Az esztergagépek fejlődése 1. – manibus
Januárban induló új ismeretterjesztő cikksorozatunk első részeként az esztergagépek fejlődésének korai szakaszát mutatjuk be.
A forgácsolás, de azon belül is az esztergálás kezdete sokkal korábbra nyúlik vissza a történelemben, mint azt sokan gondolnák. Már időszámításunk előtt 3000 körül a Közel-Keleten megjelennek a ma használatos esztergagépek ősei, amikkel kezdetben csak faesztergálást lehetet végezni. Anyaguk miatt sajnos nem maradtak fent ezek a szerkezetek napjainkig, ugyanis a fából készült eszközök elkorhadtak, lebomlottak az idő múlásával. Az első fennmaradt tárgy i.e. 1350-ben készült, ez Tutanhamon sírjának feltárása során találták.
Az eszterga története az ókorra is visszanyúlik
A későbbiekben valószínűsíthető, hogy a görögök az egyiptomi mintát vették alapul, míg a rómaiak a görögöktől tanulták el az esztergagép készítést és annak használatát. Érdemes megjegyezni, hogy a rómaiak már nem csak famegmunkálásra alkalmazták a forgácsoló eszközt, hanem köveket és egyes bronztárgyakat is ezzel a szerkezettel formáltak.
Egy korábbi cikkünkben már bemutattuk a következő videót, amelyen egy kézi hajtású íj-esztergán egy marokkói úriember sakkfigurákat készít. Valószínűleg ez a szerkezet van legközelebbi rokonságban az ókorban használt szerkezetekkel.
A római esztergagépeket a középkorban inkább finomították, mint teljesen átalakították; a korábbról ismeretes eljárást, miszerint a munkadarabot az arra tekercselt zsinór segítségével forgatták (oda-vissza húzással), a lábhajtásos esztergapad váltotta fel. Ebben az esetben egy taposó deszka tette nélkülözhetővé egy második ember szerepét, tehát a kézi húzkodást. 1350-ben jelent meg egy fontos kiadvány, a német „Mendelsches Bruderbuch”. Ez a könyv többek között már rajzokkal és illusztrációkkal is segítette megismertetni a megmunkálási folyamatot az arra érdeklődőkkel.
Mendelsches Bruderbuch – az első fennmaradt “oktatóanyag”
Leonardo da Vinci korábban próbálkozott egy újfajta esztergagép elkészítésével (1500as évek), illetve egy menetvágó funkcióval is. A menetvágó mechanikája egy forgópados másoló szerkezeten alapult. Könnyen elképzelhetjük, ha például a mai kulcsmásolási folyamatra gondolunk. Sajnálatos módon a felépítmény és a kezdetleges csapágyazás nehézkes mozgásának köszönhetően ez az eszköz nem volt túl sikeres.
Az esztergagépek fejlődése 2. – mechanica
A XVIII. században indult be egy olyasfajta technológiai eljárás, mely újítóként komoly hatással volt a fémmegmunkálás terén. 1798-ban ugyanis bevezették az öntöttvas gépállványt, ahol a mozgást a menetes orsós (csavarorsós) mechanika adta, ami által a munkás fizikai igénybevétele csökkent, míg a megmunkálás pontossága nőtt. Nem mellékes, hogy ezek a gépek már csavarmenet vágására is alkalmasak voltak. A különböző szerszámok (egy-, két- és sokélű) bevezetése a XIX. század egyik meghatározó momentuma volt és a mai szerszámgépek mérföldköve. Olyan gépeket is alkottak ezen az elven tovább haladva, amik kifejezetten egy célra voltak alkalmazhatóak. A korai, nem emberi erő hajtotta gépeket még gőzzel működtették. Ezt váltotta fel a villamos energiával működtetett transzmissziós-, majd egyedi hajtás.
A XX. században a fejlődést a munkaeszközök anyaga (gyorsacél és keményfém által nyújtott biztos megmunkálás) mellett a gépezet magas teljesítménye (zökkenőmentes munkafolyamat) és mindezek könnyű kezelhetősége adta. A könnyű kezelhetőséget pedig a pontos vezérlés biztosította. Ezalatt értendő az a fejlődés, ami lényegében a lyukkártyától ered, majd a lyukszalagig jutott mire a konstruktőrök megalkották az első számjegyvezérlésű szerszámgépet. A Numerical Control, avagy az NC technológia volt az automatizálás igazán nagy mérföldköve. Ebben is a számítógépek megjelenése váltotta ki a következő nagy ugrást, mivel azok rohamos fejlődése egyúttal a gépipart is magukkal rántották ezen az emelkedő tendencián. Ez megelőzően is volt NC gép, de azt még huzalozott logikájú vezérlő eszköz irányította. Hátránya volt, hogy szűk korlátok közé szorította az építhető funkciók mennyiségét illetve befolyásoló tényező volt a programozási nyelv is.
Az emberi meghajtás kiváltása nagy előrelépést jelentett
Az esztergagépek fejlődése 3. – inquieti
1949-ben az amerikai hadiipar szorgalmazta és pénzelte az első ilyen jellegű gépek létrejöttét, amit végül 1952-ben a MIT (Messachusetts Institute of Technology) hozott létre. Egy olyan gépre volt szükségük, ami pontos gyártásra volt képes az aerodinamikai felületek terén. Ezt végül átültették több iparágra is, így jutott el Európába is az ötvenes évek közepe tájékán. Magyarországon a Csepeli Szerszámgépgyárban és a Szerszámgépipari Művekben kezdődött el ezeknek a tervezése és gyártása.
A mikroszámítógépek megjelenésével azonban egy fejlettebb verzióját kínálták a szakmának és ezt úgy hívják, hogy CNC gép (Computer Numerical Control), azaz digitális számítógéppel vezértelt szerszámgép. Mindmáig használatos ez a gépkonstrukció.
A folytatásból részletesebben is megismerhetik a ma használatos esztergagépeket a következő cikkünkből.
A fenti iromány a teljesség igénye nélkül készült, csupán rövid történeti és technológiai összefoglalás. Az érdeklődők a forrásként felhasznált könyvekből részletesebben is megismerkedhetnek az egyes korszakokkal, technológiákkal és eljárásokkal:
[1] Walter Bartsch: Esztergálás. Műszaki Könyvkiadó, Budapest, 1972
[2] Dudás László – Valázsik Árpád: Forgácsolási technológia I. Műszaki Kiadó, Budapest, 1993
[3] Dr. Mátyási Gyula: NC technológia és programozás. Műszaki Könyvkiadó, Budapest, 2001