Назначение режимов резания на типовые операции

Операция № 025 – сверлильная

Рисунок 2 - Операционный эскиз к операции №025

Сверлить девять отверстий Æ5^+0,2.

В качестве рабочего инструмента выбираем сверло спиральное из быстрорежущей стали с цилиндрическим хвостовиком ГОСТ 10902-77 короткой серии, длина сверла L = 133 мм, длина рабочей части l = 52 мм, диаметр сверла

d = 5 мм. Материал сверла – Р6М5. [14, табл.40, стр.137]

При механической обработке конструкционных, жаропрочных и титановых материалов значительное влияние на стойкость инструмента и качество обработанной поверхности оказывают смазывающе-охлаждающие жидкости (СОЖ).

На операциях точения, фрезерования, сверления, зенкерования при обработке титановых сплавов рекомендуется применять обильное охлаждение 10% водным раствором эмульсола с добавлением 2% сульфофрезола.

Определяем глубину резания t по формуле:

t = d / 2 = 5 / 2 = 2.5 (мм), [14, стр.276]

где d = 4 мм – диаметр получаемого отверстия.

Согласно рекомендациям нормативов режимов резания и времени на механическую обработку, выбираем в таблице осевую подачу:

S_табл = 0,15 мм/об, учитывая поправочный коэффициент на подачу для измененных условий работы K_So = 1,0 (т.к. глубина сверления не больше трех радиусов сверла). [10, табл.37, стр.148]

В качестве оборудования выбираем высокоскоростной радиально-сверлильный станок VR5A. Выбор обусловлен высокими показателями надежности данного оборудования, высоким частотным диапазоном и высоким диапазоном подач.

Основные характеристики станка представлены в таблице 2.14.

 

Таблица 10 - Характеристика станка

 

Параметры	VR5A
Габаритные размеры, мм	1800*1360*1125
Наибольший условный диаметр сверления в стали, мм
Мощность привода, кВт	5,5
Диапазон числа оборотов, об/мин	20-2000
Диапазон подач, мм/мин	0,056-2,5
Число подач шпинделя
Наибольшее вертикальное перемещение шпинделя, мм

 

Так как в этом станке установлен бесступенчатый диапазон подач и оборотов, то принимаем станочное значение подачи такое же, как и табличное.

S_табл =0,15 мм/об.

S_ст = 0,15 мм/об.

Скорость резания при сверлении определяем по формуле:

, [14, стр.276]

где K_v = K_v1*K_v2;

K_v1 = 1,0 – учитывает отношение фактического периода стойкости

инструмента к нормативному Тф/Тн;

K_v2 = 1,0 – учитывает марку материала инструмента;

K_v = 1,0*1,0 = 1,0;

Значения коэффициентов выбираем по [10, табл.42, стр.158].

T =20 мин – стойкость инструмента;

C_v = 0,1 – коэффициент, учитывающий влияние других факторов.

Таким образом получаем:

(м/мин).

Частоту вращения шпинделя определяем по формуле:

(об/мин). [14, стр.277]

Согласуем расчетную частоту вращения шпинделя станка с рядом частот вращения шпинделя станка VR5A и выбираем ближайшую меншую частоту: n_ст = 100 об/мин. Производим пересчет фактической скорости резания с учетом принятой частоты вращения шпинделя станка:

(м/мин).

Рассчитываем машинное время для обработки одного отверстия:

Машинное время для обработки 9-ти отверстий:

Рассчитываем крутящий момент:

[14, стр.277].

Коэффициент С_М и показатели степени в формуле выбираем по [14, табл.32, стр.281].

К_Р - поправочный коэффициент учитывающий влияние качества обработки материала на силовые зависимости. [14, табл.9, стр.264].

Рассчитываем осевую силу резания:

, [14, стр.277]

где C_p = 143 – коэффициент, учитывающий влияние различных факторов на осевое усилие резания.

Коэффициент С_Р и показатели степени в формуле выбираем по [6, табл.32, стр.281].

Рассчитываем мощность резания:

Вращательный момент рассчитаем по формуле:

[14, стр.280]

Произведем проверку соответствия параметров выбранного станка полученным режимам резания. Сравнение будем вести по достаточности вращательного момента шпинделя станка и мощности электродвигателя привода главного движения.

Проверку проводим согласно неравенству:

M_вр > M_кр; 477,5 Н*м > 9,8 Н*м;

N_эл.дв. > N_пр; 5,5 кВт > 0,101 кВт;

что не превышает мощности электродвигателя станка.

Операция 60 – Токарная

Рисунок 9,2 - Операционный эскиз операции №60

 

Необходимо произвести подрезку торца на размер ø473,4мм

 

Анализируя форму детали и параметры обработки, для подрезки торца выбираем токарный подрезной отогнутый резец с пластинами из твердого сплава, так как к обрабатываемому торцу примыкают другие поверхности, препятствующие подводу или отводу резца. Параметры резца: длина резца L=120мм, длина твердосплавной пластины a=12мм, радиус режущей кромки резца r=2мм, n=8мм, m=8.5, K=13мм. Резец по ГОСТ 18880-73. Материал резца – ВК8. [14, табл.4, стр.119]

Глубина резания t дана нам как исходный параметр и для получистового точения равняется 1.85.

t=1.85 мм.

Подача зависит от шероховатости обрабатываемой поверхности и радиуса скругления режущей кромки резца.

Радиус скругления режущей кромки резца был выбран при выборе геометрии резца и составил r=2,0 мм, а шероховатость обрабатываемой поверхности для данного перехода составила Rа 6,3 мкм.

Согласно рекомендациям нормативов режимов резания и времени на механическую обработку выбираем величину продольной подачи:

S_табл = 0,45 мм/об [10, табл.19, стр.108].

Учитывая выбранную подачу и габаритные размеры заготовки выбираем токарный станок 1A512МФ3.

Согласуем выбранную подачу с подачей станка и принимаем ближайшую меньшую подачу:

S_табл = 0,45 мм/об => S_пр = 0,40 мм/об

Определим скорость резания:

, [14, стр.265]

где Т - период стойкости резца, принимаем Т=60 мин;

C_v = 63 – выбираем, исходя из обрабатываемого материала и главного угла в плане;

К_v - поправочный коэффициент;

K_v= Kv₁* К_v2* K_v3* К_v4;

K_v1 – коэффициент, учитывающий отношения диаметров;

K_v1 = 1,0;

К_v2 – коэффициент, учитывающий марку материала инструмента;

К_v2 = 1,0;

K_v3 – коэффициент, учитывающий стойкость инструмента;

K_v3 = 1,15;

К_v4 – коэффициент, учитывающий состояние поверхности;

К_v4 = 1,0;

K_v = 1,0*1,0*1,15*1,0 =1,15.

Значения коэффициентов выбираем по [10, табл.29, стр.129].

=38,1 (м/мин).

Определяем частоту вращения шпинделя:

. [14, стр.268]

Уточняем обороты по паспорту станка n=40 об/мин.

Рассчитываем действительную скорость резания с учетом принятых оборотов станка:

Рассчитываем машинное время:

Рассчитываем силу резания:

. [14, стр.271]

Коэффициент С_Р и показатели степени в формуле выбираем по [14, табл.22, стр.273].

К_Р - поправочный коэффициент, учитывающий влияние качества обработки материала на силовые зависимости. [14, табл.9, стр.264]

Рассчитываем мощность резания:

, [14, стр.271]

что не превышает мощности электродвигателя станка.

 

Операция № 70 – Токарная

 

 

Рисунок 4 – Операционный эскиз операции №35

Необходимо произвести подрезку торца на размер ø478^+0,25

Анализируя форму детали и параметры обработки, для подрезки торца выбираем токарный подрезной отогнутый резец с пластинами из твердого сплава, так как к обрабатываемому торцу примыкают другие поверхности, препятствующие подводу или отводу резца. Параметры резца: длина резца L=120мм, длина твердосплавной пластины a=12мм, радиус режущей кромки резца r=2мм, m=7мм, H=20мм, B=12мм. Резец по ГОСТ 18880-73. Материал резца – ВК8. [14, табл.4, стр.119]

Глубина резания t дана нам как исходный параметр и для получистового точения равняется 1,5мм.

t=1,5 мм.

Подача зависит от шероховатости обрабатываемой поверхности и радиуса скругления режущей кромки резца.

Радиус скругления режущей кромки резца был выбран при выборе геометрии резца и составил r=2,0 мм, а шероховатость обрабатываемой поверхности для данного перехода составила Rа 6,3 мкм.

Согласно рекомендациям нормативов режимов резания и времени на механическую обработку выбираем величину продольной подачи:

S_табл = 0,43 мм/об [10, табл.19, стр.108].

Учитывая выбранную подачу и габаритные размеры заготовки выбираем токарный станок с ЧПУ IA512МФ3.

Согласуем выбранную подачу с подачей станка и принимаем ближайшую меньшую подачу:

S_табл = 0,43 мм/об => S_пр = 0,40 мм/об

Определим скорость резания:

, [14, стр.265]

где Т - период стойкости резца, принимаем Т=60 мин;

C_v = 70 – выбираем, исходя из обрабатываемого материала и главного угла в плане;

К_v - поправочный коэффициент;

K_v= Kv₁* К_v2* K_v3* К_v4;

K_v1 – коэффициент, учитывающий отношения диаметров;

K_v1 = 1,0;

К_v2 – коэффициент, учитывающий марку материала инструмента;

К_v2 = 1,0;

K_v3 – коэффициент, учитывающий стойкость инструмента;

K_v3 = 1,15;

К_v4 – коэффициент, учитывающий состояние поверхности;

К_v4 = 1,0;

K_v = 1,0*1,0*1,15*1,0 =1,15.

Значения коэффициентов выбираем по [10, табл.29, стр.129].

=43,5 (м/мин).

Определяем частоту вращения шпинделя:

. [14, стр.268]

Уточняем обороты по паспорту станка n=30 об/мин.

Рассчитываем действительную скорость резания с учетом принятых оборотов станка:

Рассчитываем машинное время:

Рассчитываем силу резания:

. [14, стр.271]

Коэффициент С_Р и показатели степени в формуле выбираем по [14, табл.22, стр.273].

К_Р - поправочный коэффициент, учитывающий влияние качества обработки материала на силовые зависимости. [14, табл.9, стр.264]

Рассчитываем мощность резания:

, [14, стр.271]

что не превышает мощности электродвигателя станка.

 

Операция № 035 – Сверлильная

 

Рисунок 9,4 - Схема операции № 35

Сверлить двадцять восемь отверстий Æ6^+0,2.

В качестве рабочего инструмента выбираем сверло спиральное из быстрорежущей стали с цилиндрическим хвостовиком ГОСТ 10902-77 короткой серии, длина сверла L = 93 мм, длина рабочей части l = 57 мм, диаметр сверла d = 6 мм. Материал сверла – Р6М5. [14, табл.40, стр.137]

При механической обработке конструкционных, жаропрочных и титановых материалов значительное влияние на стойкость инструмента и качество обработанной поверхности оказывают смазывающе-охлаждающие жидкости (СОЖ).

На операциях точения, фрезерования, сверления, зенкерования при обработке титановых сплавов рекомендуется применять обильное охлаждение 10% водным раствором эмульсола с добавлением 2% сульфофрезола.

Определяем глубину резания t по формуле:

t = d / 2 = 6 / 2 = 3 (мм), [14, стр.276]

где d = 6 мм – диаметр получаемого отверстия.

Согласно рекомендациям нормативов режимов резания и времени на механическую обработку, выбираем в таблице осевую подачу:

S_табл = 0,15 мм/об, учитывая поправочный коэффициент на подачу для измененных условий работы K_So = 1,0 (т.к. глубина сверления не больше трех радиусов сверла). [10, табл.37, стр.148]

В качестве оборудования выбираем высокоскоростной обрабатывающий центр MA655. Выбор обусловлен высокими показателями надежности данного оборудования, высоким частотным диапазоном и высоким диапазоном подач.

Основные характеристики станка представлены в таблице 2.14.

 

Таблица 11 - Характеристика станка

 

Параметры	MA655
Габаритные размеры, мм	2700*2740*2500
Наибольший условный диаметр сверления в стали, мм
Мощность привода, кВт	5,5
Диапазон числа оборотов, об/мин	20-2000
Диапазон подач, мм/мин	0,056-2,5
Число подач шпинделя
Наибольшее вертикальное перемещение шпинделя, мм

 

Так как в этом станке установлен бесступенчатый диапазон подач и оборотов, то принимаем станочное значение подачи такое же, как и табличное.

S_табл =0,15 мм/об.

S_ст = 0,15 мм/об.

Скорость резания при сверлении определяем по формуле:

, [14, стр.276]

где K_v = K_v1*K_v2;

K_v1 = 1,0 – учитывает отношение фактического периода стойкости

инструмента к нормативному Тф/Тн;

K_v2 = 1,0 – учитывает марку материала инструмента;

K_v = 1,0*1,0 = 1,0;

Значения коэффициентов выбираем по [10, табл.42, стр.158].

T =20 мин – стойкость инструмента;

C_v = 0,1 – коэффициент, учитывающий влияние других факторов.

Таким образом получаем:

(м/мин).

Частоту вращения шпинделя определяем по формуле:

(об/мин). [14, стр.277]

Согласуем расчетную частоту вращения шпинделя станка с рядом частот вращения шпинделя станка MA655 и выбираем ближайшую меншую частоту: n_ст = 100 об/мин. Производим пересчет фактической скорости резания с учетом принятой частоты вращения шпинделя станка:

(м/мин).

Рассчитываем машинное время для обработки одного отверстия:

Машинное время для обработки 28-и отверстий:

Рассчитываем крутящий момент:

[14, стр.277].

Коэффициент С_М и показатели степени в формуле выбираем по [14, табл.32, стр.281].

К_Р - поправочный коэффициент учитывающий влияние качества обработки материала на силовые зависимости. [14, табл.9, стр.264].

Рассчитываем осевую силу резания:

, [14, стр.277]

где C_p = 143 – коэффициент, учитывающий влияние различных факторов на осевое усилие резания.

Коэффициент С_Р и показатели степени в формуле выбираем по [6, табл.32, стр.281].

Рассчитываем мощность резания:

Вращательный момент рассчитаем по формуле:

[14, стр.280]

Произведем проверку соответствия параметров выбранного станка полученным режимам резания. Сравнение будем вести по достаточности вращательного момента шпинделя станка и мощности электродвигателя привода главного движения.

Проверку проводим согласно неравенству:

M_вр > M_кр; 477,5 Н*м > 13,9 Н*м;

N_эл.дв. > N_пр; 5,5 кВт > 0,157 кВт,

что не превышает мощности электродвигателя станка.

Техническое нормирование.

Технические нормы времени в условиях серийного производства, устанавливаются расчетно-аналитическим методом.

 

; (10.1)

 

где: – число деталей в партии;

– подготовительно-заключительное время, мин;

– штучное время на одну деталь, мин.

 

; (10.2)

 

где: – основное (машинное) время, мин;

– вспомогательное время, мин;

– время обслуживания рабочего места, мин;

– время перерыва на отдых, в процентах от основного времени, мин.

 

; (10.3)

 

где: – время на установку и снятие детали, мин;

– время на закрепление и открепление детали, мин;

– время на приемы управления, мин;

– время на измерение детали, мин.

- оперативное время.

Время на обслуживание рабочего места, отдых и естественные потребности:

 

; (10.4)

 

где: – время на техобслуживание в процентах от основного времени, мин;

– время на организационное обслуживание в процентах от Т_оп, мин;

 

Количество деталей в партии для одновременного запуска определяется по формуле:

(10.5)

 

где: = 4000 – годовая программа выпуска, шт;

= 5 – периодичность выпуска, дни;

254 – количество рабочих дней в году.

 

Согласно данной методики рассчитаем нормы времени

для операции номер 25, Сверлильная.

Для нахождения Т_ш-к, необходимо рассчитать штучное время на операцию . Штучное время мы рассчитываем по формуле 10.2:

 

 

где: = 8,4 – основное (машинное) время, мин;

= 0,0396 – время перерыва на отдых, в процентах от основного времени, мин. (табл. 6.1 [2])

– вспомогательное время, мин;

 

;

 

где: + = 0,65 – время на установку, закрепление, открепление и снятие

детали, мин (табл. 5.1 [2]);

Т_уп = 0,08– время на приемы управления, мин (табл. 5.8 [2]);

=0,3– время на измерение детали, мин (табл. 5.16 [2]).

Таким образом, вспомогательное время равно:

 

мин.

 

– время обслуживания рабочего места, мин;

 

;

 

где: =0,0132 – время на техобслуживание в процентах от основного времени, мин (табл. 5.20 [2]);

=0,0146 – время на организационное обслуживание в процентах от Т_оп, мин (табл. 5.21 [2]);

Таким образом, время на обслуживание рабочего места равно:

 

 

Зная все составляющие штучного времени, мы можем рассчитать его значение по формуле 10.2. Таким образом получим:

 

мин.

 

Определив штучное время, мы можем рассчитать значение штучно-калькуляционного времени по формуле 10.1. Таким образом получим:

 

;

где: = 80 – число деталей в партии;

= 15 – подготовительно-заключительное время, мин (табл. 6.3 [2]);

 

мин.

 

Согласно данной методики рассчитаем нормы времени

для операции номер 60, Токарная.

Для нахождения Т_ш-к, необходимо рассчитать штучное время на операцию . Штучное время мы рассчитываем по формуле 8.2:

 

 

где: = 6,47– основное (машинное) время, мин;

= 0,0396 – время перерыва на отдых, в процентах от основного времени, мин. (табл. 6.1 [2])

– вспомогательное время, мин;

 

;

 

где: + = 0,4 – время на установку, закрепление, открепление и снятие

детали, мин (табл. 5.1 [2]);

Т_уп = 0,15– время на приемы управления, мин (табл. 5.8 [2]);

=0,3– время на измерение детали, мин (табл. 5.16 [2]).

Таким образом, вспомогательное время равно:

 

мин.

 

– время обслуживания рабочего места, мин;

 

;

 

где: =0,0132 – время на техобслуживание в процентах от основного времени, мин (табл. 5.20 [2]);

=0,0146 – время на организационное обслуживание в процентах от Т_оп, мин (табл. 5.21 [2]);

Таким образом, время на обслуживание рабочего места равно:

 

 

Зная все составляющие штучного времени, мы можем рассчитать его значение по формуле 10.2. Таким образом получим:

 

мин.

 

Определив штучное время, мы можем рассчитать значение штучно-калькуляционного времени по формуле 7.1. Таким образом получим:

 

;

где: = 80 – число деталей в партии;

= 15 – подготовительно-заключительное время, мин (табл. 6.3 [2]);

 

мин.

 

По данной методике выполняем расчёт нормирования для двух механических операций и заносим их результат в таблицу 10.1.

 

 

Таблица 12 – Сводная таблица технических норм времени по операциям, мин.

 

Номер и наименование операции	То	Тв	Топ	Тоб	Тп	Тшт	Тп-з	n	Тш-к
Ту.с+ Тз.о	Ту.п	Тиз	Ттех	Торг
25. Сверлильная	8,4	0,24	0,01	0,16	2,43	0,06	0,0341	0,18	9,993			10,181
30. Сверлильная	6,38	0,24	0,01	0,96	3,1	0,0012	0,0181	0,036	6,674		6,862
35. Компл. с ЧПУ	8,6	0,24	0,03	0,2	2,14	0,0132	0,0146	0,0396	11,93		12,118
40. Компл. с ЧПУ	6,7	0,24	0,03	0,12	1,8	0,0032	0,007	0,0096	9,617		9,859
60. Токарная с ЧПУ	6,47	0,17	0,03	0,12	2,23	0,0046	0,008	0,0138	9,571		9,579
70. Токарная с ЧПУ	3,41	0,17	0,03	0,2	1,14	0,0348	0,0278	0,1	4,221		4,419
75. Компл. с ЧПУ	3,2	0,24	0,03	0,16	0,95	0,01	0,0095	0,0324	4,861		5,049
85. Компл. с ЧПУ	3,38	0,24	0,3	0,16	2,14	0,01	0,0198	0,0375	6,280			6,468