Нормирование работ на металлорежущих станках

Лекция 4. МЕТОДИКА НОРМИРОВАНИЯ ОТДЕЛЬНЫХ ВИДОВ РАБОТ

Нормирование работ на металлорежущих станках

Особенностью нормирования труда на обработочных операциях является подбор наиболее рациональных режимов работы оборудова­ния, т.е. выбор наиболее выгодного сочетания скорости резания и пода­чи, обеспечивающих в данных условиях с учетом целесообразного использования режущих свойств инструмента и кинематических воз­можностей оборудования наибольшую производительность и наимень­шую себестоимость обработки.

Оперативное время на машинных операциях нормируется всегда раздельно: определяются время машинной работы и время вспомогательной работы.

Время машинной (основной) работы рассчитывается по соответ­ствующим для каждого вида работ формулам машинного времени. Эти формулы выражают зависимость продолжительности машинного време­ни от объема работы при изготовлении единицы продукции и от режима работы оборудования. С объемом работы эта зависимость прямая, а с режимом резания — обратная.

Для оптимизации машинного времени применяют возможно боль­шие технологически допустимые подачи и соответствующие им скорости резания. При этом следует в наибольшей степени использовать режущие свойства инструмента и его прочность, динамические возможности стан­ка при соблюдении технических условий на изготовление детали.

Выбор материала режущей части инструмента и его геометрических форм является важным фактором, определяющим уровень режи­ма резания. Основой для такого выбора являются характер и условия обработки, характеристики обрабатываемого материала.

Процесс резания состоит из двух элементов: из числа оборотов детали или инструмента в минуту и движения подачи. Поскольку деталь или инструмент (фрезерные или сверлильные станки) враща­ются с помощью шпинделя, то число оборотов детали или инструмента равно числу оборотов шпинделя. Подача характеризует величину перемещения режущего инструмента относительно обрабатываемой детали (токарные, сверлильные работы и работы на продольно-стро­гальном станках) или величину перемещения обрабатываемой детали относительно режущего инструмента (фрезерные работы, работы на поперечно-строгальных станках) за один оборот шпинделя.

Толщина слоя металла, снимаемого с заготовки при механической обработке, называется припуском на обработку. Припуск может сни­маться за один или несколько проходов инструмента в зависимости от заданной глубины резания.

Машинное время определяется на каждый переход процесса обра­ботки детали на станке, после чего время выполнения всех переходов суммируется и включается в основное (технологическое) время для расчета нормы штучного времени.

Основное (технологическое) время на переход при точении, рас­тачивании, сверлении, нарезании резьбы определяется по формуле:

где L - длина пути, проходимого инструментом в направлении подачи, мм;

l - длина обрабатываемой поверхности в направлении подачи, мм;

l₁ - величина врезания и перебега инструмента, мм;

l₂ - дополнительная длина на взятие пробной стружки, мм;

n - частота вращения шпинделя в минуту;

S - подача инструмента за один оборот шпинделя, мм/об.;

I - число проходов.

Эта формула - общая для всех видов станочных работ. Однако мето­дика расчета параметров режима резания при нормировании различных видов станочных работ имеет свои особенности. Как следует из формулы, время выполнения машинной работы зависит от оптимального сочетания глубины резания, подачи и числа оборотов шпинделя, что в комплексе называется режимами резания. В свою очередь выбор режимов резания производится с учетом сил резания, оптимальной скорости и эффектив­ной мощности резания, которая необходима для осуществления данного режима резания. Эту зависимость можно представить формулой:

где v - скорость резания;

Cv - постоянная, зависящая от материала режущей части инструмента, материала заготовки и других условий резания (глубины резания, подачи, геометрии инструмента, охлаждения и т.д.);

Т - стойкость инструмента, т.е. время работы инструмента между двумя заточками;

m — показатель относительной стойкости инструмента, зависящий от характера износа инструмента и других факторов;

t —глубина резания, мм;

s — подача, мм/об.;

х и у — показатели степеней, зависящие от обрабатываемых металлов, материала инструмента и условий обработки.

Режимы резания для станочных работ устанавливаются в следу­ющем порядке. Исходя из припуска на обработку определяется макси­мально возможная глубина резания. Относительно небольшое влияние глубины резания на стойкость резца и скорость резания при точении, строгании и фрезеровании позволяет при черновой обработке устанав­ливать возможно большую глубину резания, соответствующую при­пуску на обработку. Глубина резания может быть увеличена и при сни­жении подачи.

После установления глубины резания выбирается подача. При этом учитываются требуемая точность обработки поверхности, проч­ность державки и материала режущей части инструмента, а также жест­кость системы станок — приспособление — инструмент — деталь (СПИД). При черновой обработке детали подача зависит от обраба­тываемого материала, сечения державки резца, материала режущей части инструмента и глубины резания. При чистовой обработке пода­ча определяется классом точности обрабатываемой поверхности.

Затем устанавливается максимально допустимая сила подачи при резании по прочности и жесткости крепления детали с учетом требо­ваний, предъявляемых к классу точности обработки, прочности инст­румента, жесткости системы СПИД. При резании сила, действующая на инструмент, складывается из трех составляющих: вертикального (тангенциального) усилия резания, осевого и радиального. Наиболь­шим является вертикальное, определяемое по формуле

где Cp_z — коэффициент, зависящий от механических свойств обрабатыва­емого материала и вида обработки.

Радиальную и осевую составляющие силы подачи определяют по аналогичным формулам.

Данные, необходимые для расчета силы подачи, допускаемой станком, приводятся в паспорте станка. Выбранная сила подачи срав­нивается с этим значением и должна удовлетворять условию:

где Р_х - осевая составляющая силы резания (сила подачи), кг;

Р_ст - осевая сила, допускаемая механизмом подачи станка, кг.

Если выбранная подача не удовлетворяет этим требованиям, необ­ходимо установленную по нормативам подачу снизить до величины, допускаемой прочностью механизма станка или прочностью держав­ки и пластинки твердого сплава.

Выбор скорости резания проводится по соответствующим табли­цам в зависимости от состояния обрабатываемой поверхности, геомет­рической формы инструмента, глубины резания и величины подачи. Влияние этих факторов при определении скорости резания учитыва­ется с помощью поправочных коэффициентов, приведенных в норма­тивных таблицах.

Исходя из выбранной скорости резания вычисляется требуемое для получения заданной скорости число оборотов шпинделя станка по формуле:

где v - скорость резания, м/мин.;

D - максимальный диаметр обработки, мм.

Расчетная частота вращения шпинделя сравнивается с паспорт­ными данными станка и корректируется по ближайшему значению, указанному в паспорте.

Определяется необходимая мощность станка, которая не должна превышать эффективной мощности станка, указанной в его паспорте. Она рассчитывается по соответствующим таблицам нормативов или по формуле:

Если окажется, что эффективная мощность станка меньше необ­ходимой мощности резания, то частота вращения шпинделя должна быть скорректирована по соотношению

где n_кор - частота вращения, допустимая по мощности станка;

N_пр - мощность привода станка;

η - коэффициент полезного действия станка.

После этих расчетов определяется основное машинное время.

Другие категории затрат рабочего времени, входящих в норму штучного времени, рассчитываются по соответствующим нормати­вам или с помощью данных хронометража и фотографии рабочего вре­мени.