2.3. Назначение режимов резания и нормы времени на все операции.

При определении режимов резания статистическим (табличным) методом используют нормативные таблицы в зависимости от выбранного типа производства и установленного вида обработки заготовки. Табличный метод определения режимов резания сравнительно прост. Этот метод дает возможность ускорить разработку техпроцессов и сократить сроки подготовки к запуску изготовления данного изделия.

Техническая норма времени на обработку заготовки является одной из основных параметров для расчета стоимости изготовляемой детали.

Техническую норму времен определяют на основе технических возможностей технологической оснастки, режущего инструмента, станочного оборудования и правильной организации рабочего места.

Общая норма времени Тш=То+Тв+Тто+Топ, где

То – технологическое (основное) время

Тв – вспомогательное время

Тобсл. – время на обслуживание рабочего места

Топ – время на отдых и естественные надобности

Технологическое время для многих видов обработки

,

где Lр.х. – расчетная длина рабочего хода режущего инструмента

i - число рабочих ходов

n_ст - частота вращения шпинделя станка, об/мин

s_ст - подача станка, мм/об

Расчет режимов резания аналитическим способом.

Операция 075

Переход 1:

Рассверлить отверстие до ø26мм

мм

Подача s=0,43 мм/об (табл. 25 стр.277 «Справочник технолога-машиностроителя» т.2 под ред. А.Г. Косиловой)

Скорость резания

Т- стойкость инструмента,

Т=25мин. (табл.30 стр.279 «Справочник технолога-машиностроителя» т.2 под ред. А.Г. Косиловой)

К_v – поправочный коэффициент, K_v=K_mv*K_uv*K_lv

K_mv=0,5 (табл.3 стр.262 «Справочник технолога-машиностроителя» т.2 под ред. А.Г. Косиловой)

K_uv=0,83 (табл.6 стр.263 «Справочник технолога-машиностроителя» т.2 под ред. А.Г. Косиловой)

K_lv=1 (табл.31 стр.280 «Справочник технолога-машиностроителя» т.2 под ред. А.Г. Косиловой).

К_v=0,5*0,83*1=0,415

По табл.29 стр.279«Справочник технолога-машиностроителя» т.2 под ред. А.Г. Косиловой находим коэффициенты и показатели степени для сверла из сплава ВК-8

Сv	q	x	y	m
10,8	0,6	0,2	0,3	0,25

Частота вращения шпинделя

По паспортным данным станка принимаем n=250об/мин

Тогда фактическая скорость

V=20,4м/мин

Момент кручения М_кр=10С_м*D^q*t^x*s^y*K_p

По табл.32 стр.281 «Справочник технолога-машиностроителя» т.2 под ред. А.Г. Косиловой находим коэффициенты и показатели степени для рассверливания

См	q	x	y
0,196	0,85	0,8	0,7

К_р=К_мр=(σ_в/750)ⁿ

n=0,75 (табл.9 стр264 «Справочник технолога-машиностроителя» т.2 под ред. А.Г. Косиловой).

К_р=((150*9,8)/750)^0,75=1,66

М_кр.=10*0,196*26^0,85*0,5^0,8*0,43^0,7*1,66=16,51Н*м

М_к =16,51Н*м

Осевая сила P₀=10C_p*t^x*s^y*K_p

Табл.32 стр.281«Справочник технолога-машиностроителя» т.2 под ред. А.Г. Косиловой

Сp	q	x	y
46	-	1	0,4

Осевая сила Р₀=10*46*0,5¹*43^0,4*1,66=1035Н

Р₀=1035Н

Мощность резания N_c=(M_кр*n)/9750=(16,51*250)/9750=0,42кВт

N_c=0,42кВт

Переход 2:

Зенкеровать отверстие до ø26,7мм

Инструмент – зенкер ø26,7 с пластинами из сплава Т15К6, число зубьев z=4

Глубина резания

Подача s=0,8мм/об (табл.26 стр.277 «Справочник технолога-машиностроителя» т.2 под ред. А.Г. Косиловой)

Скорость резания ,

Стойкость зенкера Т=40мин. (табл.30 стр.280«Справочник технолога-машиностроителя» т.2 под ред. А.Г. Косиловой)

По табл.29 стр.279«Справочник технолога-машиностроителя» т.2 под ред. А.Г. Косиловой находим коэффициенты и показатели степени для зенкера из сплава Т16К6

Сv	q	x	y	m
10	0,6	0,3	0,6	0,45

Частота вращении шпинделя

По паспортным данным принимаем n=125об/мин

Фактическая скорость

V=10,45м/мин

Момент кручения М_кр=10С_м*D^q*t^x*s^y*K_p

Табл32 стр.281 «Справочник технолога-машиностроителя» т.2 под ред. А.Г. Косиловой

См	q	x	y
0,196	0,85	0,8	0,7

М_кр.=10*0,196*26,7^0,85*0,35^0,7*0,8^0,71*1,66=19,62Н*м

М_кр.=19,62Н*м

Осевая сила

P₀=10C_p*t^x*s^y*K_p

Табл.32 стр.281«Справочник технолога-машиностроителя» т.2 под ред. А.Г. Косиловой

Сp	q	x	y
46	-	1	0,4

Р₀=10*46*0,35¹*0,8^0,4*1,66=244Н

Р₀=244Н

Мощность резания N_c=(M_кр*n)/9750=(19,62*125)/9750=0,25кВт

N_c=0,25кВт

Переход 3:

Развернуть отверстие ø27Н9мм

Инструмент: развертка с передней направляющей, z=8, режущая часть из сплава Т15К6

Глубина резания

Подача s=1,2мм/об (табл.27 стр.277 «Справочник технолога-машиностроителя» т.2 под ред. А.Г. Косиловой)

Стойкость развертки Т=50мин. (табл.30 стр.280 «Справочник технолога-машиностроителя» т.2 под ред. А.Г.Косиловой)

Скорость резания

По табл.29 стр.279«Справочник технолога-машиностроителя» т.2 под ред. А.Г.Косиловой находим коэффициенты и показатели степени для развертки из сплава Т15К6

Сv	q	x	y	m
14	0,4	0,75	1,05	0,85

Частота вращения шпинделя

По паспорту станка принимаем n=40об/мин

Фактическая скорость

V=3,4м/мин

Определяем Мкр. по формуле на стр.280 «Справочник технолога-машиностроителя» т.2 под ред. А.Г.Косиловой

,

где s_z - подача на зуб развертки, z – число зубьев развертки

s_z=1,2/8=0,15мм/зуб

Значения коэффициентов и степеней находим в табл.22 стр.273 «Справочник технолога-машиностроителя» т.2 под ред. А.Г.Косиловой

Сp	q	x	y
204	-	1	0,75

Мощность резания N_c=(M_кр*n)/9750=(8*1,2)/9750=1Вт

Время

Время То на операцию 075

То=0,19+0,2+0,42=0,81мин.

То=0,81мин.

Вспомогательное время на установку и закрепление, снятие детали

t_уст=0,75мин.

Время на управление станком:

Включение и выключение станка

t=0,04мин.

Открытие и закрытие оградительного щитка

t=0,03мин

Время на измерение заготовки штангенциркулем и калибрами

t=0,42 мин*3=1,26мин.

Тв=0,75+0,04+0,03+1,26=2,08мин.

Тв=2,08мин.

Топеративное=Тосн.+Твспомогат.

Топ.=То+Тв=0,81+2,08=2,89мин.

Топ.=2,89мин.

Ттех.обсл. – время на техническое обслуживание рабочего места (смена затупившегося инструмента, регулировка и наладка станка)

Торг.обсл. – время на уход за рабочим местом, осмотр борудования, очистка и смазывание, уборка рабочего места и т.д.

Тобс.=Ттех.обс.+Торг.обсл.=Топ.*0,06=2,89*0,06=0,17мин.

Тобс.=0,17мин.

На отдых и естественные надобности

Топ=Топ*0,025=2,08*0,025=0,052мин.

Топ.=0,052мин.

Тшт=То+Тв+Тоб+Топ=0,81++2,08+0,17+0,052=3,11мин.

Тшт=3,11мин.

Партия деталей составляет 51 шт.

Тп.з. – время, затрачиваемое на подготовку исполнителя на ознакомление с чертежами, инструкциями, получение заготовки,

Тшт.к.=Тшт+Тп.з./n

Подготовительно-заключительное время

Тп.з.=20мин.

Тшт.к.=3,11+20/51=3,5мин.

Тшт.к.=3,5мин.

При выборе оборудования надо выбирать прогрессивное современное оборудование, которое позволит сократить время на наладку оборудования, создание станочных приспособлений. Современные обрабатывающие центры обрабатывают заготовки с наименьшими затратами времени, точность деталей высокая.

Рассмотрим современный станок DMU 60 monoblok.

DMU 60 monoblok DECKEL MANO (Германия) – универсальный фрезерно-расточной станок предназначен для фрезерования металлов (всех авиационных – алюминий, сталь, титан и т.д.), дерева, пластмасс; фрезерования и точения металлов, дерева, армированных стекловолокном пластмассы (при определенных условиях).

Характеристика станка:

• Высокая динамика, новая фрезерная головка с осью для отрицательных углов до 30º, уникальный выбор различных шпинделей и многообразие операций.

• Универсальность с тремя осями – стандартно, операции расширения для пятиосевой обработки.

• Ускоренный ход до 30м/мин, и быстрые поворотные оси для оптимального использования в производстве форм.

• Компактная конструкция и небольшая высота станка при обширной рабочей зоны с большим ходом по оси Z.

• Встроенный транспортер для удаления стружки.

• Магазин инструмента на 24 места стандартно.

• Ось В с поворотом на 150º. Обработка при отрицательных углах до 30º

Главные узлы станка:

1. Шкаф управления

2. Пульт упраления и ЧПУ

3. Бак СОЖ

4. Стол

5. Инструментальный магазин

6. Фрезерная головка

7. Защитная кабина

Управлять станком можно как и с пульта ЭВМ, так и с ручного пульта управления ( имеются магниты для крепления к корпусу, нельзя подносить к экрану из-за чувствительности к магнитным помехам)

Станок в достаточной мере оснащен устройствами обеспечения безопасности.

Важнейшие компоненты защиты:

• устройство защиты от стружки и СОЖ с дверью рабочего пространства, имеющей узлы контроля и блокировки;

• переключатель с ключом для режимов нормальной работы и наладки; контролируемые двери шкафа управления и двери для обслуживания станка.

• Дверь рабочей зоны отпирается и запирается при помощи клавиши.

Когда дверь рабочей зоны не заперта или открыта, то вращение шпинделя и движение суппортов по осям возможно только в наладочном режиме; скорости вращения шпинделя, подач и ускоренного хода ограничены.

Технические характеристики:

Ход, мм

X 630

Y 560

Z 560

Крутящий момент 40/100 о.д.в., Нм 130 / 15

Главный привод (частота вращения), об/мин 18000

Скоростной ход и подача, м/мин

X 30

Y 30

Z 30

Режим наладки, м/мин X 2

Y 2

Z 2

Ускорение по осям , m/s² X 6

Y 7

Z 4

Количество мест в магазине 24 (2*12)

Зажим инструмента гидравлический / механический

Максимальная длина инструмента

от торца шпинделя, мм 150

максимальный вес инструмента, кг 3,5

поворот головы шпинделя 120º

по B 30º

Жесткий стол:

Размер стола, мм 1000*600

Расстояние между Т-образными пазами, мм 63

Число Т-образных пазов / размер

зажимные пазы 9/14

юстировочный паз (6-й паз спереди) 1/14

NC-поворотный стол, встроенный в жесткий стол

Поверхность зажима, мм 600*1000

Центральное отверстие, мм 50

Число Т-образных пазов / размер

зажимные пазы 8/14

юстировочный паз (центральный) 1/14

Расстояние между Т-образными пазами, мм 63

Фиксация поворотной плиты тормозом двигателя

Смазка Divinol консистентная

Привод (серво-двигатель АС)

Число оборотов двигателя, мин^-1 4500

Крутящий момент Мо, Нм 9,5

Число оборотов стола, мин^-1 макс.40

Вес стола, кг 850

Нагрузка на жесткий стол, кг 500

С накладным NC-поворотным столом, кг 200

NC-поворотный стол 500

NC-поворотный стол с плитой 400

DMG Control Panel c 15” TFT экраном и программным обеспечением 3D.

Системное управление:

Короткое время цикла выполнения программы, очень точное перемещение синхронно до пяти осей, быстрая реакция на операторском уровне вплоть до свободной процессорной системой Windows.

Особенности:

• 3-Dотображение детали

• Координатное преобразование

• Быстрое сопоставление программ, благодаря графическому программированию

Управление:

Контроль СОЖ

На станке установлен дополнительный агрегат для смазки вращающегося узла внутреннего подвода СОЖ. При падении в нем смазки ниже определенного уровня, отрабатываемая программа прерывается и на системе управления появляется сообщение об ошибке. Актуальный кадр обрабатывается, после чего программа прерывается. Для продолжения работы надо пополнить уровень масла.

Контроль усилия резания

В стандартном исполнении станок защищается системой контроля нагрузки

на шпинделе. При превышении значения потребления тока, установленного на заводе-изготовителе, блокируется разрешающий сигнал активных осей до тех пор, пока нагрузка главного привода не опустится ниже установленного значения. При таком контроле не учитываются применяемые инструменты, а контролируется только максимальная нагрузка на шпинделе.

Имеются три вида контроля:

1. При превышении заданного граничного значения движение подачи блокируется до тех пор, пока значение не будет находиться в допустимой области

2. При превышении заданного значения движение подачи блокируется до тех пор, пока значение не будет находиться в допустимой области. Одновременно происходит переключение в режим покадровой обработки и появляется сообщение на экране.

3. При превышении заданного значения подача блокируется, дается команда NC-стоп, и шпиндель с некоторой задержкой останавливается.

При отработке (пробном фрезеровании) значение максимально потребляемого тока записывается в таблицу инструментов каждого активного инструмента при выборе одного из трех вариантов контроля по нагрузке или смене инструмента. При этом переписывается ранее записанное значение.

C30U фирмы Hermel (Германия) – универсальный агрегатированный модульный обрабатывающий центр многоцелевого назначения.

Имеет новой устройство для смены паллет в двух типоразмерах, что позволяет проводить 4-х и 5-ти осевую обработку. Точность и быстрота для ускоренных ходов до 60м/мин.

Способы обработки:

Фрезерование плоскостей, круглофрезерование, винтовое фрезерование, зубофрезерование, профильное фрезерование, фасонное фрезерование.

Материалы: металл, древесина, пластмассы.

Главные узлы станка:

1. Распределительный шкаф

2. Фрезерный шпиндель

3. Защитная кабина

4. Поворотный круглый стол ø630мм

5. Станина станка

6. Станция загрузки инструментального магазина

7. Крышка инструментального магазина

8. Пульт управления

9. Доска для письма выдвижная

Имеются:

Стружкоуловитель выдвижной

Пистолет для смыва стружки

Выдвижной ящик для стружки

Транспортер стружки

Устройство для отсасывания масляного тумана

Технические характеристики:

Путь перемещения, мм

По оси Х 650

Y 600

Z 500

Усилие подачи, Н 700

Ускоренная подача, м/с² 6

Допуск на точность позиционирования, мм 0,008

Линейная ускоренная подача, м/мин 60

Наклонно-поворотный стол с ЧПУ

Поворотный круглый стол ø630

Зона вращения поворотного стола

Ось А в целом 145º

из них назад в направлении А- -115º

из этого вперед в А+ +30º

Нагрузка стола (стандарт), кг 600

Максимальная грузоподъемность стола, кг 1000

Зона вращения поворотного круглого стола (ось С)

Зона вращения плиты стола 360º

Погрешность позиционирования поворотного круглого стола

ось А 16”

ось С 9”

Моменты поворотного круглого стола

останов момент оси А (стандарт), Нм 3625

А (динамик) 7250

зажимной момент оси С, Нм 5200

Число оборотов осей

ось А, об/мин 25

ось С 65

Т-образные пазы 14Н7( 8шт в форме звезды)

Центровое отверстие ø32Н7

Фрезерный шпиндель

Диапазон скоростей вращения, об/мин 2000 - 10000

При скорости вращения	1500	10000
Мощность при 40% / 100% перемещения ускоренным ходом	25 / 16,8 кВт	7 кВт
Крутящий момент при 40% / 100% перемещения ускоренным ходом	159 / 10 кВт	6,7 кВт

Непробиваемость кожуха кабины при

максимальной скорости вращения до

инструмента диаметром, мм макс. 140

Инструментальный магазин

максимальное количество ячеек магазина 32

максимальная загрузка магазина, кг 128

максимальный вес инструмента, кг 8

максимальный диаметр инструмента, мм² 90

максимальная длина инструмента, мм 300

Вес станка, кг 9400

Имеется бескабельный инфракрасный измерительный щуп (ячейка 32). Работает система целостности инструмента для контроля его поломки (лазер). Режущий инструмент закладывает в магазин рабочий согласно карте наладки программы, (в карте прописаны название инструмента, вылет инструмента общий Lобщ., вылет фрезы, ячейка инструмента, диаметр, радиус заточки, количество зубьев и т.д.

Формула расчета допустимой скорости вращения

, где n - допустимое число оборотов

g – выбранный диаметр инструмента

n_max – 10000об/мин

d_max – 140мм

например,

Вместо СОЖ может использоваться струя воздуха. Подача воздуха может осуществляться как снаружи, так и по центру шпинделя ( в зависимости от исполнения). Давление подачи СОЖ как вручную, так и автоматически.

Безопасность станка:

Данный станок с ЧПУ снабжен функциями, повышающми безопасность обслуживания. Двухканальная компьютерная система соотвествует категории Европейского стандарта EN 954-1

Надзор включает функции:

• безопасный останов

• безопасный останов работы

• сниженная согласно требованиям безопасности скорость

• надежно ограниченное абсолютное положение

Исходя из паспортных данных этих двух станков можно сделать выводы, что:

• можно обрабатывать все авиационные материалы, но более прочные материалы предпочтительно обрабатывать на С30U (жесткость высокая).

• Скорость обработки зависит от напыления на пластинках режущего инструмента (импортные сплавы). На упаковке пластин уже стоит диапазон выбора скоростей.

• По расчетной формуле находим допустимую скорость вращения.

• Скорость обработки на этих станках значительно превышает скорости обработки на базовом оборудовании (в5-10 раз).

Для сравнения: для обработки сплавов, содержащих алюминий В95, АК4, Д16, Д19 и т.д. подача (скорость перемещения стола с заготовкой) равна 3000мм/мин при n=12000 – 16000об/мин на станке DMU 60 (базовое оборудование – 300мм/мин); для обработки титана, нержавеющих сталей подача равна от 150 до 450мм/мин при n=6000- 8000об/мин (базовое оборудование 42мм/мин).

• Устройство смены палет позволяет сократить время Тв на установку и закрепление заготовки за счет времени Тмаш.

Поэтому применяя современное оборудование, технологический цикл сокращается. Следовательно, новый технологический процесс будет выглядеть так:

№ операции Наименование операции Обрабатываемые поверхности

005 Контрольная -

010 Слесарная -

015 Термическая -

020 Токарная 1, 14, 15

025 Токарная с ЧПУ 10, 4, 2, 8, 9, 6, 7, 5, 3,11,12.13

035 Вертикально-фрезерная с ЧПУ 16, 17, 18, 20, 21,19

040 Слесарная -

045 Контроль

050 Термическая

055 Малярная

060 Термическая

065 Токарная 2, 10

070 Слесарная -

075 Контроль

080 Контроль неразрушающий магнитный

085 Гальваническая

090 Малярная

095 Контроль

Сократились операции токарная на универсальном оборудовании, сверлильная (отверстие сверлится на фрезерном станке с ЧПУ).