CC BY
30
Г = Vac
у*
где УАС - рекомендуемая скорость резания при обработке алюминиевого сплава;
У45 - рекомендуемая скорость резания при обработке такой же детали из стали 45/НВ=200/.
Условно считается, что если известны режимы обработки стали 45, то при работе по алюминиевому сплаву на режиме, установленном через коэффициент обрабатываемости Ку, режущий инструмент при работе в примерно одинаковых условиях будет обеспечивать нормативную стойкость инструмента.
Коэффициенты К получены на основе анализа отечественных нормативных материалов и рекомендаций, а также рекомендаций по режимам резания зарубежных фирм, где примерно для одинаковых условий приводятся рекомендуемые параметры режима резания, как для конструкционных сталей, так и для алюминиевых сплавов.
Следует отметить, что анализ как отечественных, так и зарубежных источников давал довольно значительный разброс значений Ку. Поэтому величины Ку, представленные в табл. 2, являются средними значениями, полученными в результате обработки литературных данных, заслуживающих доверия.
В заключение хочется подчеркнуть, что приведенные значения коэффициентов обрабатываемости и геометрических параметров можно рассматривать только как приближенные, и полученные с их помощью рекомендации по условиям обработки алюминиевых сплавов следует использовать только в качестве стартовых значений, чтобы затем уточнить их после анализа результатов пробных проходов.
Список литературы
1. Прогрессивные режущие инструменты и режимы резания металлов:
Справочник/ Под ред. В.И. Баранчикова.- М.: Машиностроение,
1990. - 400 с.
УДК 621.941 Ю.И. Моисеев
Курганский государственный университет
ОЦЕНКА ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ ДОЛБЛЕНИЯ ПАЗОВ НА ТОКАРНЫХ МНОГОЦЕЛЕВЫХ СТАНКАХ С ЧПУ
Аннотация
Проводится сравнительная оценка производительности обработки пазов долблением на токарных станках с ЧПУ вместо протягивания на отдельной технологической операции. Приведены зависимости основного и оперативного времени методов от скорости резания, длины и количества пазов. Показано, что при соблюдении определенных параметров обеспечивается более высокая производительность долбления.
Ключевые слова: станки с ЧПУ, долбление пазов, протягивание, производительность.
Y.I. Moiseev
Kurgan State University
PRODUCTIVITY ESTIMATION OF MORTISING GROOVES ON NC TURNING MULTI-PURPOSE MACHINE TOOLS
Annotation
The comparative productivity estimation of processing of grooves mortising on NC machine tools instead of allowance on separate technological operation is spent. Dependences of basic and operative time of methods on speed of cutting, lengths and quantities of grooves are resulted. It is shown that at observance of certain parametres high efficiency mortising is provided more.
Key words: NC machine tools, mortising grooves, allowance, productivity.
При изготовлении самых разнообразных деталей машиностроения в серийном производстве все большее применение находят многоцелевые станки типа обрабатывающий центр (ОЦ). Если первоначально подобные станки сверлильно-фрезерно-расточной группы использовались для обработки сложных корпусных деталей, то в последнее время многоцелевые станки стали применяться для изготовления деталей - тел вращения. Основное преимущество всех многоцелевых станков заключается в концентрации технологических операций на одном рабочем месте, что позволяет в многих случаях технологический процесс обработки достаточно сложных деталей свести к одной-двум операциям. Следует также отметить повышение точности обработки (путем снижения погрешностей установки) и производительности (прежде всего, за счет сокращения числа переустановок заготовки). Кроме того, использование станков типа ОЦ с расширенными технологическими возможностями позволяет сократить количество типоразмеров применяемой технологической оснастки.
Появление токарных станков с возможностями выполнения фрезерной, сверлильной и тому подобной обработки часто заставляет иначе оценивать эффективность выполнения отдельных операций. Например, в серийном производстве не ставилось под сомнение выполнение операции получения пазов (например, шпоночных) на протяжных станках. Считалось, что в этих условиях долбление (строгание) пазов на долбежных или поперечно-строгальных станках является прерогативой единичного или мелкосерийного производства. Между тем на современных многоцелевых токарных станках технологически возможно получение не только шпоночных пазов, но и щлицевых и даже зубчатых поверхностей.
В работе проводится сравнительная оценка производительности обработки пазов долблением на токарном станке типа ОЦ вместо их протягивания на отдельной технологической операции.
Вначале проведем сравнение по основному времени. К сожалению, в технической литературе наблюдается некоторое расхождение в определении основного времени протягивания. Так, в учебнике [1] основное время рекомендуется рассчитывать по формуле:
To =
L + (5 -10) 1000V
(1)
где Ь = Ьп + Ьз; Ьп - длина рабочей части протяжки, мм; Ь3 - длина протягиваемой заготовки, мм; У - ско-
рость протягивания, м/мин.
В учебнике [2] приводится другая формула:
То =
Ь.
рх
Ш0¥рх 1000V
-)
(2)
где Lpх - длина рабочего хода протяжки, мм; У1
рх
скорость рабочего хода протяжки, м/мин; Ухх - скорость
холостого (обратного) хода протяжки, м/мин.
Анализ этих и аналогичных формул показывает, что с достаточной для практики точностью основное время однократного протягивания можно определить по следующей формуле:
Т _ Ьрхп (1 ^ 1 )
оп " 1000 V V
рхп ххп
(3)
Для долбления по методу многократных рабочих ходов соответствующая формула может быть представлена в виде:
„ Ьрхд X /' 1 1 ч
од = +Уд),
од
(4)
где Ьрх - длина рабочего хода (протягивания или долбления), мм;
И
£ - число двойных ходов долбежного резца
I = -
(И - глубина паза, мм; £двх - подача на двойной ход резца, мм);
Урх , У« - скорость рабочего и холостого ходов соответственно, м/мин.
Принимая коэффициент
Ьрхп
к =
Ук
V , получим: рх
топ =■
)
1000Урх„ к
Т =
од
Ьрхд
1000Урхд
(1+к)
X/(-)
к.
(5)
(6)
В формулах (3 - 6) индекс «п» относится к протягиванию, индекс «б» - к долблению.
На рис. 1-3 представлены графики зависимостей основного времени долбления и протягивания от отдельных параметров процесса обработки шпоночного паза: скорости резания, длины отверстия и числа пазов. В расчетах приняты размеры паза: длина - 50 мм, ширина -12 мм, глубина - 4,6 мм (при номинальном диаметре отверстия 40 - 44 мм). Длина протягивания Ьрхп = 940 мм принята по длине стандартной шпоночной протяжки по ГОСТ 18220-90 типа 1 (для чернового перехода) при однократном протягивании. Величина коэффициента К принята равной: для протягивания - 2, для долбления - 1.
0,5 0,45 0,4 1 0,35
Л 0,3 ф
» 0,25 ф
§ 0,2 о
и 0,15 О
0,1 0,05 0
Рис.
-Основное время протягивания (при скорости 7 м/мин)
-Основное время долбления (при подаче 0,2 мм на двойной ход)
10 15 20 25 Скорость резания, м/мин
1. Зависимость основного времени от скорости резания
0,45 0,4 0,35 0,3 0,25 0,2 0,15 0,1 0,05 0
Длина отверстия, мм
Рис. 2. Зависимость основного времени от блины отверстия
'Основное время протягивания (при скорости 7 м/мин)
Д Основное время долбления (при скорости 7м/мин и подаче 0,2 мм на двойной ход)
—X—Основное время долбления (при скорости 20 м/мин и подаче 0,2 мм на двойной ход)
^^^ Основное время протягивания (при скорости 7 м/мин)
А Основное время долбления (при скорости 20 м/мин и подаче 0,2 мм на двойной ход) —X—Основное время долбления (при скорости 30 м/мин и подаче 0,2 мм на двойной ход)
0,8
0,7
I 0,6
и
м
к" 0,5
м
е р
т 0,4 е о
нов0,3
н
о 0,2 0,1 0
3 4 5 Число пазов
Рис. 3. Зависимость основного времени от количества пазов
Если рассматривать структуру оперативного времени Топ, то можно заметить, что сравниваемые варианты будут дополнительно отличаться вспомогательным временем, связанным с выполнением технологической операции. Для токарной операции - это время Тсм автоматической смены инструмента, определяемое по паспортным характеристикам станка, и время на ускоренный (холостой) подвод и отвод инструмента, зависящее от длины и скорости. Так, для современных отечественных станков скорость Ухх ускоренных перемещений находится в пределах 15-30 м/мин; время смены инструмента Тсм не превышает 1 с. Например, для станка модели 160НТ Стер-литамакского станкостроительного завода Тсм = 0,5 с = 0,008 мин, V = 15 м/мин; следовательно, при Ь =600 мм
' XX 1 п ! г хх
Т = 0,04 мин.
XX '
Для протяжной операции необходимо дополнитель-
132
ВЕСТНИК КГУ, 2010. №1
но учесть время на установку и снятие детали. В соответствии с общемашиностроительными нормативами времени [3] в условиях серийного производства вспомогательное время протяжной операции определяется по полному составу приемов работы, включая не только время на установку и снятие детали, но и комплекс времени, связанный с выполнением перехода или переходов. Таким образом, при сравнении оперативного времени обработка пазов на токарном станке будет еще предпочтительнее протягивания. Соответствующие графики представлены на рис. 4-6 (для тех же исходных данных, использованных при построении рис. 1-3). Вспомогательное время протяжной операции при однократном протягивании паза без снятия протяжки со станка при весе детали до 5 кг составляет 0,23 мин (карта 79 [3]).
0,6 0,5
X ^
к 0,4
Ф т
§ 0,3
I т з
I 0,2
Ф с
О
0,1 0
-Оперативное время протягивания (при скорости 7 м/мин)
-Оперативное время долбления (при подаче 0,2 мм на двойной ход)
5 10 15 20 25 30 Скорость резания, м/мин
Рис. 4. Зависимость оперативного времени от скорости резания
0,5 0,45 0,4 , 0,35 0,3 0,25 0,2 ■ 0,15 0,1 0,05 0
^^—Оперативное время
протягивания (при скорости 7 м/мин)
Д Оперативное время долбления (при скорости 7м/мин и подаче 0,2 мм на двойной ход)
—X—Оперативное время долбления (при скорости 20 м/мин и подаче 0,2 мм на двойной ход)
0,6 0,5 0,4 0,3 0,2
~Оперативное время протягивания (при скорости 7 м/мин)
-Оперативное время долбления (при скорости 20 м/мин и подаче 0,2 мм на двойной ход) Оперативное время долбления (при скорости 30 м/мин и подаче 0,2 мм на двойной ход)
20 30 40 50 Длина отверстия, мм
Рис. 5. Зависимость оперативного времени от длины отверстия
Анализ последних трех графиков показывает, что при сравнении по оперативному времени эффективность долбления существенно повышается. Например, уже при скорости долбления порядка 6 м/мин долбление предпочтительнее протягивания (рис. 4), причем картина сохраняется при увеличении длины паза до 60 мм (рис. 5). Если основное время обработки нескольких пазов на токарном станке, как правило, выше времени протягивания (рис. 3), то с учетом оперативного времени граница эффективности повышается примерно до четырех-пяти пазов (рис. 6), что позволяет рассматривать возможность обработки на токарных многоцелевых станках шлицевых отверстий.
3 4 5 Число пазов
Рис. 6. Зависимость оперативного времени от количества
пазов
Особо следует отметить, что в вышеприведенных данных учтен только один черновой переход протягивания. Если по требованиям чертежа к пазу предъявляются повышенные требования по шероховатости (Ра = 2,5 мкм и ниже), то необходим второй переход. Так, для вышеприведенных исходных данных необходима дополнительная протяжка типа 2 по ГОСТ 18220-90, длина которой -440 мм. Естественно, это вызывает повышение как основного, так и оперативного времени протяжной операции, что еще более увеличивает разрыв производительности в пользу долбления перед протягиванием.
К тому же производительность протягивания лимитируется предельной скоростью резания, в то время как скорость резания при долблении может быть увеличена с совершенствованием токарных станков путем повышения скоростей рабочих и холостых ходов.
Наконец, кроме обеспечения той же или более высокой производительности долбление на токарном ОЦ вместо протягивания дает и другие преимущества, которые во многих случаях могут превалировать:
а) более простая и дешевая конструкция инструмента (резца), его универсальность;
б) возможность применения твердосплавного резца вместо протяжки из быстрорежущей стали и, тем самым, - существенное повышение скорости резания;
в) исключение дополнительной операции, что дает снижение штучно-калькуляционного времени, времени межоперационного транспортирования и длительности цикла, экономию производственных площадей, обслуживающего персонала;
г) возможность повышения степени автоматизации процесса, гибкости (переналаживаемости).
Рассматривая преимущества долбления перед протягиванием, нужно иметь в виду и определенные недостатки (ограничения): необходимость использования станка с возможностью управления поворотом шпинделя (по координате С); ограниченную техническими характеристиками станка рабочую скорость перемещения по координате 7; ограничения по усилию подачи.
Список литературы
1. Пашкевич М.Ф. и др.Технология машиностроения /Под ред.
М. Ф. Пашкевича. - Минск: Новое знание, 2008. - 478 с.
2.Клепиков В.В., Бодров А.Н. Технология машиностроения: Учебник.
- М.: ФОРУМ; ИНФРА-М, 2004. - 860 с.
3. Общемашиностроительные нормативы времени вспомогательного, на
обслуживание рабочего места и подготовительно-заключительного для технического нормирования станочных работ. Серийное
производство. - 2-е изд. - М.: Машиностроение, 1974. - 421 с.
0,8
0,7
0,1
0
