Esztergák automatizálása száladagolókkal II. – Kiválasztás és illesztés

A szerszámgépek világában nem igazán találni olyan gépet, melyet csupán egy másik gépegység mellécsatolásával teljesen automatizálttá lehet tenni. Ez a gépegység a száladagoló, mely feladata a rúdanyagot a főorsó áteresztésén keresztül a munkatérbe adagolni. A cikk második részében a száladagolók alkalmazásáról szeretnék néhány gondolatot megosztani.

Ezúton is köszönöm Laczkó Ádámnak, a Prevotex Hungary Kft. (az LNS száladagolók magyarországi forgalmazója) értékesítési és szerviz vezetőjének a műszaki tanácsadást jelen cikk megírásához.

A hosszesztergák a szerszámgépek egyik legkülönlegesebb kialakítású géptípusa. Bár alkalmazhatósága korlátozott mind a munkadarab méretében, gyakran akár alapanyagában is, mégis az egyik legegyszerűbben és legköltséghatékonyabban automatizálható szerszámgép. Egy CNC eszterga és egy megfelelő száladagoló segítségével egy teljesen automatizált gyártási folyamatot kapunk. A szerszámgépek világában nem igazán találni olyan gépet, melyet csupán egy másik gépegység mellécsatolásával teljesen automatizálttá lehet tenni. Ez a gépegység a száladagoló, mely feladata a rúdanyagot a főorsó áteresztésén keresztül a munkatérbe adagolni. A cikk második részében a száladagolók alkalmazásáról szeretnék néhány gondolatot megosztani.

Száladagolók illesztése esztergákhoz

Általában hosszesztergák mellé építik be a száladagolókat, de ferdeágyas CNC esztergákhoz is illeszthetőek. A legfontosabb dolog egy száladagoló kiválasztásánál, hogy tisztában legyünk a CNC esztergánk főorsójának méreteivel. Ferdeágyas, „konvencionális” kialakítású CNC esztergáknál a főorsó szerkezeti hossza nemritkán 1000 mm környékén van. Hosszesztergáknál a Főorsó végzi a Z tengely mentén a mozgást. Hosszesztergák főorsóinak szerkezeti hossza rövidebb, de a „konvencionális esztergáknál a burkolat és a főorsó vége között körülbelül 50-100 mm van, addig a hosszesztergáknál ez a távolság 400 mm-t is elérheti. Rövid száladagolóknál figyelni kell, mert a gép főorsójának konstrukciós kialakítása jelentősen befolyásolhatja a maximálisan adagolható rúdhosszt. Mivel a rövid száladagolók betolják teljesen a főorsóba a rúdanyagot, a száladagolóban nem támaszkodik meg. Figyelni kell a főorsó végéből kilógó rúdanyag L/D (hossz per átmérő) viszonyát. Ha túl nagy a kilógása, járulékos terhelésnek teszi ki a főorsó csapágyat, illetve a hosszeszterga főorsó siklócsapágyát.

9. ábra: Főorsó reduktor metszete

9. ábra: Főorsó reduktor metszete

Fontos kérdés továbbá, a „mekkora rudat dughatok be a gépembe?”. A száladagolók maximálisan kezelhető rúdátmérőjét a gép technikai specifikációja, illetve a gépkönyve tartalmazza. A megvezetéseknél, a duromer csatornáknál a gyártók 1 mm-es rést hagynak körülbelül. Vagyis 50 mm-es átmérőt 51 mm-es csatornában támasztanak meg. Az egy mm-es résméret működik a főorsók maximális rúdáteresztésénél is. Az 1 mm-es hézagnak az oka: a rúdanyag hosszmenti egyenetlensége. Az ISO EN 10210-2-es szabvány húzott-, hengerelt-, illetve hegesztett- zártszelvényekre, profilos rudakra 0,2 %-os maximális egyenetlenségi hibát javasol a forgalomba helyezett rúd teljes hosszához viszonyítva.

10. ábra: szögletes profilú lünetta

10. ábra: szögletes profilú lünetta

Vegyünk egy példát: 1500 mm-es előre vágott rúdanyagot vásárolunk, az ISO szabványt követve a forgalmazó 0,2 %-os egyenetlenségi hibát szavatol. 1500 mm-re a 0,2% az 1500 mm x 0,002 = 3 mm! Természetesen a szabvány csak a maximális eltérést írja elő, a vasanyagokkal foglalkozó cégek ennél sokkal szigorúbb tűrésekkel dolgoznak. Így a gépünk maximális főorsó áteresztéséből is érdemes azt az 1 mm-es tartalékot leszámolni. Ha a főorsó rúdáteresztésénél lényegesen kisebb átmérőjű rúdanyaggal szeretnénk dolgozni, főorsó reduktort kell beépíteni, ami lecsökkenti a főorsó átereszthető maximális átmérőjét, így biztosítva a jobb megtámasztást a rúdanyag kilógása ellen. Javasolt a patronos tokmány alkalmazása, mert a klasszikus 3 pofás tokmánnyal nehézkes biztosítani, hogy a rúd mindig központosan legyen az orsóban.

11. ábra: Furatos lünetta

11. ábra: Furatos lünetta

Hosszú automata száladagolók általában rendelkeznek elülső bábbal (lünettával), ami extra támasztást biztosít a rúdanyagnak. A bábok kialakítása függ a kezelendő rúdanyag profiljától. Kör- vagy csőprofiloknál négyzetes megtámasztást alkalmaznak, így a rúdanyag csak pontokon fekszik fel. Szögletes profiloknál kör alakú megtámasztást alkalmaznak az elülső báboknál. Mivel itt a sokszög a köré írt körrel csak a sarkaiban találkozik, itt is érvényesül a ponton való felfekvés. A gyártók többsége univerzálisan az ISO 100-as olajat javasolja a száladagolókhoz, sokszög profilú rúdanyagok esetén, ha a gyártó engedélyezi, lehet ISO 150-as olajat alkalmazni, a jobb réskitöltés miatt a csatornákban.

Száladagolóknál fontos kérdés a főorsó és az adagolt rúd egytengelyűsége. Telepítés során a szerviz technikus vagy mérnök vízmértékkel állítja be a rúdadagolót, szálkeresztes optikával illeszti a főorsóhoz a rúdadagolót. Az állítások végett a száladagolók talpazata állítható. Nem egy gyártó készít olyan rúdadagoló talpazatokat, melyek alkalmassá teszik, hogy karbantartás, esetleg javítás esetén eltolható legyen a száladagoló. Rövid száladagolóknál az esztergához képest oldalra (X-tengely mentén), hosszú adagolóknál általában hosszirányban tolhatóak el vagy fél méterre a talpazat csúszkás keretén. A száladagolók többségét le kell dübelezni.

Hosszesztergáknál fontos kérdés a száladagoló szinkronizálása a főorsó fordulatszámmal. Hosszesztergáknál nem ritka az 10 000 fordulat/perces, vagy afölötti főorsó fordulatszám. A főorsó szinkronizálása a száladagolóval annyit jelent, hogy a főorsóra illeszkedik egy szervo-mechanikus egység, általában oldható kuplunggal, ami a kvázi „leolvassa” a főorsónk aktuális fordulatszámát. Hosszú rúdadagolóknál lényeges a főorsó szinkronizálás, hiszen a rúdanyagunk majd teljes hossza mentén forog a száladagolóban.

12. ábra: Szervo-mechanikus szinkronizáló

12. ábra: Szervo-mechanikus szinkronizáló

Milyen rúdadagolót vegyek?

Mint manapság minden műszaki beruházás esetén, a száladagolók vásárlása előtt is az egyik legfontosabb és legelső befolyásoló tényező a pénz.

A manuális száladagolók fajlagosan a legolcsóbbak. Oka az egyszerű konstrukciós kialakítás. Nincs benne túl sok minden, ami el tudna romlani. Egy adagoló cső, hidraulika táp, minimális mennyiségű elektronika és egy-két szenzor a rúdvég jelhez. Hosszú anyagok kezelésére kiváló, hiszen a toláshoz használt hidraulika olaj a teljes rúdhossz mentén megtámasztja az anyagot. Egyetlen hátránya van, az emberi jelenlét nélkülözhetetlensége. A rúdanyagot manuálisan kell cserélni, így a gépkezelőnek folyamatosan figyelnie kell a termelési folyamatot. Manuális rúdadagolók alkalmazása két helyen lehet megtérülő: ahol nincs annyi befektetésre váró tőke, illetve ahol 4-6 rúdanyagból kihozható szériákkal dolgoznak.

13. ábra: Láncos tár

13. ábra: Láncos tár

14. ábra: Tálcás tár

14. ábra: Tálcás tár

Automata száladagolók ára arányosan nő a kezelendő maximális rúdhosszal. Az automata adagolás viszont jelentős mértékben lecsökkenti a technológia emberi munkaerő igényét. Egy tálcára akár 10-12 szálanyag is helyezhető, mellyel gép automatikusan képes dolgozni. Egy 6 méteres száladagolóval ellátott hosszesztergát ott lehet hagyni egy esti műszakra (természetesen ez erős túlzás: szerszámot korrekciózni kell, illetve figyelni arra, nem történik-e meghibásodás), de lényegesen lecsökkenti az emberi jelenlét szükségességét.

Rövid és hosszú száladagolók közötti műszaki különbség megértése végett érdemes végiggondolni az L/D viszonyokat. Minél hosszabb és karcsúbb egy rúd, annál nagyobb a kilengése, ha forgatjuk. minél gyorsabban forgatjuk, annál nagyobb a kilengés. Minél nagyobb a kilengése a főorsóba illesztett rúdnak, annál jobban rángatja a gépet. Minél jobban ráng a gép, annál rosszabb a felületi minőség. Egy „konvencionális” ferdeágyas gép általában 4-5 tonnánál kezdődik. azt elég nehéz egy forgó rúddal belengetni. Viszont a hosszesztergák alapvető konstrukciós feltétele a fajlagosan kisebb szerkezeti tömeg, hiszen így tudják elérni a magas gyorsjárat és előtolás értékeket. Egy 20-30 mm-es max. megmunkálható átmérővel rendelkező hosszeszterga kb. 1,5-2 tonna. A tengelyek száma nem ritkán eléri az 5-6 tengelyt, ami rengeteg mozgó szerkezeti egységet jelent. Ezt máris könnyebb belengetni egy forgó rúddal.

15. ábra: Vezető csatorna

15. ábra: Vezető csatorna

Rövid automata száladagolóknál a rúdanyag végig a főorsóban van, alig lóg ki, így a rúd kilengése által okozott káros lengések elhanyagolhatóak. Egy 6 méteres hosszú automata száladagoló ezzel ellentétben jelentős kilengési teret biztosít a rúdanyagnak. Hiába támaszkodik meg sok vezető csatornán, és a kenését biztosító olaj adagolása is megfelelő, mindig lesz egy kis holtjátéka. Bár ez a hatás az esetek többségben elhanyagolható, feszített technológiák esetén, ahol fontos a felületi érdesség és már nagyon a technológiai ablakunk felső küszöbét kapirgáljuk, érdemes ezt végi gondolni.

Összefoglalás

A hosszesztergák nemcsak konstrukciós kialakításuk miatt lenyűgözőek és műszaki-szakbarbár szemeket megkönnyeztetőek, de a hozzá csatolható periférikus egységek is érdekesek. Egy gépszerkezet hozzá csatolásával teljes automata gyártást lehet kialakítani. Ilyet más gépeknél még nem láttam. A száladagolók sikere a „konvencionális” ferdeágyas gépeket is elérte, hiszen egyre több forgalmazó és gyártó ajánlja CNC esztergáik mellé a megfelelő rúdadagolót.

16. ábra: Manuális, több csatornás adagoló ferdeágyas CNC géphez csatlakoztatva

16. ábra: Manuális, több csatornás adagoló ferdeágyas CNC géphez csatlakoztatva

Források:
www.prevotex.hu
www.lns-europe.com
www.lns-america.com
http://www.productionmachining.com/articles/the-long-and-short-of-bar-feeder-selection
http://www.mmsonline.com/articles/choosing-the-right-bar-feeder
http://www.cncindexing.com/bar-feeders/
http://www.productionmachining.com/articles/what-is-the-best-bar-feed-system-for-production-turning
http://www.breuning-irco.de/index.php/en/company/history
http://bullseyeindustrialsales.com/lns-ql-servo-s3-bar-feeder-repair-part-belt-driven-linear-actuator-slide-101017
http://www.edgetechnologies.com/micromag_20.html
http://www.haascnc.com/lathe_bar.asp?webID=BARFEEDER#gsc.tab=0