Технология точения металлических заготовок

Выбор режущего инструмента  осуществляется в зависимости от содержания операций, выбранного оборудования и по возможности из стандартного режущего инструмента.

Для выбора технологического оборудования приведем последовательность технологических стадий (операций) производства детали:

- ленточнопильная;

- токарная с ЧПУ;

- слесарная;

- промывочная;

- контрольная;

- транспортная.

Для выполнения заготовительной операции изготовления детали будем применять: ленточнопильный станок Н – 260НВ.

Для выполнения основных операций обработки детали: токарный станок с ЧПУ СТХ 310.

Технические характеристики станка с ЧПУ СТХ 310:

• наибольший диаметр изделия, мм    505
• диаметр патрона, мм       170
• диаметр прохода прутка, мм       51
• поперечное перемещение, мм     213
• горизонтальный ход по оси Y, мм    ±40
• продольное перемещение Z, мм    450
• скоростной ход X/Y/Z, мм     24/10/30
• мощность привода, кВт        16
• крутящий момент, Нм      153
• частота вращения,                                            25-6000
• инструменты  приводом        12

Применение выбранного оборудования всем требованиям по изготовлению детали. Применяемое оборудование позволяет обеспечить коэффициенты точности поверхностей, необходимых параметров шероховатости и допустимые формы предъявляемые к детали. При этом наиболее полно используется технологические возможности оборудования, что позволяет максимально использовать эффективность его применения.

Ниже приведены основные преимущества станков  ЧПУ в сравнении  с обычными универсальными токарными  станками.

- главным очевидным преимуществом от использования токарных станков с ЧПУ является более высокий уровень автоматизации производства. Случаи вмешательства наладчика токарного станка с ЧПУ в процесс изготовления детали сведены к минимуму, достаточно визуального контроля оператора, т.е. значительно снижается человеческий фактор, а следовательно и уменьшается брак продукции. Токарные станки с ЧПУ могут работать практически автономно, день за днем, неделю за неделей, в 1-3 смены, выпуская продукцию с неизменно высоким качеством. При этом главной заботой станочника оператора станков с ЧПУ являются операции: установка и снятие детали, наладка инструмента и т.д. В результате один работник может обслуживать сразу несколько токарных станков с ЧПУ, что не возможно на токарных винторезных станках, а это значительно снижает расходы на персонал, а следовательно снижает себестоимость выпускаемой продукции.

- вторым преимуществом токарных станков с ЧПУ является производственная гибкость. Это значит, что для ЧПУ обработки разных деталей нужно всего лишь заменить программу. А уже проверенная и отработанная программа для станков с ЧПУ может быть использована в любой момент и любое число раз, причем на разных станках.

- третьим очевидным плюсом токарных станков с ЧПУ является высокая точность и повторяемость ЧПУ обработки. По одной и той же программе вы сможете изготовить с требуемым качеством тысячи практически идентичных деталей. Ну и наконец, числовое программное управление ЧПУ позволяет обрабатывать такие детали, которые не возможно изготовить на обычном токарном винторезном станке.

- четвертым преимуществом токарных станков с ЧПУ перед универсальными токарными станками является более продолжительный срок наработки на отказ за счет введения в устройство токарного станка ЧПУ системы централизованной смазки направляющих.

Блок-схема технологического процесса производства детали приведена на рис. 1.1.

Рис. 1.1 Блок-схема технологического процесса производства детали:

1 – резка заготовок; 2 – точение заготовок; 3 – зачистка заусенцев; 4 – промывка в спецрастворе; 5 – проверка размеров согласно КД.

 

2 ДИНАМИКА ТРУДОЗАТРАТ  ПРИ РАЗВИТИИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО  ПРОЦЕССА ПРОИЗВОДСТВА

Для определения варианта динамики трудозатрат, обусловленного развитием технологического процесса, построим графики динамики затрат живого, прошлого и совокупного труда (рис.2.1).

Затраты живого труда заданы выражением (2.1)

(2.1)   

Затраты прошлого труда заданы выражением (2.2)

(2.2)

Совокупные затраты определим  по формуле (2.3)

Тс = Тж + Тп         (2.3)

Рассчитаем значения Тж, Тп и Тс при t равное от 1 до 10. Плученные знаения занесем в табл. 2.1

 

Таблица 2.1

t	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
Tж	0,595	0,591	0,580	0,561	0,538	0,510	0,480	0,449	0,417	0,387	0,357
Tп	0,3	0,302	0,308	0,318	0,332	0,35	0,372	0,398	0,428	0,462	0,5
Tc	0,895	0,893	0,888	0,879	0,870	0,860	0,852	0,847	0,845	0,848	0,857

 

Приведем графическое  изображение динамики трудозатрат  в координатах Т-t.

Рис. 2. 1  Динамика затрат живого, прошлого и совокупного труда

Анализ построенных графиков показывает, что снижение затрат живого труда происходит с одновременным  увеличением затрат прошлого труда. Другими словами живой труд, т.е. труд человека, заменяется на действия машин. Это значит, что имеет место ограниченный вариант развития.

При экономии живого труда  за счет роста прошлого вид развития всегда будет трудосберегающим.

Построим график зависимости  затрат живого труда от затрат прошлого труда (рис. 2.2). Функция Тж=f(Тп).

Рис. 2.2 Зависимость экономии живого труда от величины прироста прошлого труда.

 

Определим теперь тип отдачи от дополнительных затрат прошлого труда.

Для этого сначала выразим  t через Тп (2.4).

(2.4)

Подставим полученное выражение  и получи функцию Тж(Тп) (2.5)

(2.5)

Найдем Т´ж(Тп) и поучим следующее выражение (2.6)

(2.6)

Очевидно, что с ростом Тп значение модуля отношения  уменьшается.

Это значит, что тип отдачи от дополнительных затрат прошлого труда  – убывающий.

Определим экономический  предел накопления прошлого труда. Он наступит в момент времени, когда Tc будет иметь минимальное значение. На графике приведенном на (рис. 2.1) определяем, что экономический предел накопления прошлого труда наступит при t ~ 7,9.

  Для более точного определения значения экономического предела найдем минимум функции Тс(t). Для этого производную функции Тс(t) приравняем к нулю.

 

T´c(t) = T´п(t) + T´ж(t) = 0        (2.7)

Подставив выражения (2.1) и (2.2) получим

= 0        (2.8)

Получаем t = -7,8287; t = 0; t = 7,8287. Так как t > 0, то значение экономического предела

t = 7,8287

Подставим полученное значение в выражение (2.2) получим 

Тп = 0,4226.

Анализируя график (рис. 2.1) мы видим, что экономический предел накопления прошлого труда совпадает  с абсциссой точки пересечения  Тж и Тп.

Для доказательства произведем математические вычисления. Определим  координаты точки пересечения графиков функций Тж и Тп. Для этого решим уравнение (2.9):

 

(2.9)

 

Получаем следующие значения t = 7,8287; t = -7,8287; t = 19,0076;

t = -19,0076. По условию задания 0<t<10, то решением уравнения буде значение

t = 7,8287.

Этим доказано, что экономический  предел накопления прошлого труда совпадает  с абсциссой точки пересечения  Тж и Тп.

Отдача рационалистического  развития технологического процесса во времени падает, в результате чего наступает момент времени, когда  дальнейшая замена живого труда прошлым  не только не приводит к снижению совокупных затрат труда, а наоборот, повышает их. При этом дальнейшее повышение  механизации (замены живого труда прошлым)

 Таким образом, до момента времени t = 7,8287 целесообразно рационалистическое развитие, при котором будет происходить снижение Т_с.

 

3 УРОВЕНЬ ТЕХНОЛОГИИ  ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА ПРОИЗВОДСТВА  ДЕТАЛИ

 

Модель рационалистического развития технологического процесса описывается выражением:

 

,         (3.1)

 

где L – производительность живого труда; B – технологическая вооруженность; У – уровень технологии.

Все параметры в соотношении (3.1) являются функциями затрат живого и прошлого труда. В соответствии с этим выводятся единицы измерения  названных параметров.

 

(3.2)

 

(3.3)

 

(3.4)

 

По условию задания Рассмотрим Т_ж и Т_п для момента времени t=3 года. Подставив в выражения (2.1) и (2.2) получим:

 

(руб. (затрат  живого труда))

 

(руб. (затрат пошлого труда))

 

Рассчитаем параметры  технологического процесса: производительность живого труда (L), технологическую вооруженность (B), уровень технологии (Y).

 

 

 

 

 

 

Параметр уровня технологии является безразмерным и по его значению можно судить об экономическом качестве технологического процесса. В таблице 3.1 даны значения уровня технологии и  рекомендации по поводу улучшения технологии (производства).

 

 

Таблица 3.1

Значение  показателя, У	Оценка состояния технологии	Рекомендуемые мероприятия
£ 4,1	очень низкий	закрытие предприятия (замена технологии производства)
> 4,1 до 4,6	низкий	коренная реконструкция (все возможные виды технологического развития)
> 4,6 до 6	повышенный	частичная реконструкция (эволюционное, рационалистическое развитие технологии)
> 6	высокий	поддержание режима функционирования предприятия (рационалистическое развитие технологии)

 

Сверив полученное выше значение уровня технологии производства со значениями, размещенными в таблице, можно сделать  вывод о том, что на данном этапе (t = 3) состояние технологии находится на “повышенном” уровне, из чего можно сделать вывод, что выбранная технология производства довольно эффективна. Можно придерживаться данного пути развития технологии производства еще долгое время до t = 7,8287, а далее необходимо будет применять эволюционный тип.

Уровень технологии является показателем качества технологического процесса и определяет его производительную способность. В то же время уровень  данной технологии показывает, на сколько  эффективно использование живого и  прошлого труда технологическим  процессом.

Для того чтобы определить, целесообразно ли рационалистическое развитие данной технологии, рассчитаем относительный уровень технологии (Y*) и сравним его с производительностью живого труда (L):

 

(3.5)

 

Если значение У* > L  - рационалистическое развитие целесообразно, если У* < L - нецелесообразно. Равенство У* = L является границей рационалистического развития.

Подставив в формулу (3.5) значение Тп получим:

 

        

 

Так как полученное значение , значит рационалистическое развитие технологии производства целесообразно.

 По данной методике границей рационалистического развития, является равенство Y* = L. Исходя из этого равенства, определим экономический предел накопления прошлого труда:

 

 

 

Как видим, экономический предел накопления прошлого труда отличается (наступит позже) от полученного ранее в главе 2.

Подставив полученное значение п в формулу (2.2), определим границу рационалистического развития по относительному уровню технологии:

 

 

 

откуда

 

 

 

Как видим значения t и t* отличаются. Это говорит, что метод расчета по относительному уровню технологии, является менее точным (приближенным).

 

 

 

4 СТРУКТУРА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО  ПРОЦЕССА ПРОИЗВОДСТВА ДЕТАЛИ

 

       Пооперационная  структура технологического процесса  точения изображена на рис. 4.1.

 

 

Рис. 4.1 Пооперационная структура  технологического процесса производства детали:

 

          - предметные  связи;

            - временные связи.

 

В схеме (рис. 4.1) не  отражены вспомогательные операции.

Здесь введено понятие  «временные связи» с целью отображения  факта либо одновременного, либо поочередного во времени выполнения технологических  и вспомогательных действий.

Структура операции точения  изображена на рис. 4.2.

 

 

Рис 4.2 Структура операции “токарная с ЧПУ”:

 

              - предметные связи;

              - временные связи.

Структура технологического перехода “точение детали” изображена на рис. 4.3.