Проектирование нормы времени

Карта организации рабочего места токаря приведена на рисунке 1.2

Наименование предприятия	Карта организации рабочего места токаря			Цех: заготовительный
Локомотивное депо				Рабочее место: №1 токарно-винторезный станок
Оплата труда	Форма организации труда			Производственное задание
Сдельно-премиальная	Индивидуальная			Обработка валика на токарно-винторезном  станке
Элементы процесса труда
1. Установить заготовку в патрон
2. Подрезать торец (t=1…2)
3. Проточить заготовку до диаметра  d1  на длину l2+(5¸6)
4. Проточить заготовку до диаметра d2+(1÷2) на длину l1 (грубая обработка)
5. Проточить заготовку до диаметра d2  на длину l1 (чистовая обработка)
6. Отрезать деталь на длину  l2 +1  мм
7.Снять деталь
8.Установить деталь в патроне
9. Порезать деталь в размер l2
10. Снять деталь и уложить  в ящик
Внешняя планировка рабочего места						Приспособления, инструменты
						Патрон трехкулачковый, ключ торцевой, резец подрезной, резец  проходной упорный, штангенциркуль
Функции обслуживания		Способ обслуживания			Самообслуживание
Производственно-подготовительная, энергетическая, транспортно-складская, ремонтно-наладочная, инструментальная, контрольная, хозяйственно-бытовая		распределение рабочих в течение смены по график			Настройка и регулировка  станка, осмотр и раскладка инструментов, уборка рабочего места
Условия труда (факторы)			Средства защиты от неблагоприятных  условий				Требования к исполнителю
Санитарно-гигиенические (микроклимат, чистота воздушной  среды, метеорологические условия, производственные излучения, освещение, шум, вибрация), психофизиологические (рабочая поза, темп работы, монотонность работы), эстетические			Специальная одежда, защитные очки				Профессия: токарь             Разряд: 3                                        Стаж: не менее 3 лет   Образование: средне-специальное

Рисунок 1.2 – Карта организации труда на рабочем месте токаря

 

1.2 Выбор  оптимального режима резания

Основой для проектирования технически обоснованной нормы времени  на операцию служит оптимальный режим  резания. Оптимальным называют такой  режим резания, при котором достигаются  наименьшие затраты времени на обработку  детали и минимальная ее себестоимость. Под режимом резания понимается совокупность следующих параметров: глубина резания, величина подачи, скорости резания, частоты вращения. Перечень и порядок выполнения переходов  при обработке детали в самоцентрирующем патроне приведены в таблице  6.

1.2.1 Выбор  глубины резания

Глубина резания t - толщина слоя металла, снимаемого за один проход. Для сокращения времени обработки целесообразно работать с наименьшим числом проходов i и наибольшей глубиной резания t. При черновой обработке глубину резания рекомендуется принимать 1-4 мм, при чистовой обработке глубину резания следует принимать в пределах 0,5-2,0 мм. Глубина резания в общем виде определяется по формуле:

t=h/i                                                          (1.1)

где h – припуск на обработку, мм;

i – число проходов.

i=h/t                                                         (1.2)

Величина припуска на обработку  определяется по следующим формулам:

• для продольной обточки:

h₁ = [D – d₁] / 2;                                              (1.3)

h₂ = [D – d₂] /2,                                                (1.4)

где h₁, h₂ – припуски на обработку соответственно первой и второй ступеней, мм;

• для торцевой обточки

h = [L –l₂] / 2.                                                     (1.5)

Т.к. D=54 мм, d₁=49 мм, d₂=42 мм,  L=126 мм, l₂=110 мм,

 то для продольной  обточки

h₁=(54-49)/2=2,5 мм;  h₂=(54-42)/2=6 мм,

для торцевой обточки h=(126-110)/2=8 мм

Примем глубину резания  при черновой обработке равной t=3 мм, а при чистовой t=1,2мм.

Тогда число проходов при черновой обработки будет равно

i₁=h₁/3=2,5/3=0,83 ≈ 1 проход

i₂=h₂/3=6/3=2 прохода

i=h/3=6/3=2 прохода

Число проходов при чистовой обработке

i₁=h₁/1,2=2,5/1,2=2,08 ≈ 2 прохода

i₂=h₂/1,2=6/1,2=5проходов

i=h/1,2=6/1,2=5проходов.

 

1.2.2 Расчет  величины подачи резца

Подача резца S – это величина его перемещения относительно обрабатываемой детали.

Величина подачи резца  определяется по формуле:

                                            (1.6)

гдеP – допускаемое усилие резания, кг;C– коэффициент, характеризующий влияние обрабатываемого материала на величину усилия резания;t– глубина резания, мм;x, y – показатели степени при глубине резания в подаче, определяющие влияние этих величин на усилие резания.

Значения C, x,y принимаются по таблице 4.

Таблица 4

Обрабатываемый  материал	Вид обработки	Материал  режущей части резца	Коэффициент и показатели степени
			C	x	y
Сталь	Обточка, расточка	Быстрорежущая сталь	208	1,0	0,75
	Отрезка, подрезка	Быстрорежущая сталь	247	1,0	1,0

 

Допустимое усилие резания  P принимается как минимальное из следующих усилий:

1. максимально допустимое усилие резания станка P_z = 1300 кг;
2. усилие, допустимое прочностью резца, которое может быть рассчитано по формуле:

P_рез = [b*h²*R_b] / [6*l],                                           (1.7)

где b – ширина резца, мм;h – высота резца;R_b – напряжение, допускаемое материалом резца на изгиб, R_b = 20 кг/мм²;l – вылет резца,l = 50 мм.

3. усилие, допустимое жесткостью обрабатываемого материала

P_y = f*[3*E*I/l³],                                            (1.8)

где f – стрела прогиба детали принимается равной 0,10-0,12 мм, f=0,1 мм; E – модуль упругости, равный 21000кг/мм²; I – момент инерции поперечного сечения детали, мм⁴, I = 0,05*D⁴; l – длина заготовки, выступающей из патрона, мм;l = l₂ + 10 мм; l₂ – длина детали, мм.

Рассчитаем допустимое усилие резания Р исходя из условий (1.7) и (1.8)

Усилие, допустимое прочностью резца

Р_рез=20*20²*20/6*50=533,3 кг.

Усилие допустимое жесткостью обрабатываемого материала

Р_у=0,1*[(3*21000*0,05*54⁴)/(110+10)³]=1550,04 кг.

Т.к. по условию сказано, что  допустимое усилие резание Р принимается как минимальное из условий, т.е. Р₁=1300 кг, Р₂=533,3 кг, Р₃=1550,04 кг, то к дальнейшим расчетам принимаем Р₂=Р=533,3 кг.

Определим подачу резца при продольной обточке:

 

S_прод^пас=2,42 мм/об

 

При поперечной обточке

S_попер^пас=1,74 мм/об

Рассчитанная величина подачи S  сравнивается с паспортными данными станка и для дальнейших расчетов выбирается ближайшее меньшее значение по паспорту станка.

К дальнейшим расчетам принимаем  S_прод^пас=2,42 мм/об и S_попер^пас=1,74 мм/об.

 

1.2.3 Расчет  вертикального усилия резания

Вертикальное усилие резания  определяется по формуле:

                                             (1.9)

где C – коэффициент, характеризующий влияние обрабатываемого материала на усилие резания, мм; t– глубина резания, мм; S – подача резца по паспорту станка, мм/об; х,у- принимаем по табл. 4.

Из предыдущих расчетов С_прод=208, С_попер=247, t=1,2 мм, S_прод=2,42 мм/об, S_попер=1,74 мм/об, х_прод=1,0 ,х_попер=1,0 , у_прод = 0,75, у_попер=1,0.

Тогда P_z^прод=208*1,2¹*2,42^0,75=484,22 кг

P_z^попер=247*1,2¹*1,74¹=515,74 кг

 

1.2.4 Расчет  скорости резания

Скорость резания определим  по формуле

                                           (1.10)

 

где T – стойкость резца, T = 60 мин.;C_v, a, b, m – коэффициенты и показатели степени, характеризующие влияние механических свойств обрабатываемого материала, режущей части инструмента, принимаются по данным таблицы 5:

Таблица 5

Вид обработки	Подача, мм/об	Коэффициенты и показатели степени
		Cv	a	b	m
Точение	S < 0,3	284	0,15	0,2	0,2
	S = 0,3 – 0,75	236		0,35
	S > 0,75	229		0,45
Отрезка	Без охлаждения	66	-	0,35	0,2

 

Таким образом скорость резания при продольной обточке

V_рез^прод=229/60^0,2*1,2^0,15*2,42^0,45=229/2,27*1,03*1,94=50,4 м/мин;

При отрезке и подрезке (поперечная обточка)

V_рез^попер=66/60^0,2*1,2*1,74^0,35=66/2,26*1,2*1,21=20 м/мин.

 

1.2.5Расчет количества оборотов шпинделя станка

Определяем полезный крутящий момент резания по формуле

M = P_z*D / 2*1000,                                       (1.11)

где P_z– усилие резания, кг;D – диаметр заготовки, мм.

Полезная мощность станка определяется по формуле:

N_n = P_z * V_рез / 60 * 10²                                       (1.12)

М_кр^прод=484,22*54/2*1000=13,07 кг*м   

М_кр^попер=515,74*54/2*1000=13,92 кг*м  

Полезная мощность станка

N_n^прод =484,22*50,4/60*10²=4,1 кВт

N_n^попер =515,74*20/60*10²=1,7 кВт

Полученные значения M и N_n необходимо сопоставить с паспортными данными станка (см. табл. 2). Если полученный расчетом крутящий момент больше допустимого станком, то режимы резания должны быть выбраны заново. В случае, когда полученная расчетом полезная мощность станка будет больше паспортного значения N_э = 8 кВт, то необходимо снизить расчетную скорость резания и установить ее соответственно мощности, допускаемой станком, сохраняя при этом выбранные ранее глубину резания и подачу.

Сопоставив полученные значения с паспортными данными станка получаем, что все показатели удовлетворяют условию, следовательно, все показатели оставляем без изменений и количество оборотов шпинделя станка для режима резания будет равно        n=1000*V_рез/*D                                             (1.13)

При продольной обточке n_прод=1000*50,4/3,14*54=297 об/мин (к расчету принимается n_прод=250 об/мин).

При поперечной обточке n_прод=1000*20/3,14*54=118 об/мин (к расчету принимается n_попер=100 об/мин).

Результаты расчетов по выбору оптимального режима резания представим в таблице 6.

Таблица 6 – Оптимальный  режим обработки детали

Наименование переходов машинной обработки	t, мм	S, мм / об		Pz, кг	Vрез, м/мин	M, кг *м	N, кВт	n, об /мин
		Расчетное значение	Паспортные данные					Расчетное значение	Паспортные данные
Подрезать торец (поперечная обточка)	1,2	1,799	1,74	515,74	20	13,92	1,7	118	100
Проточить заготовку до диаметра (продольная обточка)	1,2	2,76	2,42	484,22	50,4	13,07	4,1	297	250