Учебное пособие: Технологии машиностроения
Пример
11. Проверить, обеспечивается ли точность размера 27,42-0,12 при
подрезке торца 2 (см. рис.4 и 6) на операции 05. Условия обработки соответствуют
рассмотренным в примерах 6 и 8.
Условие
обработки без брака ― Δ ≤ Тd
(Тd
= 0,12 ― допуск на выполняемый размер).
Суммарная
погрешность обработки, мкм
,
где Δу ― погрешность, связанная с деформациями системы СПИД, мкм.
Для принятой схемы обработки Δу возникает из-за взаимных отжатий резцов с
суппортом и заготовки. По [10, с.30, табл.11] жесткость в этом направлении для
станков типа 1K282 J
= 900/50 = 196 Н/мкм. При суммарной составляющей сил резания Рy
=
1262,4 Н (см. с. 40).
Δу
= Рy/J
= 1262,4/196 = 6,4 мкм;
Δн
― погрешность настройки станка на размер, мкм. Для обработки плоских поверхностей
[10, c.70].
Коэффициенты
Кр = 1,2 и Kи
= 1 учитывают отклонения закона распределения элементарных величин Δр и Δи
от нормального; Δр ― погрешность регулирования. При настройке станка
по эталону с контролем металлическим щупом, по [10, с. 71, табл.26] Δp
= 10 мкм; Δи ― погрешность измерения, по [10, с. 72, табл,27] для
размеров до 50 мм и при возможной точности станка в пределах jТ10 ―
Δи = 20 мкм.
В
таком случае
мкм;
―
погрешность установки. Для принятой схемы обработки технологические базы
заготовки совпадают с измерительными, а силы зажима направлены перпендикулярно
выдерживаемому размеру. По этой причине отсутствует;
Δи
― погрешность обработки, вызываемая размерным износом инструмента Δи
= 2UоL/1000,
мкм [10, с.73]. В этом выражении L
―
длина резания, м; Uo
― относительный износ резцов, мкм/км. При точении партии деталей n
=
200 шт, со скоростью V
= 130 м/мин и времени обработки каждой заготовки t0
= 0,37 мин (см. табл.7).
L = n·V·t0 = 200·130·0.37 = 9620 м,
а
величина U0
= 3 мкм/км [10, с. 74, табл.28].
Тогда
Δи
= 2·3·9620/1000 = 58 мкм;
Δт ―
погрешность, связанная с температурными деформациями системы СПИД, мкм.
Величина Δт зависит от режима работы станка и длительности процесса
резания. За время операционного цикла при отношении t0/ tш
= 0,37/0,88 = 0,42 резец и заготовка не успевают разогреваться на
столько, чтобы существенно изменить свои размеры. Поэтому примем Δт = 0;
Δф
― погрешность, связанная с геометрическими неточностями станков, мкм.
Значение Δф рассчитывают по формулам, определяют по таблицам или принимают
Δф ≤ 0,7 от соответствующих величин по ГОСТам на нормы точности [10,
c. 53]. Для вертикальных
многошпиндельных токарных полуавтоматов согласно ГОСТ 6820―75 погрешности
подрезки торцов у партии заготовок не нормируются [10, c.
56, табл. 23].
Таким
образом, суммарная погрешность
мкм.
Поскольку технологический
допуск на размер 27,42 – Td = 120 мкм, то условие обработки без брака выполняется.
Другие,
более характерные примеры расчетов точности обработки приводятся в [7, c.146-149;
9, c.106 и др.]
Для
определения общей погрешности обработки допустимо пользоваться иными
методиками, например, из работ [8, 28] и пр.
12.
КАЧЕСТВО ПОВЕРХНОСТИ
Качество
поверхности определяется величиной шероховатости и волнистости, ее твердостью,
структурой, химико-физическим и физико-механическим состоянием поверхностного
слоя и др. Оно является важнейшим показателем, определяющим надежность работы и
долговечность изделий.
К
настоящему времени машиностроители накопили определенный объем сведений для
того, чтобы в результате лезвийной или абразивной обработки получать
поверхности с заданным качеством.
На
качество поверхности оказывают непосредственное влияние режим обработки,
используемый инструмент (особенно геометрия его режущей части) и оборудование,
наличие вибраций, применяемые СОЖ и другие факторы.
Увеличение
сил резания и продолжительности силового воздействия приводят к образованию на
поверхности наклепа (упрочненного слоя) и формированию остаточных напряжений
сжатия. Этому способствует увеличение глубины резания (t), подачи (S),
радиуса закругления режущей кромки (r),
переход от положительных к отрицательным передним углам (γ), т.е. внедрение
силового резания. Увеличение скорости резания (V) приводит к повышению
температур в локальных зонах обработки, разупрочнению (возврату к исходному
состоянию металла) с тенденцией образования на поверхности остаточных
напряжений растяжения. Благоприятная геометрия обработки (уменьшение главного φ
и вспомогательного угла в плане φ1, подачи S
и увеличение r) способствует сокращению
величины шероховатости поверхности. Интенсивное наростообразование,
наблюдающееся в зоне скоростей резания V
= 20―40 м/мин, c
увеличением V > 60 м/мин
практически прекращается и поверхность получается чистой. Шлифование с
выхаживанием, особенно твердых (закаленных на мартенсит) поверхностей, также
приводит к существенному снижению шероховатости.
В
ходе практикума следует подтвердить, что в результате обработки (принятым
методом и в установленном режиме) одна из обрабатываемых поверхностей
(желательно после окончательной обработки) будет обладать качеством,
соответствующим требованиям чертежа или операционного (технологического)
эскиза. Для этого следует воспользоваться материалами, изложенными в [8, с.
193-237; 9, с. 118-140], или др. Расчетные зависимости, связывающие показатели
качества поверхностей с факторами, их определяющими, для многих видов
обработки, можно найти в справочниках [10; с. 89-114; 27, c.
212-225]. Этот подраздел объемом до одной страницы следует закончить
положительным выводом.
Как
и в случае с точностью обработки, при невыполнении требований к качеству
поверхностей, следует пересматривать условия обработки, добиваться того, чтобы
качество поверхности соответствовало требованиям чертежа.
Пример
12. Согласно технологическому процессу торец 2 (см. рис.4) после
предварительной обработки должен иметь шероховатость поверхности Rа = 10 мкм.
Проверить, обеспечивает ли принятый в операции 05 режим обработки требуемую
шероховатость.
Величину
шероховатости при торцевом точении поверхности определяют по формуле [10, с.
104, табл. 5]
где
γ ― передний угол резца, γ = 5°; KM
―
коэффициент, учитывающий влияние обрабатываемости стали 40Х на шероховатость
поверхности KM
=
1,2; r
―
радиус закругления режущей кромки резца, r
= 0,5 мм и S
―
принятая подача, S = 0,42 мм/об. С учетом значений
мкм,
Таким
образом, в процессе обработки будет обеспечиваться заданная шероховатость торца
венца.
Пример
13. Согласно технологическому процессу отверстие в ступице Ф46Н11 после
чистового зенкерования (перед протягиванием шлиц) должно иметь шероховатость Rа
= 5 мкм, указанную на чертеже детали (см. рис. 1). Проверить,
обеспечивает ли принятый в операции 05 (переход 10) режим обработки требуемую
шероховатость.
Величину
шероховатости при зенкеровании отверстия в стали 40Х определяют по формуле [10,
с. 103, табл.5]
,
где
V - скорость
зенкерования, V = 34,5 м/мин; S
―
подача при чистовом зенкеровании S
= 0,85 мм/об; D
―
диаметр зенкера (отверстия) D = 46.
С
учетом значений
мкм.
Так
же, как и в примере 12, требуемая шероховатость поверхности отверстия Ф46Н11
принятым способом и режимом обработки обеспечивается.
13.
ТЕХНИЧЕСКОЕ НОРМИРОВАНИЕ
Для
разрабатываемых операций после окончательного уточнения схем их построения,
расчетов режимов резания и точности обработки, а также проверки качества
обработки поверхности и возможности рационального использования выбранной модели
станка по формулам [12, с. 160-360; 9, с. 256-264] или другим определяют точное
значение основного (машинного) времени обработки, t0.
Затем,
пользуясь методикой и нормативами [18, 19, 20, 21 и 22] или [5, c. 197-22l],
определяют вспомогательное (tв)
и дополнительное (td)
время, а также время на организационное (tо.
об)
и техническое (tт. об) обслуживание рабочего места, с учетом
которых рассчитывают штучное время операций, мин.
tш. = tо + tв + tт об + tо об + tд . (а)
В
крупносерийном и массовом производстве часто применяют многоместные схемы с
независимой (раздельной) установкой заготовок (автоматы, полуавтоматы,
агрегатные станки и автоматические линии и т.д.). При этом заготовки на одних
позициях обрабатываются, а на других снимаются со станка и заменяются
необработанными. При последовательной обработке основное время t0
в
таких случаях определяется лимитирующим переходом, а вспомогательное ─
складывается из времени управления (подвод ─ отвод инструмента и т.п.) и
времени индексации (переход к следующей позиции), т.е. tв
= tуп
+ tн
Для
условий серийного производства по тем же нормативам устанавливают
подготовительно-заключительное время (tПЗ) операции и
штучно-калькуляционное время
tшк .= tш+tпз./n,
где
n ―
количество деталей в партии.
Для
остальных (неразрабатываемых) операций технологического процесса основное и
штучное время можно определить по приближенным формулам [5, 14, 23, 29] или
другим.
Одновременно
ориентировочно устанавливают разряд работ и раcсчитывают
заработную плату рабочих за выполнение каждой технологической операции.
Тарифные ставки для рабочих-станочников различной квалификации, нормативы
заработной платы с коэффициентом доплат и начислений приводятся в [11, с. 428
табл. 19, 20 и 21].
Особенности
нормирования операций, выполняемых на станках с ЧПУ, излагаются в [10, c.
603-622]. Среднее штучное время К операций данного техпроцесcа,
мин
tш ср=
После
определения технический нормы времени в поточном производстве определяют
величину (обратную ей) ─ техническую норму выработки. Норма выработки
должна обеспечивать заданную программу выпуска.
Для
определения эффективности схем многоинструментальной обработки рассчитывают
коэффициенты совмещения основного и вспомогательного времени Kсо
и Ксв (см.разд.8). Раздел заканчивают заключением об эффективности
спроектированного техпроцесса. Полученные значения tо, tш,
tшк и tпз вносят в маршрутные карты, карты
технологического процесса и таблицы к схемам технологических наладок
оборудования. Объем задания, вместе с расчетами ti ― до
2. с.
Пример
14. Выполнить расчет производительности и определить зарплату рабочего за
выполнение операции 05; по укрупненным нормативам установить время выполнения
остальных механических операции.
При
подрезке торца ступицы 1 и торца венца 2 на поз.III
(cм. пример 8 и рис. 5) приняты
подача S = 0,42 мм/oб и частота
вращения шпинделя n
= 185 мин-1, а длина обрабатываемых поверхностей соответственно
равна l1 =14
мм и l2 =
29 мм.
Основное
время обработки (toi
=
li/nS)
поверхности 1 to
=
0,18 мин перекрывается временем обработки поверхности 2 to
=
0,37 мин. Время обработки остальных поверхностей дано в табл.8.
Таблица 8
Основное время
обработки поверхностей детали (см. рис. 4)
№ повер-хности |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
St0
|
t0, мин
|
0,18 |
0,37 |
0,16 |
0,19 |
0,12 |
0,15 |
0,18 |
0,37 |
0,16 |
0,27 |
0,12 |
0,15 |
2,42 |
Вспомогательное
неперекрываемое время операции tВ
на многошпиндельных полуавтоматах складывается из времени индексации tИ
и времени подвода и отвода инструментов tУ.
Оно определяется конструкцией управляющих кулачков [21]. Для рассматриваемого
случая tв = 0,18 мин.
Оперативное
время обработки, с учетом лимитирующего основного,
tоп .=
tо+tс
= 0,37+0,18 = 0,55 мин.
По
табл. 5.17, 5.21 и 5.22 [5] примем время на техническое обслуживание станка tт.об
= 0,27 мин, организационное обслуживание tо.об = 0.02
мин и время перерывов tд = 0,04 мин. С учетом значений,
штучное время операции tш
=
0,86 мин.
Подготовительно-заключительное
время для наладки токарного станка с 12 инструментами, при установке заготовок
в самоцентрирующий патрон tп.з
=
30 мин, табл. 6.3[5].
Штучно-калькуляционное
время обработки партии n
= 200 шт:
tшк =
0,88+30/200
= 1,03 мин.
Зарплата
токаря III разряда за обработку
одной детали
Зс = tшк·К = 1,03·2,68 = 2,76 коп,
где
К ― минутная ставка станочника (со всеми начислениями). К = 2,68
коп/мин - [11, с. 429, табл.21].
Часовая
норма выработки на операции 05
N =
60/tш =
60/0,88
= 68 шт/ч
Коэффициент
совмещения основного времени при ∑tO
=
2,42 мин
Кс о = t0lim/∑t0 = 0,37/2,42=0,153.
Расчеты
показывают, что для обработки партии заготовок n
= 200 шт на операции 05 станок мод. 1K282 будет загружен всего половину рабочей
смены (3,45 ч, из которых почти час тратится на его наладку, техническое и
организационное обслуживание). Стоимость выполнения операции получается низкой,
а рациональность схемы операции ― коэффициент совмещения основного
времени ― хорошая.
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9
|