Попередній вибір металорізальних інструментів, визначення режимів різання та основного технологічного устаткування

Методичні вказівки

до практичних та контрольних робіт,

курсового та дипломного проектування

для студентів базового напряму 6.0902 „Інженерна механіка” та

спеціальностей 7.090202 і 8.090202 “Технологія машинобудування”

усіх форм навчання

Львів-2007

Структурний аналіз і синтез варіантів технологічного процесу, встановлення оптимального:Методичні вказівки до практичних та контрольних робіт, курсового та дипломного проектування для студентів базового напряму 6.0902 „Інженерна механіка” та спеціальностей 7.090202 і 8.090202 “Технологія машинобудування” усіх форм навчання / Укладач: І.І.Юрчишин. – Львів: НУ”ЛП”, 2008. – 13 с.

Укладач:Юрчишин І.І., канд. техн. наук, доцент

Відповідальний за випуск Кусий Я.М., канд.техн. наук., доцент

Рецензенти:Ступницький В.В.,канд. техн. наук, доцент,

Бочков В.М., канд. техн. наук, доцент.

Розроблення технологічних процесів входить основним розділом у технологічну підготовку виробництва і виконується на основі принципів „Єдиної системи технологічної підготовки виробництва” (ЄСТВ) (ГОСТ 14.001-73). Стандарт ГОСТ 14.301-73 цієї системи встановлює види і загальні правила розроблення технологічних процесів, вихідну інформацію і перелік основних задач на етапах їх розроблення.

В основу розроблення технологічних процесів покладено два принципи – технічний та економічний. Відповідно до технічного принципу, проектований технологічний процес повинен повністю забезпечувати виконання усіх вимог робочого (складального) креслення і технічних вимог на виготовлення заданого виробу. Відповідно до економічного принципу, виготовлення виробу повинно проводитися з мінімальними витратами праці і виробництва. Технологічний процес виготовлення виробу повинен виконуватися з найповнішим використанням технічних можливостей засобів виробництва при найменших витратах часу і найменшій собівартості виробу.

Із сукупності розроблених варіантів технологічного процесу виготовлення одного й того ж виробу, які є рівноцінними з позицій технічного принципу проектування, необхідно вибрати найбільш ефективний (іншими словами – продуктивний) і рентабельний варіант. За рівної продуктивності співставлюваних варіантів необхідно вибрати найрентабельніший, а за рівних рентабельностях – найпродуктивніший. Якщо продуктивності та рентабельності варіантів розроблюваного процесу є різними, то вибирають найрентабельніший за умови, що продуктивність усіх порівнюваних варіантів є не нижчими за задану і на відрізнятиметься за своїми техніко-економічними показниками. При цьому кожен варіант технологічного процесу, який розглядається, повинен забезпечити отримання виробу належної якості у заданій кількості. Варіант технологічного процесу, який відповідає усім вимогам, наведеним вище, можна назвати оптимальним для конкретних умов виробництва.

Вихідні дані для проектування технологічних процесів механічного оброблення. У тих випадках, коли технологічний процес проектується для нових заводів, вихідними даними є:

· робоче креслення деталі (виробу);

· матеріал деталі (виробу);

· конструктивні форми й розміри деталі (виробу);

· технічні умови на виготовлення деталі (виробу), які характеризують точність і якість оброблення її поверхонь;

· розмір програми випуску.

При проектуванні технологічного процесу для діючих цехів чи цехів, які підлягають реконструюванню, необхідно володіти даними про наявне основне й допоміжне технологічне устаткування, площі, підіймально-транспортне устаткування та інші місцеві виробничі умови.

У частковому випадку можливості технолога при проектуванні і коректуванні технологічного процесу можуть бути ще більш обмеженими заданим йому видом вихідної заготовки.

При проектуванні використовують:

· довідкові й нормативні каталоги і паспорти устаткування;

· альбоми пристроїв;

· стандарти і нормалі на різальні і вимірювальні інструменти;

· нормативи з точності, шорсткості, розрахунку припусків, режимів різання і технічного нормування часу;

· тарифно-кваліфікаційні довідники;

· інші допоміжні матеріали.

Загальна методика і послідовність проектування оптимального технологічного процесу. Задача проектування оптимального технологічного процесу характерна багатоваріантністю можливих рішень. Навіть для порівняно простих деталей може бути розроблено декілька різних технологічних процесів, які повністю забезпечують вимоги робочого креслення і технічних умов. Методом подальшого співставлення цих варіантів за критеріями рентабельності та продуктивності кінцево відбирають оптимальний.

Процес проектування оптимального технологічного процесу складається з комплексу етапів, які є взаємопов’язаними і виконуються у строгій послідовності. До цих етапів відносяться:

1. Аналіз вихідних даних.

2. Встановлення типу та організаційної форми виробництва за базовим технологічним процесом (за даними базового підприємства) чи за типовим технологічним процесом (за відсутності базового технологічного процесу чи базового підприємства як такого).

3. Технологічний контроль робочого креслення і технічних умов (відпрацювання конструкції деталі на технологічність).

4. Вибір методу отримання заготовки.

5. Вибір технологічних баз.

6. Розроблення можливих маршрутів оброблення окремих поверхонь деталі

7. Формування конкуруючих структур технологічних операцій для оброблення усіх поверхонь деталі (виробу).

8. Укрупнене нормування технологічного процесу та визначення продуктивності оброблення.

9. Розрахунок необхідної кількості устаткування та його завантаження.

10. Укрупнене встановлення припусків.

11. Попередній вибір металорізальних інструментів, визначення режимів різання та основного технологічного устаткування

12. Встановлення технологічної собівартості виконання операцій.

13. Побудова орієнтованого графу варіантів технологічних операцій.

14. Встановлення оптимального варіанту технологічного процесу.

Нижче розглянуто вказані етапи докладніше.

1. Аналіз вихідних даних. На цьому етапі аналізується робоче креслення деталі (виробу), річна програма випуску, технологічний процес, який використовується на базовому підприємстві або (за його відсутності) типовий процес оброблення схожих деталей. Основна мета такого аналізу – встановлення повної відповідності робочого креслення деталі її службовому призначенню. За необхідності у робоче креслення вносяться обґрунтовані зміни[1].

2. Встановлення типу та організаційної форми виробництва встановлюється за вихідними даними, отриманими на першому етапі.

3. Технологічний контроль робочого креслення і технічних умов (відпрацювання конструкції деталі на технологічність) проводять для виявлення можливості покращання технологічності конструкції деталі для встановлених (на етапі 2) умов виробництва. Звертають увагу на:

- зменшення розмірів оброблюваних поверхонь, що знижує працеємність механічного оброблення;

- підвищення жорсткості деталі, що забезпечує можливість використання багатоінструментального оброблення, багатолезових інструментів і високопродуктивних режимів різання;

- полегшення підведення й відведення різальних інструментів з зони оброблення, у результаті чого зменшується основний і допоміжний час;

- уніфікацію розмірів пазів, канавок, галтелей, отворів та інших елементів, що скорочує номенклатуру розмірних та профільних інструментів і зменшує час оброблення при послідовному виконанні технологічних переходів;

- забезпечення надійного і зручного базування;

- можливість суміщення установочних і вимірювальних баз; зручність здійснення багатомісного оброблення заготовок.

Докладніший опис вимог технологічності подано у відповідній частині цих методичних вказівок, а також у спеціальній літературі.

4. Вибір методу отримання заготовки. Конструктор виробу встановлює матеріал деталі і його матеріалу за наявними стандартами. Він призначає також необхідне термічне оброблення деталі. Враховуючи умови роботи деталі у машині, він може вказати належний спосіб отримання заготовки (кування замість прокату чи литва). На основі цих даних технолог вибирає конкретний метод отримання заготовки. Вибір методу визначається:

1) технологічною характеристикою матеріалу деталі, тобто його ливарними властивостями і здатністю переносити пластичні деформації при обробленні тиском, а також структурні зміни матеріалу заготовки, які отримуються у результаті використання того чи іншого методу отримання заготовки (розташування волокон у кованках, величина зерна у виливках тощо);

2) конструктивними формами і розмірами заготовки;

3) оптимальною точністю виготовлення заготовки, шорсткістю і якістю її поверхневих шарів;

4) величиною програми випуску і заданими термінами виконання цієї програми.

На вибір методу отримання заготовки здійснює великий вплив час підготовки технологічного спорядження (виготовлення штампів, моделей, прес-форм тощо), наявність відповідного технологічного устаткування і бажаний ступінь автоматизації процесу. Вибраний метод повинен забезпечити найменшу собівартість отримання деталі, тобто витрати на матеріал, виготовлення заготовки і подальше механічне оброблення (разом з накладними витратами) повинні бути мінімальними.

З підвищенням точності виготовлення заготовки і наближенням її форми до конфігурації готової деталі обсяг механічного оброблення помітно знижується. Проте, при невеликій програмі випуску не всі методи можуть виявитися рентабельними через те, що витрати на спорядження для заготівельних процесів економічно не окуповуються.

5. Вибір технологічних баз проводять з метою намітити як самі бази, так і порядок їх зміни (за необхідності) при виконанні технологічного процесу оброблення. Вихідними даними при виборі технологічних баз є: робоче креслення деталі, технічні умови на її виготовлення, вид заготовки, а також бажаний ступінь автоматизації процесу. При виборі баз враховують також умови роботи деталі в механізмі. Основні положення з вибору технологічних баз і вимоги до базових поверхонь викладено у відповідній частині курсу. Прийнята схема базування визначає конструктивні схеми пристроїв і впливає на точність розмірів і взаємного положення поверхонь деталі. Найкращі результати по точності оброблення забезпечуються при витримуванні принципу суміщення баз. У цьому випадку похибки базування дорівнюють нулю. При неможливості витримати цей принцип (наприклад, через недостатню стійкість заготовки при невеликих розмірах вимірювальної бази) за технологічну базу приймають іншу поверхню, прагнучи зменшити небажані наслідки несуміщення баз.

Витримування принципу постійності баз сприяє підвищенню точності взаємного положення поверхонь деталі. Високий ступінь концентричності поверхонь обертання забезпечується, зокрема, при використанні однієї й тієї ж установчої бази. Дотримання цього принципу підвищує однотипність пристроїв і схем встановлення, що є важливим при автоматизації технологічного процесу. Прагнення повніше витримати цей принцип приводить до створення на деталі штучних (допоміжних) баз: бобишок, платиків, центрових гнізд, установочних поясків й інших елементів, а також до виконання всього процесу оброблення за один установ на базі чорних поверхонь вихідної заготовки. Останній випадок має місце при обробленні деталей з прутка на автоматах, багатопозиційних і агрегатних верстатах, а також при використанні пристроїв-супутників на автоматичних лініях.

При виборі баз повинні бути сформульовані вимоги щодо точності й шорсткості їх оброблення, а також передбачена необхідність повторного оброблення з метою ліквідації можливого деформування від дії залишкових напружень у матеріалі заготовки. Вибір баз пов’язаний з початковим розробленням плану оброблення деталі, який підлягає деталюванню на подальших етапах проектування технологічного процесу..

6. Розроблення можливих маршрутів оброблення окремих поверхонь деталі виконують, виходячи з вимог робочого креслення і методу отримання заготовки. За заданими точністю і шорсткістю поверхонь деталі, а також з врахуванням її розмірів, маси й конфігурації вибирають один чи кілька можливих методів викінчувального оброблення, а також тип відповідного устаткування. Знаючи вид заготовки, у такий же спосіб вирішується питання про вибір першого методу маршруту. Якщо, наприклад, точність заготовки є невисокою, то оброблення поверхні починають з використання попереднього (чорнового) методу. При точній заготовці відразу можна починати чистове, а в деяких випадках, – і викінчувальне оброблення.

Базуючись на завершальному і першому методах маршруту, встановлюють проміжні методи. При цьому виходять з того, що кожному методу викінчувального оброблення передує один чи кілька можливих попередніх (менш точних) методів. Так, наприклад, чистовому розвертанню отвору передує попереднє, а попередньому – чистове зенкерування чи свердління.

При побудові маршруту виходять з того, що кожен наступний метод повинен бути точнішим за попередній. Технологічний допуск на проміжний розмір і якість поверхні, яка отримана на попередньому етапі оброблення, повинні перебувати в тих межах, при яких можливе нормальне використання подальшого методу оброблення. Після чорнового розточування не можна, наприклад, застосовувати чистове розвертання, оскільки для усунення всіх похибок попереднього оброблення зубці розвертки працюватимуть з недопустимо великою глибиною різання. Визначення кількості етапів оброблення (фактично – кількості технологічних переходів) проводиться або розрахунковим шляхом (на основі коефіцієнту уточнення – див. відповідний розділ цих методичних вказівок), або з використанням типових планів оброблення поверхонь за рекомендаціями довідникової літератури.

Кількість можливих варіантів маршруту оброблення тієї чи іншої поверхні може бути достатньо великою. Проте її часто можна суттєво скоротити з врахуванням ряду практичних міркувань. До їх числа можна віднести, наприклад, необхідність оброблення поверхні на одному верстаті за кілька послідовних переходів, обмеження можливості застосування інших методів оброблення через недостатню жорсткість деталі, необхідність оброблення певної поверхні деталі разом з іншими поверхнями тощо.

7. Формування конкуруючих структур технологічних операцій для оброблення усіх поверхонь деталі (виробу) проводять на основі отриманих маршрутів оброблення елементарних поверхонь деталі (виробу). При визначенні оптимальної кількості переходів у межах однієї операції необхідно враховувати застосування принципів концентрації чи диференціації операції, використання можливих інструментальних налагоджень, комбінованих інструментів, багатомісних і багатопозиційних пристроїв, типу основного технологічного устаткування тощо. Необхідно розглянути можливість використання високопродуктивного устаткування: багатофункціональних та агрегатних верстатів, верстатів з ЧПК, а також іншого устаткування, яке не відноситься до категорії металорізальних верстатів.

Для успішного розв’язання задачі формування конкуруючих варіантів технологічних операцій необхідно дотримуватися наведених нижче рекомендацій.

Для проектування окремої операції необхідно знати:

- маршрути оброблення окремих поверхонь заготовки;

- схему базування й закріплення заготовки;

- поверхні, котрі підлягають обробленню;

- ступені точності та шорсткості оброблюваних поверхонь;

- поверхні, оброблені на попередніх операціях, а також ступені точності та шорсткості цих поверхонь;

- припуск на оброблення;

- темп роботи (якщо операція проектується для потокової лінії).

При проектуванні операції уточнюють її зміст (намічений раніше при складанні маршруту), встановлюють послідовність і можливість сполучення переходів у часі, вибирають устаткування, інструменти й пристрої (чи розроблюють завдання на їх конструювання), призначають режими різання і визначають норму часу. Оцінку можливих варіантів виконують за продуктивністю й собівартістю, виходячи з техніко-економічного принципу проектування. Проектуючи технологічну операцію, прагнуть до зменшення штучного часу. При потоковому методі роботи штучний час погоджують із темпом, забезпечуючи задану продуктивність потокової лінії.

Основний час скорочується в результаті застосувань високопродуктивних різальних інструмент і режимів різання, скорочення числа проходів і переходів при обробленні поверхонь. Допоміжний час скорочується за рахунок зменшення часу холостих ходів верстату й найефективніших установочних пристроїв зі швидкодіючими затискачами.

Разом зі зменшенням тривалості кожного переходу операції, стараються об’єднати елементи основних і допоміжних переходів. У цьому випадку до складу операції входитимуть лише найбільш тривалі переходи з тих, котрі підлягають об’єднанню (ними можуть бути як основні, так і допоміжні переходи). Можливості такого об’єднання визначаються схемою побудови верстатної операції. Воно залежить від кількості заготовок, котрі встановлюються для оброблення, кількості застосовуваних інструментів і порядку оброблення поверхонь цими інструментами. За кількістю встановлюваних заготовок розрізняють одно- і багатомісні схеми, а за кількістю використовуваних інструментів – одно- і багатоінструментні. Залежно від порядку використання інструментів, існують схеми послідовного, паралельного й паралельно-послідовного виконання. Поєднання зазначених ознак дає ряд схем, від найменш продуктивних одномісних, одноінструментних, послідовних до найбільш продуктивних багатомісних, багатоінструментних паралельних.

На оптимальну суміщеність переходів, крім продуктивності, впливає ще й собівартість, оскільки складніші налагодження виконують на дорожчому устаткуванні й при використанні складнішого технологічного оснащення. Кількість і послідовність технологічних переходів визначають з врахуванням прийнятого виду заготовки й вимог до точності готової деталі. Раціональне сполучення переходів визначають залежно від взаємного розташування оброблюваних поверхонь, можливого розміщення інструментів і видалення стружки.

Недостатня твердість заготовки часто перешкоджає паралельному виконанню переходів. Оброблення з високими ступенями точності і шорсткості поверхонь виділяють в особливу операцію, використовуючи одномісні одноінструментні послідовні, а часто й одноперехідні схеми.

Технологічні операції автоматичних ліній характеризуються великою концентрацією переходів. Їх будують за паралельними й паралельно-послідовними схемами. Допоміжний час включає лише час переміщення заготовки у наступну позицію і час підведення й відведення інструментів.

При проектуванні технологічних процесів оброблення великих заготовок у важкому машинобудуванні прагнуть до скорочення кількості операцій й установок, а також до виконання Максимальної кількості переходів при одній установці заготовки. У цьому випадку застосовують паралельні, послідовні й паралельно-послідовні схеми. Паралельне оброблення декількох поверхонь важкої заготовки здійснюють за допомогою переносних свердлильних, розточувальних й інших верстатів. При серійному виготовленні великогабаритних деталей знаходять застосування також спеціальні верстати агрегатного типу.

При встановленні загальної послідовності оброблення спочатку обробляють поверхні, прийняті за чистові технологічні бази. Потім обробляють інші поверхні в послідовності, зворотній до ступеня їх точності та шорсткості (чим точнішою повинна бути оброблена поверхня, тим пізніше вона обробляється). Закінчується оброблення поверхнею, яка є найточнішою і має найбільше значення для деталі. У кінець маршруту часто виносять оброблення поверхонь, які легко пошкоджуються, наприклад, зовнішні різеві поверхні.

З метою своєчасного виявлення раковин й інших дефектів матеріалу, спочатку роблять чорнове, а якщо буде потрібно, то й чистове оброблення поверхонь, на котрих ці дефекти не допускаються. Такий порядок оброблення відповідальних поверхонь є обов’язковим, навіть якщо такі поверхні мають достатньо низькі показники точності і шорсткості.

При виготовленні точних відповідальних деталей машин маршрут оброблення зазвичай поділяється на три послідовні стадії: чорнове, чистове й викінчувальне. На першій стадії знімають основну масу матеріалу у вигляді припусків і напусків, друга має проміжне значення, на останній забезпечується задана точність і шорсткість поверхонь деталі. Таке розчленовування маршруту є необхідним, З огляду на те, що на чорновій стадії оброблення мають місце порівняно великі похибки, які викликані деформаціями технологічної системи від сил різання й сил закріплення заготовки, а також її інтенсивне нагрівання. Чергування чорнового й чистового оброблення у цих умовах не забезпечує задану точність.

Після чорнового оброблення спостерігаються максимальні деформації заготовки в результаті перерозподілу залишкових напружень у її матеріалі. Групуючи оброблення за зазначеними стадіями, збільшується розрив у часі між чорновим та викінчувальним обробленням і надається можливість більш повного вияву деформацій до їх усунення на останній стадії оброблення.

Винесенням викінчувального оброблення в кінець маршруту зменшується ризик випадкового ушкодження остаточно оброблених поверхонь у процесі оброблення й транспортування. Крім цього, чорнове оброблення може виконуватися на спеціально виділеному зношеному чи відносно неточному устаткуванні робітниками нижчої кваліфікації.

Викладений принцип побудови маршруту, однак, не у всіх випадках є обов’язковим. Сліпе наслідування йому іноді може привести до створення нереальних процесів. При жорсткій заготовці й малих розмірах оброблюваних поверхонь остаточне оброблення окремих елементів може виконуватися й на початку маршруту без яких-небудь шкідливих наслідків. Цей принцип певною мірою суперечить також принципу концентрації оброблення, коли на одній операції можуть виконуватися переходи чорнового й чистового оброблення (наприклад, виготовлення деталей з прутка на автоматах).

Якщо деталь підлягає термічному обробленню, то технологічний процес механічного оброблення розчленовується на дві частини: процес до термічного оброблення й після нього. Для усунення можливих жолоблень часто доводиться передбачати виправлення деталей або повторне оброблення окремих поверхонь для забезпечення заданих точності й шорсткості. Окремі види термічного оброблення значною мірою можуть ускладнювати процес механічного оброблення. Так, при цементації зазвичай потрібно навуглецювати окремі ділянки деталі. Це досягається захисним омідненням інших ділянок чи залишенням на них шару припуску, котрий знімається додатковим обробленням після цементації, але до загартовування.

Послідовність оброблення певною мірою залежить від системи проставлення розмірів на робочому кресленні деталі. У першу чергу необхідно оброблювати ту поверхню, відносно котрої на кресленні координовано більшу кількість інших поверхонь деталі.

Операції допоміжного або другорядного характеру (свердління дрібних отворів, зняття фасок, прорізування канавок, зачищення задирів тощо) зазвичай виконують на стадії чистового оброблення. На цьому етапі маршруту послідовність виконання цих операцій часто може змінюватися; проте вона не впливає на якісні показники й економіку процесу загалом.

Операції технічного контролю намічають після тих етапів оброблення, де ймовірно підвищена кількість браку, перед складними й вартісними операціями, а також наприкінці оброблення. При виконанні більшості операцій функції технічного контролю виконуються вибірково контролерами, верстатниками чи налагоджувачами. На окремих, в основному попередніх, операціях, де використовується мірні різальні інструменти (свердла, зенкери тощо) контроль звичайно не роблять, покладаючись на правильність розміру стандартного інструменту. Це скорочує кількість контролерів і витрати виробництва. Розмір вибірок при вибірковому прийманні масових деталей роблять за правилами математичної статистики.

При проектуванні технологічних процесів для існуючих заводів, де цехи організовано за видами оброблення, послідовність оброблення встановлюють з урахуванням можливого скорочення шляхів транспортування деталей. У цьому випадку, наприклад, виконується токарне оброблення, потім фрезерне й т.д.

Попередній зміст операцій встановлюють об’єднанням тих переходів на відповідній стадії оброблення, які можуть бути виконані на обраному типі верстата. У масовому потоковому виробництві зміст операцій визначають з умови, щоб їх тривалість була рівною чи кратною темпу випуску. На зміст операцій впливає також необхідність скорочення кількості перестановок деталей з верстата на верстат, що має велике значення для умов важкого машинобудування.

Усі конкуруючі варіанти необхідно занести у табл. 1. При цьому обов’язково необхідно враховувати вид і технологічні параметри заготовок, які було попередньо вибрано (див. етап 4). Конкуруючі варіанти записують у такому порядку (кількість етапів оброблення може змінюватися залежно від виду заготовки та параметрів якості виготовлюваної деталі):

1) попереднє оброблення чистових баз;

2) попереднє (чорнове) оброблення поверхонь деталі;

3) чистове оброблення поверхонь деталі;

4) викінчувальне оброблення чистових баз;

5) викінчувальне оброблення поверхонь деталі;

При цьому один варіант операції може належати кільком конкуруючим варіантам технологічного процесу.

8. Укрупнене нормування технологічного процесу та визначення продуктивності оброблення. Норми часу на усі конкуруючі операції визначають спрощено, керуючись відповідними таблицями, наведеними, наприклад, у [6, 7]. При послідовному виконанні переходів основний час на операцію сумують по переходах. При паралельному виконанні переходів основний час на операцію беруть за найтривалішим переходом оброблення. Нормуються елементи, котрі не перекриваються основним часом.

На цьому ж етапі необхідно визначити продуктивність оброблення.

Величину норми часу (штучного чи штучно-калькуляційного, залежно від розрахованого типу виробництва) та продуктивності оброблення необхідно занести у табл. 1.

9. Розрахунок необхідної кількості устаткування та його завантаження. Вказані розрахунки виконуються за стандартними методиками, наведеними, наприклад у [6, 7]. Усі отримані дані необхідно занести у відповідні графи табл. 1.

10. Укрупнене встановлення припусків необхідне для попереднього визначення режимів різання при виконанні переходів конкуруючих операцій. Для укрупненого встановлення припусків рекомендується використовувати дослідно-статистичний метод, при якому загальні й проміжні припуски беруть за таблицями, котрі складені на основі узагальнення й систематизації виробничих даних передових заводів. Такі дані наведено у довідниковій літературі, наприклад, [1, 2, 3, 4].

Попередній вибір металорізальних інструментів, визначення режимів різання та основного технологічного устаткування.

Тип різального інструменту, який використовується на кожному технологічному переході, вибирають за прийнятим методом оброблення.

Елементи режиму різання (глибина, подача й швидкість різання) встановлюють для кожного технологічного усіх конкуруючих операцій, виходячи з вибраного типу різального інструменту та плану оброблення поверхні. Кількість елементів режимів різання, які підлягають встановленню на цьому етапі, можна значно скоротити, визначивши лімітуючий (найбільш завантажений) перехід кожної операції. Спочатку встановлюють глибину різання, потім подачу й, в останню чергу, швидкість різання. Усі елементи режиму різання встановлюють табличним методом, використовуючи відповідну довідникову літературу, наприклад [3, 4, 5].

За режимами різання розраховують сумарну потужність різання. При розрахунках необхідно враховувати кількість одночасно працюючих інструментів технологічного налагодження, кількість одночасно оброблюваних заготовок та інші фактори, від яких залежить величина потужності. Потужність визначають розрахунково-аналітичним чи табличним методами за найбільш завантаженим переходом (позицією), користуючись відповідними залежностями [3, 4, 5].

Характер операції й прийнятий метод оброблення визначають тип верстата (токарний, фрезерний, свердлильний тощо), розміри заготовки й оброблюваних поверхонь – основні розміри верстату (висоту центрів, віддаль між центрами, розмір столу тощо), а розрахована потужністю різання – необхідну потужність головного приводу верстата. При високому ступені концентрації вибирають багатосупортні чи багатошпиндельні верстати. Встановленим вимогам зазвичай задовольняє кілька моделей верстатів даного типу (розміру). Попередньо обрана модель повинна забезпечувати задану точність оброблення, максимальну жорсткість і продуктивність. Оптимальнішою є модель з більшим запасом потужності й більшим ступенем автоматизації робочого циклу. Моделі вибраного основного технологічного устаткування повинні відповідати новітнім досягненням в галузі технології машинобудування, а також розрахованому типу та організаційній формі виробництва. Виходячи з технологічних можливостей вибраної моделі устаткування, у подальшому допускається необхідне коригування структури відповідних операцій з метою повнішого використання цієї моделі.

Для вибору моделі основного технологічного устаткування можна використовувати даны, наведені у [10].

Усі дані щодо розрахункової потужності різання, вибраної моделі основного технологічного устаткування та потужності її головного приводу необхідно занести у відповідні графи табл. 1.

12. Встановлення технологічної собівартості виконання операцій. Технологічна собівартість виконання операції – це узагальнені матеріальні витрати, які доводяться на виконання технологічної операції виготовлення одиниці продукції:

,

де – нормативна собівартість (норматив матеріальних витрат) однієї хвилини роботи конкретної моделі основного технологічного устаткування, коп.; – штучна (штучно-калькуляційна) норма часу на виконання відповідної операції, хв.

Для встановлення нормативної собівартості можна використовувати відповідні дані [8][2]. Якщо вибраної моделі основного технологічного устаткування у додатку немає, то необхідно орієнтуватися на схожі (типові) моделі.

Величини нормативної та технологічної собівартості виконання кожної операції необхідно внести у відповідні графи таблиці 1. При цьому спочатку у таблицю (графа «Назва і зміст операції») необхідно внести метод отримання заготовки та технологічну собівартість виконання цього методу (графа «Технологічна собівартість, коп.») за даними, отриманими у п. 1.

13. Побудова орієнтованого графу варіантів технологічних операцій виконується за даними табл. 1. Нумеровані (за порядком занесення конкуруючих операцій у табл. 1) вершини графу відповідають технологічним операціям (а також величинам їх технологічної собівартості), а дуги (ребра), котрі з’єднують ці вершини, – взаємозв’язкам цих операцій. Набір вершин і дуг графу від початкової вершини («Заготовка») до кінцевої («Деталь») відповідає конкуруючому варіанту технологічного процесу. При цьому граф матиме кілька початкових вершин. Їх кількість залежить від кількості розглянутих на етапі 4 методів отримання заготовки.

Для спрощення подальшого аналізу й розрахунків, граф доцільно будувати по рядках і стовпцях. У цьому випадку у рядках відповідного рівня необхідно внести різні варіанти операції, котрі відповідають відповідному етапу виготовлення (оброблення). Наприклад, у рядках першого рівня показуються операції оброблення (попереднього оброблення) чистових баз, у рядках другого рівня – операції чорнового оброблення окремих поверхонь деталі і т.д. Для великосерійного і масового типів виробництва, де оброблення елементарної поверхні часто зводиться в окрему операцію, доцільно усі операції одного етапу виготовлення (наприклад, чистове оброблення кількох поверхонь, яке проводиться на різних операціях) розподіляти по окремих рядках графа.

Побудова графу по стовпцях зводиться до з’єднання дугами (ребрами) окремих вершин у технологічно обґрунтовану послідовність, тобто отримання сукупності конкуруючих варіантів маршрутів виготовлення. З метою суттєвого спрощення пошуку оптимального варіанту технологічного процесу, а також можливого використання програмних методів пошуку, в організаційному графі всі дуги повинні мати однаковий напрямок без повернення до попередніх вершин.

14. Встановлення оптимального варіанту технологічного процесу проводиться через визначення абсолютної величини відповідного критерію оптимізації. Основним критерієм оптимізації (критерієм оптимізації першого рівня) є мінімальна величина технологічної собівартості. При наявності кількох варіантів технологічного процесу з однаковою величиною цього критерію, для цих варіантів розраховують величину критерію оптимізації другого і, за необхідності, третього рівнів. До цих критеріїв відносяться:

2) середня максимальна продуктивність виготовлення;

3) середній максимальний коефіцієнт завантаження основного технологічного устаткування.

Оптимальний варіант технологічного процесу при відносно невеликій кількості конкуруючих варіантів встановлюється методом повного перебору шляхів в організаційному графі. При значній кількості конкуруючих варіантів доцільно використовувати т.зв. «машинні» методи оптимізації з використанням комп’ютерної техніки і відповідного програмного забезпечення.

Технологічний процес, який приймається як оптимальний, необхідно виділити на організаційному графі та записати у спрощеному маршрутно-операційному вигляді для подальшого детального пророблення.

Таблиця ІІ.2.11.

Встановлення оптимального ТП механічного оброблення зубчастих коліс.

Список літератури.

1. Обработка металлов резанием. Справочник технолога / Под ред.А.А. Панова. – Москва: Машиностроение, 1988. – 736 с.

2. Долматовский Г.А. Справочник технолога по обработке металлов резанием. – Москва: Государственное научно-техническое издательство машиностроительной литературы, 1962. – 1239 с.

3. Режимы резания. Справочник / Под общ. ред. Ю.В. Барановского. – Москва: Машиностроение, 1973. – 407 с.

4. Общемашиностроительные нормативы времени и режимов резания для нормирования работ, выполняемых на универсальных и многоцелевых станках с числовым программным управлением. Часть II. Нормативы режимов резания. – Москва: Центральное бюро нормативов по труду Государственного комитета СССР по труду и социальным вопросам, 1990. – 473 с.

5. Розрахунок режимів різання на основні операції механічного оброблення. Методичні вказівки до практичної роботи з дисциплін “Технологія машинобудування” для студентів базового напряму 6.0902 “Інженерна механіка” усіх форм навчання та “Основи прогресивних технологій” для студентів економічних спеціальностей денної форми навчання / Укладачі: Юрчишин І.І., Ступницький В.В., Кирилів Я.Б. – Львів: Вид-во Нац. ун-ту “Львівська політехніка”, 2006. – 32 с.

6. Курсовое проектирование по технологии машиностроения / Под общей ред. А.Ф. Горбацевича – Минск: Вышэйшая школа, 1983. – 256 с.

7. Розроблення технологічного маршруту оброблення деталі і визначення типу та організаційної форми виробництва: Методичні вказівки та завдання для виконання розрахунково-графічної роботи та практичних занять з дисципліни “Технологічні основи машинобудування” для студентів напряму 6.0902 “Інженерна механіка” стаціонарної та заочної форм навчання / Укл.: Я.М. Литвиняк, А.М. Кук, В.В. Винник. – Львів : Видавництво університету “Львівська політехніка”, 2002. – 58 с.

8. Расчеты экономической эффективности новой техники. Справочник / Под общ. ред. К.М. Великанова. – Ленинград: Машиностроение, 1990. – 448 с.

9. Обработка металлов резанием. Справочник технолога / Под ред. А.А. Панова. – Москва: Машиностроение, 1988. – 736 с.

10. Справочник технолога-машиностроителя. В 2-х т. Т.1 / Под ред. А.Г. Косиловой и Р.К. Мещерякова. – Москва: Машиностроение, 1985. – 656 с.

[1] Такі зміни вносяться у випадку, коли, наприклад, конструктор при розробленні креслення деталі необґрунтовано завищив ступінь точності та шорсткості, що призводить до суттєвого ускладнення технологічного процесу виготовлення такої деталі.

[2] Величина технологічної собівартості може бути визначена і за іншими методиками. При цьому не допускається визначення технологічної собівартості різними способами через різну точність цих способів.