v = vтб
× Kv
= 
· Kmv
× Kпв
× Kив
Kmv
= Кг
× 
Для углеродистой стали Kг = 1; sв = 600; для резца nv = 1.75 .
Kпв — коэффициент, учитывающий состояние поверхности заготовки, равен 0.8 для поковки.
Kив — коэффициент, учитывающий вид инструментального материала, для ВК8 равен 0.4.
Время износа материала резца для одноинструмантальной обработки 30¸60мин.
Показатели степеней x, y, m и коэффициент Cv по таблицам для значения подачи 1 мм/об и наружного продольного точения:
Cv = 350; x = 0.15; y = 0.35; m = 0.20.
После расчета получаем значение скорости резания 150 м/мин.
13. Техническое нормирование времени операций
Техническое нормирование времени операций можно выполнить расчетно-аналитическим методом. В нашем случае, в мелкосерийном производстве рассчитывается норма штучно - калькуляционного времени:
Тшт.к. = То + Тв + Ттех + Торг + Тп + Тп.з. ,
где
То — Основное (машинное) время, вычисляемое как отношение длины рабочего хода инструмента к подаче (в минутах) его перемещения.
Тв — Вспомогательное время, включает в себя продолжительность всех вспомогательных ходов инструмента, включений, переключений станка, установки и снятия заготовки.
Ттех — Время технического обслуживания
Ттех = 0.06 ( То + Тв )
Торг — Время организационного обслуживания
Торг = 0.06 ( То + Тв )
Тп — Время регламентированных перерывов
Тп = 0.025 ( То + Тв )
Тп.з. — Подготовительно-заключительное время
Тп.з. = 60 / р = а × 60 / N ,
где
р — размер партии
N — годовая программа выпуска
a — количество запусков партии в течении года
Тп.з. = 12 × 60/1000 = 0.72 (мин.)
Нормы времени представлены в таблице 5.
14. Выбор средств транспортировки заготовок
Для выполнения транспортных и загрузочно-разгрузочных операций используется безрельсовая транспортная тележка -транспортный робот " Электроника НЦТМ-25". Особенностью данного транспортного робота является оснащение его автономным источником питания, микропроцессорным устройством управления, обеспечивающим слежение за трассой в виде светоотражающей полосы и загрузочно-разгрузочным столом, на котором устанавливается тара и сменные спутники. На стойке робота автоматически устанавливается или снимается тара при помощи подъемного загрузочно-разгрузочного стола, смонтированного на тележке. Подъем грузовой платформы осуществляется с помощью выдвижных штырей; высота ее подъема 150 мм. В корпусе автоматической тележки смонтированы электроприводы движения и поворота с питанием от аккумуляторов. Тележка выполнена в виде шасси с двумя ведущими колесами, установленными на поперечной оси в центре шасси и четырьмя опорными колесами спереди и сзади. Фотоэлектрические датчики для слежения за трассой по светоотражающей полосе, нанесенной на полу, расположены с двух сторон в нижней части шасси. В корпусе тележки расположены также датчики контроля за состоянием отдельных узлов. Безопасность эксплуатации обеспечивается механическим отключением привода от дуги, срабатывающего в случае касания ею препятствия.
Информацию о маршруте движения робокара получает на станциях останова, размещенных у склада и оборудования, посредством оптоэлектронной системы обмена информацией без электрического контакта.
Технические характеристики:
Грузоподъемность, кг 500
Скорость движения по светоотражающей полосе, м/с 0,2...0,8
Радиус поворота, мм 500
Погрешность позиционирования, мм:
поперечная +0,5
продольная +20
Удельная потребляемая мощность, Вт/кг 0,12
Длительность работы при двухсменной работе с под-
зарядом аккумуляторных батарей, ч 500
Габаритные размеры, мм 2200х700х300
Масса, кг 290
15. Программирование станка с ЧПУ
15.1 Схема технологической наладки токарного станка с ЧПУ для чистовой токарной операции (3) приведена на рис 15.1
15.2 Перемещения режущего инструмента при чистовой токарной обработке приведены в таблице 15.1.
Таблица перемещений резцов станка с ЧПУ
Таблица 15.1
| Адрес инструмента | № участка траектории, знак и величина перемещения | ||||
| Т101 | 1 X–75.5 | 2 X–27 | 3 X+102.5 | ||
| Z–20 | Z+20 | ||||
| T102 | 1 Х–75.5 | 2 X–7 | 3 | 4 Х+37 | 5 |
| Z–29 | Z–35 | Z–34 | |||
| 6 X–19.5 | 7 | 8 Х+65 | |||
| Z–31 | Z–140 | ||||
| T103 | 1 X–80.7 | 2 X–3.9 | 3 X+3.9 | 4 X+80.7 | |
| Z–74.2 | Z–3.9 | Z+3.9 | Z+74.2 | ||
| T104 | 1 Х–82.5 | 2 X+35 | 3 X+10 | 4 Х–36.5 | 5 X–3 |
| Z–75 | Z–57 | ||||
| 6 X+3 | 7 Х+40.5 | 8 Х+3 | 9 Х+20 | ||
| Z–3 | Z–3 | Z+143 | |||
| T105 | 1 X–75.5 | 2 Х–2 | 3 | 4 X+32 | 5 X–2 |
| Z–20 | Z–10 | Z–46 | |||
| 6 | 7 X–14.5 | 8 X–3 | 9 Х+20 | 8 X+25 | |
| Z–10 | Z–10 | Z–3 | Z+98 | ||
15.3 Применяемые команды станка с ЧПУ.
G - подготовительная функция 01,10,11 для линейного перемещения;
03, 30, 31 - для движения против часовой стрелки;
X,Z - задают относительное смещение в координатах станка;
S - задает скорость вращения шпинделя;
F - задает величину подачи;
M - Вспомогательная функция;
T - Смена инструмента;
15.4 Программа для токарного станка с ЧПУ
%
N001 G27 S028 M104 T101
N002 G58 Z+000000 F70000
N003 G58 X+000000 F70000
N004 G26
N005 G01 F10200 L131
N006 X-15100 Z-02000 F10600
N007 X-05400 F10056
N008 X+20500 Z+02000 F70000
N009 G40 F10200 L31
N010 T102
N011 G26
N012 G01 F10200 L32
N013 X-15100 Z-02900 F10600
N014 X-01400 F10050
N015 Z-03500 F10024
N016 X+07400 F10600
N017 Z-03400
N018 X-03900
N019 Z-03100 F10024
N020 X+13000 Z+14000 F70000
N021 G40 F10200 L31
N022 T103
N023 G26
N023 G01 F10200 L33
N024 X-16140 Z-07420 F10600
N025 X-00780 Z-00390 F10024
N026 X+00780 Z+00390 F10120
N027 X+16140 Z+07420 F70000
N028 G40 F10200 L31
N029 T104
N030 G26
N031 G01 F10200 L32
N032 X-16500 Z-07500 F10600
N033 X+07000 F10120
N034 X+02000 F10600
N035 X-07300 Z-05700
N036 X-00600 F10200
N037 G03 X+00600 Z-00300 I+00600 F10120
N038 X+08100 F10120
N039 X+00600 Z-00300
N040 X+04000 Z+14300 F70000
N041 G40 F10200 L31
N042 T105
N043 G26
N044 G01 F10200 L32
N045 X-15100 Z-02000 F10600
N046 X-00400 F10200
N047 Z-01000 F10120
N048 X+06400 Z-04600 F10600
N049 X-00400 F10200
N050 Z-01000 F10120
N051 Z-00200 F10056
N052 X-03900 Z-02000 F10120
N053 G03 X+00600 Z-00300 I-00600 F10120
N054 X+02000 F10600
N055 G40 F10200 L35
N056 G25 X+99999 F70000
N057 M105
N058 G25 Z+99999
N059 M002
16. Технико-экономическое обоснование разработанного технологического процесса
Наиболее точным методом расчета себестоимости вариантов технологических процессов при их сопоставлении является элементный метод или метод прямого расчета всех составляющих себестоимости.
В отдельных случаях при расчете можно не учитывать затраты, которые во всех сравниваемых вариантах остаются постоянными, и определять себестоимость только по затратам, зависящим от сравниваемых технических процессов. Такая не полная себестоимость, включающая в себя не только затраты, обусловленные вариантом технологического процесса, называется технологической себестоимостью Ст . Она в общем случае соответствует цеховой себестоимости и состоит из:
Ст = Сз + Сзн + С7 + Св + Среж + См + Са + Ср + Сп + Спл + Со + Сисх.заг ,
где
Сз — заработная плата рабочих с начислениями;
Сзн — зарплата наладчиков с начислениями;
С7 — затраты на силовую энергию;
Св — затраты на вспомогательные материалы;
Среж — затраты на амортизацию, заточку и ремонт универсального и специального режущего инструмента;
См — затраты на амортизацию и ремонт универсального и специального мерительного инструмента;
Са — затраты на амортизацию оборудования;
Ср — затраты на ремонт и модернизацию оборудования;
Сп — затраты на ремонт и амортизацию приспособлений;
Спл — затраты на амортизацию, ремонт, отопление, освещение и уборку производственного помещения;
Со — затраты на общие цеховые расходы;
Сисх.заг — стоимость исходной заготовки;
При расчете себестоимости для мелкосерийного производства этот метод применяется с учетом укрупненных нормативов затрат.
Отдельные слагаемые себестоимости находят по соответствующим нормативам затрат (таблицам), отнесенным к часу или минуте работы станка.
Технологическая себестоимость операции отсюда будет равна произведению себестоимости станкочаса на общую трудоемкость операции.
Расчет технологической себестоимости сведен в таблицу 16.1.
Расчет себестоимости
Таблица 16.1
| Вид станка | Норматив затрат, коп./час | Время работы, час. | Сумма затрат, коп. |
| Токарный | 143.6 | 0.83 | 119.18 |
| Сверлильный | 121.2 | 0.16 | 19.40 |
| Фрезерный | 137.8 | 0.25 | 34.50 |
| Расточной | 200.0 | 0.3 | 60.00 |
| Шлифовальный | 167.8 | 0.3 | 50.34 |
| Итого | 283.42 |
Полная себестоимость детали равна 283 + 586 = 869 коп.
При норме прибыли около 30% оптовая цена хвостовика может составить 11 руб. 29 коп. по ценам 1980-х гг. или $16.
Технологические возможности обработки металлов ультразвуком
17.1. Ультразвуковые колебания
Ультразвуковыми называются упругие колебания материальной среды с частотой, превышающей предел слышимости человеческого уха (св. 18000 Гц.). Ультразвуковая энергия передается в виде волны. Основными величинами, характеризующими гармонические колебания, являются:
l — длина волны,
А — амплитуда колебаний,
f — частота колебаний,
Т — период колебаний.
Малые длины волн дают возможность ультразвуку распространяться в средах направленными пучками, получившими название ультразвуковых лучей. Ультразвуковые лучи получают увеличением частоты колебаний. Так, например, при частоте колебаний 100 кГц длина волны в твердом теле будет около 4 см. При волновом движении материальной точки в каждый момент времени частица обладает определенным значением смещения, скорости и ускорения. Ультразвуковые волны могут распространяться в любых упругих средах: жидких, твердых и газообразных. Различают три вида ультразвуковых волн: продольные поперечные и поверхностные. В твердых телах могут распространяться волны всех трех видов, в жидких и газообразных лишь продольные.
Если к какому-нибудь телу приложить силу, то в нем произойдут деформации, т.е. некоторое смещение одних частиц по отношению к другим. В результате может измениться как объем, так и форма тела. Таким образом, твердые тела обладают не только объемной упругостью, но и упругостью формы. Поэтому в твердых телах наряду с нормальными могут возникать и касательные напряжения сдвига, а вместе с ними и поперечные волны.
Скорость распространения продольных волн в стальном стержне равна 5170 м/с. В более толстых стержнях сказывается эффект поперечного сжатия — увеличение инерции в результате радиальных колебаний, что вызывает уменьшение скорости распространения продольных волн.
Распространение ультразвуковых волн в твердых телах сопровождается потерями энергии на внутреннее трение, теплопроводность и упругий гистерезис. Потери энергии зависят от физико-механических свойств и структуры материала.
Когда ультразвуковая волна попадает на границу раздела между двумя средами, то часть звуковой энергии из первой переходит во вторую, а часть энергии отображается обратно.
При этом распределение энергии между перешедшей в другую среду и отраженной от нее зависит от соотношения акустических сопротивлений этих сред.
17.2. Кинематика ультразвуковой обработки
Для любого процесса резания, в том числе и ультразвукового сопровождающегося скалыванием мельчайшей стружки, необходимо различать два движения: главное - движение резания и вспомогательное - движение подачи. При размерной ультразвуковой обработке главным движением надо считать продольные колебания инструмента с ультразвуковой частотой, которые являются источником энергии абразивных зерен. Рабочий ход осуществляется при перемещении инструмента вниз, холостой ход - при перемещении инструмента вверх.
Время одного периода:
T = Tр.х. + Tх.х. ,
где
Tр.х. — время рабочего хода;
Tх.х. — время холостого хода.
Время рабочего хода:
Tр.х. = L / vр.х
Время холостого хода
Tх.х. = L / vх.х
где
L — длина рабочего хода инструмента, мм;
vр.х — средняя скорость рабочего хода;
vх.х — средняя скорость холостого хода инструмента.
Для применяемых диапазонов частот и амплитуд колебаний инструмента скорость главного движения при размерной ультразвуковой обработке находится в достаточно широких пределах 0.6 ¸ 6 м/с. Максимальная скорость колебаний в 1.5 раза больше чем средняя.
Вспомогательные движения — движения подачи при ультразвуковой обработке — могут быть различными:
продольная подача — sпр ,
поперечная подача — sпоп ,
круговая подача — sкр ,
в зависимости от вида движения заготовки или инструмента. В зависимости от вида подачи или комбинации подач, а также профиля в продольном и поперечном сечении инструмента можно осуществлять различные операции ультразвуковой обработки.
Наибольшее промышленное применение получили процессы ультразвукового сверления, прошивания и резания, имеющие предельно простую кинематику — главное колебательное движение и продольную подачу.
17.3. Методы и технологические характеристики ультразвуковой
размерной обработки материалов
Большое распространение получил метод размерной ультразвуковой обработки твердых и хрупких материалов несвязанным абразивом, зерна которого получают энергию от инструмента, совершающего колебательные движения. Разрушение обрабатываемого материала происходит главным образом за счет ударного действия инструмента на частицы абразива. Колеблющийся инструмент, ударяя по абразивным зернам, сообщает им энергию. Абразивные зерна, ударяя по заготовке, откалывают небольшие частицы материала заготовки. В качестве абразива обычно применяют карбид бора, в качестве жидкость - воду. Относительно высокая производительность ультразвуковой обработки, несмотря на ничтожно малую производительность каждого единичного удара, обусловлена большой частотой колебания инструмента и большим числом зерен, одновременно движущихся с ускорением ( 20000-100000 зерен на см2 ). Съем материала происходит в основном с площадок, расположенных перпендикулярно к направлению колебания инструмента. Ультразвуковой способ обработки представляет собой сложный комплекс процессов, однако в основном съем материала происходит в следствие прямого удара зерен абразива об обрабатываемую деталь.
Производительность размерной ультразвуковой обработки можно оценить величиной подачи инструмента sпр , объемным и удельным съемом материала.
Средняя подача инструмента при обработке неглубоких отверстий без вывода инструмента для заполнения полости абразивом:
sпр1 = h1 / t1 ,
где
h1 — глубина обработки полости, мм;
t1 — время обработки, мин.
Средняя подача инструмента при обработке глубоких отверстий с выводом инструмента для заполнения полости абразивом:
sпр2
= 
,
где
n — число выводов инструмента;
t2 — время вывода инструмента.
Средний минутный съем обрабатываемого материала
Qv = sпр × F ,
где
F — площадь поперечного сечения инструмента.
При обработке глухих отверстий и полостей сплошным инструментом наиболее целесообразен критерий Qv , а при сквозной обработке производительность удобнее характеризовать величиной минутной подачи sпр . Величина подачи sпр численно равна удельной производительности ультразвуковой обработки. Под удельной производительностью понимают объем обрабатываемого материала, снятый единицей рабочей поверхности инструмента в единицу времени, т.е. отношение Qv к F. Производительность ультразвуковой обработки зависит от следующих основных факторов: физико-механических свойств обрабатываемого материала, амплитуды и частоты колебаний, статической нагрузки между инструментом и заготовкой, вида абразива, концентрации суспензии и способа ее подачи в зону обработки, площади инструмента и его износа, материала инструмента.
Точность ультразвуковой обработки.Под термином "точность ультразвуковой обработки" сквозных отверстий следует понимать стабильность зазора между контуром отверстия и инструментом. Этот зазор неизбежно возникает при ультразвуковом долблении, и если бы он был абсолютно стабилен, то при соответственно заниженных размерах инструмента можно было бы получить предельно точное отверстие. Колебания этого зазора создают поле допуска, определяющее точность обработки.
Кроме точности размеров контура, сквозное отверстие обработанное ультразвуковым методом, характеризуется конусностью полученного отверстия. Эта конусность возникает при ультразвуковом долблении и может изменяться в очень широких пределах.
Точность изготовления сквозных отверстий. Точность изготовления зависит главным образом от однородности применяемого абразива и наличия поперечных колебаний инструмента. Однородность абразива определяется соответствием размеров всех его зерен указанной в паспорте зернистости.
Утверждение, что в основном от качества абразива зависит точность обработки, предполагает выполнение с необходимой точностью как крепления и подачи инструмента, так и самого инструмента.
Износ инструмента на точность изготовления отверстий практически не влияет, так как изношенные участки инструмента по мере его углубления сменяются неизношенными участками, калибрующими отверстие.
В процессе обработки отверстия абразивные зерна, попадая между инструментом и боковыми стенками отверстия, вызывают износ как инструмента так и стенок отверстия.
Возникновение конусности отверстия и конусного пояска на выходе отверстия, в частности, объясняется различием длительности циркуляции абразива в зазоре между инструментом и боковыми стенками отверстия. Поясок на выходе остается потому, что в этом месте абразив циркулировал недостаточно долго.
Минимальный угол конусности, который удавалось получить при толщине твердого сплава 5¸10 мм, составляет 1.5¸2 мин.
Подача абразивной суспензии под режущую кромку инструмента фонтаном снизу через технологическое отверстие повышает точность отверстия.
Точность изготовления глухих отверстий. Точность изготовления глухих отверстий, а также точная обработка поверхностей деталей в основном ограничивается износом инструмента, так как при обработке глухого отверстия форма его является отпечатком инструмента.
Ввиду того, что величина подачи инструмента соизмерима с глубиной обработанного отверстия, то для получения заданных размеров отверстия приходится обрабатывать его методом последовательного приближения, многократно исправляя раз меры инструмента.
Для того чтобы уменьшить количество исправлений инструмента при обработке твердого сплава, целесообразно предварительно обрабатывать отверстия электроискровым методом, а ультразвуковой обработкой выполнять снятие припуска. Поскольку количество исправлений инструмента ничем не ограничено, то, очевидно, осуществляя необходимое их количество, можно, казалось бы, получить отверстие с любой заданной точностью. Таким образом, абразивный износ инструмента, обусловленный воздействием абразива, точности изготовления глухих отверстий не лимитирует. В действительности, точность изготовления глухих отверстий и обработки поверхностей ограничивается кавитационным износом инструмента, так как износ инструмента происходит не только из-за воздействия абразива, но и в связи с кавитационными явлениями в абразивной суспензии.
В некоторых точках поверхности инструмента его кавитационный износ может преобладать над абразивным. В этих точках образуются лунки, которые на поверхности детали создают выпуклости и горбы соответствующей формы. Высота этих выпуклостей соизмерима с глубиной обработки. Поэтому для получения точной поверхности необходимо осуществить обработку методом последовательного приближения, периодически исправляя инструмент. Глубина каждой последующей обработки должна быть меньше предыдущей.
17.4. Станки и инструмент для обработки ультразвуком
В настоящее время выпущено большое количество станков и установок для размерной ультразвуковой обработки. Для ультразвуковой размерной обработки разработана новая гамма копировально-прошивочных станков. В основу гаммы положены две универсальные базовые модели имеющие соответственно мощность генератора 0.1¸0.4 и 1.6¸2.5 кВт. На основе первой модели гаммы настольного исполнения разработан станок мод.4А771П повышенной точности, рассчитанный на работу с абразивной суспензией и алмазным инструментом. Он имеет вращающийся шпиндель и стол, перемещающийся по координатам. Станок предназначен для обработки отверстий, щелей и фасонных плоскостей. Станок
29-04-2015, 04:12