Расчёт режимов резания и норм времени

 

Разработка технологического процесса обычно завершается установлением технических норм времени для каждой операции. Техническую норму времени определяют на основе расчёта режимов резания с учётом полного использования режущих свойств инструмента и производственных возможностей оборудования. Проведём расчёт режимов резания и технических норм времени на операции технологического процесса изготовления детали «Хвостовик».

Операция 005 Револьверная.

Переход 1. Подача прутка до упора.

Переход 2. Резцом 1 обтачивать поверхность с Ø21 мм на Ø20,5 мм на длине 57 мм.

Переход 3. Резцом 2 обтачивать поверхность с Ø20.5 мм на Ø17,5 мм на длине 20 мм.

Переход 4. Резцом 3 обтачивать поверхность с Ø17,5 мм на Ø15 мм на длине 20 мм.

Переход 5. Резцом 4 обтачивать поверхность с Ø15 мм на Ø12,5 мм на длине 20 мм.

Переход 6. Резцом 5 точить канавку с Ø12,5 мм на Ø7 мм.

Переход 7. Резцом 6 отрезка заготовки Ø20,5 мм.

Револьверная операция относится к разряду многоинструментальных обработок и проводится на револьверных станках. Нормирование машинного времени работ, выполняемых на револьверных станках, при последовательной работе инструментов мало чем отличается от нормирования при одноинструментной работе. В случае обработки небольших деталей, чтобы не производить переключение скоростей шпинделя, устанавливают общее число оборотов шпинделя для нескольких переходов или даже для обработки всей детали.

Результаты расчётов сведены в таблицу 3.2.

 

Таблица 3.2.

Определяемая величина	Формула или основание для расчёта	Результаты расчёта
		Резцы
		1	2	3	4	5	6
Начальный диаметр обрабатываемой детали, мм	dн по эскизу детали	21	20,5	17,5	15	12,5	20,5
Конечный диаметр обрабатываемой детали, мм	dк по эскизу детали и рабочему чертежу	20,5	17,5	15	12,5	7	0
Длина хода, мм	L по эскизу детали и рабочему чертежу	57	20	20	20	2,75	10,25
Глубина резания, мм	t=(dн–dк)/2	0,25	1,5	1,25	1,25	2,75	10,25
Подача, мм/об	По нормам режимов резания табл. 11 [2, с. 266] и табл. 15 [2, c. 268]	0,4	0,4	0,4	0,4	0,08	0,08
Скорость резания, м/мин	По результатам табл. 2	276	147	152	152	75	75
Число оборотов шпинделя в минуту		4183	2282	2765	3225	1910	1165
Коэффициент времени резания		0,270	0,147	0,178	0,207	0,123	0,075
Коэффициент корректирования числа оборотов	Коэффициент К по табл. 111 [5, c. 194] при m=0,2	1,32	1,50	1,46	1,43	1,54	1,65

 

Скорость резания u при наружном продольном точении определяется по эмпирической формуле:

 

                                (3.47)

 

а при отрезании и прорезании канавок

 

                         (3.48)

 

Результаты расчёта скорости резания представлены в таблице 3.3.

Таблица 3.3.

Определяемая величина	Формула или основание для расчёта	Результаты расчёта
		Резцы
		1	2	3	4	5	6
Стойкость резца Т, мин	На основании рекомендаций [2, c. 268]	60	60	60	60	60	60
Коэффициент Сu	На основании табл. 17 [2, c. 269]	350	350	350	350	47	47
Показатели степени x	На основании табл. 17 [2, c. 269]	0,15	0,15	0,15	0,15	–	–
y		0,35	0,35	0,35	0,35	0,80	0,80
m		0,20	0,20	0,20	0,20	0,20	0,20
Коэффициент влияния материала заготовки КМu	, Кг=1,0, nu=1 – на основании табл. 2 [2, c. 262] sВ=640 МПа для Стали 45	1,17	1,17	1,17	1,17	1,17	1,17
Коэффициент состояния поверхности КПu	На основании табл. 5 [2, c. 263]	0,9	0,9	0,9	0,9	0,9	0,9
Коэффициент материала инструмента КИu	На основании табл. 6 [2, c. 263]	1,0	1,0	1,0	1,0	0,65	0,65
Коэффициент главного угла в плане резца Кцu	На основании табл. 18 [2, c. 271]	1,0	0,7	0,7	0,7	0,7	0,7
Коэффициент Кu	Кu=КМu×КПu×КИu×Кцu	1,053	0,737	0,737	0,737	0,479	0,479
Скорость резания u, м/мин		276	147	152	152	–	–
		–	–	–	–	75	75

 

Число оборотов шпинделя в минуту корректируем по формуле:

 

n_k=nK                                         (3.49)

 

n_1k=n₁K₁=4183×1,32=5522

n_2k=n₂K₂=2282×1,50=3423

n_3k=n₃K₃=2765×1,46=4037

n_4k=n₄K₄=3225×1,43=4612

n_5k=n₅K₅=1910×1,54=2942

n_6k=n₆K₆=1165×1,65=1922

Вспомогательное число W находим по табл. 112 [5, c. 194] для каждого числа оборотов (при m=0,2=1/5)

W₁=2,66×10^-2; W₂=2,72×10^-2; W₃=2,71×10^-2; W₄=2,68×10^-2; W₅=2,75×10^-2; W₆=3,1×10^-2.

Сумма всех вспомогательных величин SW=16,62×10^-2

По той же таблице 112 [5, c. 194] находим (в той же колонке m=1/5), что числом, ближайшим к 16,62×10^-2 будет 13×10^-2, что соответствует общему числу оборотов шпинделя в минуту n=1500. Тогда фактическая скорость резания будет определяться по формуле:

 

u=pdn/1000                                (3.50)

 

u₁=3,14×21×1500/1000=98,91 м/мин

u₂=3,14×20,5×1500/1000=96,55 м/мин

u₃=3,14×17,5×1500/1000=82,42 м/мин

u₄=3,14×15×1500/1000=70,65 м/мин

u₅=3,14×12,5×1500/1000=58,88 м/мин

u₆=3,14×20,5×1500/1000=96,55 м/мин

Для проверки мощности станка, для выбранных режимов резания, рассчитаем мощность резания. Мощность резания рассчитывают по формуле:

 

, кВт            (3.51)

 

Результаты расчёта сведены в таблицу 3.4

 

Таблица 3.4.

Определяемая величина	Формула или основание для расчёта	Результаты расчёта
		Резцы
		1	2	3	4	5	6
Постоянная Ср	На основании табл. 22 [2, c. 273]	300	300	300	300	408	408
Показатели степени x	На основании табл. 22 [2, c. 273]	1	1	1	1	0.72	0.72
y		0.75	0.75	0.75	0.75	0.80	0.80
n		–0.15	–0.15	–0.15	–0.15	0	0
Поправочный коэффициент КМР	МПа для Стали 45, m=0,75 – на основании табл. 9 [2, c. 264]	0.89	0.89	0.89	0.89	0.89	0.89
Поправочный коэффициент КЦР	На основании табл. 23 [2, c. 275]	1.0	0.89	0.89	0.89	0.89	0.89
Поправочный коэффициент КgР		1.1	1.1	1.1	1.1	1.1	1.1
Поправочный коэффициент КlР		1.0	1.0	1.0	1.0	1.0	1.0
Поправочный коэффициент КГР		1.0	1.0	1.0	1.0	1.0	1.0
Поправочный коэффициент КР	КР= КМР×КЦР×КgР×КlР×КГР	0.98	0.87	0.87	0.87	0.87	0.87
Сила резания РZ, Н	РZ=10CptxSyunКР	183.75	978.75	848.25	864.56	973.57	2511.52
Мощность резания, кВт		0.3	1.54	1.14	1.0	0.93	3.96

 

Проверяем достаточность мощности привода станка. Для револьверной операции был выбран токарно-револьверный станок 1Г325П с мощностью электродвигателя главного привода N=5,3 кВт. С учётом к.п.д. станка h=0,85 потребная мощность резания составит:

N_1рез.п.=0,3/0,85=0,35 кВт

N_2рез.п.=1,54/0,85=1,81 кВт

N_3рез.п.=1,14/0,85=1,34 кВт

N_4рез.п.=1,18 кВт

N_5рез.п.=1,1 кВт

N_6рез.п.=4,66 кВт

Таким образом, N>N_рез.п., что подтверждает правильность сделанного выбора технологического оборудования для данной операции.

Машинное время для обработки детали «хвостовик» на данной операции составит:

 

(3.52)

 

0,195+0,108=0,3 мин.

Оперативное время определяется по формуле

 

T_ОП=T_М+Т_В                                (3.53)

 

Вспомогательное время определяется по формуле

 

Т_В=Т_В.уст.+Т_{В упр.ст}+Т_{Вперех.}+Т_Визмер, (3.54)

 

где Т_В.уст – вспомогательное время на установку и снятие заготовки со станка;

Т_{В упр.ст} – вспомогательное время на управление станком;

Т_Вперех – вспомогательное время, связанное с технологическими переходами;

Т_Визмер – вспомогательное время на измерение заготовки.

 

Т_В.уст=0,18 мин на основании табл. 70 [5, c. 131]

Т_{В упр.ст}=Т_{Вна измен.подач.}+Т_{Вповернуть державку}=2×0,06+5×0,08=0,52 мин на основании табл. 71 [5, c. 131]

Т_Вперех=0,16×7=1,12 мин на основании табл. 71 [5, c. 131]

Т_Визмер=0.16×5=0.80 мин на основании табл. 3.40 [3, c. 96]

Таким образом, вспомогательное время на одну деталь по формуле (3.54) Т_В=0,18+0,52+1,12+0,80=2,62 мин

Оперативное время на одну деталь по формуле (3.53)

 

Т_оп=0,3+2,62=2,92 мин

 

Штучное время может быть определено по следующей формуле:

 

Т_шт=Т_оп×(1+(а_абс+а_отл)/100)                   (3.55)

где а_абс – время на обслуживание рабочего места, в% от Т_ОП

а_отл – время перерывов на отдых и личные потребности, в% от Т_ОП

а_абс=2,5% на основании карты 45 [6, c. 226]

а_отл=4% на основании карты 46 [6, c. 223]

Тогда Т_ШТ=2,92 (1+(2,5+4)/100)=3,10 мин

Операция 010 Фрезерно-центровальная

Переход 1. Установить и закрепить заготовку.

Переход 2. Фрезеровать торцевую поверхность Ø12,5 мм.

Переход 3. Центровать поверхность.

Переход 4. Переустановить и закрепить заготовку.

Переход 5. Фрезеровать торцевую поверхность Ø20,5 мм

Переход 6. Центровать поверхность.

Наибольшая глубина фрезерования составляет 20,5 мм, а ширина фрезерования1,5 мм. По таблице 92 [5, c. 158] выбираем диаметр фрезы и уточняем размеры фрезы. Для фрезерования торцовых поверхностей в данном случае применяется дисковая фреза. По ГОСТ 3755–78 [2, c. 181] выбираем дисковую трёхстороннюю фрезу с размерами D=125 мм, В₁=8 мм, Z=22 (число зубьев) из быстрорежущей стали Р6М5.

Переход 2. Подачу на один зуб S_Z, мм, выбираем по табл. 34 [2, c. 283] S_Z=0.10 мм. Глубина фрезерования по чертежу детали составляет t=12,5 мм, ширина фрезерования В₂=0,5 мм.

Подача на один оборот фрезы может быть определена по формуле:

 

S=S_Z×z=0,10×22=2,2 мм/об         (3.56)

 

Скорость резания, м/мин, определяется по формуле:

 

              (3.57)

По таблице 39 [2, c. 286] находим коэффициент и показатели степени в формуле скорости резания:

С_u=68,5; q=0.25; x=0.3; y=0.2; u=0.1; p=0.1; m=0.2

По таблице 40 [2, c. 290] определяем период стойкости фрезы Т.

Т=150 мин.

Общий поправочный коэффициент на скорость резания, учитывающий фактические условия резания,

 

К_Мu×К_Пu×К_Иu                      (3.58)

 

где К_Мu – коэффициент, учитывающий качество обрабатываемого материала.

 

                 (3.59)

 

К_Г=1,0, n_u=0.9 – на основании табл. 2 [2, c. 262]

s_В=640 МПа для стали 45

К_Мu=1,15

К_Пu – коэффициент, учитывающий состояние поверхности заготовки.

К_Пu=1,0 – на основании табл. 5 [2, c. 263]

К_Иu – rj'aabwbtyn? exbnsdf.obq vfnthbfk bycnhevtynf/

К_Иu=1,0 – на основании табл. 6 [2, c. 263]

Таким образом, K_u=1,15×1,0×1,0=1,15

Скорость резания составит:

 м/мин

Число оборотов фрезы в минуту определяется по формуле:

                                     (3.60)

 

n=1000×57,12/(3,14×125)=145 об/мин

Сила резания, Н, может быть определена по формуле:

 

                  (3.61)

 

По таблице 41 [2, c. 291] находим:

С_р=68,2; x=0.86; y=0.72; u=1,0; q=0.86; w=0;

n – частота вращения фрезы.

По таблице 9 [2, c. 264] находим поправочный коэффициент К_МР на качество обрабатываемого материала

 

                               (3.62)

 

m=0.3; s_В=640 МПа для стали 45.

К_МР=(640/750)^0,3=0,95

Тогда

 Н

Эффективная мощность резания, кВт

 

                              (3.63)

 

N_рез=196,61×57,12/(1020×60)=0,183 кВт

Проверяем достаточность мощности привода станка. Для фрезерно-центровальной операции был выбран фрезерно-центровальный станок модели 2538 с мощностью N=4,4 кВт. С учётом к.п.д. станка h=0,85 потребная мощность резания составит:

N_рез.п.=0,183/0,85=0,215 кВт

Таким образом, N>N_рез.п., что подтверждает правильность сделанного выбора технологического оборудования для данной операции.

Машинное время на данном переходе составит:

 

Т_м=(l+l₁+l₂)/S_m                            (3.64)

 

где S_m – минутная подача; S_m=S×n=2,2×145=319 мм/мин

l – длина обработки, мм; l=12,5 мм

l₁ – величина врезания инструмента, мм.

l₁=11.4 мм по таблице 87 [5, c. 155]

l₂ – величина пробега инструмента, мм.

l₂=3.5 мм по таблице 87 [5, c. 155]

Т_м2=(12.5+11.4+3.5)/319=0,09 мин

Переход 5. Аналогично переходу 2 принимаем ту же подачу на один зуб S_z=0.1 мм. Глубина фрезерования по чертежу детали на данном переходе составляет t=20,5 мм, ширина фрезерования В₂=1,5 мм. Для снижения вспомогательного времени принимаем число оборотов фрезы в минуту, полученное для перехода 2, n=145 об/мин. Тогда скорость резания u будет иметь ту же величину u=57,12 м/мин.

Сила резания, Н, может быть определена по формуле (3.61). Значения поправочного коэффициента и показатели степени аналогичны переходу 2. Тогда

 Н

Эффективная мощность резания, кВт

N_рез=858.1×57,12/(1020×60)=0,8 кВт

С учётом к.п.д. станка h=0,85 потребная мощность резания составит:

N_рез.п.=0,8/0,85=0,94 кВт,

что меньше мощности станка модели 2538.

N>N_рез.п

Машинное время на данном переходе составит:

Т_м5=(l+l₁+l₂)/S_m=(20.5+11.4+3.5)/319=0,11 мин

Аналогично переходу 2, S_m=319 об/мин, l₁=11,4 мм, l₂=3,5 мм. Длина обработки l=20,5 мм.

Переход 3 и Переход 6. На данных переходах выполняется центрование поверхностей. В качестве режущего инструмента выступает сверло центровочное, выбранное по ГОСТ 14952–74 [7, c. 343] (d=1,6 мм, L=34 мм – общая длина сверла, l₀=10 мм – длина рабочей части) из быстрорежущей стали Р18. Глубина резания при сверлении

 

t=0,5d=0,8 мм                            (3.65)

 

Подачу выбираем на основании табл. 25 [2, c. 277] S=0,10 мм/об. Для снижения вспомогательного времени принимаем число оборотов инструмента в минуту, полученное для переходов 2 и 5, n=145 об/мин.

Тогда скорость резания u можно определить по формуле:

 

u=pnd/1000                                (3.66)

 

u=3,14×145×1,6/1000=0,73 м/мин

Учитывая малый диаметр режущего инструмента и низкую скорость резания, проверка на достаточность мощности станка на данных переходах нецелесообразна.

Машинное время на данных переходах составит:

 

Т_М3,6=2×(l+l₁)/(nS)                       (3.67)

где l – длина отверстия, мм; l=d/2=0.8 мм

l₁ – величина врезания, мм; l₁=(d/2) ctgV, где V – главный угол в плане, град.

V=59° по таблице 7 [7, c/347], тогда l₁=0,8×ctg59°=0,8×0,59=0,47 мм

Т_М3,6=2×(0,8+0,47)/(145×0,1)=0,18 мин

Машинное время на фрезерно-центровальной операции составит

Т_м=Т_м2+Т_м5+Т_м3,6=0,09+0,11+0,18=0,38 мин.

По формуле (3.53) Т_оп=Т_м+Т_В.

Для фрезерно-центровальной операции вспомогательное время (Т_В) определяется по формуле (3.54)

 

Т_В=Т_Вуст+Т_{Вупр.ст}+Т_Вперех+Т_Визмер

 

Т_Вуст – вспомогательное время на установку и снятие заготовки со станка;

Т_{Вупр.ст} – вспомогательное время на управление станком;

Т_Вперех – вспомогательное время, связанное с технологическими переходами;

Т_Визмер – вспомогательное время на измерение заготовки.

Т_Вуст=0,79 мин на основании табл. 93 [5, c. 159]

Т_{Вупр.ст}=0,3 мин на основании табл. 61 [5, c. 121], устанавливается только для переходов зацентровки и связано с изменением подачи относительно переходов фрезерования

Т_Вперех=0,55×2=1,1 мин на основании табл. 93 [5, c. 159]

Т_Визмер=0, т. к. учтено в Т_Вперех.

Т_В=0,79+0,3+1,1=2,19 мин

Оперативное время на одну деталь по формуле (3.53)

Т_оп=0,38+2,19=2,57 мин

Штучное время определяется по формуле (3.55)

Т_шт=Т_оп×(1+(а_абс+а_отл)/100)                   (3.55)

 

где а_абс – время на обслуживание рабочего места, в% от Т_ОП

а_отл – время перерывов на отдых и личные потребности, в% от Т_ОП

а_абс=3% см. [5, c. 121]

а_отл=2% см. [5, c. 121]

Тогда Т_ШТ=2,57 (1+5/100)=2,7 мин

Операция 015 Токарная I-я

Переход 1. Установить и закрепить заготовку.

Переход 2. Точить поверхность с Ø12,5 мм на Ø11 мм с подрезкой торца в размер 20.

Переход 3. Точить фаску 1,5´45°

Переход 2. Производится чистовое обтачивание с подрезкой торца. Учитывая, что отношение , то скорость резания при подрезке торца берётся по нормативам для продольного обтачивания без поправочных коэффициентов [5, c. 127]. Глубина резания t=(d_н–d_к)/2=0,75 мм – по рабочему чертежу детали.

Выбираем подачу по нормативам резания для чистового точения [2, c. 268] S=0,2 мм/об.

Скорость резания при выбранных t и S составит по табл. 62 [5, c. 125] для резца с режущей сталью из стали Р18 u=85 м/мин.

Число оборотов детали в минуту находится по формуле

 

                          (3.69)

 

n=1000×85/(3,14×12,5)=2165 об/мин

По таблице 62 [5, c. 125] эффективная мощность резания составит N_рез=0,83 кВт. С учётом к.п.д. станка h=0,85 потребная мощность станка N_п.рез.=0,83/0,85=0,98 кВт. Для данной операции был выбран токарно-винторезный станок 16К20М с мощностью N=10 кВт. Таким образом N>N_п.рез., что подтверждает правильность сделанного выбора технологического оборудования для данной операции.

Машинное время на данном переходе составит:

 

Т_М3,6=(l+l₁+l₂)/(nS)                      (3.70)

 

где l – длина обрабатываемой детали по чертежу, мм; l=20 мм

l₁ – длина врезания инструмента, мм; l₁=2 мм на основании табл. 3.31 [3, c. 85]

l₂ – длина подвода и пробега режущего инструмента, мм; l₂=2 мм на основании табл. 3.31 [3, c. 85]

Т_М2=(20+2+2)/(2165×0,2)=0,06 мин

Переход 3. Производится точение фаски 1,5´45° на диаметре Ø11 мм. Глубина резания t=1,5 мм. Для уменьшения вспомогательного времени на операцию подачу и число оборотов детали в минуту выбираем равными подаче и числу оборотов на переходе 2, S=0.2 мм/об и n=2165 об/мин. Тогда скорость резания  м/мин. Учитывая малую разницу в режимах резания переходов 2 и 3, проверка на достаточность мощности станка на переходе 3 нецелесообразна.

Машинное время на данном переходе определяется по формуле (3.70), где l=1,5 мм, l₁=1 мм, l₂=2 мм.

Т_М3=(1,5+1+2)/(2165×0,2)=0,010 мин

Машинное время на операции токарная I-я составит

Т_М=Т_М2+Т_М3=0.06+0.010=0.07 мин

Для токарной операции вспомогательное время определяется по формуле (3.54)

Т_В=Т_Вуст+Т_{Вупр.ст.}+Т_Вперех+Т_Визмер

 

Т_Вуст=0,35 мин на основании табл. 70 [5, c. 131]

Т_{Вупр.ст}+Т_Вперех =0,32 мин на основании табл. 71 [5, c. 131]

Т_Визмер=0,1 мин на основании табл. 3.40 [3, c. 96].

Т_В=0,35+0,32+0,1=0,77 мин

Оперативное время на одну деталь по формуле (3.53)

Т_оп=0,07+0,77=0,84 мин

Штучное время определяется по формуле (3.55)

Т_шт=Т_оп×(1+(а_абс+а_отл)/100) =0,84 (1+7/100)=0,9 мин

где а_абс=3% на основании карты 45 [6, c. 226]

а_отл=4% на основании карты 46 [6, c. 223]

Операция 020 Токарная II-я

Переход 1. Установить и закрепить заготовку.

Переход 2. Точить поверхность с Ø20,5 мм на Ø20,0 мм на длине 35 мм.

Переход 3. Точить фаску 1´45°.

Переход 2. Производится чистовое обтачивание. Глубина резания t=(d_н-d_к)/2=0,25 мм – по рабочему чертежу детали. Выбираем подачу по нормативам резания для чистового точения [2, c. 268] S=0,2 мм/об.

Скорость резания при выбранных t и S составит по табл. 62 [5, c. 125] для резца с режущей сталью из стали Р18 u=85 м/мин.

Число оборотов детали в минуту находится по формуле

=1000×85/(3,14×20,5)=1320 об/мин

Учитывая малую разницу в режимах резания операций Токарная I-я и Токарная II-я и использование токарного станка одной модели 16К20М, проверка на достаточность мощности станка на операции Токарная II-я не целесообразна.

Машинное время на данном переходе составит:

Т_М2=(l+l₁+l₂)/(nS)

 

где l – длина обрабатываемой детали по чертежу, мм; l=35 мм

l₁ – длина врезания инструмента, мм; l₁=1 мм на основании табл. 3.31 [3, c. 85]

l₂ – длина подвода и пробега режущего инструмента, мм; l₂=4 мм на основании табл. 3.31 [3, c. 85]

Т_М2=(35+1+4)/(1320×0,2)=0,152 мин

Переход 3. Производится точение фаски 1´45° на диаметре Ø20 мм. Глубина резания t=1 мм. Для уменьшения вспомогательного времени на операцию подачу и число оборотов детали в минуту выбираем равными подаче и числу оборотов на переходе 2, S=0.2 мм/об и n=1320 об/мин. Тогда скорость резания u=1320×3,14×20/1000=82,9 м/мин.

Машинное время составит

 

Т_М3=(l+l₁+l₂)/(nS)

 

где l=1 мм

l₁=1 мм на основании табл. 3.31 [3, c. 85]

l₂=2 мм на основании табл. 3.31 [3, c. 85]

Т_М3=(1+1+2)/(1320×0,2)=0,015 мин

Машинное время на операции Токарная II-я составит

Т_М=Т_М2+Т_М3=0,152+0,015=0,167 мин

Вспомогательное время для операции Токарная II-я равно вспомогательному времени для операции Токарная I-я.

Т_В=0,77 мин.

Оперативное время Т_ОП=Т_М+Т_В=0,167+0,77=0,937 мин.

Штучное время по формуле (3.55)

Т_шт=Т_оп×(1+(а_абс+а_отл)/100) =0,937 (1+7/100)=1,002 мин

где а_абс=3% на основании карты 45 [6, c. 226]

а_отл=4% на основании карты 46 [6, c. 223]

Операция 025 Фрезерная

Переход 1. Установить и закрепить заготовку.

Переход 2. Фрезеровать паз – ширина 10 мм, глубина 2 мм.

Производится фрезерование паза. В качестве режущего инструмента выбираем дисковую пазовую фрезу из быстрорежущей стали Р6М5 по ГОСТ 3964–69. На основании рекомендаций табл. 92 [5, c. 158] и табл. 80 [2, c. 180] выбираем размеры фрезы

D=80 мм, В₁=10 мм, Z=18

Глубину фрезерования t и ширину фрезерования В₂ находим по чертежу детали – t=2 мм, В₂=10 мм.

Подача на один зуб фрезы S_Z, мм, определяется из таблицы 34 [2, c. 283]

S_Z=0,07 мм

Подача на один оборот фрезы S=S_Z×Z=0,07×18=1,26 мм/об

Скорость резания определяется по формуле (3.57):

 

 

Значения коэффициента C_u и показателей степени определяем по табл. 39, а период стойкости фрезы Т по табл. 40 [2, c. 286–290]

С_u=68,5; q=0.25; x=0.3; y=0.2; u=0.1; p=0.1; m=0.2

Т=120 мин.

Общий поправочный коэффициент на скорость резания, учитывающий фактические условия резания по формуле (3.58)

 

К_u=К_Мu×К_Пu×К_Иu                    

где К_Мu – коэффициент, учитывающий качество обрабатываемого материала. По формуле (3.59):

 

 

К_Г=1,0, n_u=0.9 – на основании табл. 2 [2, c. 262]

s_В=640 МПа для стали 45

К_Мu=1,15

К_Пu – коэффициент, учитывающий состояние поверхности заготовки.

К_Пu=1,0 – на основании табл. 5 [2, c. 263]

К_Иu – коэффициент учитывающий материал инструмента

К_Иu=1,0 – на основании табл. 6 [2, c. 263]

Таким образом, K_u=1,15×1,0×1,0=1,15

Скорость резания составит:

 м/мин

Число оборотов фрезы в минуту определяется по формуле (3.60):

                                         

n=1000×74.2/(3,14×80)=295 об/мин

Главная составляющая силы резания при фрезеровании – окружная сила, Н, может быть определена по формуле (3.61):

 

 

По таблице 41 [2, c. 291] находим:

С_р=68,2; x=0.86; y=0.72; u=1,0; q=0.86; w=0;

n – частота вращения фрезы.

По таблице 9 [2, c. 264] находим поправочный коэффициент К_МР на качество обрабатываемого материала по формуле (3.62)

 

 

m=0.3; s_В=640 МПа для стали 45.

К_МР=(640/750)^0,3=0,95

Тогда

 Н

Эффективная мощность резания, кВт, по формуле (3.63)

 

 

N_рез=758,15×74,2/(1020×60)=0,92 кВт

Проверяем достаточность мощности привода станка. Для фрезерной операции был выбран универсальный фрезерный станок модели 676П с мощностью N=2,2 кВт. С учётом к.п.д. станка h=0,85 потребная мощность резания составит:

N_рез.п.=0,92/0,85=1,08 кВт

Таким образом, N>N_рез.п., что подтверждает правильность сделанного выбора технологического оборудования для данной операции.

Машинное время на данном переходе составит (по формуле (3.64)):

 

Т_м=(l+l₁+l₂)/S_m

 

где S_m – минутная подача; S_m=S×n=1,26×295=371,7 мм/мин

l – длина обработки, мм; l=2 мм

l₁ – величина врезания инструмента, мм.

l₁=13.3 мм по таблице 87 [5, c. 155]

l₂ – величина пробега инструмента, мм.

l₂=3 мм по таблице 87 [5, c. 155]

Т_м=(2+13.3+3)/371,7=0,049 мин

Вспомогательное время для фрезерной операции

 

Т_В=Т_Вуст+Т_Вперех+Т_Визмер

 

Т_Вуст – вспомогательное время на установку и снятие заготовки станка;

Т_Вперех – вспомогательное время, связанное с технологическими переходами;

Т_Визмер – вспомогательное время на измерение заготовки.

Т_Вуст=0,57 – на основании табл. 93 [5, c. 159];

Т_Вперех=0,20 – на основании табл. 93 [5, c. 159];

Т_Визмер=0,10 – на основании табл. 3.40 [3, c. 96];

Т_В=0,57+0,20+0,10=0,87 мин

Оперативное время Т_ОП=Т_М+Т_В=0,049+0,87=0,919 мин

Штучное время по формуле (3.55)

Т_шт=Т_оп×(1+(а_абс+а_отл)/100) =0,919 (1+6.5/100)=0,979 мин

где а_абс=2.5% на основании карты 45 [6, c. 226]

а_отл=4% на основании карты 46 [6, c. 223]

Операция 040 Шлифовальная

Переход 1. Установить и закрепить заготовку.

Переход 2. Шлифовать поверхность с Ø11 мм на Ø10,3 мм на длине 20 мм.

Переход 3. Шлифовать поверхность с Ø10,3 мм на Ø10 мм на длине 20 мм.

Станок круглошлифовальный модели 3А110В.

Обработка выполняется в виде предварительного и окончательного шлифования детали с одной установки. В качестве обрабатывающего инструмента выбираем шлифовальный круг 24А40ПС25К по ГОСТ 2424–83 с размерами D=200 мм, В=25 мм. В качестве процесса шлифования выбираем круглое шлифование в центрах методом врезания.

Переход 2. На данном этапе обработки заготовки выполняется предварительное врезное шлифование. Параметры резания устанавливаем на основе данных табл. 55 [2, c. 301].

При предварительном врезном шлифовании:

Глубина шлифования t=0,04 мм;

Скорость круга u_к=30 м/с;

Скорость заготовки u_з=35 м/с;

Радиальная подача S_p=0,040 мм/об

Частота вращения заготовки n_з=1000×u_з/(p×d)=35×1000/(3,14×11)=1015 об/мин

Частота вращения круга n_к=1000×30/(3,14×11)=868 об/мин

Машинное время при врезном шлифовании определяется по формуле [7, c. 302]

 

,          (3.71)

 

где h – припуск на шлифование на сторону, мм

t – глубина шлифования, мм

n_з – частота вращения заготовки

к – коэффициент, учитывающий точность шлифования и износ круга (для предварительного шлифования 1,2–1,4, для окончательного шлифования 1,3–1,7)

h=0.35 мм; t=0,04 мм; n_з=1015 об/мин; к=1,3

Т_М2=0,35×1,3/(0,04×1015)=0,011 мин

Переход 3. Выполняется окончательное врезное шлифование. Параметры резания устанавливаем на основе данных табл. 55 [2, c. 301]. При окончательном врезном шлифовании:

Глубина шлифования t=0,002 мм;

Скорость круга u_к=30 м/с;

Скорость заготовки u_з=20 м/с;

Радиальная подача S_p=0,002 мм/об

Частота вращения заготовки n_з=1000×u_з/(p×d)=20×1000/(3,14×10)=637 об/мин

Частота вращения круга n_к=1000×30/(3,14×10)=955 об/мин

Машинное время при врезном шлифовании по формуле (3.71)

 

,

 

h=0.15 мм; t=0,002 мм; n_з=637 об/мин; к=1,5

Т_М3=0,15×1,5/(0,002×637)=0,177 мин

Машинное время операции шлифования

Т_М=Т_М2+Т_М3=0,011+0,177=0,188 мин

Вспомогательное время при операции шлифования

Т_В=Т_Вуст+Т_Вшл+Т_Визмер

Т_Вуст=0,62 мин – на основании табл. 109 [5, c. 187];

Т_Вшл=0,37 мин – на основании табл. 109 [5, c. 187] – вспомогательное время, связанное со шлифованием одной поверхности;

Т_Визмер=0,16 мин – на основании табл. 109 [5, c. 187];

Т_В=0,62+0,37+0,16=1,15 мин

Оперативное время Т_ОП=Т_М+Т_В=0,188+1,15=1,338 мин

Штучное время по формуле (3.55)

Т_шт=Т_оп×(1+(а_абс+а_отл)/100) =1,338 (1+7/100)=1,432 мин

где а_абс=3% на основании карты 45 [6, c. 226]

а_отл=4% на основании карты 46 [6, c. 223]