Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
ЧПУ новое.doc
Скачиваний:
331
Добавлен:
18.03.2015
Размер:
3.88 Mб
Скачать

ФГОУ СПО Нефтекамский машиностроительный колледж

Нормирование работ выполняемых на станках с чпу

МЕТОДИЧЕСКАЯ РАЗРАБОТКА ПО ДИСЦИПЛИНЕ

«ТЕХНОЛОГИЯ МАШИНОСТРОЕНИЯ»

Составитель преподаватель: Фазлова З.М.

2013

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 ЧПУ» 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 Нвр состоит из нормы подготовительно-заключительного времени Тпз и нормы штучного времени Тшт:

(1)

Тшт = (Тц.а + ТвКТв) (2)

где n — количество деталей в изготавливаемой партии;

Тц.а — время цикла автоматической работы станка по программе, мин;

Тв - вспомогательное время, мин;

КТв — поправочный коэффи­циент на время выполнения ручной вспомогательной работы в зависимости от партии обрабатываемых деталей;

атех, аорг, аотл — 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

Тц.а = То + Тмв (3)

где То - основное (технологическое) время на обработку одной детали, мин:

То = (4)

Li - длина пути, проходимого инструментом или деталью в направлении подачи при обработке технологического участка (с учетом врезания и перебега);

sм — минутная подача на данном технологическом участке, мм/мин;

Тмв — 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:

Тв = Тв.у + Тв.оп + Тв.изм (5)

где Тв.у — время на установку и снятие детали, мин;

Тв.оп — вспомогательное время, связанное с опера­цией (не вошедшее в управляющую программу), мин;

Тв. 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

Рассчитать режимы резания и нормы штучного времени на обработку заготовки вала на токарном станке с ЧПУ.

Исходные данные: деталь — вал (рис.1); материал — сталь 30Г; точность обработки поверхностей 1,2,3 IT10; ше­роховатость обработки поверхностей 1, 2 Ra5; 3 Ra10.

Заготовка: метод получения — штамповка (обычной точно­сти IT16); 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 sм (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.

Содержание операции — точить поверхности 1, 2, 3.

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

1

2

3

1

2

3

1

2

3

Глубина резания t, мм

4,4

2,0

2,7

1,0

1,3

1,5

0,6

0,7

0,8

Табличная подача sот, мм/об

0,35

0,45

0,73

0,27

0,27

0,49

0,14

0,12

0,22

Принятая подача sпр, мм/об

0,29

0,38

0,61

0,23

0,23

0,41

0,13

0,11

0,20

Табличная скорость резания Vт, м/мин

149

159

136

228

228

185

380

327

300

Скорректированная скорость резания V, м/мин

127

129

133

185

185

181

258

222

240

Фактические обороты шпинделей nф, м/мин

1000

1000

400

1400

400

560

2000

2000

1000

Фактическая скорость резания Vф, м/мин

97,4

110

89

127,5

145

121,4

176

201

218

Табличная мощность резания Nт, кВт

7,2

5,8

7,1

5,7

5,7

8,2

Фактическая мощность резания N, кВт

4,7

4,0

4,6

3,2

3,6

5,3

Минутная подача sм, мм/мин

280

360

228

322

322

230

260

260

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 sот =0,35 мм/об. Для поверхностей 2 и 3 соответственно рекоменду­ется подача sот =0,45 мм/об. и sот =0,73 мм/об.

По прил. 3 определяются поправочные коэффициенты на пода­чу в зависимости от инструментального материала Кsи = 1,1 и способа крепления пластины Ksp = 1,0.

4.2. Для получистовой стадии обработки значения подач опре­деляются по прил. 3 аналогичным образом: для поверхностей 1 и 2 sот =0,27 мм/об., поверхности 3 sот =0,49 мм/об.

Поправочные коэффициенты на подачу в зависимости от ин­струментального материала Ksи = 1,1, способа крепления плати­ны Ksp = 1,0.

Рекомендуемые подачи заносятся в таблицу 1.

  1. По прил. 3 определяем поправочные коэффициенты на подачу черновой и получистовой стадий обработки для из­мененных условий обработки: в зависимости от сечения дер­жавки резца Кsд = 1,0; прочности режущей части Ksл = 1,05; механических свойств обрабатываемого материала Кsи = 1,0; схемы установки заготовки Ку =0,90; состояния поверхности за­готовки Ksп =0,85; геометрических параметров резца Ksp =0,95; жесткости станка Ksj = 1,0.

  2. Окончательно подача черновой стадии обработки опреде­ляется:

• для поверхности 1

sпр1 =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

sпр2 =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

sпр3 = 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 sпр1,2 = 0,23 мм/об.;

для поверхно­сти 3 sпр3 = 0,41 мм/об.

4.5. Для чистовой стадии обработки рекомендуются следую­щие подачи (прил. 3):

  • для поверхности 1 sот1 =0,14 мм/об.,

  • для поверхности 2 sот2 =0,12 мм/об.,

  • для поверхности 3 sот3 =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 Кs = 1,0; схемы установки заготовки Ку=0,9; радиуса вершины резца Kst= 1,0; квалитета точности обрабатываемой детали l4 = 1,0. Окончательно подача чистовой стадии обработки определяется:

  • для поверхности 1 sпр = 0,14·1,0·0,9·1,0·1,0 = 0,13 мм/об.,

  • для поверхности 2 sпp = 0,12·1,0·0,9·1,0·1,0 = 0,11 мм/об.,

• для поверхности 3 sпp = 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.

5.1. Рекомендуемые значения скорости резания для черновой и получистовой стадий обработки выбираем из прил. 8.

При черновой стадии обработки легированной стали с кор­кой с глубиной резания t = 4,4 мм и подачей sпр = 0,29 мм/об. скорость резания для поверхности 1 Vт= 149 м/мин; с глубиной резания t = 2,0 мм и подачей sпp=0,38 мм/об. скорость резания для поверхности 2 Vт= 159 м/мин; с глубиной резания t = 2,7 мм и подачей sпр = 0,61 мм/об. скорость резания для поверхности 3 Vт= 136 м/мин.

По прил. 8, 9 выбираются поправочные коэффициенты для черновой стадии обработки в зависимости от инструментального материала: для поверхности 1 Кин = 1,0, для поверхностей 2 и 3 Кин =0,95.

Окончательно скорость резания для черновой стадии обра­ботки составит:

  • для поверхности 1 V1= 149·0,85= 127 м/мин;

  • для поверхности 2 V2 = 159·0,81 = 129 м/мин;

  • для поверхности 3 V3 = 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 sпp= 0,23 мм/об. скорость резания для поверхностей 1 и 2 - VT=228м/мин; с глуби­ной резания t = 1,5 мм и подачей sпр=0,41мм/об. скорость резания для поверхности 3 - Vт = 185 м/мин.

Поправочный коэффициент для получистовой стадии обра­ботки в зависимости от инструментального материала Kv = 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 Кvс = 0,9;

вида обработки Kvo = 1,0;

жесткости станка Kvo = 1,0;

механических свойств обрабатывае­мого материала Кvм = 1,0; геометрических параметров резца:

для поверхностей 1 и 2 Кvф =0,95, для поверхности 3 Кvф = 1,15; пе­риода стойкости режущей части КvТ = 1,0;

наличия охлаждения Кvж = 1,0.

Окончательно скорость резания при черновой стадии обработки определяется:

  • для поверхности 1 и 2 V1,2 = 228 · 0,81 = 185 м/мин;

  • для поверхности 3 V3 = 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 sпp =0,13 мм/об. для по­верхности 1 VT =380 м/мин;

при t = 0,7мм и sпp=0,11 мм/об. для поверхности 2 VT =327 м/мин;

при t = 0,8 мм и sпp =0,2 мм/об. VТ =300 м/мин.

По прил. 8, 9 определяется поправочный коэффициент на скорость резания для чистовой стадии обработки в зависимости от инструментального материала; KVн =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: Kv = 0,68 — для поверхностей 1 и 2; Kv = 0,80 — для поверхности 3.

Окончательно скорость резания на чистовой стадии:

  • для поверхности 1 V1 = 380·0,68 = 258 м/мин;

  • для поверхности 2 V2 = 327·0,68 = 222 м/мин;

  • для поверхности 3 V3 = 300·0,80 = 240 м/мин.

Табличные и скорректированные значения скорости резания заносятся в табл. 1.

5.4. Частота вращения шпинделя по формуле

n=

При черновой стадии обработки поверхности 1

n = =1263 об./мин.

Принимается частота вращения, имеющуюся на станке, nф = = 1000 об./мин. Тогда фактическая скорость резания определяется по формуле:

Vф = = 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 Ra5 при обработке конструкционной стали со скоростью резания Vф = 100 м/мин резцом с радиусом при вершине rв = 1,0 мм реко­мендуется подача sот =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 Кs=1,0;

инструментального материала Кsи = 1,0;

вида обработки Кsо =1,0;

наличия охлаждения Кsж =1,0.

Окончательно максимально допустимая подача по шероховатости для чистовой стадии обработки поверхностей 1 и 2 определяется по формуле

sо=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

sм = nф sо

При черновой стадии обработки для поверхности 1

sм = 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 Тиф = 2 с и время поворота револьверной головки на одну позицию Тип = 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 Тв.у = 0,37 мин (прил.12).

Вспомогательное время, связанное с операцией, Тв.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):

Тв.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):

Тв.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

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 № 4 – инструмент № 1

0–1

1–2

2–3

3–4

4–5

5–6

6–7

7–8

8–9

9–10

10–11

11–12

-149,0

-51,0

0,0

-100,0

0,0

-151,0

0,0

-51,0

0,0

-100,0

0,0

-151,0

-184,5

0,0

2,0

0,0

5,0

0,0

-8,0

0,0

2,0

0,0

6,0

0,0

237,20

51,00

2,00

100,00

5,00

151,00

8,00

51,00

2,00

100,00

6,00

151,00

4000

280

280

360

360

2000

2000

322

322

322

322

2000

0,182

0,007

0,270

0,158

0,060

0,310

0,083

0,059

0,013

0,076

0,004

0,019

0,076

Инструмент № 1 –

инструмент № 2

12–13

13–14

14–15

15–16

16–17

17–18

0,0

-51,0

0,0

-100,0

0,0

3,4

-9,5

0,0

2,0

0,0

7,0

0,0

0,50

51,00

2,00

100,00

7,00

3,50

2000

260

260

260

260

400

0,196

0,008

0,385

0,027

0,050

0,005

0,009

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

18–19

19–20

20–21

21–22

22–23

23–24

24–25

25–26

0,0

0,0

61,5

0,0

0,0

59,5

-6,0

20,0

0,0

20,0

19,0

0,0

6,00

77,00

20,00

61,50

20,00

72,70

19,00

59,50

1000

228

2000

2000

2000

230

2000

2000

0,377

0,316

0,050

0,006

0,010

0,031

0,010

0,009

0,030

Инструмент № 3 –

инструмент № 4

26–27

27–28

28–29

29–30

31–32

32–33

33–34

34–35

35–36

36–37

37–38

38–39

39–0

0,0

0,0

30,5

-19,1

10,1

164,0

10,10

11,90

5,95

5,95

5,95

5,95

5,95

5,95

5,95

5,95

5,95

12,10

343,20

2000

110

130

140

150

170

180

200

220

230

200

170

2000

4000

0,108

0,045

0,042

0,039

0,035

0,033

0,029

0,027

0,025

0,029

0,035

0,009

0,010

0,086

То = 2,743

Тмв=0,645

8.4. Окончательное время цикла автоматической работы станка по программе

Тц.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:

Тшт = (3,39+ 1,405) (1+0,08) = 5,18 мин.

9. Подготовительно-заключительное время.

Подготовительно-заключительное время определяем по формуле

Тпз = Тпз1+ Тпз2+ Тпз3+ Тп.обр.

Время на организационную подготовку: Тпз1 = 13 мин,

время на наладку станка, приспособления, устройства числового программного управления

Тпз2 = 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

Тпр.обр = 2,2 + 0,945 = 3,145 мин.

Общее подготовительно-заключительное время

Тпз = 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

Тшт.к = Тшт + Тпз/ n = 5,18+29,545/417 = 5,25мин.