Материаловедение (куча курсачей) / 7 РАСЧЁТ РЕЖИМОВ РЕЗАНИЯ

7 РАСЧЁТ РЕЖИМОВ РЕЗАНИЯ

Производительность и себестоимость обработки изделий на металлорежущих станках, качество обработанной поверхности зависят, прежде всего, от принятых режимов резания. Поэтому важен выбор их оптимальных значений при проектировании технологического процесса механической обработки.

Расчет режимов резания при точении.

7.1 Глубина резания t, мм, зависит от припуска на обработку и требуемого класса шероховатости обработанной поверхности. На скоростных режимах резания твердосплавным инструментом можно достигнуть высоты неровности профиля по ГОСТ 2789-73 R_z=20…10 мкм за один проход при глубине резания 4-6 мм.

При наружном продольном точении

t=(D₀-D)/2 ,

где D₀ – диаметр поверхности до обработки, мм, D₀=34,4 мм;

D – диаметр поверхности после обработки, мм; D=28 мм;

t=(34,4-28)/2=3,2 мм.

В данном случае t=3,2 мм, значит точение выполняется за один проход.

7.2 Подсчитывается подача S, мм/об. Для черновой обработки подачу можно принять из таблиц нормативов. Для получистовой и чистовой обработки на скоростных режимах твердосплавным инструментом максимально допустимую подачу подсчитывают по формуле

,

где r – радиус скругления вершины резца, r=1 мм;

R_z – высота неровностей по ГОСТ 2789-73, мм;

R_z=4·R_а

где R_а – среднее арифметическое отклонение профиля, мм; R_а=6,3 мкм;

R_z=4·6,3·10^-3=0,0253 мм;

мм/об.

Принимается подача (фактическая) S_Ф, ближайшая меньшая из числа осуществимых на станке. Станок 16Б16Т1 имеет бесступенчатое регулирование подачи, следовательно S_Ф=0,449 мм.

7.3 Расчетная скорость резания при точении V_p, м/мин, вычисляется по эмпирической формуле

,

где С_V – коэффициент, зависящий от материала инструмента, заготовки и условий обработки; С_V=350;

K_V – поправочный коэффициент на измененные условия, равный произведению ряда коэффициентов, учитывающих влияние различных факторов на скорость резания;

K_V=K_MV·K_ПV·K_ИV·K_φV·K_ФV ,

где K_MV – коэффициент, учитывающий механические свойства обрабатываемого материала;

K_MV=750/σ_в=750/460=1,63;

K_ПV – коэффициент, учитывающий качество (состояние поверхности) заготовки; K_ПV=0,8;

K_ИV – коэффициент, учитывающий материал режущей части инструмента; K_ИV=1;

K_φV – коэффициент, учитывающий главный угол в плане; K_φV=0,81;

K_ФV – коэффициент, учитывающий форму передней грани инструмента; K_ФV=1;

K_V=1,63·0,8·1·0,81·1=1,056;

T – расчетная стойкость инструмента; T=60 мин;

X_V, Y_V, m – показатели степени влияния t, S и T на V_P; X_V=0,15, Y_V=0,35, m=0,2;

м/мин.

7.4 По расчетной скорости резания подсчитаем частоту вращения шпинделя, об/мин:

,

где D₀ – диаметр обрабатываемой поверхности, мм, D₀=34,4 мм;

об/мин

Принимается фактическая величина n_Ф, ближайшая меньшая из паспортных данных станка.

n_Ф=1590 об/мин.

Корректируем скорость резания, т. е. подсчитываем её фактическое значение, м/мин,

,

м/мин.

7.5 Найденные режимы резания могут быть приняты только в том случае, если развиваемый при этом крутящий момент на шпинделе М_ШП≥М_РЕЗ.

Тангенциальную силу P_Z, создающую крутящий момент М_РЕЗ, определяем по формуле:

P_Z=C_PZ·t^Xpz·S_Ф·V_Ф^npz·K_P ,

где C_PZ – коэффициент, зависящий от материала заготовки и условий обработки; C_PZ=300 (Значение коэффициента C_PZ дано для подсчета силы P_Z в килограммах. Для определения P_Z в ньютонах значение C_PZ нужно умножить на 9,8);

X_PZ, Y_PZ, n_PZ – показатели степени влияния режимов резания на силу P_Z; X_PZ=1, Y_PZ=0,75, n_PZ=-0,15;

K_P – поправочный коэффициент на измененные условия, равный произведению ряда коэффициентов;

K_P=K_MP·K_γP·K_χP·K_φP·K_rP ,

K_MP=(σ_в/750)^0,75=(460/750)^0,75=0,693; K_γP=1,1; K_χP=1; K_φP=0,89; K_rP=0,93

K_P=0,693·1,1·1·0,89·0,93=0,631 ;

тогда

P_Z=300·9,8·3,2¹·0,449^0,75·172^-0,15·0,631=1504 Н.

Крутящий момент, Н·м, потребляемый на резание,

;

Н·м.

Крутящий момент, развиваемый на шпинделе и рассчитанный по слабому звену, принимается из паспортных данных станка, а при их отсутствии подсчитывается по мощности приводного электродвигателя (Н·м),

,

где N_ЭД – мощность приводного электродвигателя, кВт;

η – КПД станка.

Н·м

Так как М_ШП≥М_РЕЗ , то данный станок нас удовлетворяет.

7.6 Определяем коэффициент использования мощности станка по формуле

100% ,

где N_ПОТ – потребляемая мощность на шпинделе, кВт;

,

где N_Э – эффективная мощность на резание, кВт;

;

кВт ;

кВт ;

100%=76% .

7.7 По фактической скорости резания V_Ф подсчитываем фактическую стойкость инструмента Т_Ф, мин, с учетом показателя стойкости m

,

где Т и V_P – расчетные значения стойкости инструмента и скорости резания.

мин.

7.8 Основное технологическое (машинное) время, непосредственно затраченное на процесс резания, мин,

,

где L – расчетная длина обработки;

i – число проходов, i=1;

n_Ф – фактическая частота вращения шпинделя, об/мин;

S_Ф – фактическая подача, мм/об.

Расчетную длину обработки находим по формуле

L=l+l₁+l₂ ,

где l – длина обработки; l=35 мм

l₁ – длина врезания;

l₂ – Длина перебега инструмента, l₂=3 мм.

l ₁=t·ctgφ

где t – глубина резания, мм, t=3,2 мм;

φ – главный угол резца в плане, φ=90°;

l ₁=3,2·0=0,

L=35+0+3=38 мм ,

мин.

8 НОРМИРОВАНИЕ ВРЕМЕНИ, ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАСЦЕНКИ И СЕБЕСТОИМОСТИ МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ДЕТАЛИ

8.1 Штучное время на механическую обработку одной детали:

Штучное время на механическую обработку одной детали состоит из следующих частей:

1) основного, технологического (машинного) времени t₀, мин, равного сумме значений машинного времени для всех переходов данной операции;

2) вспомогательного времени t_В, равного сумме значений его для всех переходов;

3) времени организационного и технического обслуживания рабочего места t_ОБ ;

4) времени перерыва на отдых и физические потребности t_Ф, т.е.

t_ШТ= ∑t₀+∑t_В+∑t_ОБ+∑t_Ф .

Основное технологическое (машинное) время - это время, непосредственно затраченное на процесс резания, подсчитываемое для каждого перехода.

∑t₀=0,053+0,053+0,0106+0,0136+0,0424+0,0196+0,0212=0,213 мин.

Вспомогательное время - время на установку, закрепление и снятие детали, подвод и отвод инструмента, включение и выключение станка, проверку размеров. Вспомогательное время принимается по нормативам на каждый переход и в том числе на вспомогательные переходы, установку, переустановку и снятие детали; суммируется целиком на операцию.

∑t_В=0,3+0,3·0,8=0,54 мин

Оперативным временем называется сумма основного технологического и вспомогательного времени.

∑t_ОП=∑t₀+∑t_В ;

∑t_ОП=0,213+0,54=0,753 мин.

Время на организационное и техническое обслуживание рабочего места включает: время на подналадку, чистку и смазку станка, на получение и раскладку инструмента, смену затупленного инструмента и т.п.

Время на обслуживание рабочего места t_ОБ, а также на отдых и физические потребности t_Ф назначается на операцию в процентах от оперативного времени по нормативам:

t_ОБ+t_Ф=

где α – процент на обслуживание рабочего места, принимаемый на предприятиях транспорта в пределах 4-7 % от оперативного времени, α=5 % ;

β – процент на отдых и физические потребности, составляющие в единичном и серийном производстве 4-6, в крупносерийном и массовом 5-8 % от оперативного времени, β=6 %.

t_ОБ+t_Ф==0,083 мин.

t_ШТ=0,213+0,54+0,083=0,836 мин.

8.2 При нормировании времени на обработку или изготовление детали определяется также штучно-калькуляционное время на операцию t_ШТ.-К , которое включает дополнительно к штучному времени t_ШТ подготовительно-заключительное время, отнесённое к одной детали:

t_ШТ.-К= t_ШТ+ t_ПЗ /n

где t_ПЗ – подготовительно-заключительное время на всю партию деталей, мин;

n – число деталей в партии, n=72 шт.

Подготовительно-заключительное время определяется в целом на операцию по нормативам и включает время, затраченное рабочим на ознаком­ление с технологической картой обработки детали, на изучение чертежа, наладку станка, получение, подготовку, установку и снятие приспособления для выполнения данной операции.

В массовом производстве подготовительно-заключительное время в норму времени станочника не включается, так как вся наладка станка выполняется наладчиком до начала работы. Для токарных операций t_ПЗ=20-45 мин. Принимаю t_ПЗ=35 мин.

t_ШТ.-К=0,836+35/72=1,322 мин.

8.3 На основании расчетной нормы времени и тарифной системы устанавливается расценка на каждую операцию.

Тарифная система включает:

1. тарифно-квалификационный справочник, согласно которому определяется разряд на выполненную работу в зависимости от ее сложности и точности обработки;

2. тарифную сетку, устанавливающую количество разрядов для каждой профессии;

3. тарифные ставки, устанавливающие оплату одного часа работы по малому разряду при различных условиях труда.

Расценка на выполненную работу, то есть стоимость рабочей силы Р, определяется по формуле:

где С_Т - тарифная ставка соответствующего разряда, для 4-го разряда

С_Т=92,6 (тыс.руб/мес) = 92600/22·8=526 (руб/ч)

К – коэффициент, для 4-го разряда К=2,15.

руб.

8.4 Себестоимость механической обработки деталей С включает стоимость рабочей силы Р и стоимость накладных расходов Н:

С = Р + Н ,

где Н - стоимость накладных расходов, руб.;

Р - стоимость рабочей силы, руб.

Цеховые накладные расходы включают расходы на амортизацию и ремонт станков и приспособлений, на инструмент, электроэнергию, начисления на заработную плату производственных рабочих, а также затраты на отопление, освещение цеха, на зарплату административно-технического и обслуживающего персонала и др.

Стоимость накладных расходов принимаем равным 500% от стоимости рабочей силы:

H=5·P ,

H=5·24,9=124,5 руб.

Таким образом себестоимость механической обработки будет равна:

С = 24,9+124,5=149,4 руб.