1. Определяют основное (машинное) время Tосн, мин:
где Lр — расчетная длина обработки, мм; nф — фактическая частота вращения детали или инструмента, мин-1; Sф — фактическая подача инструмента или изделия, мм; i — число проходов инструмента.
2. Определяют диаметр d, мм, обработки и величину припуска z (на сторону), мм.
3. Устанавливают глубину резания t, мм.
4 Определяют число рабочих проходов по формуле i=z/(2t).
5. Выбирают величину подачи 5 (по нормативам, с учетом материала, инструмента и вида обработки), согласуя ее с возможностями станка.
6. Устанавливают скорость резания V, м/мин (по нормативам).
7. Рассчитывают необходимую частоту вращения детали n, мин-1, по формуле
где dmax — наибольший диаметр обрабатываемой поверхности, мм, и принимают ближайшее меньшее значение n у данного станка.
8. Определяют фактическую скорость резания по формуле:
9. Выбранный режим резания, скорректированный по паспортным данным станка, проверяется по мощности: соответствующая этому режиму мощность резания Nм.р, должна быть меньше эффективной мощности электродвигателя станка Nлв:
Мощность резания с учетом потерь рассчитывается по формуле
где Рz — сила резания, Н, определяется расчетом или по нормативам; V — скорость резания, м/мин; η — коэффициент полезного действия станка.
10. Устанавливают вспомогательное время Твсп на все переходы операции и определяют его сумммарное значение.
11. Определяют оперативное время по формуле
После этого определяют дополнительное время Тл, затем штучное время Тш и, наконец (по приведенным ранее формулам), — штучно-калькуляционное время Тш.к.
Определение основного времени различных видов работ
Теперь рассмотрим, как определяется основное время для токарных, сверлильных, расточных, хонинговальных, фрезерных, шлифовальных и протяжных работ.
Токарные работы выполняются на разных станках: токарных (станок имеет ходовой вал), токарно-винторезных (ходовой вал и ходовой винт), лобовых, карусельных и т.д. Во всех случаях деталь вращается (главное движение), а инструмент (резец, центровое или обычное сверло, зенкер, платка, развертка, метчик и т.п.), закрепленный в резцедержателе или задней бабке станка, совершает вспомогательное движение — подачу инструмента на деталь. Данные для расчетов основного времени, а также остальных параметров резания представлены в подразд. 5.1.
Ниже мы приведем последовательность выбора режима обработки наружных цилиндрических поверхностей.
1. Глубина резания t (на сторону) выбирается исходя из общего припуска на обработку и с учетом того, за сколько проходов будет проводиться обработка, какая должна быть шероховатость после обработки и т.д.
2. Подача S зависит от материала обрабатываемой детали, а также глубины и скорости резания и заданной шероховатости поверхности. Подачу устанавливают, как правило, по нормативам и затем уточняют по паспортным данным станка.
3. Скорость резания V зависит прежде всего от вида инструмента и его материала (твердый сплав, например Т15К6, ВК8, быстрорез и т.п.), а также от глубины резания, подачи, угла инструмента в плане.
4. Усилие резания Pz определяется на основании принятых величин t, S и V, как правило, по нормативным данным. При этом учитываются размеры и прочностные данные самого резца (сечение, вылет), а главное — фактическая мощность станка.
Теперь рассмотрим процесс расточки отверстий на токарном или расточном станке (подразд. 1.5). Обработка проводится в отверстии (в закрытом объеме), поэтому условия работы для инструмента значительно хуже, чем при обработке наружной поверхности: инструмент имеет меньшее поперечное сечение, затруднены подача охлаждающей жидкости и вывод стружки из-за ее трения стружки о стенки детали и т.д. В связи с этим скорость резания уменьшают в зависимости от диаметра отверстия пропорционально коэффициенту К: для отверстий диаметром более 250 мм принимают К=1; при диаметре 151...250 мм K=0,75; 75...100 мм — К=0,9; менее 75 мм — К=0,85.
Центровка валов выполняется специальными сверлами, называемыми центровочными. Это могут быть обычные центровочные сверла, как правило, двусторонние, сверла с защитным конусом или закругленым профилем. В первых двух вариантах центровых отверстий (рис. 5.1, а, б) деталь базируется по центровому конусу, выполненному центровочным сверлом, и конусу задней бабки. Эти два конуса не идентичны, если деталь центруют не одновременно с двух сторон, как, например, на специализированной двухпозиционной установке (В этом случае деталь в первой позиции одновременно торцуют с двух сторон, выдерживая се заданную длину, а во второй позиции обычно центруют одновременно с двух сторон.). Поэтому неизбежно появляются перекос и несоосность центровых осей вала. Этот недостаток устранен в центровых отверстиях, выполненных по итальянской технологии (рис. 5.1, в) и обеспечивающих более точное базирование детали.
Рис. 5.1. Схемы центровых отверстий, получаемых с помощью обычного центровочного сверла (а), сверла с защитным конусом (б) и закругленным профилем (в)
Прорезание канавок и отрезание детали выполняют отрезным резцом. При отрезании необходимо помнить о том, что при завершении резки на детали появляется грат, который обычно снимают наждачным кругом. Для уменьшения размера грата необходимо заправлять резец так. чтобы его заостренная часть касалась отрезаемого торца детали.
Нарезание резьбы (внешней и внутренней) выполняют резьбовыми резцами, изготовленными строго по ГОСТу и устанавливаемыми перпендикулярно к обрабатываемой поверхности. Число проходов зависит от шага резьбы и глубины резания. При шаге менее 2 мм глубина резания для черновых и чистовых проходов составляет примерно 0,1 мм на один проход; при шаге резьбы более 2 мм для черновых проходов глубина резания составляет 0,25...0,5 мм, для чистовых — 0,05...0,1 мм на один проход. При нарезании внутренней резьбы число проходов увеличивается на 25% при соответствующем уменьшении глубины резания.
Как известно, подача определяется шагом нарезаемой резьбы на токарно-винторезном станке. Скорость резания выбирают по нормативам в зависимости от материала детали, на которой требуется нарезать резьбу.
Сверлильные работы связаны с различными видами обработки: сверлением, зенкерованием, развертыванием отверстий, зенкованием цилиндрическими и коническими зенковками, цекованием, нарезанием резьбы в отверстии после сверления метчиками (вручную) с поджимом шпинделем сверлильного станка. Все виды инструментов, применяемых для этих целей, изображены на рис. 5.2. Во всех случаях главное движение — вращение инструмента, вспомогательное — подача инструмента.
Рис. 5.2. Основные виды инструментов для выполнения отверстий: а - сверло; б - зенкер; в - развертка; г - метчик
Расточные работы являются основными для таких операций, как расточка отверстий в блоках и гильзах цилиндров, корпусных деталях и др. Следует отметить, что при расточке цилиндров из-за нежесткости системы ДИСП возможно появление конусности, что можно устранить, применив резцовую головку с двумя резцами.
При растачивании отверстий основное (машинное) время определяется так же, как и при токарной обработке.
Хонингование — это процесс, с помощью которого обрабатывают отверстия в цилиндрах ДВС. Он обеспечивает прямолинейность образующих, некоторое снижение овальности и, главное, (формирование микрополостей для масла, необходимых для исключения задиров при работе ДВС. Как вы уже знаете из подразд. 1.5.2, хонинговальная головка на шпинделе станка закреплена нс жестко, а через шарнирное соединение, поэтому она не устраняет имеющийся увод оси отверстия Возвратно-поступательные движения хонинговальной головки нс кратны числу оборотов шпинделя, в результате чего обеспечивается принцип «неповторяющегося следа», создающего микрополости и пониженную шероховатость поверхности. Схема процесса хонингования приведена на рис. 1.29.
Параметры режима резания при хонинговании отверстий абразивным инструментом определяются следующим образом:
- 1) длина абразивных брусков /, выбираемая исходя из длины обрабатываемого цилиндра L, составляет l=(0,3...0,75)L;
- 2) выход брусков за торцы обрабатываемой поверхности должен быть равен lв=(0,2...0,4)l;
- 3) длина рабочего хода бруска Lр определяется по формуле
Величина припуска z на каждый переход, линейная скорость вращения хонинговальной головки V и скорость ее возвратно-поступательного движения Vв.н устанавливаются по нормативам и уточняются по паспортным данным станка.
Давление брусков р выбирают по нормативам, а усилие пружины Р механизма разжима брусков определяют по формуле
где В — ширина бруска; zб — число брусков; φ — угол конуса разжима, принимаемый равным 10...15°; θ — угол трения, принимаемый равным 6°.
Основное время при хонинговании определяют с помощью соотношения
где nп — полное число двойных ходов хонинговальной головки, необходимое для снятия всею припуска; n2x — частота двойных ходов хонинговальной головки в минуту.
Фрезерование широко применяется при изготовлении и восстановлении деталей автомобилей. Главным движением является вращение фрезы, вспомогательным — продольная, поперечная или вертикальная подача стола фрезерного станка относительно детали.
Параметры режимов резания определяются следующим образом:
1) длина рабочего хода
где l — длина резания, соответствующая длине обработки в направлении резания; l1+l2 — длина врезания и перебега инструмента согласно нормативам; lдоп — дополнительная длина хода, определяемая особенностями наладки и конфигурацией детали;
2) глубина фрезерования t определяется непосредственно толщиной слоя, который необходимо снять за один проход инструмента;
3) средняя ширина фрезерования В
где F — площадь фрезеруемой поверхности детали (при одновременной обработке нескольких деталей их общая площадь определяется как для одной);
4) подача на зуб Sz зависит от материала обрабатываемой детали и его твердости, типа фрезы, глубины резания, ширины фрезерования, диаметра фрезы и устанавливается по нормативам;
5) минутная подача Sмин, мм/мин, определяется исходя из соотношения
где zф — число зубьев фрезы (уточняется по паспортным данным станка); nф — частота вращения инструмента, мин-1.
Основное время для всех видов фрезерования Тосн определяется по формуле
где i — число проходов инструмента. Шлифование обеспечивает высокую точность и низкую шероховатость обрабатываемых деталей из любых материалов при всех видах шлифования: круглом наружном и внутреннем, плоском и бесцентровом Основными параметрами режимов резания при шлифовании являются:
- окружная скорость рабочего круга Vк, м/с;
- линейная скорость вращательного или поступательного движения детали Vд, м/мин;
- глубина шлифования t, мм;
- продольная подача Sпрод, мм, на двойной ход;
- радиальная подача Sр, мм/об;
- поперечная подача St, мм.
Основное время для всех видов шлифовальных работ определяется по формуле
где Lр — длина рабочего хода стола или перемещения шлифовального куга, мм; z — припуск на обработку на каждую сторону, мм; n — частота вращения шлифовального круга, мин-1; Sпрод — продольная подача, мм/об; St — поперечная подача (глубина резания), мм, k — коэффициент, учитывающий износ круга и точность при шлифовании: при черновом k=1,1...1,4, при чистовом k=1,5...1,8.
Для всех случаев применения шлифования главное движение — вращение круга, линейная скорость которого при наружном и плоском шлифовании составляет 30...50 м/с, при внутреннем — менее 10 м/с.
Круглое наружное шлифование ведется с продольной подачей Sпрод, когда деталь перемещается вдоль своей оси, и с поперечной подачей St, когда шлифовальный круг перемещается перпендикулярно детали.
При установлении режимов шлифования детали следует помнить о том, что эта операция, как правило, окончательная, поэтому деталь должна быть обработана с заданной точностью и шероховатостью, причем без прижогов:
- глубина шлифования t(St) определяется на одинарный или двойной ход стола и назначается по нормативам;
- продольная подача Sпрод рассчитывается в долях ширины шлифовального круга по формуле
где β — доля ширины шлифовального круга на которую подается деталь за один ее оборот: при черновом шлифовании β=0,5...0,8, при чистовом — 0,2...0,4: В — ширина шлифовального круга, мм
- длина рабочего хода стола А, определяется следующими соотношениями:
- Lp = l + В — при выходе шлифовального круга в обе стороны;
- Lp = l + В/2 — при выходе круга в одну сторону;
- Lp = l - В — при шлифовании без выхода круга за пределы детали, где l — длина шлифуемой поверхности;
- линейная скорость вращения шлифоватьного крут а Vкр, м/с (зависит от его диаметра и частоты вращения) определяется по формуле
где d — диаметр шлифовального круга, мм; nкр— частота вращения шлифовального круга, мин-1;
- выбор характеристики шлифовального круга и его размеров осуществляется по нормативам в зависимости от вида и точности обработки, заданной шероховатости, обрабатываемого материала и т.п.;
- линейную скорость вращения изделия Vи, м/мин, устанавливают по нормативам в зависимости от скорости вращения круга и обрабатываемого материала.
Основное время пои шлифовании определяется по следующим формулам:
при поперечной подаче за двойной ход стола
при шлифовании методом врезания
Внутреннее шлифование имеет следующие особенности:
- диаметр круга должен быть как минимум на 1/3 меньше диаметра шлифуемого отверстия;
- чтобы обеспечить достаточную стойкость шлифовального круга небольшого диаметра, его приводят во вращение через эластичные муфты или посредством пневмопривода, причем с большой частотой — около 10000 мин-1.
Круг и деталь могут совершать вспомогательное движение. Это возвратно-поступательное перемещение круга, его поперечное перемещение и вращение детали.
К особенностям определения режима резания следует отнести определение длины рабочего хода абразивного круга Lр:
для сквозных отверстий
для глухих отверстий
где lш — длина шлифования.
В основном все параметры шлифования отверстий рассчитываются по зависимостям, приведенным в подразд. 5.1, и нормативам. Основные схемы резания при всех видах шлифования представлены на рис. 5.3. Основное время определяется по формуле, приведенной для круглого шлифования для условия двойного хода стола станка.
Рис. 5.3. Основные схемы резания при шлифовальных работах: а - круглое шлифование (с продольной и поперечной подачей); б - круглое шлифование с поперечной подачей; в - плоское шлифование, г - то же, торцом круга; д - внутреннее шлифование; е - бесцентровое шлифование с продольной подачей; ж - то же, способом врезания
Плоское шлифование может вестись периферией круга и торцом круга на станках с прямоугольными или круглыми столами.
Главное движение — вращение шлифовального круга, вспомогательное — возвратно-поступательное перемещение прямоугольного стола (вращательное движение круглого стола), возвратно-поступательное перемещение круга, вертикальная и поперечная подачи.
Рассмотрим параметры режимов резания при шлифовании периферией круга:
1) длина рабочего хода круга Lр
при круглом столе
при прямоугольном столе
где D и d — наружный и внутренний диаметры изделия соответственно; lш — длина шлифуемой поверхности; у — перебег круга, равный 20...30;
2) линейную скорость вращения круга Vкр, м/с, определяют по формуле
где dкр — диаметр круга, мм; nкр — частота вращения круга, мин-1;
3) характеристика и ширина круга, а также продольная подача круга и средняя скорость вращения изделия детали на круглом столе или скорость движения прямоугольного стола устанавливают по нормативам;
4) величина поперечного хода круга H, мм, при шлифовании на прямоугольном столе определяется выражением
где Bи — ширина шлифуемой детали (изделия), мм; В — ширина круга, мм;
5) вертикальная подача круга St, мм/2х, назначается по нормативам в зависимости от ширины круга, припуска, точности обработки, скорости круга;
6) частота двойных ходов круга n2x, 2х/мин, определяется по формуле
Основное время для различных видов шлифования:
для круглого стола
где m — число одновременно шлифуемых деталей; n — частота вращения стола;
для прямоугольного стола
где Н — ширина круга; Sпопер — поперечная подача круга, мм/2х; Sпопер 2х — поперечная подача на каждый двойной ход стола.
Протяжные работы в условиях АРО выполняют редко (для изготовления шлицевых и шпоночных пазов) и иногда для отверстий под валы. Преимущество этого процесса перед всеми остальными заключается в том, что заданная поверхность создается за один проход без вмешательства рабочего. Рабочий должен лишь установить деталь в заданное положение, установить протяжку в исходное положение в адаптере (базирующее устройство для протяжки) и нажать кнопку пуска станка. Если АРО приобрела такой дорогостоящий станок, то необходимо как можно больше загружать его, чтобы снизить накладные расходы. Студенты вполне могут выбрать темой своих курсовых и дипломных проектов изыскание подобных работ в соседних АРО и АТО на условиях кооперации с целью загрузки станка.
Преимуществом применения протяжек является их очень большая износостойкость и долговечность за счет того, что последние 5—8 зубьев протяжек выполняют калибровочными. В результате при износе предыдущего зуба заданный размер выдерживает последующий зуб.
Режимы резания выбираются, как правило, по справочнику в следующей последовательности:
1) скорость резания V устанавливают по нормативам;
2) сила резания Р определяется из соотношения:
где F — сила резания на единицу длины режущей кромки; ∑b — суммарная длина режущих кромок всех зубьев, одновременно участвующих в резании.
3) длина рабочей части протяжки
где L — общая длина протяжки; l1 — длина протяжки до первого зуба;
4) длина рабочего хода
где — lп длина протягивания; lдоп — дополнительная длина хода, равная 30...50 мм
Основное время для протягивания определяется по формуле
где k — коэффициент, учитывающий соотношение скоростей рабочего и обратного хода (зависит от типа станка); Vп — скорость протягивания.