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1、第三章数控加工时间定额标准,本章内容,一、数控加工概述 二、影响数控加工时间的要素三、制定数控定额标准的基本原理 四、制定数控劳动定额标准的数学模型五、数控加工时间定额标准数学模型系数,引导案例,3.1数控加工概述,一、数控设备 数控设备是在生产过程中应用数字信息实现自动控制和操纵运行的生产设备。,第一代,采用电子管元件的数控装置,第二代,采用了晶体管元件和印刷电路板,第三代,采用了小规模集成电路,第四代,采用了大规模集成电路,第五代,采用了以微处理器为核心的数控系统,硬件NC系统,软件NC系统,MNC,3.1数控加工概述,3.1数控加工概述,3.1数控加工概述,3.1数控加工概述,3.1数控
2、加工概述,三、数控机床的特点,3.1数控加工概述,3.1数控加工概述,四、数控加工的步骤（一）编程 1.手工编程步骤,3.1数控加工概述,2.计算机编程,3.1数控加工概述,3.1数控加工概述,3.1数控加工概述,3.1数控加工概述,3.2 影响数控加工时间的要素,表1 高速钢立铣刀（粗铣）切削用量选取表,3.2 影响数控加工时间的要素,表2 工序（镗孔）切削用量选取表,3.2 影响数控加工时间的要素,3.2 影响数控加工时间的要素,表3 数控加工刀具选用要素一览表,3.2 影响数控加工时间的要素,表4 数控加工夹具选用要素一览表,有关刀具运动轨迹的影响要素有关切削用量方面的影响要素有关刀具与
3、夹具的影响要素以上设计要素中，哪些是质因素，哪些是量因素？,3.2 影响数控加工时间的要素,三、加工工艺1、表面质量,表面质量是指被加工工件表面层的几何形状偏差、表面层物理、力学性能等与理想几何形状偏差、表面层物理、力学性能等参数相符合的程度。数控加工表面质量的影响因素：（1）数控加工中的刀补和插补（2）工艺系统（由机床、夹具、刀具和工件加工内容和方法等所组成的一个完整系统称为工艺系统）（3）工件材料、切削用量、刀具几何参数以及切削液等一般情况下,被加工工件的表面质量（表面光洁度）与数控加工时间消耗成正比。,3.2 影响数控加工时间的要素,数控加工余量，就是在数控加工过程中对被加工零部件表面“
4、多余”的“物资材料”进行切削去除，以完成切削加工的目的。（1）数控加工余量的分类：,2、加工余量,式中：,n-工序数量。,工序加工余量：是相邻两工序的工序尺寸之差,加工总余量：是毛坯尺寸与零部件图的设计尺寸之差，它等于各工序加工余量之和，即：,3.2 影响数控加工时间的要素,（2）工序加工余量 由于工序尺寸有公差，实际切除的余量是一个变值，因此，工序余量除有工序公称余量（又称工序理论余量或工序基本余量）外，又有最大工序余量和最小工序余量，其计算公式分别如下：,式中：,最大余量,最小余量,3.2 影响数控加工时间的要素,图示：,3.2 影响数控加工时间的要素,（3）加工余量对数控加工时间消耗的基
5、本表达式 数控加工余量（一般以体积Yv或重量Yg表示）与时间（以T表示）消耗量的基本表达式 当工艺系统一定的条件下，数控加工余量（Vy或Yg）与其时间(T)消耗成正比，即：T=f(Yv)或 T=f(Yg)式中：T时间消耗量（min）Yv加工余量（mm3）Yg加工余量（Kg）,3.2 影响数控加工时间的要素,T=f(Yv)或 T=f(Yg)f 称之为数控余量加工的一个“对应法则”，这个法则取决于数控加工方式、加工内容和方法，如数控车削、数控铣削、加工中心以及平面、曲面、孔、螺纹加工等。,3.2 影响数控加工时间的要素,3、刀补、插补运动,数控加工过程中的刀补和插补运动既是影响切削效率的主要因素，
6、也是影响时间消耗的主要因素。因为：刀具按其中心轨迹的运动是通过刀补处理来完成的插补功能则是对其运动轨迹的控制 刀补和插补运动构成数控加工的主要内容何和特征，正是因为有了刀补和插补的功能，数控机床才能加工出各种各样形状复杂的零件来。,3.2 影响数控加工时间的要素,插补周期越短，插补的精度越高，加工效率就越低，所用的时间就越长；反之，进给速度越快，插补精度越低，加工效率就越高，所用的时间就越短。规律：刀补、插补运动对数控加工时间消耗与零部件的形状及其复杂程度和精度高低成正比，与刀补、插补精度高低成正比。,直线插补（逐点比较法）,刀补,3.2 影响数控加工时间的要素,4、加工质量与加工误差,加工精
7、度是指零部件加工后的几何参数（尺寸、几何形状、相互位置等）与理想零部件几何参数相符合的程度。加工精度一般包括：尺寸精度，几何形状精度和相互位置精度等。加工误差的大小反映了加工精度的高低。如粗车IT12-IT14，Ra1250m,精车IT8-IT6,Ra0.81.6m 与普通机床相比，数控机床具有加工精度高的优势，但就加工精度本身而言，一般情况下其加工精度程度的高低仍与加工时间消耗成正比。,车削径向跳动对加工精度的影响,3.2 影响数控加工时间的要素,5、加工倍率加工倍率是使操作者在加工期间能够修改速度的编程值（进给率、主轴转速等）的手工控制功能。加工倍率相当于改变了加工速度，直接影响数控加工时
8、间。对数控加工时间的影响方面，加工倍率是质因素。,3.2 影响数控加工时间的要素,6、加工方式方法,根据零件的几何构成将零部件的数控加工分为三种：a：平面类零件加工b：变斜角类零件加工c：复杂曲面类零件加工 每一种类型零件的加工都有相似的内容，如：平面、曲面、槽、孔、型腔、轮廓、内外螺纹加工等。不同的加工内容和加工方式，需选用不同的切削用量，因此，加工内容和加工方式是决定其加工时间消耗的重要因素。,3.2 影响数控加工时间的要素,3.3制定数控定额标准的基本原理,3.3制定数控定额标准的基本原理,3.3制定数控定额标准的基本原理,3.3制定数控定额标准的基本原理,3.3制定数控定额标准的基本原
9、理,3.3制定数控定额标准的基本原理,【例】为了寻找86-型立式加工中心机床控制面板功能操作的键次与时间消耗的规律，对该设备的键次操作进行了测时，相关数据见表9-2所示。试求键次操作与其时间消耗之间的数学模型。,3.3制定数控定额标准的基本原理,3.3制定数控定额标准的基本原理,第1步 将上表的数据复制到EXCEL表格中，绘制散点图。,第2步 拟合趋势线,3.3制定数控定额标准的基本原理,3.3制定数控定额标准的基本原理,3.3制定数控定额标准的基本原理,3.3制定数控定额标准的基本原理,【例】已经测得数控卧式加工中心铣削平面时间测定表，见表,求其数学模型的基本型,3.3制定数控定额标准的基本
10、原理,解：方法一1、将表中数据代入T=K(Vy)+C建立方程组,2、根据（1）、（2）建立联立方程、求解,得出数控卧式加工中心铣削平面时间定额基本数学模型为：T=0.228YV+0.12,3.3制定数控定额标准的基本原理,方法二：第一步 将数据导入EXCEL，用图表向导做散点图,3.3制定数控定额标准的基本原理,第二步 添加趋势线,即，数控卧式加工中心铣削平面的劳动定额数学模型基本型为：T=0.2YV+0.14,3.3制定数控定额标准的基本原理,3.3制定数控定额标准的基本原理,3.3制定数控定额标准的基本原理,判断：（1）加工精度。如，被加工部位的形状、尺寸精度。（2）切削用量。如，切削速度
11、Vc(m/min)、进给量F（mm/r）（3）表面质量。如，加工表面粗糙度Ra/um等。（4）切削量（称去除量）或焊接容量（称焊缝容积）哪些因素是主要因素？以上因素，哪些是质因素，哪些是量因素？,3.3制定数控定额标准的基本原理,一、数控加工时间定额标准数学模型要素一般包括：,3.4 制定数控劳动定额标准的数学模型,（9）加工余量系数（Ky）；（10）加工方法系数（Kf）；（11）工况系数（K0）；（12）材料系数（K1）；（13）刀具系数（K2）；（14）批量系数（Kp）；（15）预备时间常量（c）。,（1）切削余量（体积Yv或重量Yg）；（2）焊缝容积（Vh）；（3）程序复杂程度系数（Kc
12、f）；（4）程序操作系数（Kcc）；（5）速率频变系数（Kvp）；（6）切削调节系数（Kxt）；（7）精度系数（Ki）；（8）表面质量系数（Kr）；,（一）数控加工时间定额标准数学模型的基本型根据数控余量加工实测及其时间消耗规律，经解析法和回归分析，得到时间定额数学模型的基本型如下：Tbd=f(Yv)K+C式中：Tbd-不完全单件工步（工序）时间（min）。f-反映余量加工特性及方式方法构成要件 Yv-加工余量，反映自变量（加工余量体积或重量）构成要件。K-调节系数，反映数控余量加工工况和技术条件以及加工质量等构成要件。C-时间常量（min），反映预备时间常量有关的构成要件。,3.4 制定数控
13、劳动定额标准的数学模型,二、数控加工时间定额标准数学模型结构,数控加工时间定额标准数学模型的基本型是在典型化生产技术组织条件下，用函数表达的切削量与时间消耗之间关系式的数学模型,1、不完全单件工步（工序）时间 Tbd=Tz(1+Kzk)式中：Tbd-加工不完全单件工步时间（min）.Tz-加工作业时间（min）Kzk-加工作业宽放时间占作业时间百分比（%）。2、加工单件工序时间 Tdh=Tbd+Tzx+Tzj/Np式中：Tdh-加工单件工序核算时间（min）.Tzx-装卸工件时间（min）.Tzj/Np-分摊到单件工序准备与结束时间（min）。,3.4 制定数控劳动定额标准的数学模型,（二）数
14、控加工时间定额标准数学模型的时间构成,实例一：已经测得数控卧式加工中心铣削平面时间测定表，见表,3.4 制定数控劳动定额标准的数学模型,（二）时间定额标准数学模型的基本型的建立实例,求其数学模型的基本型,基本型典型化生产技术组织条件实用型非典型化生产技术组织条件处理方法：用各种系数修正这种用系数修正后的数控加工时间定额标准数学模型，就是数控加工时间定额标准数学模型实用型。修正系数包括速变频次系数等。速变频次系数是指在数控加工过程中由于刀补周期和插补周期的不同，刀具沿不同轨迹和不同速度运动所形成的匀速运动频次（Vyp）与变速运动频次(Vbp)的比数，或者是匀速运动时间(Vys)与变速运动时间(V
15、bs)的比数。速变频次系数用Kv表示。,3.4 制定数控劳动定额标准的数学模型,（三）数控加工时间定额标准数学模型的实用型,实例二：已知数控镗铣平面和曲面速变频次系数（见下表）,3.4 制定数控劳动定额标准的数学模型,解：用EXCEL求解,第一步，画散点图,第二步，求数学模型,第三步，求数控劳动定额标准数学模型的实用型：在基本型基础上加上系数K代入上例中的T=0.2YV+0.14T=0.2YV（1.0545Vbp/Vyp+0.96）+0.14,求Vbp/Vyp与速变频次系数Kv的数学模型,（一）一般机械加工标准定额调整系数标准时间调整系数是指实际的生产技术组织条件脱离标准条件时，对标准时间加以
16、修正，调整为定额时间的系数。一般机械加工标准中制定四项系数：1、生产技术条件系数。由于实际的生产技术条件，包括加工材质、加工设备、工具和加工要求等方面脱离标准条件，修正标准时间的系数。2、批量系数。由于实际加工批量脱离标准的加工批量，修正标准时间的系数。3、定员系数。由于实际配备人数脱离定员人数，修正标准时间的系数。4、设备看管系数。由于实际看管设备台数脱离标准看管台数，修正标准时间的系数。,3.5数控加工时间定额标准数学模型系数,（二）数控加工时间定额标准有关的调整系数 数控加工时间定额标准数学模型系数主要包括如下几个方面的系数。1、与数控加工程序有关的系数（1）程序复杂程度系数（Kcf）指
17、反映数控加工程序有关因素繁简程度对加工时间消耗影响程度的比率数值。主要包括：a：与编程方法有关的（如，手工编程、自动编程、CAD/CAM软件编程等）；b：与机床坐标有关的（如，机床坐标系、Z坐标运动、X坐标运动、Y坐标运动等）；c：与程序结构有关的（如，程序的组成、程序段格式、程序段数等）；d：与程序种类有关的（如，子程序、刀补及换刀程序、固定循环程序、普通程序等）。,3.5数控加工时间定额标准数学模型系数,（2）程序操作系数（Kcc）指反映执行数控加工程序各项操作的难易程度对加工时间消耗影响程度的比率数值。如：菜单与控制面板操作；功能键选择操作；机床回原点操作；当前位置操作；键盘输入程序操作
18、；程序头查找操作；刀具偏置与显示输入操作；ATC(刀库)控制面操作等。,3.5数控加工时间定额标准数学模型系数,表 7 与数控加工程序有关的系数表,3.5数控加工时间定额标准数学模型系数,2、与装卸有关的时间定额调整系数 kzx该系数用以反映装夹方法、找正种类等不同的装卸方式和工装对装卸时间影响程度的比率数值。（其系数值一般在11.30）；,3.5数控加工时间定额标准数学模型系数,3.5数控加工时间定额标准数学模型系数,表 拉床装卸系数 表,3、与加工倍率和切削用量有关的时间定额调整系数kv（1）速率频变系数kvp：用以调整和修正由于实际主轴速率和进给速率与标准速率之差对时间定额的影响。（其系
19、数值分别按等级取值范围在0.21.3）（2）切削用量调节系数kvq：用以反映和调整在数控加工过程中，由于被加工零部件的形状、尺寸、材质以及使用刀具的不同，所选用不同的切削用量对加工时间消耗影响程度的比率数值。（其系数值分别按等级取值范围在0.05%1%）,3.5数控加工时间定额标准数学模型系数,表8 数控加工速率和切削用量调整系数表,4、与加工质量有关的时间定额调整系数（1）加工精度系数kj：用以反映和调整由于零部件精度要求的不同（如数控加工后零部件的几何参数如尺寸、形状、参数等与理想几何参数相符合程度或偏离程度）对加工时间消耗影响程度的比率数值。（其系数值分别按等级取值范围在0.31.8）（
20、2）表面质量系数kr 用以反映和调整由于零部件表面加工质量要求的不同（如加工后零部件表面层的几何形状和表面物理层如粗糙度等高低优劣程度）对加工时间消耗影响程度的比率数值。（其系数值分别按等级取值范围在0.05%1%）,3.5数控加工时间定额标准数学模型系数,表9 与数控加工质量有关的系数表,3.5数控加工时间定额标准数学模型系数,5、加工余量和加工方法系数（1）加工余量系数（Ky）指实际加工余量与标准加工余量（公称加工余量）相符合程度对加工时间消耗影响程度的比率数值。因为工序尺寸有公差的原因，实际切除的加工余量往往是一个变值，所以工序加工余量又可分为基本余量（公称余量）、最大加工余量和最小加工
21、余量等。针对上述加工余量的计算，我们以基本加工余量（公称余量）为基准，对超出和少于基本加工余量（公称余量）部分的加工时间消耗，采用余量系数的方法对加工时间进行修正，这种用以修正偏离基本加工余量（公称余量）下的时间消耗比率数值，我们称之为数控加工余量系数。影响数控加工余量系数的主要因素有：基本余量（公称余量）、最大加工余量和最小加工余量等。,3.5数控加工时间定额标准数学模型系数,（2）加工方法系数（Kf）指由于数控加工的内容和方法的不同，对加工时间消耗影响程度所表现出的比率数值。数控加工对于同一种类的加工，采取不同的加工方法其加工效率和所消耗的时间是不同的。用以反映同一种类加工中采用不同加工方
22、法所影响的不同加工效率和所消耗时间的高低程度的比率数值称之为加工方法系数。影响加工方法系数的主要因素有：加工内容。加工方法。设备型号。装夹方式。刀具种类。工装、工具等,3.5数控加工时间定额标准数学模型系数,表10 数控加工余量和加工方法系数表,3.5数控加工时间定额标准数学模型系数,6、与材质有关的系数（1）工件材料系数（K1）指由于被加工零部件的材质不同，对数控加工效率及其时间消耗影响程度所表现的比率数值。影响数控加工效率及其时间消耗的工件材料主要类别有：普通碳钢、合金结构钢、铸钢、铸铁、铜、铝、塑料、木质材料等。（2）刀具材料系数（K2）指在数控加工过程中，由于所使用的刀具材质及其型号规
23、格以及安装方式的不同，对数控加工效率及其时间消耗影响程度所表现的比率数值。有关刀具影响数控加工效率及其时间消耗的主要因素有：刀具材质。如，高速钢刀具、硬质合金刀具、陶瓷刀具、立体氮化硼刀具、金刚石刀具等。刀具类型及规格。如，整体式、镶嵌式、减振式、内冷式；车削刀具、钻削刀具、镗削刀具、铣削刀具等。刀库及其安装等。,3.5数控加工时间定额标准数学模型系数,表11 与材质有关的调整系数表,3.5数控加工时间定额标准数学模型系数,7、与工况条件有关的时间定额调整系数ki（1）工况系数（K0）指数控加工过程中所使用设备、工装、现场工作环境等生产技术组织条件对数控加工效率及其时间消耗的影响程度所表达的比
24、率数值。有关生产技术组织条件影响数控加工效率及其时间消耗的主要因素有：设备类型、工装夹具和胎具、劳动组织和操作者技能等。（2）批量系数（Kp）指在工序加工过程中由于产品零部件批量的不同，对数控加工效率及其时间消耗在比率数值上所表现的高低程度。如，加工批次、加工批量、多件加工、排列组合加工等。,3.5数控加工时间定额标准数学模型系数,表12 与生产技术组织条件有关的系数表,3.5数控加工时间定额标准数学模型系数,8、材料系数kl：用以反映和调整数控加工过程中由于工件和刀具等材质的不同对数控加工效率及时间消耗的影响程度的比率数值。其中包括：A:工件材料系数klg：用以反映和调整数控加工过程中由于被加工零部件材质的不同对数控加工效率及时间消耗的影响程度的比率数值。（其系数值分别按等级和工件材质的不同取值范围在0.51.4）B:刀具材料系数kld用以反映和调整数控加工过程中由于所使用刀具材质和结构的不同对数控加工效率及时间消耗的影响程度的比率数值。（其系数值分别按等级和工件材质的不同取值范围在0.71.3）,3.5数控加工时间定额标准数学模型系数,典型工序（工步）时间定标准实例,总 结,轨道交通装备制造业拉床加工劳动定额,本章完,
