Применение станков с числовым программным управлением (ЧПУ) является одним из главных направлений автоматизации обработки металлов резанием, позволяет высвободить большое число универсального оборудования, а также улучшить качество продукции и условия труда станочников. Принципиальное отличие этих станков от обычных заключается в задании программы обработки в математической форме на специальном программоносителе.
Норма времени на операции , выполняемые на станках с ЧПУ при работе на одном станке, состоит из нормы подготовительно-заключительного времени и нормы штучного времени:
Подготовительно-заключительное время определяется по формуле
Т пз = Т пз1 + Т пз2 + Т пр.обр
Норма штучного времени рассчитывается по формуле
Т ц. а = Т о + Т мв,
Основное (технологическое) время рассчитывается исходя из режимов резания, которые определяются по Общемашиностроительным нормативам времени и режимов резания для нормирования работ , выполняемых на универсальных и многоцелевых станках с числовым программным управлением. Согласно этим нормативам конструкцию и материал режущей части инструмента выбирают в зависимости от конфигурации обрабатываемой детали, стадии обработки, характера снимаемого припуска, обрабатываемого материала и др. Предпочтительно применение инструмента, оснащенного пластинками из твердого сплава (если нет технологических или других ограничений по их применению). К таким ограничениям относятся, например, прерывистая обработка жаропрочных сталей, обработка отверстий малых диаметров, недостаточная скорость вращения детали и др.
Глубина резания для каждой стадии обработки выбирается таким образом, чтобы обеспечить устранение погрешностей обработки и дефектов поверхности, появившихся на предыдущих стадиях обработки, а также компенсировать погрешности, возникающие на выполняемой стадии обработки.
Подача для каждой стадии обработки назначается с учетом размеров обрабатываемой поверхности, заданной точности и шероховатости обрабатываемого материала и выбранной на предыдущем этапе глубины резания. Выбранная для черновой и получистовой стадии обработки подача проверяется по прочности механизма станка. Если она не удовлетворяет этим условиям, ее снижают до величины, допустимой прочностью механизма станка. Подача, выбранная для чистовой и отделочной стадий обработки, проверяется по условию получения требуемой шероховатости. Окончательно выбирается меньшая из подач.
Скорость и мощность резания выбираются в соответствии с ранее определенными параметрами инструмента, глубиной резания и подачей.
Режим резания на черновых и получистовых стадиях проверяется по мощности и крутящему моменту станка с учетом его конструктивных особенностей. Выбранный режим резания должен удовлетворять условиям:
N <= N э и 2М <= 2М ст,
| где | N | - | мощность, требуемая при резании, кВт; |
| N э | - | эффективная мощность станка, кВт; | |
| 2М | - | двойной крутящий момент при резании, Нм; | |
| 2М ст | - | двойной крутящий момент на шпинделе станка, допустимый станком по прочности механизма или мощности электродвигателя, Нм. |
Двойной крутящий момент при резании определяется по формуле
Если выбранный режим не отвечает указанным условиям, необходимо установленную скорость резания снизить соответственно величине, допустимой мощности или крутящим моментом станка.
Вспомогательное время, связанное с выполнением операции на станках с ЧПУ, предусматривает выполнение комплекса работ :
- связанных с установкой и снятием детали: "взять и установить деталь", "выверить и закрепить"; "включить и выключить станок"; "открепить, снять деталь и уложить в тару"; "очистить приспособление от стружки", "протереть базовые поверхности салфеткой";
- связанных с выполнением операций, не вошедших во время цикла автоматической работы станка по программе: "включить и выключить лентопротяжный механизм"; "установить заданное взаимное положение детали и инструмента по координатам X, Y, Z и в случае необходимости произвести подналадку"; "проверить приход инструмента или детали в заданную после обработки точку"; "продвинуть перфоленту в исходное положение".
В общем виде вспомогательное время определяется по формуле
Т в = Т в.у + Т в.оп + Т в.изм,
Вспомогательное время на контрольные измерения включается в норму штучного времени только в том случае, если это предусмотрено технологическим процессом, и только тогда, когда оно не может быть перекрыто временем цикла автоматической работы станка.
Поправочный коэффициент (К t в) на время выполнения ручной вспомогательной работы в зависимости от партии обрабатываемых деталей определяется из табл. 12.7.
| № позиции | Оперативное время (Т ц.а + Т в) мин., до | Тип производства | ||||||||
| Мелкосерийное | Среднесерийное | |||||||||
| Количество деталей в партии, шт. | ||||||||||
| 6 | 10 | 16 | 25 | 40 | 63 | 100 | 160 | 250 | ||
| 1 | 4 | 1,52 | 1,40 | 1,32 | 1,23 | 1,15 | 1,07 | 1,00 | 0,93 | 0,87 |
| 2 | 8 | 1,40 | 1,32 | 1,23 | 1,15 | 1,07 | 1,10 | 0,93 | 0,87 | 0,81 |
| 3 | 30 и более | 1,32 | 1,23 | 1,15 | 1,07 | 1,00 | 0,93 | 0,87 | 0,81 | 0,76 |
| Идекс | а | б | в | г | д | е | ж | з | и | |
Техническое обслуживание рабочего места предусматривает выполнение следующих
При разработке технологического процесса обработки деталей и управляющих программ для станков с ЧПУ одним из основных критериев для оценки совершенства выбранного процесса или его оптимизации является норма времени, затрачиваемого на обработку детали или партии деталей. Она же является основой для определения зарплаты станочника-оператора, расчета коэффициента загрузки оборудования и определения его производительности.
Расчетная норма времени (мин) на обработку одной детали (трудоемкость) определяется из общеизвестных формул:
штучное время Т шт =Т о + Т м.в + Т в.у + Т обс,
штучно-калькуляционное время
Суммарная величина времени операции со всеми перемещениями может быть названа условно временем ленты Т л = Т о + Т м.в,
где Т о - суммарное технологическое время на всю операцию по переходам, мин; Т м.в - поэлементная сумма машинного вспомогательного времени обработки данной поверхности (подводы, отводы, переключения, повороты, смены инструмента и т. д.), берут из паспорта станка в зависимости от его технических данных и размеров, мин.
Величины этих двух составляющих нормы времени на обработку определяются технологом-программистом при разработке управляющей программы, записываемой на перфоленту.
Величина Т л практически легко проверяется при работающем станке с помощью секундомера как время от момента начала обработки в автоматическом режиме пуска ленты до окончания обработки детали по программе.
Таким образом, получаем: оперативное время Т оп =Т л + Т в.у;
штучное время Т шт = Т л + Т в.у + Т обс,
где Т в.у - время установки детали на станок и снятия ее со станка, принимаемое в зависимости от массы заготовки, мин;
Т обс = Т оп *a%/100 - время на техническое обслуживание рабочего места, личные надобности и отдых оператора (принимается в процентах от оперативного времени), мин. Для одностоечных токарно-карусельных станков принимают а=13%, т. е. Т обс = =0,13 Т оп, а для двухстоечных Т обс = 0,15 Т оп; тогда Т шт = Т оп X (1 + a%/100) мин.
Состав работ по обслуживанию рабочего места.
1. Организационное обслуживание - осмотр, разогрев и обкатка устройства ЧПУ и гидросистемы станка, опробование оборудования; получение инструмента от мастера или наладчика; смазка и очистка станка в течение смены, а также уборка станка и рабочего места по окончании работы; предъявление ОТК пробной детали.
2. Техническое обслуживание - смена затупившегося инструмента; ввод коррекции на длину инструмента; регулирование и подналадка станка в течение смены; удаление стружки из зоны резания в процессе работы.
Если число деталей получаемых из одной обрабатываемой заготовки на токарно-карусельном станке, превышает единицу и равно q, то при определении Т шт необходимо Т оп делить на число получаемых деталей q.
Т п.з - подготовительно-заключительное время (определяют на всю партию запускаемых в обработку деталей П з). Оно состоит из двух частей.
1. Затраты на комплекс организационных работ, которые осуществляются постоянно: получение станочником задания на работу (наряд, чертеж, программоноситель) в начале работы и сдача их в конце работы; инструктаж мастера или наладчика; установка рабочих органов станка и зажимного приспособления в исходное (нулевое) положение; установка программоносителя - перфоленты в считывающее устройство.
На все эти работы нормативами для токарно-карусельных станков отводится 12 мин. Если конструктивные особенности станка или системы ЧПУ требуют, кроме перечисленных, еще и дополнительные работы, то опытно-статистическим путем определяют их продолжительность и вводят соответствующую поправку.
2. Затраты времени на выполнение работ наладочного характера, зависящие от конструктивных особенностей станка с ЧПУ. Например, для одностоечных токарно-карусельных станков с ЧПУ принимают следующие нормы времени: на установку четырех кулачков на планшайбу станка или их снятие - 6 мин; на установку приспособления на планшайбу станка вручную - 7 мин, подъемником - 10 мин; на установку одного режущего инструмента в резцедержателе 1,5 мин, снятие его - 0,5 мин; на установку одного резцедержателя в револьверную головку 4 мин, снятие его - 1,5 мин; на установку в начале работы в нулевое положение поперечины и суппортов - 9 мин.
Если корректировку положения инструментов производят при обработке пробной детали, то время на обработку пробной детали также включают в состав подготовительно-заключительного.
Лекция 6. Нормирование работ, выполняемых на станках с числовым программным управлением
Нормирование работ, выполняемых на станках с числовым программным управлением
Применение станков с числовым программным управлением (ЧПУ) является одним из главных направлений автоматизации обработки металлов резанием, позволяет высвободить большое число универсального оборудования, а также улучшить качество продукции и условия труда станочников. Принципиальное отличие этих станков от обычных заключается в задании программы обработки в математической форме на специальном программоносителе.
Норма времени на операции, выполняемые на станках с ЧПУ при работе на одном станке, состоит из нормы подготовительно-заключительного времени и нормы штучного времени:
Подготовительно-заключительное время определяется по формуле:
где Т пз - время на наладку и настройку станка, мин.;
Т пз1 - время на организационную подготовку, мин.;
Т пз2 - время на наладку станка, приспособления, инструмента, программных устройств, мин.;
Т пр.обр - время на пробную обработку.
Норма штучного времени рассчитывается по формуле:
Т ц.а - время цикла автоматической работы станка по программе, мин.;
К t в поправочный коэффициент на время выполнения ручной вспомогательной работы в зависимости от партии обрабатываемых деталей.
где Т о - основное (технологическое) время на обработку одной детали, мин.;
Т мв - машинно-вспомогательное время по программе (на подвод детали или инструмента от исходных точек в зоны обработки и отвод; установка детали на размер, смену инструмента, изменение величины и направления подачи, время технологических пауз и т.п.), мин.
L i - длина пути, проходимого инструментом или деталью в направлении подачи при обработке i-ro технологического участка (с учетом времени врезания и перебега), мм;
S mi - минутная подача на данном технологическом участке, мм/мин.;
i=1,2…n - число технологических участков обработки.
Основное (технологическое) время рассчитывается исходя из режимов резания, которые определяются по Общемашиностроительным нормативам времени и режимов резания для нормирования работ, выполняемых на универсальных и многоцелевых станках с числовым программным управлением. Согласно этим нормативам конструкцию и материал режущей части инструмента выбирают в зависимости от конфигурации обрабатываемой детали, стадии обработки, характера снимаемого припуска, обрабатываемого материала и др. Предпочтительно применение инструмента, оснащенного пластинками из твердого сплава (если нет технологических или других ограничений по их применению). К таким ограничениям относятся, например, прерывистая обработка жаропрочных сталей, обработка отверстий малых диаметров, недостаточная скорость вращения детали и др.
Глубина резания для каждой стадии обработки выбирается таким образом, чтобы обеспечить устранение погрешностей обработки и дефектов поверхности, появившихся на предыдущих стадиях обработки, а также компенсировать погрешности, возникающие на выполняемой стадии обработки.
Подача для каждой стадии обработки назначается с учетом размеров обрабатываемой поверхности, заданной точности и шероховатости обрабатываемого материала и выбранной на предыдущем этапе глубины резания. Выбранная для черновой и получистовой стадии обработки подача проверяется по прочности механизма станка. Если она не удовлетворяет этим условиям, ее снижают до величины, допустимой прочностью механизма станка. Подача, выбранная для чистовой и отделочной стадий обработки, проверяется по условию получения требуемой шероховатости. Окончательно выбирается меньшая из подач.
Скорость и мощность резания выбираются в соответствии с ранее определенными параметрами инструмента, глубиной резания и подачей.
Режим резания на черновых и получистовых стадиях проверяется по мощности и крутящему моменту станка с учетом его конструктивных особенностей. Выбранный режим резания должен удовлетворять условиям:
где N - мощность, требуемая при резании, кВт;
N э - эффективная мощность станка, кВт;
2М - двойной крутящий момент при резании, Нм;
2М ст - двойной крутящий момент на шпинделе станка, допустимый станком по прочности механизма или мощности электродвигателя, Нм.
Двойной крутящий момент при резании определяется по формуле:
P z - главная составляющая силы резания, Н;
D - диаметр обрабатываемой поверхности, мм.
Если выбранный режим не отвечает указанным условиям, необходимо установленную скорость резания снизить соответственно величине, допустимой мощности или крутящим моментом станка.
Вспомогательное время, связанное с выполнением операции на станках с ЧПУ, предусматривает выполнение комплекса работ:
а) связанных с установкой и снятием детали: «взять и установить деталь», «выверить и закрепить»; «включить и выключить станок»; «открепить, снять деталь и уложить в тару»; «очистить приспособление от стружки», «протереть базовые поверхности салфеткой»;
б) связанных с выполнением операций, не вошедших во время цикла автоматической работы станка по программе: «включить и выключить лентопротяжный механизм»; «установить заданное взаимное положение детали и инструмента по координатам X, Y, Z в случае необходимости произвести подналадку»; «проверить приход инструмента или детали в заданную после обработки точку»; «продвинуть перфоленту в исходное положение».
В общем виде вспомогательное время определяется по формуле:
где Т в.у - время на установку и снятие детали вручную или подъемником, мин.;
Т в.оп - вспомогательное время, связанное с операцией (не вошедшей в управляющую программу), мин.;
Т в.изм - вспомогательное неперекрываемое время на измерения, мин.
Вспомогательное время на контрольные измерения включается в норму штучного времени только в том случае, если это предусмотрено технологическим процессом, и только тогда, когда оно не может быть перекрыто временем цикла автоматической работы станка.
Поправочный коэффициент (К t в) на время выполнения ручной вспомогательной работы в зависимости от партии обрабатываемых деталей определяется из табл. 4.7.
Таблица 4.7
Поправочные коэффициенты на вспомогательное время в зависимости от размера партии обрабатываемых деталей в серийном производстве
Поправочные коэффициенты на вспомогательное время в зависимости Карта №1
от размера партиии обрабатываемых деталей в серийном производстве
| № позиции | Оперативное время(Тца+Тв),мин.,до | Тип производства | |||||||||
| Мелкосерийное | Среднесерийное | ||||||||||
| Количество деталей в партии, шт. | |||||||||||
| 1,52 | 1,40 | 1,32 | 1,23 | 1,15 | 1,07 | 1,00 | 0,93 | 0,87 | |||
| 1,40 | 1,32 | 1,23 | 1,15 | 1,07 | 1,00 | 0,93 | 0,87 | 0,81 | |||
| 30 и более | 1,32 | 1,23 | 1,15 | 1,07 | 1,00 | 0,93 | 0,87 | 0,81 | 0,76 | ||
| Индекс | а | б | в | г | д | е | ж | з | и | ||
Техническое обслуживание рабочего места предусматривает выполнение следующих работ:
· смену инструмента (или блока с инструментом) вследствие его затупления;
Рассмотрим, что же представляет из себя процесс нормирования наладочных работ на станках с ЧПУ и для чего он нужен.
Выполняя разработку сложных процессов обработки заготовок для станков с ЧПУ и программ, которые ним управляют, главным критерием считается норма времени для изготовления деталей. Без неё невозможно рассчитать зарплату для операторов станка, выполнить расчет такого показателя, как производительность труда и коэффициента загрузки техники.
Начало процесса
Обычно рабочим нужно дополнительно тратить время на процедуру подвода и отвода, изменения режима, смену инструмента. Поэтому в составе временных затрат на обработку деталей учитывается и длительность наладочного периода. Нормирование труда начинается с хронометража в условиях эксплуатируемого станка. С помощью секундомера фиксируют временные затраты, чтобы установить на станке одну деталь, затем её снять.
Тратятся минуты на техобслуживание места работы, насущные нужды оператора. При работе на станке токарно-карусельном (одностоечном), затрачивается на это 14 мин, а на двухстоечных – 16 мин.
Что входит в обслуживание рабочих мест
Процесс обслуживания станка включает в себя:
- организационные мероприятия – осмотр станка, его разогрев, опробование оборудования: обкатка гидросистемы и ЧПУ. Какое-то время уходит, чтобы вместе заданием (наряд, чертеж, программоноситель), получить от мастера инструктаж и инструменты; предъявить первый полученный образец детали в ОТК, смазать и очистить станок в период смены, убрать место работы после ее завершения. Постоянные временные затраты на выполнение комплекса оргработ на токарно-карусельном оборудовании, соответственно с нормами, становят 12 мин. Когда же потребуются усилия по дополнительному обслуживанию, вводится соответствующая поправка;
- технические мероприятия – замена инструмента, который затупился; регулировка станков на протяжении смены и наладка. Есть и другие обязательные труды: в ходе рабочего процесса из зон резания или точения надо постоянно удалять стружку.
Затраченное время на наладку станка
В документах, где отражаются нормы труда, определено время на наладку оборудования, зависящее от его конструкции. Если обработка выполняется на , за основу расчета принимают нормативы установки и снятия режущего инструмента.
Когда надо выполнить коррекцию положений инструментов, обрабатывающих пробные детали, период обработки детали входит в длительность подготовительного этапа.
Нормы для наладки и техобслуживания токарных автоматов – важный типовой норматив. Их закладывают в суммарное время на производство одной детали и, соответственно, они формируют экономические показатели работника и производства в целом.
Сборники нормативных документов
Нормировщики заводов и фабрик, где применяются станки с числовым и программным управлением, используют в расчете рабочего времени нормативы, заложенные в документах:
- Едином тарифно-квалификационном справочнике работ;
- Общероссийском классификаторе профессий рабочих;
- Едином квалификационном справочнике должностей руководителей и специалистов;
- Сборниках норм труда по работам, которые выполняются для наладки программируемого оборудования.
ВАЖНО! Вся эта нормативная литература – базовая для руководителей всех звеньев и кадровых структур.
Без неё невозможно определение времени для выполнения определённых объёмов работ, количества специалистов, которые нужно задействовать, и норм времени, используемых при разработке карт для технологических процессов.
Карты наладки
Под станок определённого типа выполняется разработка строго нормированной длительности производственных наладочных операций и за ним закрепляется карта наладки. Занимаясь разработкой, учитывают многие факторы ради получения заключительной картины.
Норма времени, выделяемая станочнику, предусматривает:
- специфику порядка диагностики станочного парка;
- наличие нескольких вариантов режима наладки;
- соблюдение требований к обслуживанию.
С целью определения нормы трудоемкости (единица измерения – человеко-часы или человеко-минуты) любой работы, учитывают время, на протяжении которого одна деталь обрабатывается на данном станке. Нормировщик также оперирует понятием штучной нормы времени, определяющей суммарное время в соответствии с видами работ.
Соответственно ему, общее время разбивается на основные и вспомогательные отрезки, мероприятия оргтехобслуживания; переходы между станками при многостаночном обслуживании; наблюдения за рабочим процессом; паузы, обусловленные эксплуатацией оборудования.
Институт труда располагает результатами нормирования для оборудования фрезерной и сверлильно-расточной групп, нормативами обеспечены токарные станки и автоматические линии.
ВАЖНО! Зная нормативы, руководители определяют степень занятости рабочего (вычисляется его интенсивность труда), распределяют зоны труда и устанавливают оптимальный рабочий темп.
Многостаночное обслуживание – подходы к расчету времени
На заводах с высокой степенью автоматизации, практикуется многостаночное обслуживание станков с чпу (формы организации труда – в бригадах, звеньях и индивидуально). Соответственно, закрепляются и зоны обслуживания.
Многостаночным обслуживанием предусмотрены затраты времени на:
- предварительный нагрев оборудования при холостом ходе, если это предусмотрено инструкцией по эксплуатации токарной техники;
- работу по программе управления станка с обслуживанием рабочего места;
- установку заготовок, снятие деталей и контроль их качества;
- восполнение личных нужд оператора;
- потери запланированного плана;
- выполнение подготовительно-заключительного этапа работы;
Классификацию многостаночного труда осуществляют по работам; зонам, видам и системам; функциям, выполняемым многостаночником.
Системы и методы обслуживания станков
На предприятиях практикуется циклическая система обслуживания – на рабочих местах и поточных линиях для станков, имеющих равную или близкую по величине протяженность времени, за которое осуществляется обработка детали. Ей характерен постоянный поток требований. Нециклическое состоит в том, что оператор сразу идёт обслуживать станок, где завершился автоматический режим работы. Ему характерны случайные требования на обслуживание.
Возможны и другие методы:
- сторожевой, – рабочий ведет наблюдение за всем станочным парком, закреплённым за ним, попутно определяя потребность в обслуживании. При приоритетном –очередность в обслуживании определяется оператором, исходя из стоимости обрабатываемых деталей.
- маршрутный, он заключается в обходе группы станков по заранее установленному маршруту.
Обслуживание нескольких станков, имеющих одинаковую или разную продолжительность операций по обработке заготовок, имеет свои нюансы. Однако все они подлежат нормированию в ходе тщательной разработки производственного процесса.
Заключение
На станках с ЧПУ для нормирования наладочных работ, нужно учесть много нюансов при расчете длительности выполнения различных операций.
Определяя заключительное время обработки детали на одном станке (речь идёт про токарную или ), нормы рассчитывают и для всего станочного парка.
МЕТОДИЧЕСКАЯ РАЗРАБОТКА ПО ДИСЦИПЛИНЕ
«ТЕХНОЛОГИЯ МАШИНОСТРОЕНИЯ»
Составитель преподаватель: Фазлова З.М.
Введение
Интенсификация производства, успешное внедрение новейшей техники и технологии требуют совершенствования организации труда, производства и управления, что возможно только на базе технического нормирования.
Нормирование труда - это установление меры затрат труда, тс суммарных общественно необходимых затрат рабочего времени на производство продукции определенной потребительской стоимости для данного периода производственно-технических условий. Важнейшими задачами нормирования труда являются последовательное улучшение организации труда и производства, снижение трудоемкости продукции, поддержание экономически обоснованных соотношений между ростом производительности труда и заработной платы. Нормирование труда должно способствовать активному внедрению передового опыта, достижений науки и техники.
Методическая разработка « Нормирование работ, выполняемых на станках с ЧП У» позволяет приобрести необходимые навыки установления обоснованной нормы времени на выполнение технологической операции. В нем изложены теоретические основы установления норм времени на технологическую операцию с ЧПУ. В приложении содержатся основные машиностроительные нормативы по труду.
НОРМИРОВАНИЕ РАБОТ, ВЫПОЛНЯЕМЫХ НА СТАНКАХ С ЧПУ
Основным путем автоматизации процессов механической обработки деталей мелкосерийного и единичного производства является применение станков с числовым программным управлением (ЧПУ). Станки с ЧПУ представляют собой полуавтоматы или автоматы, все подвижные органы которых соверши и рабочие и вспомогательные движения автоматически по заранее установленной программе. В ее состав входят технологические команды и численные значения перемещений рабочих органов станка.
Переналадка станка с ЧПУ, включая смену программы, требует незначительного времени, поэтому эти станки наиболее пригодны для автоматизации мелкосерийного производства.
Норма времени на выполнение операций на станках с ЧПУ Н вр состоит из нормы подготовительно-заключительного времени Т пз и нормы штучного времени Т шт:
(1)
Т шт
= (Т ц.а
+ Т в К Тв)
(2)
где n - количество деталей в изготавливаемой партии;
Т ц.а - время цикла автоматической работы станка по программе, мин;
Т в - вспомогательное время, мин;
К Тв - поправочный коэффициент на время выполнения ручной вспомогательной работы в зависимости от партии обрабатываемых деталей;
а тех, а орг, а отл - время на технологическое и организационное обслуживание рабочего места, на отдых и личные надобности при одностаночном обслуживании, % от оперативного времени.
Время цикла автоматической работы станка по программе рассчитывают по формуле
Т ц.а = Т о + Т мв (3)
где Т о - основное (технологическое) время на обработку одной детали, мин:
Т о
=
(4)
L i - длина пути, проходимого инструментом или деталью в направлении подачи при обработке технологического участка (с учетом врезания и перебега);
s м - минутная подача на данном технологическом участке, мм/мин;
Т мв - машинно-вспомогательное время по программе (на подвод и отвод детали или инструмента от исходных точек в зоны обработки, установку инструмента на размер, смену инструмента, изменение величины и направления подачи, время технологических пауз (остановок) и т.п.), мин.
Вспомогательное время определяют следующим образом:
Т в = Т в.у + Т в.оп + Т в.изм (5)
где Т в.у - время на установку и снятие детали, мин;
Т в.оп - вспомогательное время, связанное с операцией (не вошедшее в управляющую программу), мин;
Т в. изм - вспомогательное не перекрываемое время на измерение, мин.
Нормативы времени на установку и снятие детали определяются по видам приспособлений в зависимости от типов станков и предусматривают наиболее распространенные способы установки, выверки и крепления деталей в универсальных и специальных зажимах и приспособлениях.
Вспомогательное время, связанное с операцией, подразделяется:
а) на вспомогательное время, связанное с операцией, не вошедшее во время цикла автоматической работы станка по программе;
б) машинно-вспомогательное время, связанное с переходом, включенное в программу, относящееся к автоматической вспомогательной работе станка.
Необходимые размеры деталей, обрабатываемых на станках с ЧПУ, обеспечиваются конструкцией станка или режущего инструмента и точностью их настройки. В связи с этим время на контрольные измерения должно включаться в норму штучного времени только в том случае, если это предусмотрено технологическим процессом, и оно не может быть перекрыто временем цикла автоматической работы станка по программе.
Время на обслуживание рабочего места определяется по нормативам и типоразмерам оборудования с учетом одностаночного и многостаночного обслуживания в процентах от оперативного времени.
Время на отдых и личные надобности при обслуживании одним рабочим одного станка отдельно не выделяется и учтено во времени на обслуживание рабочего места.
Нормативы подготовительно-заключительного времени рассчитаны на наладку станков с ЧПУ для обработки деталей по внедренным управляющим программам и не включают действия по дополнительному программированию непосредственно на рабочем месте (кроме станков, оснащенных оперативными системами программного управления).
Нормы штучного времени на размерную настройку режущего инструмента вне станка предназначены для нормирования работ по настройке режущего инструмента для станков с ЧПУ, которая производится слесарями-инструментальщиками вне станка в специально оборудованном помещении с помощью специальных приборов.
ТИПОВАЯ ЗАДАЧА С РЕШЕНИЕМ
Исходные данные: деталь - вал (рис.1); материал - сталь 30Г; точность обработки поверхностей 1,2,3 - IT 10; шероховатость обработки поверхностей 1, 2 Ra 5; 3 - Ra 10.
Заготовка: метод получения - штамповка (обычной точности IT 16); состояние поверхности - с коркой; масса 4,5 кг; припуск на обработку поверхности: 1 - 6 мм; 2 - 4 мм; 3 - 5 мм.
Станок: модель 16К20ФЗ. Паспортные данные:
частота вращения шпинделя п (об./мин): 10; 18; 25; 35,5; 50; 71; 100; 140; 180; 200; 250; 280; 355; 500; 560; 630; 710; 800; 1000; 1400; 2000;
диапазон подач s м (мм/мин)
по оси координат х - 0,05...2800;
по оси координат z - 0,1...5600;
наибольшая сила, допускаемая механизмом продольной подачи, - 8000 Н, механизмом поперечной подачи - 3600 Н;
мощность привода главного движения - 11 кВт;
диапазон регулирования частоты вращения электродвигателя постоянной мощности - 1500...4500 об./мин.
Операция: базирование в центрах, с установкой поводка на поверхности.
1. Выбор стадий обработки.
Определяются необходимые стадии обработки. Для получения размеров детали, соответствующих квалитету 10, из заготовки квалитета 16 необходимо вести обработку в три стадии: черновую, получистовую и чистовую.
2. Выбор глубины резания.
Определяется минимально необходимая глубина резания для получистовой и чистовой стадии обработки (прил. 5).
При чистовой стадии обработки для поверхности 1, диаметр которой соответствует интервалу размеров 8...30 мм, рекомендуется глубина резания t = 0,6 мм; для поверхности 2, диаметр которой соответствует интервалу размеров 30...50 мм, t = 0,7 мм; для поверхности 3, диаметр которой соответствует интервалу размеров 50...80 мм, t = 0,8 мм.
Аналогично при получистовой стадии обработки для поверхности / рекомендуется t = 1,0 мм; для поверхности 2 - t - 1,3 мм; для поверхности 3 - t = 1,5 мм.
Рисунок 1 - Эскиз вала и траектория движения инструментов
Глубина резания для черновой стадии обработки определяется исходя из общего припуска на обработку и суммы глубин резания чистовой и получистовой стадии обработки: для поверхности 1 - t = 4,4 мм; для поверхности 2 - t = 2,0 мм; для поверхности 3 - t = 2,7 мм. Выбранные значения заносятся в таблицу 1.
Таблица 1 – Определение режима резания
|
Величина режима резания |
Стадия обработки поверхностей |
||||||||
|
Черновая |
Получистовая |
Чистовая |
|||||||
|
Глубина резания t, мм | |||||||||
|
Табличная подача s от, мм/об | |||||||||
|
Принятая подача s пр, мм/об | |||||||||
|
Табличная скорость резания V т, м/мин | |||||||||
|
Скорректированная скорость резания V, м/мин | |||||||||
|
Фактические обороты шпинделей n ф, м/мин | |||||||||
|
Фактическая скорость резания V ф, м/мин | |||||||||
|
Табличная мощность резания N т, кВт | |||||||||
|
Фактическая мощность резания N, кВт | |||||||||
|
Минутная подача s м, мм/мин | |||||||||
3. Выбор инструмента.
На станке 16К20ФЗ используют резцы с сечением державки 25 х 25 мм, толщина пластины 6,4 мм.
Исходя, из условий
обработки принимается трехгранная
форма пластина с углом при вершине
°
из твердого сплава Т15К6 для черновой и
получистовой стадий обработки и Т30К4 -
для чистовой стадии (прил. 3).
Нормативный период стойкости: Т = 30 мин.
4. Выбор подачи.
4.1. Для черновой стадии обработки подачу выбирается по прил. 3.
Для поверхности 1 при точении детали с диаметром до 50 мм и глубиной резания t = 4,4 мм рекомендуется подача s от =0,35 мм/об. Для поверхностей 2 и 3 соответственно рекомендуется подача s от =0,45 мм/об. и s от =0,73 мм/об.
По прил. 3 определяются поправочные коэффициенты на подачу в зависимости от инструментального материала К s и = 1,1 и способа крепления пластины K sp = 1,0.
4.2. Для получистовой стадии обработки значения подач определяются по прил. 3 аналогичным образом: для поверхностей 1 и 2 s от =0,27 мм/об., поверхности 3 s от =0,49 мм/об.
Поправочные коэффициенты на подачу в зависимости от инструментального материала K s и = 1,1, способа крепления платины K sp = 1,0.
По прил. 3 определяем поправочные коэффициенты на подачу черновой и получистовой стадий обработки для измененных условий обработки: в зависимости от сечения державки резца К s д = 1,0; прочности режущей части K s л = 1,05; механических свойств обрабатываемого материала К s и = 1,0; схемы установки заготовки К у =0,90; состояния поверхности заготовки K s п =0,85; геометрических параметров резца K sp =0,95; жесткости станка K sj = 1,0.
Окончательно подача черновой стадии обработки определяется:
Для поверхности 1
s пр1 =0,35·1,1·1,0·1,0·1,05·1,0·0,9·0,85·0,95·1,0 = 0,29 мм/об.;
Для поверхности 2
s пр2 =0,45·1,1·1,0·1,0·1,05·1,0·0,9·0,85·0,95·1,0 = 0,38 мм/об.;
Для поверхности 3
s пр3 = 0,73·1,1·1,0·1,0·1,05·1,0·0,9·0,85·0,95·1,0 = 0,61 мм/об.
Аналогично рассчитывается подача получистовой стадии обработки:
для поверхностей 1 и 2 s пр1,2 = 0,23 мм/об.;
для поверхности 3 s пр3 = 0,41 мм/об.
для поверхности 1 s от1 =0,14 мм/об.,
для поверхности 2 s от2 =0,12 мм/об.,
для поверхности 3 s от3 =0,22 мм/об.
По прил. 3 определяются поправочные коэффициенты на подачу чистовой стадии обработки для измененных условий: в зависимости от механических свойств обрабатываемого материала К s = 1,0; схемы установки заготовки К у =0,9; радиуса вершины резца K st = 1,0; квалитета точности обрабатываемой детали l 4 = 1,0. Окончательно подача чистовой стадии обработки определяется:
для поверхности 1 s пр = 0,14·1,0·0,9·1,0·1,0 = 0,13 мм/об.,
для поверхности 2 s п p = 0,12·1,0·0,9·1,0·1,0 = 0,11 мм/об.,
Для поверхности 3 s п p = 0,22·1,0·0,9·1,0·1,0 = 0,20 мм/об
Рассчитанные значения подач чистовой стадии обработки поверхностей заносятся в табл. 1.
5. Выбор скорости резания.
При черновой стадии обработки легированной стали с коркой с глубиной резания t = 4,4 мм и подачей s пр = 0,29 мм/об. скорость резания для поверхности 1 V т = 149 м/мин; с глубиной резания t = 2,0 мм и подачей s п p =0,38 мм/об. скорость резания для поверхности 2 V т = 159 м/мин; с глубиной резания t = 2,7 мм и подачей s пр = 0,61 мм/об. скорость резания для поверхности 3 V т = 136 м/мин.
По прил. 8, 9 выбираются поправочные коэффициенты для черновой стадии обработки в зависимости от инструментального материала: для поверхности 1 К ин = 1,0, для поверхностей 2 и 3 К ин =0,95.
Окончательно скорость резания для черновой стадии обработки составит:
для поверхности 1 V 1 = 149·0,85= 127 м/мин;
для поверхности 2 V 2 = 159·0,81 = 129 м/мин;
для поверхности 3 V 3 = 136·0,98 = 133 м/мин.
5.2. При получистовой стадии обработки стали легированной без корки с глубиной резания t до 3,0 мм и подачей s п p = 0,23 мм/об. скорость резания для поверхностей 1 и 2 - V T = 228м/мин; с глубиной резания t = 1,5 мм и подачей s пр =0,41мм/об. скорость резания для поверхности 3 - V т = 185 м/мин.
Поправочный коэффициент для получистовой стадии обработки в зависимости от инструментального материала K v = 0,95.
По прил. 8, 9 выбираются остальные поправочные коэффициенты на скорость резания при черновой и получистовой стадиях обработки для измененных условий:
в зависимости от группы обрабатываемости материала К v с = 0,9;
вида обработки K vo = 1,0;
жесткости станка K vo = 1,0;
механических свойств обрабатываемого материала К v м = 1,0; геометрических параметров резца:
для поверхностей 1 и 2 К v ф =0,95, для поверхности 3 К v ф = 1,15; периода стойкости режущей части К v Т = 1,0;
наличия охлаждения К v ж = 1,0.
Окончательно скорость резания при черновой стадии обработки определяется:
для поверхности 1 и 2 V 1,2 = 228 · 0,81 = 185 м/мин;
для поверхности 3 V 3 = 185 · 0,98 = 181 м/мин.
5.3. Скорость резания для чистовой стадии обработки определяется по прил. 8, 9:
при t = 0,6 мм и s п p =0,13 мм/об. для поверхности 1 V T =380 м/мин;
при t = 0,7мм и s п p =0,11 мм/об. для поверхности 2 V T =327 м/мин;
при t = 0,8 мм и s п p =0,2 мм/об. V Т =300 м/мин.
По прил. 8, 9 определяется поправочный коэффициент на скорость резания для чистовой стадии обработки в зависимости от инструментального материала; K V н =0,8. Поправочные коэффициенты для чистовой стадии численно совпадают с коэффициентами для черновой и получистовой стадий.
Общий поправочный коэффициент на скорость резания при чистовой стадии обработки: K v = 0,68 - для поверхностей 1 и 2; K v = 0,80 - для поверхности 3.
Окончательно скорость резания на чистовой стадии:
для поверхности 1 V 1 = 380·0,68 = 258 м/мин;
для поверхности 2 V 2 = 327·0,68 = 222 м/мин;
для поверхности 3 V 3 = 300·0,80 = 240 м/мин.
Табличные и скорректированные значения скорости резания заносятся в табл. 1.
5.4. Частота вращения шпинделя по формуле
При черновой стадии обработки поверхности 1
n = =1263 об./мин.
Принимается частота вращения, имеющуюся на станке, n ф = = 1000 об./мин. Тогда фактическая скорость резания определяется по формуле:
V ф = = 97,4 м/мин.
Расчет частоты вращения шпинделя, корректировку ее по паспорту станка и расчет фактической скорости резания для остальных поверхностей и стадий обработки проводятся аналогично. Результаты расчетов сведены в табл. 1.
Так как станок 16К20ФЗ оснащен автоматической коробкой скоростей, то принятые значения частот вращения шпинделя задаются непосредственно в управляющей программе. Если используемый станок имеет ручное переключение частоты вращения шпинделя, в управляющей программе необходимо предусмотреть технологические остановки для переключения или задавать для всех поверхностей и стадий обработки наименьшую из рассчитанных частоту вращения.
5.5. После расчета фактической скорости резания для чистовой стадии обработки корректируется подача в зависимости от шероховатости обработанной поверхности.
По прил. 8, 9 для получения шероховатости не более Ra 5 при обработке конструкционной стали со скоростью резания V ф = 100 м/мин резцом с радиусом при вершине r в = 1,0 мм рекомендуется подача s от =0,47 мм/об.
По прил. 8, 9 определяются поправочные коэффициенты на подачу, шероховатости обработанной поверхности для измененных условий: в зависимости от:
механических свойств обрабатываемого материала К s =1,0;
инструментального материала К s и = 1,0;
вида обработки К s о =1,0;
наличия охлаждения К s ж =1,0.
Окончательно максимально допустимая подача по шероховатости для чистовой стадии обработки поверхностей 1 и 2 определяется по формуле
s о =0,47·1,0·1,0·1,0·1,0=0,47 мм/об.
Подачи для чистовой стадии обработки поверхностей 1 и 2, рассчитанные выше, не превышают этого значения.
Ни одно из рассчитанных значений не превышает мощности привода главного движения станка. Следовательно, установленный режим резания по мощности осуществим (расчет не приводится).
6. Определение минутной подачи .
Минутную подачу по формуле
s м = n ф s о
При черновой стадии обработки для поверхности 1
s м = 1000 · 0,28 = 280 мм/мин.
Значения минутной подачи для остальных поверхностей и стадий обработки рассчитываются аналогично и наносим в табл. 1.
7. Определение времени автоматической работы станка программе.
Время автоматической работы станка по программе по общей части.
Для станка I6ВТ2ОФЗ время фиксации револьверной головки Т иф = 2 с и время поворота револьверной головки на одну позицию Т ип = 1.
Результаты расчета приведены в табл. 2.
8. Определение нормы штучного времени.
8.1. Норма штучного времени определяется по формуле (2)
8.2. Вспомогательное время складывается из составляющих, выбор которых осуществляется по 1-й части нормативов (формула(5)). Вспомогательное время на установку и снятие детали Т в.у = 0,37 мин (прил.12).
Вспомогательное время, связанное с операцией, Т в.оп содержит в себе время на включение и выключение станка, на проверку возврата инструмента в заданную точку после обработки, на установку и снятие щитка, предохраняющего от забрызгивания эмульсией (прил. 12, 13):
Т в.оп = 0,15+0,03=0,15 мин.
Вспомогательное время а контрольные измерения содержит время на два замера односторонней предельной скобой, четыре замера штангенциркулем и одно измерение простым фасонным шаблоном (прил. 18):
Т в.из =(0,045+0,05)+(0,11+0,13+0,18+0,21)+0,13=0,855 мин.
8.3. Время автоматической работы станка по программе рассчитано на каждом участке траектории инструментов и сведено в табл. 2.
Таблица 2 – Время автоматической работы станка по программе
Продолжение таблицы 2
|
Участок траектории (номера позиций инструментов предыдущего и рабочего положений) |
Перемещение по оси Z, мм |
Перемещение по оси X, мм |
Длина i-го участка траектории инструмента |
Минутная подача на i-м участке |
Основное время автоматической работы станка по программе |
Машинно-вспомогательное время |
|
Инструмент № 2 – инструмент № 3 | ||||||
|
Инструмент № 3 – инструмент № 4 | ||||||
8.4. Окончательное время цикла автоматической работы станка по программе
Т ц.а =2,743+0,645 = 3,39 мин.
8.5. Суммарное вспомогательное время
В =0,37+0,18+0,855 = 1,405 мин.
8.6. Время на организационное и техническое обслуживание рабочего места, отдых и личные надобности составляет 8 % от оперативного времени (прил. 16).
8.7. Окончательно норма штучного времени:
Т шт = (3,39+ 1,405) (1+0,08) = 5,18 мин.
9. Подготовительно-заключительное время.
Подготовительно-заключительное время определяем по формуле
Т пз = Т пз1 + Т пз2 + Т пз3 + Т п.обр.
Время на организационную подготовку: Т пз1 = 13 мин,
время на наладку станка, приспособления, устройства числового программного управления
Т пз2 = 4,0 + 1,2 +0,4+0,8+0,8 + 1,0 + 1,2 + 1,2 + 2,5+0,3 =13,4 мин;
время на пробную обработку детали
Т пр.обр = 2,2 + 0,945 = 3,145 мин.
Общее подготовительно-заключительное время
Т пз = 13 + 13,4 + 3,145 = 29,545 мин.
10. Размер партии деталей
n = N/S,
где S - число запусков в год.
Для среднесерийного производства S = 12, следовательно,
n = 5000/12=417.
11. Штучно-калькуляционное время
Т шт.к = Т шт + Т пз / n = 5,18+29,545/417 = 5,25мин.