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 Cpz — 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 Рх - осевая составляющая силы резания (сила подачи), кг;
Рст - 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 nкор - частота вращения, допустимая по мощности станка;
Nпр - 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.