолжительность его использования, качество и эффективность работы.
Рекомендуется устанавливать угол заточки для переднего угла в пределах 12-35°, а для заднего 6-15° в зависимости от обрабатываемого материала, то есть для мягких и вязких металлов передний угол должен быть больше, а для хрупких и твердых – меньше. При уменьшении главного угла в плане от 90 до 30° скорость резания может быть увеличена примерно в 2 раза.
Резцы из углеродистой стали изготавливают из целых заготовок прямоугольного сечения 1016; 1220; 2030 мм, а иногда и больше. Резцы из быстрорежущей стали указанных выше размеров составные: державка – из стали Ст. 5, 6, 40, 45, 50 и 55, режущая пластина – из стали Р18 и Р9. Державки для твердосплавных резцов изготавливают из углеродистой стали, временное сопротивление которых не ниже 70 кгс/мм2.
Периодом стойкости резца считается время его работы между очередными переточками, число которых зависит от размера пластины, способа ее крепления, качества предыдущей заточки.
Влияние глубины резания и подачи. Для сокращения времени обработки рекомендуется работать с наименьшим числом проходов, с наибольшей глубиной резания. Последняя оказывает большое влияние на величину усилия резания, эффективной мощности, а также на вибрации станка. В связи с этим в случаях, когда эти факторы ограничивают выбираемые режимы резания, обработку выполняют в два и более проходов. Число проходов зависит от величины припуска на обработку и глубины резания металла.
Припуск на черновую обработку определяется как разность между общим припуском и припуском на чистовую обработку. В отдельных случаях, когда черновую обработку производят на станках недостаточной мощности при снятии повышенных припусков, а также при недостаточной жесткости системы «станок – деталь – инструмент» припуски на черновую обработку можно снимать с числом проходов более одного, например, при растачивании с большим вылетом державки для крепления резца.
При определении числа проходов для чистовой обработки необходимо учитывать требуемую чистоту и точность обработанной поверхности. При чистовой обработке удаляются неровности и деформации поверхностного слоя, исправляются геометрические размеры, образовавшиеся после предшествующей черновой обработки.
Под чистотой поверхности понимается размерная характеристика микронеровностей, обусловливающих шероховатость поверхности. Повышение чистоты поверхности приводит к повышению ее качества.
Если резание должно быть с наибольшей глубиной, то есть глубину резания принимают равной припуску на обработку, то число проходов в этом случае будет равно единице. Если резание производится с возможно большей подачей, то необходимо определить число проходов, когда общее (для всех проходов) основное (машинное) время будет меньше продолжительности основного времени при работе в один проход. С уменьшением глубины резания подача увеличивается в большей степени, чем уменьшается глубина резания. Например, с уменьшением глубины резания в 2 раза подача увеличивается более чем в 2 раза, и поэтому увеличивается сечение стружки, а допустимая скорость резания по резцу уменьшается. Общее основное время на два прохода уменьшается, так как подача увеличивается более чем в 2 раза. Необходимо стремиться к такому увеличению подачи, при котором сечение стружки увеличивается настолько, что допустимая скорость по резцу будет наиболее близка к скорости, допустимой по мощности станка. Однако из соображений экономии времени на обработку подачу следует устанавливать возможно большей. Увеличение подачи способствует устранению вибраций.
При черновой обработке подачу устанавливают с учетом размеров обрабатываемой поверхности, жесткости системы «станок – деталь – инструмент», способа крепления (в патроне, центрах и т. п.), а также установленной глубины резания.
При чистовом точении выбор подачи необходимо согласовывать с заданным классом чистоты обработанной поверхности и классом точности, учитывая возможную величину прогиба детали и неточность геометрической формы обработанной поверхности.
Улучшение чистоты обрабатываемой поверхности при работе с большими подачами (до 5 мм/об.) и большими глубинами резания способствует применению резцов с дополнительной режущей кромкой, так как последняя зачищает обработанную поверхность.
Влияние охлаждения. При резании выделяется большое количество тепла, под действием которого режущий инструмент нагревается, теряет твердость и затупляется. Чтобы предохранить резец от нагревания, быстрого затупления и увеличить срок его службы, применяют охлаждающие смазывающие жидкости. При черновой обработке обычно используют охлаждающую жидкость. При нарезании резьбы, чистовой отделке, фасонном точении и т. п. жидкость должна одновременно охлаждать и смазывать.
К охлаждающим жидкостям, которыми пользуются при резании металлов, относятся мыльная и содовая вода, масляные эмульсии, а к смазывающим – минеральные, растительные и животные масла. Они охлаждают режущий инструмент хуже воды, но способствуют получению более чистой поверхности.
Охлаждающую жидкость необходимо подавать обильно, так как небольшое ее количество или неравномерная подача не только не приносит пользы, но даже портит резец, вызывая появление на его поверхности мелких трещин и выкрашивание.
Применение охлаждающе-смазывающей жидкости, особенно при обработке вязких металлов режущим инструментом из углеродистой или быстрорежущей стали, позволяет увеличить скорость резания на 20-25%, так как интенсивный отвод тепла значительно улучшает условия резания.
При обработке хрупких металлов (чугун, бронза) влияние охлаждения незначительно, а его применение иногда создает некоторые неудобства, так как мелкая стружка засоряет систему охлаждения станка. Поэтому охлаждающе-смазывающую жидкость при обработке чугуна и бронзы применяют только при выполнении специальных отделочных работ.
Влияние вида токарной обработки. В зависимости от вида товарной обработки (наружное точение, растачивание, подрезка торца, отрезка) изменяются условия, в которых находится резец.
Так, при растачивании резец работает в более тяжелых условиях, чем при наружном продольном точении. Это объясняется тем, что затруднен подвод охлаждающей жидкости к резцу, а также малым сечением державки, большим вылетом расточного резца и это, естественно, вызывает прогиб и вибрацию резца. При растачивании обычно назначают меньшую глубину резания и снижают скорость.
При поперечном точении (подрезке торца) условия для резца более благоприятны, чем при продольном точении, так как он находится под воздействием наибольшей скорости резания только в начале точения, а по мере приближения резца к центру детали скорость резания уменьшается до нуля. Поэтому скорость резания для поперечного точения может быть более высокой по сравнению с продольным точением.
В тяжелых условиях работают отрезные (прорезные) резцы. Малые углы при вершине в плане и незначительные размеры сечения головки отрезных резцов обусловливают плохой теплоотвод. Особенно нагреваются уголки резца, что приводит к их сильному износу. Поэтому при отрезке и прорезке скорость резания должна быть значительно меньше скорости резания при продольном точении.