Файл: Методичка по машиностроению.pdf

3.5.1. Проверка по мощности привода шпинделя станка

Мощность, затрачиваемая на резание Np, кВт, должна быть меньше или равна допустимой мощности на шпинделе Nшп, определяемой по мощности привода:

Np ≤ Nшп = Nэη,

где Nэ – мощность электродвигателя токарного станка, кВт (см. паспортные данные станков в приложениях); η – КПД станка (в паспорте станка).

Мощность по наиболее слабому звену при малой частоте вращения шпинделя меньше мощности по приводу (номинальной), т.е. слабое звено не дает возможности при малой частоте вращения шпинделя использовать всю мощность электродвигателя. Поэтому для малых значений частот вращения (п) шпинделя мощность на шпинделе надо взять из паспорта станка как мощность по наиболее слабому звену. Например, для станка 1А62 при минимальной частоте вращения п = 11,5 мин-1 допустимая мощность на шпинделе, допускаемая слабым звеном (зубчатое колесо), составляет 1,42 кВт, в то время как номинальная мощность (по приводу) составляет 5,9 кВт. С увеличением частоты вращения мощность на шпинделе по наиболее слабому звену увеличивается и, начиная с 58 мин-1, достигает номинальной – 5,9 кВт.

Мощность резания определяется по формуле:

N p = 1000Pz v ,

где Pz – сила резания, Н; v – фактическая скорость резания, м/с. Силу резания, Н, при точении рассчитывают по следующей эмпирической формуле:

Pz = 9,81Срt x S y vn K p

Значения коэффициента Ср и показателей степеней х, у, z приведены в табл. 18П, а величины поправочных коэффициентов на обрабатываемый материал – в табл. 19П, на геометрические параметры режущей части резцов – в табл. 20П

Если условие Np ≤ Nшп не выдерживается, то необходимо в первую очередь уменьшить скорость резания.

3.5.2. Проверка по прочности механизма продольной подачи

Осевая сила резания Рх, Н, должна быть меньше (или равна) наибольшего усилия, допускаемого механизмом продольной подачи станка:

Рх ≤ Рх доп,

где Рх = (0,25 – 0,45) Pz.; Рх доп – наибольшее усилие, допускаемое механизмом продольной подачи станка, Н (берется из паспортных данных станка).

Если условие Рх ≤ Рх доп не выдерживается, то необходимо уменьшить силу резания Pz, в первую очередь за счет уменьшения подачи.

3.5.3. Проверка по прочности державки резца

Условие прочности державки резца выражается следующей формулой

σизг ≤ [σизг],

где σизг – наибольшее напряжение в теле резца, зависящее от воспринимаемой нагрузки, материала тела резца и размеров поперечного сечения, МПа;

σизг = Мизг / W =Pz l / W.

где Мизг – изгибающий момент, Нм; Pz – сила резания, Н; l – вылет резца из

резцедержателя (рис. 7), м (его берут наибольшим, чтобы обеспечить жёсткость резца), l = (1–3)Н; W – осевой момент сопротивления или момент сопротивления при изгибе, м3 (для прямоугольного сечения W = BH2/6, для круглого – 0,1 d3); [σизг] – допустимое напряжение для державки резца, МПа

(для стали У7, 45 – [σизг] = 200–250 МПа).

Рис. 9. Схема для проверки резца на прочность:

Рz – сила резания; В и Н – размеры сечения державки резца; l – вычет резца

3.5.4. Проверка по прочности пластинки твердого сплава

Условие прочности пластинки твердого сплава:

Рz ≤ [Рz],

где Рz – фактическая сила резания, Н; [Рz] – сила резания, допускаемая прочностью пластинки твердого сплава, приведена в табл. 20 П.

Если условие прочности не выдерживается, то необходимо увеличить толщину пластинки.

3. РАСЧЕТ ВРЕМЕНИ ВЫПОЛНЕНИЯ ОПЕРАЦИИ

Штучное время Тшт – время, затрачиваемое на выполнение операции, мин, равно: Тшт = То + Твсп + Тобс+ Тотд – где То – основное время, это часть штучного времени, затрачиваемая на изменение и последующее определение состояние предмета труда, т.е. время непосредственного воздействия инструмента на заготовку; Твсп – вспомогательное время, это часть штучного времени, затрачиваемая на выполнение приёмов, необходимых для обеспечения непосредственного воздействия на заготовку; к этому времени относится время, затрачиваемое на установку, закрепление, снятие заготовки, время на управление станком при подготовке рабочего хода, выполнение измерений в процессе обработки; Тобс – время обслуживания рабочего места, это часть штучного времени, затрачиваемая исполнителем на поддержание средств технологического оснащения в работоспособном состоянии и уход за ними и рабочим местом. Время обслуживания рабочего места складывается из времени организационного обслуживания (осмотр и опробование станка, раскладка л уборка инструмента, смазка и очистка станка) и времени технического обслуживания (регулирование и подналадка станка, смена и подналадка режущего инструмента, и т.п.); Тотд – время на личные потребности, это часть

штучного времени, затрачиваемая человеком на личные потребности и, при утомительных работах, на дополнительный отдых.

3.1. Определение основного времени

Основное технологическое время То, определяется по формуле:

Тo = nSLi

где L – общая длина рабочего хода резца (суппорта) в траектории движения подачи, мм, i – число рабочих ходов. Длина рабочего хода

L = l+ l1 + l2 +l3,

где l – длина обрабатываемой поверхности детали, мм; l1 – величина пути врезания, мм, l1 = t ctgφ + (0,5 - 2); l2 – величина, перебега резца, l2 = 1-3 мм; l3 – величина пути для снятия пробных стружек или для замеров детали, l3 = 5–8 мм. При работе на настроенных станках l3 = 0.

3.2. Вспомогательное время

К этому времени относится, затрачиваемое на установку, выверку и снятие заготовки (табл. 22П), на рабочий ход (табл. 23П), на выполнение измерений в процессе обработки (табл. 24П).

3.3. Определение оперативного времени

Сумму основного и вспомогательного времени называют оперативным временем:

Топ = То + Твсп

Оперативное время является основной составляющей штучного времени.

3.3. Время на обслуживание рабочего места и время на личные надобности

Время на обслуживание рабочего места, и время на личные надобности часто берут в процентах от оперативного времени:

Тобс = (3–8 %) Топ; Тотд = (4–9 %) Топ; Тобс + Тотд ≈ 10 % Топ

3.4. Штучно-калькуляционное время

Штучно-калькуляционное Тшт определяет норму времени – время выполнения определённого объёма работ в конкретных производственных условиях одним или несколькими рабочими. В состав штучнокалькуляционного времени входит, помимо штучного времени, ещё и время на подготовку рабочих и средств производства к выполнению технологической операции и приведение их в первоначальное состояние после; её окончания – подготовительно-заключительное время Тпз. Это время необходимо для получения задания, приспособлений, оснастки, инструмента, установки их, для наладки станка на выполнение операции, снятие всех средств, оснащения и сдачи их (табл. 25П). В штучно-калькуляционное время подготовительнозаключительное время входит как доля его, приходящаяся на одну заготовку. Чем большее число заготовок п обрабатывается с одной наладки станка (с одного установа в одной операции), тем меньшая часть подготовительнозаключительного времени входит в состав штучно-калькуляционного:

Тшт =Тшт + Тппз .

Вмассовом производстве Тпз принимается равным нулю, так как

практически вся работа выполняется при одной наладке станка.

4. РАСЧЁТ ПОТРЕБНОСТИ В ОБОРУДОВАНИЯ

Расчетное количество станков для выполнения определенной операции z = Тшт П ,

Тсм 60

где Тшт – штучное время, мин; П – программа выполнения деталей в смену, шт.; Tсм – время работы станка в смену, ч (обычно Тсм = 8 ч).

6. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФЕКТИВНОСТЬ

возможно, следует выбрать станок меньшей мощности.

ПРИМЕР РАСЧЕТА РЕЖИМ А РЕЗАНИЯ

Исходные данные:

1. Заготовка – штамповка, сталь 40Х ГОСТ 4543-71 2. Предел прочности стали 40Х – σ = 1000 МПа, твердость по Бринеллю НВ

= 200 кгс / мм2

3. Общий припуск на обработку (на диаметр) h = 8 мм 4. Диаметр заготовки D = 95 мм

5. Диаметр детали (после обработки) d = 89 мм 6. Длина обрабатываемой поверхности l = 140 мм 7. Требуемая шероховатость Ra = 2,5 мкм

8. Станок – 1К62

При расчете режимов резания необходимо:

выбрать тип, размеры и геометрические параметры резца;выбрать станок;рассчитать элементы режима резания;

провести проверку выбранного режима резания по мощности привода главного движения резания, крутящему моменту, прочности державки резца и прочности механизма подачи станка;произвести расчет времени, необходимого для выполнения

итерации;произвести расчет необходимого количества станков;

провести проверку эффективности выбранного режима резания и выбранного оборудования.

1. Выбор токарного резца

1.1. Выбор материала режущей части резца

Исходя из общего припуска на обработку и требований к шероховатости поверхности обработку проводим в два прохода (черновое и чистовое точение). По табл.2П выбираем материал пластинки из твердого сплава: для чернового точения – Т5К10, для чистового точения – Т15К6.

1.2. Назначение размеров резца

Для станка 1К62 с высотой центров 200 мм размеры сечения державки резца принимаем: Н х В = 25 х 16 мм.

Для обработки выбираем проходной прямой отогнутый резец с пластинкой из твердого сплава, размеры которого приведены в табл.3П: резец

2102 - 0055 ГОСТ 18877-73.

1.3. Назначение геометрических параметров режущей части резца

В зависимости от материала режущей части резца и условий обработки выбираем одинаковую форму передней поверхности резцов (для чернового и чистового точения) по табл.ЗП: номер Пб – плоская, с отрицательной фаской.

Согласно ГОСТ на токарные резцы по таблицам 5П – 7П выбираем геометрические параметры резцов: γф = –10°, γ = 15°, αчерн = 8°, αчист = 12°, φ = 45°, φ1 = 45°, λ = 0°.

2. Назначение глубины резания

При чистовом точении глубину резания принимаем t2 = 1 мм, Тогда, глубина резания при черновом точении определяется по формуле;

t1 = h/2 – t2 = 8/2 – 1 = 3 мм.

3. Назначение величины подачи

5. Проверка выбранного режима резания

Выбранный режим резания необходимо проверить по мощности привода шпинделя станка, по прочности механизма подач, по прочности державки резца

и по прочности пластинки твердого сплава.

5.1. Проверка по мощности привода шпинделя станка