Vysoké učení technické v Brně Fakulta strojního inženýrství Ústav strojírenské technologie Odbor obrábění Téma: 13. cvičení - Optimalizace řezných podmínek
Vypracoval:
Ing. Aleš Polzer Ing. Petra Cihlářová
Odborný garant: Doc. Ing. Miroslav Píška, CSc.
Technologie výroby II
Obsah kapitoly
1
Obsah kapitoly Téma: 13. cvičení - Optimalizace řezných podmínek Obsah kapitoly Zadání příkladu č.1 Vypracování příkladu č.1 Zadání příkladu č.2 Vypracování příkladu č.2 Zadání příkladu č.3 Vypracování příkladu č.3 Zadání příkladu č.4 Vypracování příkladu č.4 Zadání příkladu č. 5 Obráběná součást Vypracování příkladu č. 5 Pokračování - Vypracování příkladu č. 5
Technologie výroby II
Optimalizace řezných podmínek
2
Zadání příkladu č.1 Vypočtěte optimální trvanlivost nástroje podle kritéria minimálních výrobních nákladů pro podélné soustružení, je-li dáno: součinitel m = 5 (z Taylorovy závislosti trvanlivosti na řezné rychlosti), poměr času řezného a hlavního λ = 0,95, náklady na břit (s jednou trvanlivostí), zahrnující poměrné odpisy VBD a nožového držáku) NT= 63 Kč, minutová sazba stroje (náklady na provozní minutu) Nsm= 16 Kč.
Vypracování příkladu č.1 Z analýzy výrobních nákladů na kus vyplývá optimální trvanlivost břitu ve tvaru: ToptVN = (m-1) . λ . NT/ Nsm ToptVN = (5-1) . 0,95 . 63 / 16 = 15 [min]
(1)
Optimální trvanlivost břitu by měla být podle kritéria minimálních výrobních nákladů a daných podmínek přibližně 15 minut.
Zadání příkladu č.2 Vypočtěte optimální trvanlivost nástroje podle kritéria maximální výrobnosti pro podélné soustružení, je-li dáno: součinitel m = 5 (z Taylorovy závislosti trvanlivosti na řezné rychlosti), poměr času řezného a hlavního λ = 0,95, čas výměny řezného nástroje tax = 2,8 min.
Vypracování příkladu č.2 Z analýzy výrobního času na kus vyplývá optimální trvanlivost břitu ve tvaru: ToptVN = (m-1) . λ . tax ToptVN = (m-1) . λ . tax = (5-1) . 0,95 . 2,8 = 10,6 [min]
(2)
Optimální trvanlivost břitu by měla být podle kritéria maximální výrobnosti a daných podmínek přibližně 10,6 minuty.
Technologie výroby II
Obsah kapitoly
Optimalizace řezných podmínek
3
Zadání příkladu č.3 Vypočtěte řeznou rychlost pro oba předchozí případy obrábění, je-li dán obecný Taylorův vztah ve tvaru: vc = cvT / (T1/m. apxv. fyv ), (3) s těmito hodnotami: cvT = 260, m = 5, xv = 0,15, yv = 0,28, ap = 2,5 mm, f = 0,20 mm.
Vypracování příkladu č.3 vc1 = 260 / (151/5. 2,5 0,15. 0,200,28 ) = 207 [m/min] vc2 = 260 / (10,61/5. 2,5 0,15. 0,200,28 ) = 222 [m/min] Řezná rychlost by měla být podle kritéria minimálních výrobních nákladů přibližně 207 m/min a podle kritéria maximální výrobnosti přibližně 222 m/min.
Zadání příkladu č.4 Dělník nedodržel doporučené hodnoty a stanovil zkusmo řeznou rychlost 285 m/min. Vypočtěte, na kolik se sníží trvanlivost břitu za této řezné rychlosti a stejných ostatních podmínek obrábění.
Vypracování příkladu č.4 Platí:
T1.vc1m = T2.vc2m ,
(4)
z toho plyne
T2 = T1 . (vc1/vc2)m.
(5)
Po dosazení
T2 = 15 . (207/285)5 = 3 [min]
Při zvýšené řezné rychlosti dojde ke snížení trvanlivosti břitu přibližně na 3 minuty, což bude mít za následek zvýšení produktivity obrábění, ale i několikanásobné zvýšení spotřeby břitů, respektive vyměnitelných břitových destiček.
Technologie výroby II
Obsah kapitoly
Optimalizace řezných podmínek
4
Zadání příkladu č. 5 Během operace vrtání středového otvoru φ10H11 šroubovitým vrtákem z rychlořezné oceli DIN 338 na konvenčním stroji s plynulou regulací otáček je prováděna operace polohrubovacího soustružení vnějšího průměru ve třech záběrech (dle obrázku) pomocí stranového uběracího nože s VBD TN 35 (ISO P20÷P40). Řezné nástroje jsou charakterizovány těmito řezivostními údaji: šroubovitý vrták φ10
vrtání s výplachem (prodlužovací čas operace 20%) vc = 35 m/min f = 0,12 mm T = 40 min
stranový nůž
VBD jednostranná 4 břity f = 0,3 mm/ot vc =
a
0 ,11 p
234 ⋅ f 0,31 ⋅ T 0,16
výrobní dávka zahrnuje 200ks. šířka záběru apA = apB = apC = 3 mm Určete potřebný počet nástrojů pro danou výrobní dávku a všechna výpočtová data.
Schématické znázornění obr. s kótami
Technologie výroby II
Obsah kapitoly
Vypracování příkladu č. 5
5
20 30
Ø68
Ø62
Ø56
Ø50
Ø10
Obráběná součást
ABC
50 60
Technologie výroby II
Obsah kapitoly
Zadání příkladu č. 5
6
Vypracování příkladu č. 5 n=
a) HSS vrták:
1000 ⋅ vc 35000 = = 1114 ot/min π ⋅D π ⋅10
t AS 1 = QT =
Počet obrobených kusů během 1 trvanlivosti Výrobní dávka je 200ks. ⇒
60 ⋅1,2 = 0,45 ⋅1,2 = 0,54 min 1114 ⋅ 0,12
40 T = = 74 kusů t AS 0,54
200 = 2,7 ⇒ 3 kusy vrtáků 74
b) Konvenční stroj umožňuje nastavit přibližný počet otáček, pokud má plynulou regulaci. Pokud plynulou regulaci nemá vybereme nejbližší otáčkový stupeň. Vzhledem ke konstantním otáčkám (pro vrtání) budou zde využity 3 řezné rychlosti pro soustružení: vcA =
π ⋅ D A ⋅ n π ⋅ 68 ⋅1114 = = 238 m/min 1000 1000
vcB =
π ⋅ DB ⋅ n π ⋅ 62 ⋅1114 = = 217 m/min 1000 1000
vcC =
π ⋅ DC ⋅ n π ⋅ 56 ⋅1114 = = 196 m/min 1000 1000
Podle řezivostního vztahu 1
vc =
a
0 ,11 p
234 ⋅ f 0,31 ⋅ T 0,16
⇒
6 , 25 0,16 234 234 6,4209 ⋅1014 3,1103 ⋅1015 T = = = = 6 , 25 v ⋅ 30,11 ⋅ 0,30,31 v ⋅ a 0,11 ⋅ f 0,31 (vc ⋅ 0,7769)6,25 vc c c p
Dílčím úsekům A, B, C odpovídají časy automatického chodu stroje: A:
t ASA =
50 = 0,15 min 1114 ⋅ 0,3
TA =
3,1103 ⋅1015 = 4,367 min 2386, 25
B:
t ASB =
30 = 0,09 min 1114 ⋅ 0,3
TB =
3,1103 ⋅1015 = 7,76 min 217 6, 25
C:
t ASC =
20 = 0,06 min 1114 ⋅ 0,3
TC =
3,1103 ⋅1015 = 14,66 min 196 6, 25
Technologie výroby II
Obsah kapitoly
Pokračování - Vypracování př. 5
7
Pokračování - Vypracování příkladu č. 5 Pro výslednou trvanlivost platí t ASA t ASB t ASC t ASA t ASB t ASC + + = + + TA TB TC TV TV TV Výrobní čas pro soustružení QT =
TV
=
3
∑t i =1
Celkový počet břitů
⇒
0,15 0,09 0,06 0,15 0,09 0,06 + + = + + 4,36 7,76 14,66 TV TV TV
⇒
0,05 . TV = 0,3
⇒
TV = 6 min
200 ⋅ (0,15 + 0,09 + 0,06 ) = 200 ⋅ 0,3 = 60 min
6 = 20 ks 0,3
(jedním břitem obrobíme 20 kusů)
ASi
nB =
200 = 10 břitů 20
VBD obsahuje 4 břity, tzn. bude potřeba celkem
nVBD =
10 = 2,5 ⇒ 3 ks na obrobení celé dávky 4
Celkový čas automatického chodu obráběcího stroje je limitován šroubovitým vrtákem (vrtání trvá 0,54 min), strojní čas obrábění bude: ∑ t ASi = 200 ⋅ t AS1 = 200 ⋅ 0,54 = 108 min S přihlédnutím k času dávkovému bude výroba celé dávky trvat přibližně 2 hodiny.
Vypracování příkladu č. 5
Obsah kapitoly
Zadání příkladu č. 5
8
