Ahogyan a kezdetekkor az egyszerű nyomda- és óraipari tengelyek gyártásánál, úgy napjainkban a hosszú és precíz vagy akár a rövid, de komplex alkatrészeket nagy sorozatban gyártó üzemek elengedhetetlen géptípusa a hosszeszterga. De hogyan is működik egy ilyen gép és miért verhetetlen bizonyos területeken? Cikksorozatunk első részéből kiderül.
A hosszeszterga kinematikáját kis átmérőjű, hosszú darabok precíz megmunkálásának igénye hozta létre. Minden gépbeállító ismeri a hosszú, keskeny tengelyek esztergálásánál jelentkező problémákat, mint a kihajlás és a nem kívánt rezgések. Ezek megoldására alkalmazzák hagyományos revolverfejes esztergákon a szegnyerget és a különböző típusú bábokat. Kis átmérőknél azonban ezek nehezen alkalmazhatóak ráadásul nagyobb L/d arányok felett már ezek sem nyújtanak tökéletes megoldást.
Ezen kihajlásból és rezgésekből adódó problémák megoldására alkották meg a hosszesztergát. A hosszeszterga koncepciójának a lényege az, hogy adunk egy folyamatos megtámasztást a munkadarabnak a lehető legközelebb a forgácsolás helyéhez. Ezáltal lecsökken az erőkar a megtámasztás és a forgácsolóerő támadáspontja között és stabil, rezgésmentes megmunkálást valósíthatunk meg.
1.ábra: A hosszesztergálás sematikus ábrája
A kívánt megtámasztás az úgynevezett vezetőpersely formájában valósult meg. A vezetőpersely gyakorlatilag egy álló vagy a munkadarabbal szinkronban forgó lünettának felel meg, amelyet az eszterga öntvényébe rögzítenek, így állandó távolságra helyezkedik el a szerszámozástól. (lásd 1.ábra.)
Ez egyben azt is jelenti, hogy hosszesztergáknál a szerszámok sem mozognak Z-irányban. A forgácsoláshoz szükséges Z-irányú előtolásért a főorsó felel, amely az anyagot mozgatja Z-irányban és a szerszámozáshoz képest a vezetőpersely mögött található (lásd 2.ábra).
2. ábra: A főorsóház és a vezetőpersely egység elhelyezkedése (Forrás: Star Micronics AG)
Hosszesztergák esetén mindig szálanyagból dolgozunk. A szálanyag hossza általában 3 méter és a szálanyag megvezetését, illetve adagolását rendszerint egy automata száladagoló berendezés végzi. A száladagoló berendezéseket részletesen bemutatjuk cikksorozatunk egy későbbi részében, így működésüket itt nem tárgyaljuk.
3. ábra: Star SR32-JIII hosszeszterga szerszámozása – a kép közepén a vezetőpersely egység látható (Forrás: Star Micronics AG)
A hosszesztergáknál jellemző lineáris elrendezés esetén tehát nem egy X- és Z-irányban mozgó revolverfejben vannak rögzítve a szerszámok, hanem egy Z-irányban fix, úgynevezett kiterített szerszámozású elrendezésben (lásd 3. ábra). Ennél a megoldásnál az esztergakések lineárisan kiterítve sorakoznak egymás mellett, tehát a szerszámváltás csak egy keresztirányú mozgást jelent (természetesen az X-irányban történő elállás után).
A kiterített szerszámelrendezés óriási előnye a termelékenység. Nem nehéz elképzelni, hogy szerszámváltáskor mennyivel gyorsabb néhány lineáris elmozdulás, mint egy revolverfejjel elállni a darabtól és végrehajtani az indexálást majd visszaállni a darabhoz. Ehhez a gyorsasághoz hozzájárul a hosszesztergák kompakt kialakítása is, ugyanis kiemeléskor rövid úton mozognak a szánok, a revolveresztergákon jellemző nagy távolságok helyett.
Mindemellett az összes modern hosszeszterga rendelkezik ellenorsóval, ami lehetővé teszi az alkatrészek két oldalának egyidejű megmunkálását, ezzel még tovább növelve a termelékenységet.
A hosszesztergák természetesen nem csak esztergakésekkel, hanem keresztirányú hajtott szerszámokkal, tengelyirányú hajtott szerszámokkal (akár szögben állítható hajtott szerszámokkal is), illetve tengelyirányú fúrótartó-konzolokkal is fel vannak szerelve, amelyek a legbonyolultabb alkatrészek készre gyártását is lehetővé teszik. A különböző szerszámozásokat most nem részletezzük, ezeket cikkünk következő részében tárgyaljuk.
4.ábra: Hosszesztergán gyártott tipikus alkatrészek (Forrás: Star Micronics AG)
Most, hogy megismertük a hosszesztergák működési elvét, már könnyebben megérthetjük az alkalmazási területeit, amik pedig a következők:
- az átmérőjükhöz képest hosszú darabok D42 mm-es átmérőig, amelyeket más technológiával nem vagy csak nagyon nehezen tudnánk legyártani
- nagy precizitást igénylő darabok, amelyeket a vezetőpersely megvezetése nélkül nem lehetne esztergagépen készre gyártani
- nagy sorozatban gyártott egyszerű vagy bonyolultabb darabok, ahol kritikus a rövid ciklusidő
- komplex, nagy precizitást igénylő darabok, ahol adott esetben kisebb sorozatok gyártása is megtérülhet
A fent felsorolt alkatrésztípusoknál a hosszesztergák gyakorlatilag verhetetlenek az esztergák között mind az elért felületi minőség, alakhűség és pontosság, mind a megmunkálási ciklusidő tekintetében. A hosszesztergák egyik fő jellemzője a stabilitás, ugyanis a fent leírt precizitást hosszú sorozatok gyártása során folyamatosan képesek tartani. Megfelelő minőségű alapanyag és jól beállított vezetőpersely esetén akár 3 µm-es átmérő tűrések is tarthatóak folyamatbiztosan. A ciklusidőt nézve egy hosszesztergával jellemzően 30-50%-ot nyerhetünk a revolverfejes gépekhez képest.
Bízunk benne, hogy cikksorozatunk első része elnyerte a tetszéseteket és velünk maradtok a következő cikkünknél is, ahol részletesebben fogjuk tárgyalni a hosszesztergák kinematikáját, szerszámozását és bemutatunk néhány praktikát a vezetőperselyek kapcsán.
SzerzőKálmán Péter – Szimker
További információ:
A Szimker Zrt. hivatalos honlapján.