Гідравлічне та гідроабразивне різання металів і сплавів

ОСНОВЫ ТЕХНИЧЕСКОГО НОРМИРОВАНИЯ

Технические нормы времени в условиях серийного и массового производства определяются расчетно-аналитическим методом. Устанавливается норма времени на операцию. При массовом производстве определяется норма штучного времени Т _шт, а при серийном производстве дополнительно определяются подготовительно- заключительное время Т _п.з. и штучно-калькуляционное время, т. е. техническая норма времени.

Норма штучного времени Т _шт при выполнении станочных работ состоит из следующих частей:

где Т _о – основное (машинное) время, затрачиваемое на изменение размеров, формы и внешнего вида детали в процессе механической обработки; Т _всп – вспомогательное время, затрачиваемое на различные приемы, обеспечивающие выполнение основной работы; к нему относятся: время на управление станком, установку, закрепление и снятие заготовок, подвод и отвод режущего инструмента, измерение обработанных поверхностей и т. д.; сумма Т _о + Т _всп образует оперативное время Т оп; Т _о.р.м – время обслуживания рабочего места; оно разделяется на время технического обслуживания Т _тех (смазка станка, удаление стружки, смена инструмента, правка или заточка инструмента) и на время организационного обслуживания Т _орг (подготовка станка к работе в начале смены и на уборку его в конце смены, а также на передачу станка сменщику). Т _о.р.м определяют в процентах к оперативному времени; Т _отд – время перерывов на отдых и личные надобности рабочего; оно устанавливается в зависимости от условий выполнения работы.

В крупносерийном и массовом производстве штучное время можно определить по следующей формуле:

где К ₁ – время на техническое обслуживание, в процентах от основного времени; К ₂ и К ₃ – время на организационное обслуживание и время перерывов на отдых и личные надобности, в процентах от оперативного времени.

В единичном и мелкосерийном производстве суммарное время на обслуживание рабочего места, отдых и личные надобности К принимается в общем проценте от оперативного времени. Формула для расчета в этом случае принимает следующий вид:

Для выполнения данной операции механической обработки требуется затратить некоторое время на ее подготовку. Это время называется подготовительно- заключительным временем Т _п.з.. Оно затрачивается не на каждую деталь, обрабатываемую на рабочем месте, а один раз на партию деталей независимо от количества деталей в партии. К элементам подготовительно-заключительного времени относятся: получение материала и необходимого инструмента, ознакомление с технологическим процессом, наладка станка, пробная обработка и т. д.

В массовом производстве нет необходимости планировать затраты подготовительно-заключительного времени, так как на рабочем месте постоянно выполняется лишь одна операция технологического процесса. В серийном производстве, где детали обрабатываются партиями, для определения затрат на обработку пользуются штучно-калькуляционным временем Т _шт.-к:

где п — количество деталей в партии.

Технически обоснованные нормы, как правило, действительны на определенный срок; они подлежат изменению в связи с внедрением новой техники и улучшением организации труда.

Кроме расчетно-аналитического метода определения технической нормы существуют и другие методы, основанные на изучении затрат рабочего времени путем наблюдений (фотографии и хронометраж). В настоящее время получили распространение методы укрупненного нормирования.

Технологии резки водой(гидрорезка или гидроабразивная резка),лазерная и плазменная резка материалов имеют одну область применения и являются конкурирующими технологиями. Каждая из этих технологий резки имеет ряд достоинств и недостатков. Необходимо отметить, что лазерное излучение (наиболее близкий конкурент) является более универсальным инструментом (резание, маркировка, упрочнение и т.п.). Но область применения высоконапорной струи жидкости не ограничивается только гидрорезанием или гидроабразивным резанием. В том и в другом случаях режущий инструмент формируется в самой машине за счет конструктивных особенностей соответствующих узлов, а затем, перемещаясь по энергетическому каналу или трубопроводам, подходит к узлу, где процесс его формирования завершается. При применении обеих технологий отпадает необходимость в хранении, заточке и перестановке рабочего инструмента - он постоянно обновляется за счет непрерывности его образования во времени.

Диаметр водной струи при гидроабразивной резке составляет 0,4-0,5 мм (несколько больше, чем без абразива), благодаря чему механическое воздействие на поверхность микроскопично и заметных деформаций материала при резке металла не происходит.

Система подачи абразива. Используются две системы подачи абразива: вакуумная, работающая по принципу пульверизатора, и та, что работает под давлением. Абразив засыпается в бункер, находящийся рядом с рабочим столом, и подается к рабочей головке по гибким шлангам. В качестве абразива обычно используют порошки твердых сплавов, карбидов, окислов. Выбор абразива зависит от вида и твердости разрезаемого материала. Так, для высоколегированных сталей и титановых сплавов применяют особо твердые частицы граната, для стекла - соответствующие фракции обычного песка, для пластмасс, армированных стекло- или углеродными волокнами, - частицы силикатного шлака. Режущая (струйная) головка осуществляет окончательное формирование высоконапорной тонкой струи как режущего инструмента по своим геометрическим и энергетическим параметрам. Конструктивные особенности струйной головки (взаиморасположение деталей, характер их соединения и герметизация), оказывая влияние на гидродинамические характеристики и компактность формируемой струи, определяют качество и надежность ее работы.

Существует множество конструкций струйных головок для гидрорезания материалов, что объективно свидетельствует о многообразии предъявляемых к ним эксплуатационных требований и одновременно - об отсутствии оптимальных конструкций.

Формирование сверхзвуковой струи жидкости как режущего инструмента осуществляется с помощью сопла. Разработана универсальная методика анализа гидравлических характеристик сопел с различными профилями внутреннего канала. Теоретические и экспериментальные исследования показали, что наиболее рациональным внутренним профилем сопла, повышающим производительность водоструйной обработки различных материалов примерно на 20%, является катеноидальный профиль.

Обычно сопла изготавливаются из искусственных камней - сапфира, алмаза, корунда. Их стойкость составляет 250-500 часов.

Особое место технология обработки водной струей занимает при обработке металлов и сплавов. Имеется ряд преимуществ, по сравнению с другими способами резки металла.

Водорезка безопасна – из-за отсутствия нагрева нет искрообразования.
Современные установки позволяют проводить процесс гидробразивной резки металла с высокой скоростью в автоматическом режиме.
При резке металла водной струей ширина среза минимальна, а, соответственно, минимизируются и затраты материала.
Водорезка как промышленный метод экологически чиста. В процессе резки металла водной струей не выделяются загрязняющие вещества, пыль, газы.
Нельзя не отметить и дешевизну гидроабразивной резки металла. Фактически расходуются только вода, песок и электричество.
Водорезка позволяет разрезать отражающие металлы, в частности, медь.

Ни одна технология, кроме гидроабразивной резки, не может обеспечить отсутствие термического влияния на металл вблизи пропила.

При резке композитных материалов она не создает разрывов в структуре материала, который, таким образом, сохраняет свои свойства. Так что сейчас, водоструйная резка - это единственно возможное решение для резания некоторых из этих материалов.

При резании хрупкого материала - стекла - гидроабразивная обработка позволяет создавать неповторимые другими технологиями формы и контуры (см. рисунок 1); хотя водоструйная технология и уступает алмазу, когда делаются прямые резы стекла, зато никакая другая технология не позволяет получать сложные контуры непосредственно в процессе резания.

Рисунок1. Декоративные фигуры, изготовленные с помощью гидроабразивной резки.

Технология гидрорезания имеет огромное преимущество, заключающееся в том, что она не изменяет материал термически по линии пропила. Никакие другие инновационные технологии такого уровня, как лазерная и плазменная резка, не имеют этого свойства. Для листового металла, ламинированного пластиком, эта технология часто является единственным решением, которое не оказывает негативного влияния на внешнюю поверхность покрытия.

Обеспечиваемая точность реза в сочетании с холодным характером реза и полным отсутствием как механического, так и термического влиянияна зону резки (что особенно важно при резке титана) дают уникальные возможности по шаблонной резке и раскрою материалов.

Гидроабразивная струя успешно режет как стали с упрочняющими покрытиями, так и мягкие металлы и композиты.

Области применения гидроабразивной резки металла:

раскрой листовых материалов, в т.ч. резка листового металла;

резка алюминия;

резка нержавейки;

резка титана;

резка стали;

резка латуни;

резка меди;

резка труб;

и т.д.

Технология гидрорезания позволяет производить как продольную, так и поперечную резку металла. Оборудование позволяет нагнетать давление для резания и раскроя материалов до 4200 атмосфер, а также раскраивать материал габаритами до 2250 мм Х 4000 мм используя трехкоординатную систему. Оригинальный станок позволяет программировать резку любых контуров, задаваемых в системах AutoCAD, CorelDraw и др., а координатный стол (2250 мм Х 4000 мм) с ЧПУ позволяет автоматическое и ручное управление в трехмерной системе: X, Y, Z.

Абразивно-жидкостная струя - это универсальный инструмент. Незаменимо применение гидроабразивной технологии для резания материалов, имеющих неоднородную структуру, и разрушающихся, пусть частично, при нагревании, таких как цветные металлы, черные металлы большой толщины, композитные материалы, и материалы из сложных органических соединений.

С помощью водоструйной резки (гидроабразивная резка и гидрорезка) могут обрабатываться практически все материалы: бумага и картон, ткани, кожа и резина, стекло и керамика, гранит и мрамор, бетон и железобетон, все виды полимерных материалов, в том числе композиционные, фольгированные и металлизированные пластики, все виды металлов и сплавов, включая труднообрабатываемые - нержавеющие и жаропрочные стали, твердые и титановые сплавы. Поэтому области применения технологии гидрорезки и гидроабразивной резки весьма разнообразны, и если суммировать обе технологии, то резать можно практически все.

К недостаткам технологии гидрорезания можно отнести: конструктивные трудности, возникающие при создании высокого давления жидкости, довольно низкую стойкость сопла и сложность его изготовления.

Факторами, сдерживающими практическое внедрение водоструйной техники на предприятиях, являются:

- высокая энергоемкость по сравнению с рядом других типов резания;

- несоответствие реальных характеристик заявленным (например, меньшая скорость струи, не позволяющая выполнять процесс резания определенных материалов);

- отсутствие у некоторых потенциальных потребителей необходимого масштаба производства, что делает установку гидрорежущего оборудования нерентабельной;

- довольно высокая стоимость по сравнению с другим (например, электромеханическим) оборудованием для резки.

С точки зрения экономической целесообразности применение водоструйной технологии наиболее оправданно при резке хрупких (стекло, камень) заготовок толщиной 40-100 мм, фанеры, древесины, композиционных материалов во всем диапазоне допустимых толщин, при больших объемах раскроя: нержавеющей стали при толщине листа свыше 6-10 мм, меди - свыше 2-3 мм, алюминиевых сплавов - свыше 5-6 мм.

Таким образом, изложенный материал показывает лишь часть бесконечно широкого диапазона применения технологии водоструйной резки (гидроабразивной резки и гидрорезки), наиболее универсальной среди существующих методов обработки резанием. Очевидно, в дальнейшем области применения лазерной, плазменной и гидротехнологии будут разделены по их технологическими и экономическими показателям. Непреложным фактом является и то, что на сегодняшнем уровне развития объём применения процесса гидрорезания расширяется и он постепенно занимает свою нишу.

Дата добавления: 2014-01-04