Шлифование

Практическая работа № 5
Расчёт нормы времени на шлифовальные работы
Цель работы
Закрепление теоретических знаний, приобретение навыков нормирования шлифовальных операций для заданной детали в различных организационно-технических условиях и для дальнейшего использования при выполнении
курсового и дипломного проектов.
Общие сведения
Шлифование относится к окончательным чистовым видам обработки и
применяется к деталям, предварительно обработанных на токарных, строгальных и фрезерных станках.
В зависимости от требований к точности и качеству обработанных поверхностей различают:
 обдирочное (черновое) шлифование – применяется взамен предварительной обработки лезвийным инструментом, выполняется на режимах силового и скоростного шлифования;
 предварительное шлифование – выполняется после лезвийной обработки для создания базовых поверхностей до термической обработки или в качестве промежуточной операции для подготовки поверхности к окончательной
обработке.
 окончательное (чистовое) шлифование – для обеспечения высокой
степени точности и низкой шероховатости;
 тонкое шлифование – для обеспечения низкой шероховатости.
Обрабатывающим инструментом является шлифовальный круг из абразивного материала.
Выбор шлифовального круга зависит от обрабатываемого материала,
припуска на обработку, размеров обрабатываемой детали, конструкции станка
и др.
Для изготовления абразивных инструментов используют электрокорунд
различных марок, монокорунд, карбид кремния зелёный и чёрный. Области
применения указанных материалов приведены в приложении 1 (табл. Х.1)
-1-
Зернистость указывает на размер режущих зёрен основной фракции.
Абразивные материалы по зернистости подразделяются на четыре группы
(ГОСТ 3647-80):
 шлифзерно 200 – 16 размером 2000…160 мкм;
 шлифпорошки 125 – 40 размером 125…40 мкм;
 микрошлифпорошки 63 – 14 размером 63…14 мкм;
 тонкие микрошлифпорошки 10 – 3 размером 10…3 мкм.
Совокупность зёрен шлифовального материала в установленном интервале размеров называют фракцией.
Фракцию, преобладающую по массе, объёму и числу зёрен, называют
основной.
Зернистость дополняется буквенным индексом В, П, Н, Д, определяющим процент основной фракции в инструменте, который может быть равен
36…60 %. Области применения абразивных инструментов различной зернистости приведены в приложении 2 (табл. Х.2).
Твёрдостью называется величина, характеризующая свойство абразивного инструмента сопротивляться нарушению сцепления между зёрнами и
связкой при сохранении характеристик инструмента в пределах установленных
норм.
Твёрдость оценивают определёнными показателями в зависимости от
метода измерения. Установлена следующая шкала степеней твёрдости абразивного инструмента:
 ВМ1 и ВМ2 – весьма мягкий;
 М1, М2 и М3 – мягкий;
 СМ1 и СМ2 – среднемягкий;
 С1 и С2 – средний;
 СТ1, СТ2 и СТ3 – среднетвёрдый;
 Т1 и Т2 – твёрдый;
 ВТ – весьма твёрдый;
 ЧТ – чрезвычайно твёрдый.
Цифры 1, 2 и 3 характеризуют возрастание твёрдости абразивного инструмента внутри степени.
Твёрдость абразивного инструмента характеризует прочность удержания
абразивных зёрен связкой в теле инструмента. Области применения абразивных материалов различной твёрдости приведены в приложении 3 (табл. Х.3).
Соотношение объёмов шлифовального круга, связки и пор в абразивном
инструменте определяет структуру инструмента.
-2-
Структуру принято обозначать номерами.
Изменение объёмов концентрации Фа шлифовального материала на 2% в
инструменте соответствует переходу от одного номера Су структуры к другому
номеру по формуле: Су = 0,5 ∙ (62 – Фа).
Для обдирочного шлифования при съёме значительного припуска (при
предварительной обработке материалов с небольшим сопротивлением разрыву) рекомендуется использовать инструменты высоких номеров структур.
Для чистовой обработки, для обработки твёрдых и хрупких материалов,
при повышенных удельных нагрузках в зоне шлифования применяют круги с
меньшими номерами структур.
Структура характеризует соотношение между объёмом абразивных зёрен, связки и пор в теле инструмента. Области применения абразивных материалов с различной структурой приведены в приложении 4 (табл. Х.4).
Вещество или совокупность веществ, применяемых для закрепления зёрен шлифовального материала и наполнителя в абразивном инструменте,
называют связкой.
Наполнитель в связке предназначен для придания инструменту необходимых физико-механических, технологических и эксплуатационных свойств.
Связка влияет на геометрию рельефа рабочей поверхности инструмента и параметры шероховатости обработанной поверхности.
Связка определяет прочность и твёрдость инструмента. Абразивные инструменты изготавливаются на керамической (К), бакелитовой (Б), вулканитовой (В) и специальных связок. Виды связок и области применения абразивных
материалов на различных связках приведены в приложении 5 (табл. Х.5).
Типы (форма) и размеры шлифовальных кругов общего применения
приведены соответственно в приложениях 6 и 7 (табл. Х.6 и Х.7).
Последовательность расчёта нормы времени
Выбор и размеры инструмента.
По приложению 6 (табл. Х.6) выбираем форму шлифовального круга.
Для круглого и плоского шлифования в общем случае принимают профиль ПП
(плоский прямой).
По паспортным данным станка – по диаметру и ширине посадочной
шейки шпинделя и максимальному диаметру устанавливаемого шлифовального круга – по приложению 7 (табл. Х.7) принимаем размеры шлифовального
круга.
По приложению 8 (табл. Х.8) для заданного материала, твёрдости и шероховатости выбираем марку шлифовального круга 24А 40 СМ2 Б.
-3-
Технологический процесс обработки для заданной шероховатости
принимаем по приложению 9 (табл. Х.9).
Припуск на обработку h для каждой операции принимаем по приложению 10 (табл. Х.10) по номинальному обрабатываемому диаметру и длине вала.
Глубину резания t (поперечную подачу sп) для каждой операции принимаем по приложению 11 (табл. Х.11) по наименованию обрабатываемого материала и виду шлифования.
Число проходов для каждой операции определяется по формуле:
h
i .
t
(1)
Подачу на один оборот детали продольную so и радиальную sр принимают по приложению 11 (табл. Х11) по наименованию обрабатываемого материала и виду шлифования. При этом продольная подача принимается в долях
высоты шлифовального круга.
Полученная расчётная подача корректируется по паспорту станка.
Скорость резания принимается приложению 11 (по табл. Х.11) по
наименованию обрабатываемого материала и виду шлифования.
Частота вращения детали определяется по формуле:
n
1000  v
.
 D
(2)
Полученная расчётная частота вращения детали корректируется по паспорту станка.
Длина продольного хода стола определяется по формуле:
L = l + l1 + l2;
(3)
где l – длина обрабатываемой поверхности; принимается по чертежу;
l1 + l2 – длина врезания и перебега шлифовального круга; принимают по приложению 12; в случае шлифования с выходом круга в обе стороны l1 + l2 = В,
при шлифовании в упор с выходом круга в одну сторону l1 + l2 = 0,5∙В, при
шлифовании без выхода круга l1 + l2 = – В.
Основное время определяется по формуле:
То 
2 L
 i  Кт ,
nст  sо.ст
(4)
-4-
где Кт – коэффициент, учитывающий точность шлифования и износ круга; для
предварительного (чернового) шлифования Кт = 1,2…1,4, для окончательного
(чистового) шлифования Кт = 1,3…1,7.
Вспомогательное время на круглошлифовальные работы состоит из
следующих приёмов:
 вспомогательное время на установку и снятие детали; для заданной детали принимают по приложению 13 при установке детали в центрах;
 вспомогательного времени, связанное с проходом, учитывает другие
приёмы, кроме установки и снятие детали; принимают по приложению 13 в
зависимости от способа обработки, вида измерения, класса точности измерения, диаметра и длины обрабатываемой поверхности.
Оперативное время определяется по формуле:
Топ = То + Тв
(5)
Дополнительное время выражается в % от оперативного времени и
включает:
 время на обслуживание рабочего места; принимается по приложению
16 с учётом группы станков;
 время на отдых и личные надобности; принимается по приложению 13.
Суммарное дополнительное время определяется по формуле:
Т доп 
Т оп  ( Побс  Потд ) ,
100
(6)
Штучное время определяется по формуле:
Тшт = Топ + Тдоп
(7)
Подготовительно-заключительное время принимают по приложению
16 с учётом группы станка по соответствующим таблицам нормативов [2]и
включает время:
 на наладку станка, инструмента и приспособлений;
 на дополнительные приёмы, принимаемые по необходимости:
 установить и снять люнет с регулировкой кулачков;
 повернуть стол на угол с возвратом в первоначальное положение;
 настроить приспособление для автоматического измерения в
процессе шлифования;
 установить и снять шлифовальный круг;
 править шлифовальный круг после его смены;
-5-
 на получение инструмента и приспособлений до начала и сдачу их после окончания обработки партии деталей.
Штучно-калькуляционное время определяется по формуле:
Т шк  Т шт 
Т пз
,
n
(8)
где n – количество деталей в партии; принимают согласно заданию.
Задание для контрольной работы № 4
Определить норму времени на круглое шлифование заданной детали на
круглошлифовальном станке с установкой в центрах с выверкой по индикатору и поджатием задней бабкой.
ФИО
студента
1
2
3
4
5
6
7
8
9
11
12
13
14
15
16
Материал
детали
Сталь 45
Сталь
12Х18Н9
СЧ-21
Номер
обрабатываемой
поверхности
1
2
3
1
2
3
1
2
3
1
2
3
1
2
3
Шероховатость
поверхности
1,6
0,8
0,4
0,2
0,8
D1,
мм
D2,
мм
D3,
мм
L1,
мм
L2,
мм
L3,
мм
50
50
50
80
80
80
100
100
100
80
80
80
100
100
100
100
100
100
150
150
150
180
180
180
150
150
150
180
180
180
80
80
80
100
100
100
125
125
125
100
100
100
125
125
125
100
100
100
120
120
120
160
160
160
120
120
120
160
160
160
20
20
20
30
30
30
40
40
40
30
30
30
40
40
40
80
80
80
120
120
120
150
150
150
120
120
120
150
150
150
-6-
L1
L3
D3
D1
D2
L2
1
3
2
Пример
Исходные данные:
1. Деталь – вал ступенчатый.
2. D1 = 125 мм; D2 = 200 мм; D3 = 150 мм; L1 = 180 мм; L2 = 50 мм, L3 =
150 мм.
3. Материал детали – сталь 20Х, HB 220.
4. Обрабатываемая поверхность – 1.
5. Шероховатость – Rа = 0,8 мкм.
6. Станок – круглошлифовальный мод. 5М151.
7. Охлаждение – СОЖ.
8. Размер партии n = 150 штук.
9. Измерительный инструмент – микрометр.
Решение
Выбор и размеры инструмента.
По приложению 7 (табл. Х.7) выбираем форму шлифовального круга ПП
(плоский прямой), по табл. Х.15 для заданного материала, твёрдости и шероховатости выбираем марку шлифовального круга 24А 40 СМ2 Б.
Для заданного станка размеры круга D x d х В = 800 x 305 х 40 мм.
Технологический процесс обработки по приложению 9 (табл. Х.9) для
заданной шероховатости состоит из чернового и чистового шлифования.
Припуск на обработку принимаем по приложению 10 (табл. Х.10)
 для черновой обработки – 0,3 мм;
 для чистовой обработки – 0,06 мм.
Глубина резания t (поперечная подача sп) принимаем по приложению 11
(табл. Х.11):
-7-
 для черновой обработки – t = sп = 0,01…0,025 мм/ход; принимаем для
расчёта 0,02 мм/ход;
 для чистовой обработки – t =sп = 0,005…0,015 мм/ход, принимаем для
расчёта 0,01 мм/ход.
Число проходов определяется по формуле:
 для черновой обработки i  h  0,3  15.
t 0,02
0
 для чистовой обработки i  ,06  6.
0,01
Подачу на один оборот детали so принимаем по табл. :
 для черновой обработки – (0,3…0,7)∙В мм/об; принимаем для расчёта
0,5∙40 = 20 мм/об;
 для чистовой обработки – (0,2…0,4)∙В мм/об, принимаем для расчёта
0,3∙40 = 12 мм/об.
Корректируем по паспорту станка:
 для черновой обработки sо.ст = 20 мм/об.;
 для чистовой обработки sо.ст = 10 мм/об.;
Скорость резания принимаем по приложению 12 (табл. Х.12):
 для черновой обработки – 12…25 м/мин.; принимаем для расчёта 20
м/мин.;
 для чистовой обработки – 15…55 мм/мин.; принимаем для расчёта 35
м/мин.
Частота вращения детали определяется по формуле:
 для черновой обработки n  1000  v  1000  20  51об./мин.
 D
  125
По станку принимаем nст = 15 об./мин.
 для чистовой обработки n  1000  35  89об./мин.
 125
По станку принимаем nст = 150 об./мин.
Длина продольного хода стола определяется по формуле:
L = l + l1 + l2 = 180 + 20= 200 мм;
где l = 180 мм – длина обрабатываемой поверхности по чертежу;
l1 + l2 = 0,5∙В = 0,5∙40 = 20 мм – длина врезания и перебега шлифовального круга при шлифовании в упор (приложение 12).
Основное время определяется по формуле:
 черновая обработка Т о  2  L  i  К т  2  200  15  1,3  2,6мин.
nст  sо.ст
15  20
2

L
2  200
 чистовая обработка Т о 
 i  Кт 
 6  1,5  2,4мин.
nст  sо.ст
150  10
 суммарное время То = 2,6 + 2,4 = 5,0 мин
-8-
Вспомогательное время
Вспомогательное время на установку и снятие детали принимают по
приложению 13; при обработке цилиндрической поверхности в центрах при
подводе задней бабки вращением маховика при массе детали до 8 кг составляет 0,16 мин.
Вспомогательное время, связанное с проходом принимают по приложению 14; при обработке цилиндрической поверхности без измерения для черновой и чистовой обработки составляет 0,16 мин, для финишной обработки
для 2-го класса точности, диаметре обработки до 200 мм и длине обработки до
250 мм составляет 1,1 мин., общее время – 0,16 + 0,16 +1,1 = 1,42 мин.
Суммарное вспомогательное время:
Твсп = 0,16 + 1,42 = 1,58 мин.
Оперативное время:
Топ = То + Тв = 5,0 + 1,58 = 6,58 мин.
Дополнительное время выражается в % от оперативного времени и
включает:
 на техническое и организационное обслуживание рабочего места для I
группы станков по приложению 16 составляет 9 %.
 на отдых и естественные надобности при механизированной подаче по
приложению 17 составляет 4%.
Суммарное дополнительное время составит:
Т доп 
(9  4)  6,58
 0,86мин.
100
Штучное время
Тшт = Топ + Тдоп = 6,58 + 0,86 = 7,42 мин.
Подготовительно-заключительное время принимают по приложению
16 и включает время на:
 наладку станка, инструмента и приспособлений при установке в центрах для 1 группы станков– 10 мин.;
 установку и снятие шлифовального круга – 6,0 мин.;
 правку шлифовального круга после его установки по цилиндрической
поверхности – 1,0 мин., по одному торцу – 1,5 мин., по одному радиусу – 0,5
мин, общее время – 3,0 мин.;
 получение инструмента и приспособлений до начала и сдача после
окончания работы – 7 мин.
Суммарное подготовительно-заключительное время:
Тпз = 10 + 6,0 + 3,0 + 7 = 26 мин.
Штучно-калькуляционное время определяется по формуле:
Т шк  Т шт 
Т пз
26
 7,42 
 7,59мин.,
n
150
где n = 150 шт. – количество деталей в партии по заданию.
-9-
ПРИЛОЖЕНИЯ
Приложение 1
- 10 -
Приложение 2
- 11 -
Приложение 3
- 12 -
Приложение 4
- 13 -
Приложение 5
- 14 -
Приложение 6
Таблица Х.6. Типы шлифовальных кругов общего назначения
- 15 -
Приложение 7
Табл. Х.7. Основные размеры (мм) и характеристики шлифовальных кругов
- 16 -
Приложение 8
Табл. Х.8. Выбор характеристик шлифовальных кругов для различных
условий шлифования
Приложение 9
Таблица Х9. Ориентировочные значения параметра шероховатости Ra в
зависимости от вида обработки
- 17 -
Приложение 10
Табл. Х.10. Припуски на механическую обработку валов (наружные поверхности
вращения)
- 18 -
Приложение 11
Таблица Х.11. Режимы резания для различных видов шлифования конструкционных
материалов и инструментальных сталей абразивными кругами (vкр = 30…35 м/с)
Приложение 12
- 19 -
Приложение 13
Вспомогательное время на установку и снятие детали в центрах
- 20 -
Приложение 14
- 21 -
Приложение 15
- 22 -
Приложение 16
- 23 -
Приложение 17
- 24 -