Струговете са едни от най-старите машини, които човекът е създал и използва, за да обработва детайли. Конструкцията и начинът им на работа стоят в основата на създаването на голям процент от машините, които днес използваме в машиностроенето и металообработването.
Струговането пък е един от най-разпространените и предпочитани методи за обработка на различни по вид материали.
Как работят струговете?
Тези машини работят на принципа на ротацията или казано по друг начин, това са машини, при които се използва завъртане на обработваната част, за да бъдат извършвани различни операции като рязане, отнемане на материал, пробиване, назъбване и т. н.
Основната задача на струговите машини е да премахнат (отнемат) материал от обработвания детайл, за да му придадат желаната форма. На подобен принцип работят и фрезовите машини, но разликата между тях и струговите машини е, че при струговите машини материалът, който се обработва (стругова) се „подава” и върти срещу инструмента, който обработва детайла.
Някой от основните видове стругови машини
Високоскоростни стругове
Този вид стругови машини имат прост дизайн, което ги прави лесни за експлоатация при всякакви условия. За съжаление, тъкмо тази им опростена конструкция ги прави не много популярни в наши дни. Защо? Тъй като са с доста опростена конструкция, режещият инструмент се подава ръчно, което ги прави по-малко точни в изработването на детайли.
Освен това високите скорости на струговане, които достигат до 6000 оборота в минута ги прави опасни, особено ако на тях работи не толкова квалифициран оператор.
Операциите, които се извършват на този вид стругове са основно струговане на детайли от дървен материал, полиране и центриране на метал.
Стандартни стругове
Някой детайли от метал изискват по-голяма прецизност и точност при обработката и тогава в действие влизат стандартните стругове. С този вид стругови машини могат да се извършват различни операции като пробиване, струговане, производство на винтови резби, конусно завъртане и т. н.
Този вид стругови машини са оборудвани с предавателна кутия, прикрепена към главата, която осигурява широк диапазон от скорости (от много ниски до много високи).
Мултифункционални стругове
Многофункционалните или мултифункционални стругове могат да извършват много и различни операции едновременно. Има модели, които позволяват с едно захващане да се обработват повърхности, които изискват радиална и аксиална обработка, а има и модели, които позволяват обработката на детайла с повече от 100 инструмента.
Процесът на струговане с този вид стругове не изисква операторът да има кой знае каква квалификация, тъй като струговете са полуавтоматизирани или напълно автоматизирани.
Стругове с CNC управление
С навлизането на компютърното цифрово управление в света на машините процесът на струговане се промени изцяло. CNC струговите машини позволяват да бъдат извършени всякакви видове операции по обработка на детайли от различни материали, без да се налага оператора да прави почти нищо. Достатъчно е се извърши необходимото програмиране на пътя на инструментите, след което кодираните файлове да се подадат към CNC машината, която напълно самостоятелно започва да обработва материала.
Какво представлява процесът на струговане?
Представихме ви само една част от многото видове стругови машини, но какво представлява в основни линии самият процес на струговане?
Преди да проследим основните стъпки на струговането, нека си припомним… Стругът е машинен инструмент, който обработва детайла като го задържа между две здрави и твърди опори, наречени патронник, центрове или лицева плоча, която се върти.
Режещият инструмент се задържа неподвижно в стойката на струга. Операциите по обработка на детайла се извършват, като към работния инструмент се подава заготовката за обработка. Работният инструмент може изпълнява действия успоредно или под прав ъгъл спрямо оста на обработвания детайл.
Основни стъпки при струговане
1. Проверка на струговата машина преди започване на работа с нея
Тази първа стъпка е изключително важна, тъй като операторът трябва да е наясно дали машината е в пълна изправност. Извършва се проверка дали всички елементи по корпуса са на мястото си, дали механизмите са затворени, дали контролните рамена на шпиндела и захранването са в неутрално положение, дали подаването на охлаждащата течност е изключено и дали флуидните дюзи са насочени надолу.
2. Управление на шпиндела
Преди стартиране на шпиндела е силно препоръчително операторът да се увери, че въртящите елементи и по-специално касетата няма опасност да бъдат запушени от неподвижните части на машината.
3. Настройки
В зависимост от детайла, който трябва да бъде стругован се извършват настройки на инструментите.
4. Струговане
Ако струговата машина е с ръчно управление, това изисква подаване на обработвания детайл към режещия/режещите инструменти, както и смяна на инструментите, ако обработката на детайла го изисква.
Ако стругът е мултифункционален, на него могат да се монтират множество инструменти, които да обработят детайла в подадена последователност. От оператора на подобна машина се изисква да постави допълнителните инструменти на струга, след което процесът на обработка на детайла е автоматичен.
Струговите машини с компютърно управление не изискват операторът да е с голям опит, тъй като процесът на струговане се извършва изцяло автоматизирано. Този вид стругове не само могат да извършват редица операции за обработка на детайла, но и съкращават времето за струговане, повишават производителността и намаляват до минимум дефектните бройки.
Струговането с машина с компютърно цифрово управление изисква единствено в паметта му да се вкара предварително разработена на CAD програма. Предварително програмираният софтуер е отговорен за всички по-нататъшни процеси - от смяна на инструментите, процесите по обработката на детайла до получаване на крайния резултат.
Предимства и недостатъци на конвенционалните стругови машини и на машините с CNC управление
Конвенционални стругове
Основните предимства на струговете без компютърно управление са няколко:
● сравнително ниската цена, на която могат да бъдат закупени - тук сме длъжни обаче да внесем малко пояснение като кажем, че тази „сравнително ниска и достъпна цена” зависи много от модела и операциите, които може да изпълнява струговата машина. Има модели стругове, които са предназначени за ползване в домашната работилница и цената им е наистина доста ниска, но има многофункционални полуавтоматични или автоматични модели, които държат по-високи цени.
Недостатъци:
● изискват присъствие на оператор, който трябва не само да наблюдава процеса на струговане, но и да го осъществява на практика или в случай, че работи на мултифункционален струг да подпомага работата му.
● ниска производителност - колкото и добър да е операторът, който извършва процеса на струговане, машината няма толкова голям капацитет, че да може да обработи и произведе огромно количество детайли за кратко време
● липсва им точност и прецизност - ако стругарят няма голяма квалификация вероятността да обработи детайлите неточно е доста голяма. А това от своя страна означава и че бройките брак, които се произвеждат с този вид стругови машини е доста голям.
Стругови машини с CNC управление
Предимства:
● изключително висока точност при струговане - за разлика от конвенционалните стругове, машините с CNC управление могат да произвеждат детайли с много висока точност и прецизност. Освен това всички струговани детайли, които се произвеждат с този вид струг са с абсолютно еднаква точност
● могат да работят в непрекъснат процес на работа - тъй като са напълно автоматизирани, този вид стругови машини могат да работят на трисменен режим на работа, което на практика увеличава многократно количеството детайли, които могат да бъдат обработени за 24 часа
● могат да бъдат управлявани и от по-ниско квалифициран оператор - тъй като машината е автоматизирана, при работа с нея не се изисква операторът да има много голям опит
● операторите могат да правят промени във всеки един момент, ако това се налага
● струговите машини с CNC управление могат да обработват детайли със сложен дизайн с висока точност и прецизност.
Недостатъци
Въпреки, че струговете с CNC управление имат толкова много предимства, те не са лишени и от няколко недостатъка като:
● висока цена - цената на една подобна машина е доста по-висока от всеки един конвенционален струг, за който можете да се сетите
● скъпи части;
● високи разходки по поддръжка.
Минало, настояще и бъдеще на струговането
Още в началото споменахме, че процесът на струговане е познат на хората от много, много дълго време. Ако трябва да сме напълно откровени трябва да кажем, че подобни машини са се използвали още в Древен Египет.
Разбира се, те много малко са приличали на струговете, които днес познаваме, но е безспорен факт, че човечеството още тогава се е възползвало от възможностите, които му предоставя подобно устройство.
Стругове се използвали и в Древна Гърция, Асирия и в Древен Рим. Тъкмо в Древен Рим подобряват египетския дизайн на струга, като добавят ръчно задвижване, за по-лесно управление.
През Средновековието ръчното управление се заменя с педал, за да се освободят ръцете на оператора. Благодарение на този педал стругарят можел по-лесно да обработва детайла, тъй като и двете му ръце били свободни, за да държи инструментите. Този вид стругове се използват до началото на 20 - ти век.
Един от първите стругове, който е заработил в Европа е хоризонталната пробивна машина, която била инсталирана през 1772 г. в Обединеното Кралство от Ян Вербруген. Една от ключовите характеристики на тази машина било, че при обработката се въртял детайла, вместо работния инструмент. Това на практика бил първият струг, който работел с познатата ни и днес технология на обработка на струговите детайли.
От края на 19 - ти до средата на 20 - ти век струговите машини претърпяват редица големи промени, сред които замяната на валовете като източник на енергия с електромотори, става възможно добавянето на няколко работни инструмента, които да обработват един детайл в последователни стъпки и т. н., и т. н.
През 50 - те години на миналия век при управлението на струговите машини се въвежда сервоуправлението, с което се поставя началото на струговането с машини с компютърно управление.
Днес, конвенционалните стругове и струговете с CNC управление участват съвместно в производствените процеси, но определено бъдещето е на машините, които се управляват с компютърен контрол.
