13.1. Основы технического нормирования

Одной из составных частей разработки технологического процесса является установление режимов резания и определение нормы времени на выполнение заданной работы.

Различают три метода нормирования: технический расчет по нормативам; сравнение и расчет по укрупненным типовым нормативам; установление норм на основе изучения затрат рабочего времени. При первом методе длительность операции устанавливают расчетом по микроэлементам на основе анализа последовательности и содержания действий рабочего и станка. При втором методе норму времени определяют приближенно, по укрупненным типовым нормативам. Его применяют в единичном и мелкосерийном производствах. При третьем методе норму времени устанавливают на основе хронометража. Этот метод имеет особое значение для изучения и обобщения передовых приемов труда, а также для разработки нормативов, необходимых для установления технически обоснованных норм расчета.

Технической нормой времени является время, которое устанавливается для выполнения определенной работы (операции), исходя из применения прогрессивных методов труда, полного использования производственных возможностей (оборудования, площадей) и учета передового опыта новаторов производства.

Техническую норму времени нельзя рассматривать как предел производительности труда для данной работы, так как она устанавливается при определенных организационно-технических условиях.

На основании нормы времени определяют норму выработки, т.е. количество продукции в штуках, тоннах и т.п., подлежащее выработке в единицу времени (час, смену).

В техническую норму времени не должны включаться те элементы ручной работы, которые могут быть выполнены во время работы станка, т.е. могут быть перекрыты машинным временем. Следует учитывать все возможные совмещения отдельных приемов во времени при одновременной работе обеими руками. В техническую норму времени также не должны включаться зависящие и не зависящие от рабочего потери рабочего времени. Например, потери времени из-за немерности и завышенной твердости материала, излишних припусков на обработку, ожидания крана или подсобной рабочей силы и др. Кроме того, в норму не включают время на получение и сдачу материалов, инструмента и приспособлений, чертежей, нарядов, время на заточку инструмента и время, затрачиваемое непосредственно из-за всякого рода организационных и технических неполадок (ожидание, простой, хождение и др.).

Обычно технические нормы времени устанавливают на один год и пересматривают в течение этого времени лишь при существенных изменениях в технологии и организации производства.

Затраты рабочего времени подразделяются: на время работы и время перерывов в работе.

Время работы состоит из подготовительно-заключительного времени, оперативного (технологического и вспомогательного) и времени обслуживания рабочего места.

Время перерывов в работе состоит из перерывов, зависящих от рабочего (отдых, естественные надобности и др.) и не зависящих от рабочего (отсутствие электроэнергии и др.).

Подготовительно-заключительное – это время, затрачиваемое рабочим на ознакомление с работой, подготовку к работе (наладка станка, приспособлений и инструментов для изготовления деталей), а также на выполнение действий, связанных с окончанием данной работы (снятие со станка и возврат приспособлений и инструмента; сдача обработанных заготовок).

Подготовительно-заключительное время повторяется с каждой партией обрабатываемых деталей и не зависит от размера партий.

Технологическое (основное) – это время, затрачиваемое непосредственно на изготовление детали, т.е. на изменение формы, размеров, состояния заготовки и т.д. Технологическое время в зависимости от степени участия рабочего может быть ручным, машинно-ручным или машинным.

Ручным называется время, затрачиваемое на обработку детали без применения механизма (ручная опиловка, рубка зубилом и др.).

Машинно-ручным называется время, затрачиваемое на обработку деталей посредством механизма, но при непосредственном участии рабочего (работа на станке с ручной подачей).

Машинным называется время, затрачиваемое на обработку детали механизмом под наблюдением рабочего.

Вспомогательное – это время, затрачиваемое на различные вспомогательные действия рабочего, непосредственно связанные с основной работой, а именно: установка, закрепление и снятие обрабатываемой детали, пуск и остановка станка, измерения, изменения режимов работы и т.п.

Оперативное время представляет собой сумму технологического и вспомогательного времени.

Время обслуживания рабочего места – это время, затрачиваемое рабочим на уход за своим рабочим местом на протяжении всего времени выполнения данной работы (уход за оборудованием, оснасткой и т.п.). Оно слагается из времени организационного обслуживания (осмотр, смазка, очистка станка и т.п.), времени технического обслуживания (подналадка станка, смена, заточка, подналадка режущего инструмента). Величина этого времени в серийном производстве составляет 3 % от оперативного.

Расчет технически обоснованной нормы времени в минуту производится по штучному времени , которое слагается из оперативного времени на одну операцию, времени на обслуживание рабочего места и времени на отдых и естественные надобности :

, мин (13.1)

Штучное калькуляционное время в минуту равно сумме штучного и доли подготовительно-заключительного времени на одну деталь:

= + , мин. (13.2)

Норма выработки является величиной, обратной технической норме времени, и представляет собой количество продукции, которое должно быть произведено рабочим в единицу времени (минуту, час, смену) или (при 7-часовом рабочем дне) шт.

Изменение технической нормы времени влечет за собой и изменение нормы выработки.

Технологическое время определяется по формуле

, мин.; , мин, (13.3)

где L – полная длина перемещения детали или инструмента в направлении подачи, мм; - путь детали или инструмента, пройденный в направлении подачи в одну минуту, мм; , мм/зуб или , мм/зуб; - подача в мм на 1 зуб инструмента; z – число зубьев инструмента; n – число оборотов или число двойных ходов, - число проходов; l – длина обрабатываемой поверхности, мм; - величина врезания инструмента, мм; - величина перебега детали или инструмента в направлении подачи, мм; - величина дополнительной длины для взятия пробных стружек, мм.

Технологическое время зависит от правильного выбора режимов резания: глубины, подачи и скорости резания. Факторами, влияющими на выбор режимов резания, являются: материал, форма и жесткость обрабатываемой заготовки, вид инструмента и материал режущей части, надежность закрепления заготовки на станке, мощность станка.

Принятый режим резания должен полностью удовлетворять технологическим требованиям в отношении заданной шероховатости поверхности и точности обработки.

Расстояние между обрабатываемой и обработанной поверхностью, измеренное в перпендикулярном направлении к последней, называется глубиной резания t (измеряется в мм). Глубину резания выбирают исходя из того, что выгоднее работать с возможно меньшим числом проходов. Поэтому если позволяют мощность станка и жесткость системы станок - приспособление - инструмент - деталь, припуск на черновую обработку следует снимать за один проход.

Если же мощность станка или жесткость системы недостаточна, то припуск снимают за два - три прохода.

При чистовой обработке глубину резания выбирают в зависимости от шероховатости и жесткости системы.

Выбранный режим резания корректируется по паспортным данным станка, а также проверяется по мощности электродвигателя.

Для осуществления на станке процесса резания необходимо, чтобы мощность электродвигателя была больше или в крайнем случае равна мощности, затрачиваемой на резание .

Допускается при кратковременном процессе резания перегрузка электродвигателя станка до 20 % его номинальной мощности, при кратковременности до 1 мин перегрузка электродвигателя допускается до 50 % .

Мощность, затрачиваемая на резание, определяется по формуле

кВт, (13.4)

где - тангенциальная сила резания; v – скорость резания.

Величина определяется по формуле

, (13.5)

где - коэффициент, зависящий от обрабатываемого металла и величины углов заточки резца; t – глубина резания; S – подача инструмента, мм, на один оборот шпинделя.

Последовательность выбора режимов резания зависит от метода обработки. При точении за исходные данные принимают физико-механические свойства обрабатываемого материала, припуск и характер обработки (черновая или чистовая), по которым определяют глубину резания t и ориентировочное значение подачи S. Далее выбирают материал резца и геометрические параметры его режущей части с учетом формы обработанной поверхности; определяют подачу S и корректируют ее по паспорту станка; назначают период стойкости Т резца; выбирают скорость резания v; рассчитывают рекомендуемую частоту вращения n шпинделя станка (с учетом диаметра d детали) и уточняют ее по паспорту станка; по принятой частоте вращения шпинделя уточняют скорости резания и проверяют выбранный режим по мощности резания: , где и - соответственно, мощность двигателя и КПД станка.

Величина перемещения инструмента относительно обрабатываемой детали или этой детали относительно инструмента в направлении движения подачи за определенный отрезок времени за один оборот детали или инструмента, за один рабочий ход инструмента называется подачей S (измеряется на один оборот обрабатываемой детали или за один рабочий ход, или на один зуб инструмента, в мм или мм/мин). Подача может быть продольной – вдоль оси обрабатываемой детали, поперечной – поперек этой оси, наклонной – под углом к этой оси, вертикальной или круговой.

Подача также выбирается исходя из того, что для уменьшения технологического времени, независимо от вида режущего инструмента, всегда выгоднее работать с максимальной подачей.

При черновой обработке подачу выбирают по соответствующим таблицам режимов резания (нормативам).

При чистовой обработке подачи выбирают в зависимости от вида обработки, шероховатости поверхности и обрабатываемого материала.

Величина перемещения режущей кромки в единицу времени относительно обрабатываемой поверхности называется скоростью резания v [измеряется в метрах в минуту или в метрах в секунду (при шлифовании)]. Скорость резания назначается по соответствующим таблицам режимов резания в зависимости от глубины резания и подачи.

Скорость резания зависит от механических свойств и марки обрабатываемого материала, вида инструмента и режущей его части, величины подачи, формы, поверхности детали и других факторов.

Скорость резания при вращательном движении определяется по формуле

м/мин, (13.6)

где D – диаметр обрабатываемой детали, мм; n – число оборотов в минуту.

Для сверления принят следующий порядок определения режимов резания: по глубине и диаметру обрабатываемого отверстия выбирают серию сверла, а в зависимости от физико-механических свойств обрабатываемого материала – форму заточки режущей части сверла и геометрические параметры заточки; по нормативам и с учетом требуемой точности обработки и характеристики системы СПИД принимают группу подач S и корректируют подачу в соответствии с паспортом станка; назначают средний период стойкости сверла; определяют скорость резания v и корректируют ее по паспорту станка. Найденная осевая сила и мощность резания не должны превышать, соответственно, допустимого усилия подачи станка и мощности двигателя.

Назначение режимов резания при зенкеровании и развертывании начинают с определения на основании требуемых точности и шероховатости обработанной поверхности места зенкера или развертки в наборе последовательно работающих инструментов и глубины резания t. После этого уточняют конструктивно-геометрические параметры зенкера или развертки (в соответствии с физико-механическими свойствами обрабатываемого материала), выбирают группу подач с учетом последующей обработки отверстия и по его диаметру определяют подачу S, находят технологическую скорость резания.

Для фрезерования параметры режимов резания определяют в такой же последовательности: по глубине и ширине фрезерования, а также на основании паспортных данных станка выбирают конструктивные параметры фрезы; учитывая физико-механические свойства обрабатываемого материала, подбирают материал инструмента, назначают геометрические параметры фрезы и выбирают фрезу по стандарту. Далее определяют подачу на зуб (с учетом способа крепления и вылета фрезы, числа ее зубьев и требуемой шероховатости обработанной поверхности), скорость резания v, частоту вращения n шпинделя и минутную подачу .

При выборе режимов резания следует иметь в виду, что нормативные материалы предусматривают только средние значения глубин резания, подач и скоростей резания. Поэтому в практике эти средние значения могут быть увеличены или уменьшены.

Рис. 13.1. Длина рабочего хода инструмента