MATURITNÍ ZKOUŠKA PRAKTICKÁ ZKOUŠKA Z ODBORNÝCH PŘEDMĚTŮ SOUSTRUHY. Studijní obor:78-41-m/001technické lyceum. Třída:4.TL/B. Školní rok:2005/2006

Transkript

1 MATURITNÍ ZKOUŠKA PRAKTICKÁ ZKOUŠKA Z ODBORNÝCH PŘEDMĚTŮ SOUSTRUHY Studijní obor:78-41-m/001technické lyceum Třída:4.TL/B Školní rok:2005/2006 Vypracoval: Kachyňa Jiří

2 Prohlašuji, že jsem tuto práci vypracoval samostatně a použil literárních pramenů a informací, které cituji a uvádím v seznamu použité literatury a zdrojů informací. Ve Strážnici dne podpis

3

4 Anotace práce Podle zadání byla vytvořena práce, týkající se soustruhů a soustružení. Práce obsahuje charakteristiku jednotlivých druhů soustruhů s popisem jejich základních částí. Součástí projektu je popis prací na soustruhu a způsob upínáni nástrojů i obrobků. K projektu byl vytvořen pomocí programu Autodesk Inventor model soustruhu.

5 1. Úvod Seznámení s programem Autodesk Inventor Pracovní prostředí programu Soustruhy Hrotové soustruhy Univerzální hrotové soustruhy Speciální hrotové soustruhy Čelní soustruhy Revolverové soustruhy Revolverové soustruhy s vodorovnou osou revolverové hlavy Revolverové soustruhy se svislou osou revolverové hlavy Poloautomatické soustruhy Poloautomatické hrotové soustruhy Poloautomatické revolverové soustruhy Poloautomatické svislé soustruhy Automatické soustruhy Křivkové revolverové automaty Bezkřivkové revolverové automaty Několikavřetenové soustružnické automaty Svislé soustruhy Číslicově řízené soustruhy Hrotové číslicově řízené soustruhy Revolverové číslicově řízené soustruhy Svislé číslicově řízené soustruhy Popis základních částí soustruhů Lože soustruhu Vřeteník Koník Suport Podélné saně Příčné saně Točnice Nožové saně...28

6 4.5 Posuvový mechanismus Přehled prací na soustruhu Soustružení podélné a čelní Vrtání a vystružování Soustružení kuželů Řezání závitů Soustružení tvarových ploch Válečkování a vroubkování Upínání nástrojů a obrobků Upínání nástrojů Upínání obrobků Upínání mezi hroty Upínání v univerzálním sklíčidle Upínání do lícní desky Upínání do sklíčidel kleštinových a upínacích hlav Upínání na trn Upínání pomocí lunety Bezpečnost práce při soustružení Závěr Seznam použité literatury Seznam použitého SW Seznam použitých odborných výrazů Poděkování vedoucí odborného projektu Licenční ujednání Seznam příloh...51

7 1. Úvod Ze zadání projektu je zřejmé, že obsah tohoto projektu se týká popisu soustruhů. Jejich důkladnému rozdělení, charakteristice jednotlivých druhů, popisu práce a způsobu upínání nástrojů a obrobků. Zvolené téma se mi velmi líbí a bude vyžadovat dostatek kvalitních zdrojů informací, které můžu čerpat hlavně z odborné literatury a případně i z Internetu. Práci se pokusím zpracovat tak, aby bylo vše přehledné a co nejlépe pochopitelné a zároveň aby práce obsahovala vše podstatné, co by obsahovat měla. Jednotlivé kapitoly budou doplněny obrázky pro vyšší přehlednost a informovanost

8 2. Seznámení s programem Autodesk Inventor Pozice Autodesk Inventoru jako efektivního nástroje pro výuku vychází ze dvou základních aspektů. Jedná se o produkt navazující na tradici AutoCAD ve školství, který navíc poskytuje výborně metodicky zvládnuté nástroje pro modelování. Intuitivnost jednotlivých funkcí a jejich možnosti posouvají možnosti nasazení parametrického a adaptivního modelování do výuky o velký krok vpřed. Autodesk Inventor je ovšem především nástrojem pro produktivní navrhování nových výrobků. Navazuje na parametrické modelování zcela netradičními prvky adaptivního modelování v sestavách, které zjednodušuje tvorbu a modifikace vlastních součástí. Hlavní devizou Autodesk Inventoru je bezesporu extrémně snadná obsluha a efektivní tvorba velmi složitých součástí a sestav, která v praxi znamená snadné zaškolení obsluhy a rychlý přechod na modelování. Jádrem vyspělých CAD systémů je standardně parametrický formulář. Pro modelování součástí může být využito načrtnutých a umisťovaných konstrukčních prvků, generátorů součástí nebo databáze normálií. Zobrazení součástí na výkrese v pravoúhlém promítání lze odvodit přímo z prostorového modelu systémem generování pohledů a řezů. Prostorový parametrický model součásti poskytuje řadu informací nejen o geometrických charakteristikách, ale také o vzájemných polohách a vazbách součástí v sestavách. Konstruktér nebo návrhář získává aplikací prostorových modelů možnost neomezené práce s virtuálním objektem. Nemusí být již omezen pouhým použitím 2D pohledů vytvořených na základě ortogonálního promítání. V současné době neexistuje progresivnější a produktivnější metoda tvorby geometrických dat nového výrobku. Pro podnik či firmu, která má vlastní vývoj nových produktů, je tento směr tím nejefektivnějším s možností jednoduché tvorby variant. Modelování v Autodesk Inventoru Nástroje pro modelování v Autodesk Inventoru poskytují intuitivní možnosti pro tvorbu součástí a sestav. Jedná se o tradiční postupy optimalizované z hlediska uživatelského do základních skupin: - Nástroje pro tvorbu součástí pomocí parametrických a adaptivních náčrtů - Nástroje pro modelování pomocí konstrukčních prvků - Nástroje pro modelování pomocí uživatelsky definovaných konstrukčních prvků - 8 -

9 2.1 Pracovní prostředí programu Autodesk Inventor je již od počátku navržen jako aplikace poskytující komfort obsluhy jednotlivých funkcí. Firma Autodesk se zamýšlí nejen nad funkčností, ale především nad metodikou obsluhy. Na jednotlivých prvcích obsluhy a funkcích je výrazně zřetelný směr vývoje k tzv. jednodenní produktivitě. Obslužné prvky Inventoru jsou navrženy tak, aby poskytovaly maximálně intuitivní ovládání všech modelovacích operací. Je nutné si uvědomit, že parametrické a adaptivní modelování je poměrně výraznou změnou vyjadřovacích prostředků a každá maličkost může výrazně znesnadnit osvojení aplikace pro produktivní práci. Pracovní prostředí aplikace Ikona souřadného systému charakterizuje aktuální pracovní plochu Prohlížeč součástí pro přehledný pohyb v topologii modelu a jeho editaci Panely nástrojů určené k aktivaci příkazů Roletové nabídky pro aktivaci nastavení a některých příkazů Prohlížeč součástí Je typickým nástrojem používaným ve většině aplikací pro modelování. Je nezbytnou pomůckou využívanou v průběhu tvorby modelu součástí a sestav. Vlastní rozložení pracovní plochy a zobrazené nástroje jsou sestaveny do skupin. Je tak eliminováno zobrazování nepotřebných funkcí pro konkrétní činnost: - modelování součástí - modelování sestav - tvorba prezentací Pracovní plocha pro modelování Obslužné prvky jsou zobrazeny již při aktivaci příslušného módu aplikace založením nového souboru. Je tak výrazně potlačena existence nepoužívaných nástrojů a tím zjednodušeno pracovní prostředí pouze na využívané nástroje

10 Pracovní plocha pro tvorbu výkresů Obdobně jako AutoCAD využívá pro tvorbu výkresů speciálního pohledového výkresového prostoru i v Autodesk Inventoru je zvolena obdobná koncepce tvorby výkresu. Za výkres považujeme soustavu pohledů, řezů, které jsou asociativně provázány s modelem a jsou z něj prakticky odvozeny pomocí předem definovaného promítání. Veškeré modifikace modelu jsou automaticky zobrazovány ve výkrese V Autodesk Inventoru není ovšem již možné v módu modelování vytvářet výkresovou dokumentaci obdobně jako v AutoCadu. Veškeré nástroje pro tvorbu výkresů jsou dostupné pouze v módu pro tvorbu výkresů. obr. 1 Pracovní plocha pro tvorbu součástí a sestav

11 obr. 2 Pracovní plocha pro tvorbu výkresů

12 3. Soustruhy Rostoucí nároky na produktivitu a efektivnost obrábění rotačních součástí vedly k různým konstrukčním řešením soustruhů v mnoha velikostech a s rozdílným stupněm automatizace. Soustruhy se rozdělují na : - hrotové - čelní - revolverové - svislé - poloautomatické - automatické - číslicově řízené 3.1 Hrotové soustruhy Jsou určeny k obrábění válcových ploch obrobků upnutých : - v hrotech - ve sklíčidle - na trnech - upínací desce Podle účelu lze soustruhy rozdělit na několik druhů. Velmi používaným druhem je univerzální hrotový soustruh Univerzální hrotové soustruhy Jsou vybaveny vodícím šroubem, který umožňuje řezání závitů nožem. Mají velký rozsah otáček i posuvů, což charakterizuje jejich univerzálnost. Velikost hrotových soustruhů je dána oběžným průměrem nad ložem a největší vzdáleností hrotů. Podle velikosti oběžného průměru jsou:

13 - malé (do 250 mm) - střední (od 600 do 900 mm) - velké (nad 1000 mm) Základní částí hrotových soustruhů jsou rám stroje, který tvoří lože, vřeteník a koník, dále suport, suportová skříň, posunové a závitové převodovky elektromotoru a příslušenství (viz obr. 3). Rám hrotového soustruhu tvoří části stroje, které zachycují řezné a upínací síly. Lože musí být tuhé v ohybu a v krutu a musí umožňovat volný odchod třísek. Na jeho horní části je vedení pro suport a koník. Ve vřeteníku je uloženo vřeteno, které obrobku uděluje řezný pohyb. Na jeho provedení a uložení závisí přesnost práce. V dutině koníku je uložena hrotová objímka souosá s pracovním vřetenem. Do kužele objímky se upíná soustružnický hrot, vrtáky, výhrubníky, výstružníky, závitníky apod. Suport zajišťuje podélný a příčný posuv nože. Skládá se z podélných saní se suportovou skříní a z příčných saní, na kterých jsou upevněny nožové saně, které lze prostřednictvím točnice natáčet. Suportová skříň obsahuje ústrojí k ovládání posuvu. Strojní podélný i příčný posuv se převodovým mechanismem odvozuje od točivého pohybu vřetena. To umožňuje volbu velikosti posuvu v závislosti na otáčkách vřetena. Podélný posuv od vodícího šroubu se používá jen pro řezání závitů nožem. obr. 3 Univerzální hrotový soustruh

14 3.1.2 Speciální hrotové soustruhy Produktivní hrotové soustruhy nemají vodící šroub. Rozsah a počet otáček i posuvů je omezený. Mají motor o větším výkonu a slouží pro hrubovací operace. Upínání součástí a ovládání koníku je mechanizováno. Mezi speciální hrotové soustruhy patří soustruhy : - kopírovací - na klikové hřídele - podtáčecí - na válcovací stolice - na řezání závitů 3.2 Čelní soustruhy Používají se v kusové výrobě pro soustružení rozměrnějších přírubovitých součástí. Jejich konstrukce je jednoduchá. Obrobek se upíná na lícní desku. Lože se suportem tvoří samostatnou jednotku. Nevýhodou čelních soustruhů je obtížné upínání a vyrovnávání součásti. Výhodou je malá hmotnost a menší půdorysná plocha. 3.3 Revolverové soustruhy Uplatňují se v sériové výrobě, hlavně pro obrábění rotačních součástí, jejichž výrobní postup umožňuje provedení více úkonů na jedno upnutí (např. soustružení, vyvrtávání, vrtání, vystružování, řezání závitů). Charakteristickou částí revolverového soustruhu je revolverová hlava, která umožňuje upnutí potřebných nástrojů. Velikost revolverových soustruhů se určuje podle průměru tyče materiálu, která projde vřetenem. Revolverové soustruhy jsou : - malé, průměr tyče 12 až 25 mm - střední, průměr tyče 32 až 63 mm - velké, průměr tyče 80 až 315 mm

15 Podle polohy osy revolverové hlavy: - s vodorovnou osou - se svislou osou Revolverové soustruhy s vodorovnou osou revolverové hlavy Mají tyto hlavní části: lože, vřeteník, posunovou převodovku a revolverový suport. Rychlé zařazení otáček vřetene zajišťuje předvolba otáček. Revolverová hlava má tvar plochého kotouče s 12 až 16 dírami pro upnutí nástrojů. Hlava je upnuta na hřídeli na, jehož konci je narážkový kotouč nebo buben. Každá narážka omezuje délku pracovní dráhy jednoho nástroje. Otáčením revolverové hlavy se dá soustružit příčně, zapichovat a upichovat. Je možné též podélně i příčně kopírovat podle šablony. Při opakované výrobě lze vyměnit celou hlavu i s nástroji, čímž odpadá opětné seřizování. Velký počet nástrojových míst v revolverové hlavě umožňuje obrábění i nejsložitějších obrobků jednoduchými nástroji při jednom upnutí. Nevýhodou je, že se nehodí pro obrábění součástí větších průměrů. obr. 4 Revolverový soustruh

16 obr. 5 Revolverový soustruh Revolverové soustruhy se svislou osou revolverové hlavy Mají hlavu nejčastěji šestibokou. Nástroje se upínají na boční plochy revolverové hlavy. Výhodou je možnost současného obrábění nástrojem v revolverové hlavě a nástrojem upnutým v nožové hlavě příčného suportu. Nevýhodou je menší počet nástrojových poloh a malá tuhost revolverové hlavy, velké vyložení nástrojových držáků. 3.4 Poloautomatické soustruhy Jsou odvozeny od hrotových a čelních soustruhů a jejich pracovní cyklus je automatický. Dělí se na: - hrotové - revolverové - svislé - vodorovné - jednovřetenové - několikavřetenové

17 obr. 6 Poloautomatický soustruh Hrotové soustruhy Mají dva až tři suporty, které mohou pracovat současně. Posuvy příčných suportů jsou hydraulické, otáčky vřetena se mění automaticky. Lože je za obrobkem, takže nebrání volnému odchodu třísek. Automatický pracovní cyklus umožňuje odebírání přídavku Revolverové soustruhy Mají revolverovou hlavu s nástroji a v některých případech i příčný zapichovací suport. Obrábějí se na nich přírubovité součásti. Automatický pracovní cyklus je řízen vačkami Svislé soustruhy Vyrábějí se jednovřetenové a několikavřetenové. Představitelem svislých jednovřetenových poloautomatických soustruhů je u nás vyráběný typ SPK 63. Je určen pro sériovou výrobu těžších součástí o maximálním průměru 630 mm. Pracovní cyklus je řízen děrným štítkem

18 Několikavřetenové soustruhy slouží k současnému obrábění více součástí upnutých v několika vřetenech. Podle počtu vřeten jsou 4 až 8 vřetenové. Jsou vhodné pro obrábění jednoduchých součástí. Velikost několikavřetenových poloautomatů je charakterizována největším průměrem soustružení. Nástrojová hlava (centrální suport) má nejčastěji tvar hranolu o několika bocích, kolik je vřeten. Hlava je posuvně uložena na centrální tyči, na jejímž konci je upevněn vřetenový buben s vřeteny. Na čelní ploše stojanu a na příčníku jsou příčné suporty. Ke každému vřetenu přísluší suport ovládaný samostatnou vačkou. Nezbytným doplňkem jsou přídavné stroje, např. rychlovrtací přístroj, frézovací přístroj apod. 3.5 Automatické soustruhy Uplatňují se ve velkosériové a hromadné výrobě. Výchozím materiálem jsou zpravidla tyče, jejichž obrábění včetně podávání a upínání probíhá zcela automaticky. Automatizace vkládání a vyjímání polotovarů (přířezů, výkovků, odlitků aj.) se musí zajistit přídavným zařízením. Podle počtu pracovních vřeten se dělí na křivkové, u nichž jsou všechny funkce ovládány pevnými nebo výměnnými vačkami uspořádanými na hlavním podélném hřídeli, a bezkřivkové, jejichž pracovní cyklus je řízen narážkami. Jednovřetenové automatické soustruhy se dělí na zapichovací a revolverové. Mají 5 až 6 suportů, vějířovitě rozložených kolem konce pracovního vřetena. Tyto suporty mohou vykonávat pouze příčný (zapichovací) posuv. Zapichovací automatické soustruhy jsou buď s pevným, nebo posuvným vřeteníkem. Na automatech s pevným vřeteníkem lze obrábět tvarovými noži pouze krátké součásti. U automatů s posuvným vřeteníkem (tzv. dlouhotočných) je materiál veden v pevném pouzdru. Podélný posuv je vyvozován pohybem vřeteníku, v jehož kleštině je materiál upnut. Nože zabírají do materiálu v těsné blízkosti vodícího pouzdra, což umožňuje obrábět dlouhé součásti malých průměrů. Zapichovací automaty se doplňují přídavným zařízením pro vrtání, řezání závitů, frézování atd. Revolverové automaty se dělí na křivkové a bezkřivkové. Nástroje se upínají do revolverové hlavy

19 3.5.1 Křivkové revolverové automaty Pracovní cyklus revolverové hlavy a dvou až tří příčných suportů (přední, svislý, zadní) je řízen křivkovými bubny a vačkami Bezkřivkové revolverové automaty Jsou určeny pro obrábění součástí větších průměrů z tyčového materiálu. Po doplnění vkládacím a vyjímacím zařízením jsou vhodné i pro obrábění odlitků a výkovků. Stroj je vybaven příčným a zadním suportem a hydraulicky ovládaným koníkem. Pracovní cyklus je řízen narážkami otáčivého bubnu Několikavřetenové soustružnické automaty Jsou určeny pro zpracování tyčových materiálů různého profilu. Tyče jsou v automatickém cyklu upínány do kleštin ve vřetenech. Velikost těchto strojů je charakterizována maximálním průměrem obráběného matriálu. 3.6 Svislé soustruhy Používají se pro obrábění rozměrných a těžkých součástí, jejichž průměr je větší než délka. Jsou výhodné pro soustružení válcových, kuželových a čelních ploch. Lze na nich vrtat, vyvrtávat, řezat závity nožem, po určité úpravě stroje také obrážet, frézovat a brousit. Velikost svislých soustruhů je charakterizována největším oběžným průměrem. Tyto průměry jsou normalizovány v řadě od 800 do mm. Do průměru mm jsou svislé soustruhy jednostojanové, větší jsou dvoustojanové. Jednostojanové mají na stojanu příčník pohybující se svisle po vedení stojanu. Na příčníku je suport, který má zpravidla pětibokou revolverovou hlavu pro upínání nástrojů. Další suport, boční je na vedení stojanu. Dvoustojanové svislé soustruhy mají příčník vedený na dvou stojanech a na něm obvykle dva suporty. Další suport je na jednom nebo obou stojanech. Jako zvláštní příslušenství se dodává zařízení na soustružení kuželů, na řezání závitů a kopírovací zařízení. Konstrukce svislých soustruhů umožňuje obrábět několika nástroji najednou

20 obr. 7 Svislý soustruh : 1 otočný stůl 3.7 Číslicově řízené soustruhy Tyto obráběcí stroje se uplatňují především v kusové, malosériové až středně sériové výrobě. Pracují v automatickém pracovním cyklu a umožňují rychlý přechod na výrobu jiného obrobku (výměnou programu a předem seřízenými nástroji). Nosným médiem řídícího programu je děrná páska, na které jsou zakódovány činnosti obráběcího stroje, které je pro výrobu dané součásti nutno vykonat požadované délky posuvů a jejich velikost, otáčky vřetena, popř. další pomocné funkce, jako automatická výměna nástrojů, zapínání chlazení atd. Tyto informace jsou v řídícím systému stroje postupně snímány z děrné pásky ve čtecím zařízení a přes přizpůsobovací obvody přiváděny k akčním členům stroje motorům, elektromagnetům a hydraulickým rozvaděčům Hrotové číslicově řízené soustruhy Používají se v klasické koncepci s vodorovnými vodícími plochami jen u těžkých a velkých soustruhů. U ostatních velikostí číslicově řízených hrotových a sklíčidlových soustruhů se používá šikmých nebo svislých loží, což zaručuje jejich tuhost a přitom dobrý

21 odvod horkých třísek, které padají přímo na dopravník. Zároveň tato koncepce umožňuje uspořádání stroje do výšky, čímž se zmenšuje půdorysná plocha stroje Revolverové číslicově řízené soustruhy Jsou uspořádány podobně jako konvenční stroje. Ruční obsluha a mechanické řízení je však nahrazeno číslicovým řízením. Poslední typy těchto strojů se objevují s dvěma revolverovými hlavami, což rozšiřuje pracovní možnosti stroje. Obrobek je upínán ručně. Představitelem těchto strojů je soustruh R 40 NC Svislé číslicově řízené soustruhy Jsou různých velikostí. Koncepčně jsou shodné s konvenčními stroji, často však používají větší revolverové hlavy a systém automatické výměny nástrojů. Některé číslicově řízené svislé soustruhy umožňují kromě soustružení i nesouosé vrtání a frézování. obr. 8 Číslicově řízený soustruh R 40 NC

22 4. Popis základních částí soustruhu Nejrozšířenějším způsobem obrábění v našich dílnách je soustružení, a to proto, že ve strojírenství se vyskytuje největší počet součástí rotačního tvaru. Tento způsob práce se provádí na soustruhu. Na něm se obrobky nejčastěji upínají buď do sklíčidla nebo mezi hroty a při práci se otáčejí. Soustružnický nůž se pohybuje přímočaře podél osy obrobku nebo v určitém úhlu k jeho ose, podle toho, bude-li se na obrobku soustružit plocha válcová, kuželová nebo čelní. Hlavní části univerzálního soustruhu jsou: 1. lože 2. vřeteník 3. koník 4. suport 5. posuvový mechanismus 4.1 Lože soustruhu Je to dlouhý litinový nosník, spočívající na nohách. Na něm jsou uloženy ostatní části soustruhu. Aby se lože neprohýbalo jejich vahou a působení sil, které vznikají při soustružení, musí být pevné a tuhé. Je odlito z dobré šedé litiny, má skříňovitý tvar a je po délce vyztuženo žebry. Aby se při práci co nejméně chvělo, jsou žebra uspořádána úhlopříčně. Lože některých soustruhů jsou ulita vcelku s nohami, u jiných se nohy vyrobí zvlášť a k loži se přišroubují. Nohy bývají otevřené (žebrovité), ty se vyskytují hlavně u těžších soustruhů, mají skříňovitý tvar a jsou řádně vyztužena žebry. Mohou se v nich uložit klíče, výměnná ozubená kola a jiné příslušenství stroje. U velkých obráběcích strojů bývá lože uloženo přímo na základě. K nohám bývá připojena plochá mísa na zachycování třísek a řezné kapaliny. Na horní části lože je dvojí vedení. Vnější vedení je pro podélné saně suportu, vnitřní vedení je pro koník. Povrch vedení je přesně ohoblován a zaškrabán nebo obroušen. Poblíž vřeteníku bývá lože prolomeno, aby se na lícní desku mohl upínat i obrobky většího průměru. Tím se však zkracuje vedení pro saně. Proto se při jiné práci toto prolomení zakrývá můstkem, který má ve své horní části stejné vedení jako lože, k němuž se připevňuje šrouby

23 Lože soustruhu mají buď prizmatická vedení, obrácená vrcholem vzhůru, nebo vedení hranolovitá či plochá, která lépe zachycují vznikající tlaky. Vedení pro koník se odděluje od vedení pro saně, aby opotřebením vedení saní netrpěla přesnost polohy koníku. Vodící plochy vedení musí být při práci vhodným způsobem mazány a udržovány v čistotě. Šetří-li se tyto prvky, zůstává soustruh dlouho přesný. Proto se vodící plochy lože mají denně po práci pořádně očistit od řezné kapaliny a od nečistot. Před zahájením práce příštího dne se z nich setře prach a namažou se minerálním olejem. Vodící plochy se chrání před poškozením, neodkládají se na ně polotovary, nástroje, sklíčidla apod. K tomu se používá dřevěné odkládací desky, vhodně položené přes vedení lože. Musí se také dávat pozor, aby se vodící plochy nepoškodily nárazem spadlých obrobků, nástrojů apod. 4.2 Vřeteník Je uložen na levém konci lože. Tvar vřeteníku moderních soustruhů je buď skříňovitý nebo válcový. Jeho mechanismus umožňuje upnutí soustruženého obrobku, jeho otáčení různými rychlostmi v různém smyslu, spouštění a zastavování hlavního pohybu. obr. 9 Vřeteník soustruhu : 1 vřeteno, 2 ložiska, 3 - upínací hrot Vřeteník má tyto části: a) vřeteno s ložisky b) převodovku pro pohon vřetena a změnu počtu jeho otáček c) předlohu pro pohon smyslu otáčení vřetena a pro zastavování stroje

24 Vřeteno je dutý hřídel, uložený svými čepy ve dvou až čtyřech ložiskách. Při práci se otáčí. Ložiska vřetena zachycují vznikající osové i kolmé tlaky. Aby se vřeteno při soustružení nechvělo vlivem nadměrné vůle v uložení, musí být ložiska konstruována tak, aby se tato vůle dala vymezovat (snižovat). Vřetena jsou většinou dutá, aby se jimi dal prostrčit tyčový materiál. Dutina umožňuje také vyrážet hrot z vřetena a zlepšuje chlazení. Pravý konec vřetena vyčnívá z vřeteníku a bývá v něm vysoustružen závit nebo jen příruba k upevnění upínacího nářadí. Vřetena soustruhů se vyrábějí z dobré slitinové oceli. Brousí se a jejich čepy se cementují a kalí. Otáčivý pohyb dostává vřeteno od elektromotoru, který bývá uložen v noze soustruhu. Počet otáček vřetena se mění pomocí převodovky, v které jsou na hřídelích buď pevně nebo posuvně uložena ozubená kola. Univerzální soustruh SV 18R má elektromotor s převodovkou uložen v levé noze. Z převodovky se převádí otáčivý pohyb na vřeteno pomocí řemenového převodu, který je tvořen dvěma řemenicemi a plochým řemenem. Jedna z nich je naklínována na posledním hnaném hřídeli převodovky, druhá je naklínována na pouzdru vřetena. Toto uspořádání má výhodu, že se chvění způsobené elektromotorem nepřenáší ozubenými koly až na vřeteno soustruhu. Chvění je totiž dobře zachycováno a tlumeno plochým řemenem. Přesouváním ozubených kol v převodovce nastaví soustružník potřebný počet otáček vřetena pro danou práci. Počet otáček, jakož i příslušné polohy se pak vyhledají v tabulce řezných rychlostí a posuvů, upevněných na vřeteníku. U některých soustruhů se mění rychlost hlavního pohybu pomocí hydraulických převodů nebo regulací otáček hnacího elektromotoru. Obě tato zařízení umožňují plynulou změnu otáček vřetena na rozdíl od převodů s ozubenými koly, jimiž lze měnit počet otáček jen v určitých stupních. Na takových soustruzích je pak možno skutečně obrábět hospodárnou řeznou rychlostí, které odpovídá podle průměru soustruženého obrobku zcela určitý počet otáček vřetena. Změnu smyslu otáčení vřetena, jakož i spouštění a zastavování u soustruhu SV 18R provádíme reverzí (změnou smyslu otáčení) motoru. Motor se zapíná a reverzuje pákou, umístěnou na pravé straně suportové skříně a spojenou drážkovým hřídelem se spínačem. Rychlé zastavení (brzdění) vřetena se dovoluje jen při soustružení menších předmětů. Páka se na okamžik postaví na zpětný chod a ihned se vrátí do střední polohy. Při soustružení

25 těžkých předmětů nebo při použití většího upínacího zařízení (např. lícní desky) postaví se tato páka do střední polohy a vyčká se, až se stroj sám zastaví. 4.3 Koník Delší obrobky se velmi často na soustruhu upínají mezi hroty. Jeden hrot je upevněn ve vřetenu a druhý v koníku. Aby se daly upínat obrobky různé délky, je koník po vodících plochách lože přestavitelný. Jemně lze měnit vzdálenost mezi vřeteníkem a koníkem posouváním upínacích hrotů koníku. Hrot koníku je uložen v pinole, která se posouvá v tělese koníku. V žádané poloze se pinola zajistí tak, že se pákou a šroubem utáhnou dvě pouzdra, jež ji sevřou. Těleso koníku je upevněno na základní desce, která leží na vedení lože. Lze je v jistých mezích příčně přestavovat na základní desce. Toto uspořádání umožňuje soustružení dlouhých kuželových ploch. Koníku se také využívá při obrábění vnitřních ploch (dutin), např. vrtání, vyhrubování, vystružování apod. obr. 10 Části koníku : 1 těleso koníku, 2 základní deska, 3 pinola, 4 matice, 5 šroub, 6 ruční kolo, 7 upínací hrot, 8 ložisko, 9 stahovací šroub, 10 pouzdra, 11 rukojeť, 12 šroub k upevnění koníku, 13 třmen, 14 šroub k příčnému posouvání koníku Koník se na loži zajišťuje v potřebné poloze jedním nebo více šrouby. U menších soustruhů se koník upevní k vedení lože šroubem s okem a výstředníkem, ovládaným pákou

26 Hrot z kuželové dutiny pinoly koníka vyjmeme zpětným otáčením ručního kolečka. Šroub vtahuje pinolu do tělesa koníku a hrot se přibližuje k šroubu. Posune-li se pinola do krajní polohy, narazí na šroub, který jej vytlačí z kuželové dutiny. obr. 11 Koník 4.4 Suport Je zařízen tak, aby se na něm mohla upnout nožová hlava nebo nožový držák s nožem, aby nůž po upnutí mohl být uveden do potřebné polohy vzhledem k obrobku. Nastavený nůž je potřeba posouvat: a) rovnoběžně s osou lože při soustružení podélném b) kolmo k ose při soustružení čelních ploch c) šikmo k ose při soustružení kuželových ploch Aby se všechny tyto pohyby mohly uskutečnit, skládá se suport z několika částí

27 obr. 12 Suport soustruhu : 1 podélné saně, 2 lože, 3 suportová skříň, 4 rybinovité vedení, 5 příčné saně, 6 luneta, 7 šroub pro příčný posuv, 8 točnice, 9 nožové saně, 10 šroub s kolečkem Podélné saně Posouvají se po vnějším vedení lože a je k nim připevněna suportová skříň, tvořící se saněmi jeden celek. Napříč k ose lože mají podélné saně rybinovité vedení pro příčné saně. Styčné plochy saní s ložem se musí dostatečně mazat, aby mezi nimi bylo malé tření a aby se příliš neopotřebovaly. Na podélných saních jsou ještě vyhoblovány dosedací plochy pro upevnění lunety, jíž se podpírají při soustružení dlouhé obrobky menšího průměru Příčné saně Posouvají se po podélných saních šroubem pro příčný posuv buď ručně nebo strojně Točnice Je otočně uložena na příčných saních, k nimiž se v žádané poloze upevní šrouby. Pomocí točnice ustavuje soustružník nožové saně do požadované polohy při soustružení kuželových ploch. Na spodní části má záměrnou rysku. Podle ní a podle stupnice na

28 příčných saních se točnice nastavuje (otáčí) do potřebné polohy. Kryje-li se záměrná ryska točnice s nulovou ryskou kruhové stupnice na příčných saních, je osa nožových saní rovnoběžná s osou lože (osou soustružení). U některých soustruhů může být kruhová stupnice na točnici a záměrná ryska na příčných saních Nožové saně Jsou uloženy v rybinovitém vedení točnice. Přestavují se při práci pouze ručně a to šroubem s kolečkem. Do nožové hlavy lze upnout pouze čtyři nástroje současně. U těžších soustruhů se uplatňují masivní nožové držáky, do nichž lze upnout jen jeden nástroj. V suportové skříni jsou ústrojí k přenášení otáčivého pohybu z vodícího hřídele (tyče) nebo vodícího šroubu na podélné a příčné saně. 4.5 Posuvový mechanismus Účelem posunového mechanismu je uvést strojně do pohybu podélné a příčné saně suportu. Strojní posuv saní při soustružení bývá rozmanitě velký (hrubování, hlazení, řezání závitů různého stoupání apod.). Velikost tohoto posuvu se mění pomocí převodů ozubených kol. Tato kola jsou zčásti ve vřeteníku, po levé straně soustruhu a ve zvláštní posunové skříni, zčásti v suportové skříni. Obě skupiny ozubených soukolí jsou spojeny vodícím hřídelem a vodícím šroubem

29 obr. 13 Uspořádání posuvového mechanismu : 1 vřeteník, 2 výměnná kola, 3 posunová skříň, 4 suportová skříň, 5 vodící hřídel, 6 vodící šroub Velikost posuvu se mění výměnnými ozubenými koly a ozubenými převody v posuvné skříni. Smysl posuvu se mění v hnacím ústrojí posunové skříně. Podélný a příčný posuv musí být zařízen tak, aby se při strojním posuvu saní nedal zapnout posuv příčných saní a naopak

30 5. Přehled prací na soustruhu Jedná se o soustružení podélné a čelní, vrtání a vystružování, soustružení kuželů, řezání závitů, soustružení tvarových ploch, válečkování a vroubkování. 5.1 Soustružení podélné a čelní Při podélném soustružení se nůž posouvá rovnoběžně s osou vřetena, obvykle od koníku ke vřeteníku. Obrábějí se tak vnější i vnitřní válcové plochy, jako např. čepy, hřídele, pouzdra apod. Při čelním soustružení má nůž posuv kolmý na osu vřetene. Zhotovují se tak rovinné plochy, např. zarovnání čela obrobku, osazení, zápichy, drážky, soustružení desek, upíchnutí obrobku apod. Obrobky se obrábějí postupně: nejprve se hrubuje, pak se obrábí na čisto, popř. se ještě provádějí dokončovací operace. Hrubování mírně odstupňovaných hřídelů lze dělat různými způsoby. V prvním případě se každý jednotlivý stupeň soustruží od čela. V druhém případě lze některé úseky spojit, takže se celková dráha nástroje zkrátí. Z hlediska trvanlivosti nože má přednost druhý způsob. Aby se dodržela souosost, soustruží se co nejvíce úseků při jednom ustavení. Stupňovitý hřídel lze však jen zřídka obrobit při jednom ustavení. Která strana hřídele se má soustružit nejprve, se obvykle řeší podle zásady co nejméně ztenčit hřídel, tj. soustružit nejdříve stranu tlustší. Produktivita obrábění se dá podstatně zvýšit soustružením několika noži najednou. Tento způsob vyžaduje větší výkon a tuhost stroje. Obrábění dlouhých dutých hřídelů je spojeno s vrtáním hlubokých děr. Aby bylo dosaženo souososti povrchu a díry, soustruží se nejprve povrch hřídele s přídavkem. Po vyvrtání díry se větší část přídavku odstraňuje, takže se za základnu při soustružení zvolí vyvrtaná díra. Tím je souosost zajištěna

31 obr. 14 Hrubování zapichnutím a podélným posuvem obr. 15 Soustružení stupňovitých hřídelů 5.2 Vrtání a vystružování Na soustruhu lze vrtat díry do plného materiálu nebo díry rozšiřovat (vyvrtávat, vyhrubovat, vystružit aj.). Aby byla zajištěna souosost ploch, obrábějí se díry po soustružení ostatních ploch obrobku. Před vrtáním se musí čelní plocha zarovnat a navrtat středící důlek pro ustředění šroubovitého vrtáku. Šroubovitý vrták se upne do kuželové dutiny pinoly koníku. Posuv vrtáku je ruční nebo strojní. Díry se vyvrtávají vnitřními soustružnickými noži. Posuv a hloubka řezu se volí menší než při soustružení vnějších ploch, protože jinak by nůž příliš pružil

32 Pro vystružování se používají pevné nebo stavitelné strojní výstružníky. Výstružník se upne kuželovou stopkou do kuželové dutiny pinoly koníku. obr. 16 Vrtání, vyhrubování a vystružování 5.3 Soustružení kuželů Krátké kužele se soustruží nastavením nože, dlouhé vyosením koníku. Příčným přestavením koníku se nakloní přední povrchová přímka soustruženého kužele tak, že je rovnoběžná s osou vřeteníku. Tyto kuželové plochy se proto mohou soustružit podélným strojním posuvem. Obdobně soustružíme vnitřní kuželové plochy. Kopírovacím pravítkem, které je namontováno na mnoha soustruzích lze soustružit vnější i vnitřní kuželové plochy podélným strojním posuvem až do úhlu 10. Kuželové díry lze také vystružovat kuželovými výstružníky upnutými v pinole koníku

33 obr. 17 Soustružení kuželů vyosením koníku obr. 18 Soustružení strmějších kuželů natočením nožových saní

34 obr. 19 Soustružení kuželů kopírovacím pravítkem 5.4 Řezání závitů Na soustruhu se závity řežou závitníky, závitovými čelistmi nebo se soustruží závitovými noži. Řezání závitů závitníky a závitovými čelistmi je jednoduché a levné. Těmito nástroji se řežou závity různého tvaru a velikosti, (např. metrické, lichoběžníkové, oblé apod.), závitovými noži. V posunové převodovce zařazuje soustružník převody podle tabulky posuvu, který odpovídá stoupání závitů. Jen v ojedinělých případech musí soustružník nahrazovat výměnná kola jinými. Potom se převodové číslo, a tím i potřebná výměnná kola určí jako podíl stoupaní řezného závitu ku stoupání vodícího šroubu. K univerzálním soustruhům patří souprava výměnných kol s počty zubů např.: 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 95, 100, 110, 115, 120, 125, 127. Kolo se 127 zuby umožňuje řezat Whitworthovy závity. Na některých soustruzích lze řezat závity kopírováním. Nůž upnutý na saních se posouvá kopírovací maticí a šroubem. K řezání závitů o různém stoupání se použije soupravy kopírovacích matic s příslušnými šrouby

35 obr. 20 Řezání závitu : z1, z2, z3, z4 ozubená kola, s- stoupání řezného závitu, s1 stoupání řezného šroubu 5.5 Soustružení tvarových ploch Tvarové plochy se soustruží tvarovými noži, pomocí přídavku nebo kopírováním. Tvarovými noži se součásti tvarují zapichováním. Používají se pro tvarování krátkých částí, při soustružení dlouhých tvarů vzniká chvění. Přípravky různých konstrukcí se používají pro soustružení kulovitých aj. ploch. Mechanické kopírování je vhodné pro soustružení polodlouhých obrysů. Kovová šablona má přesný tvar obrobku. Princip je podobný jako při soustružení kuželových ploch podle kopírovacího pravítka. obr. 21 Soustružení tvarovým nožem

36 obr. 22 Soustružení kulových ploch pomocí otočného přípravku 5.6 Válečkování a vroubkování Válečkováním se získává hladký a zpevněný povrch. Účelem vroubkování je zdrsnění povrchu. Válečky nebo kotouče mají na povrchu podélné nebo šikmé rýhy. Jsou otočné v držáku, který se upíná stejným způsobem jako soustružnický nůž. Vroubkují se válcové matice, válcové hlavy šroubů, kuželové kalibry, rukojeti válečkových kalibrů apod. Mimo vedené základní práce se na soustruzích provádějí ještě různé speciální práce. Třeba při podsoustružování zubů fréz je nůž ovládán obvodovou nebo čelní vačkou

37 obr. 23 Válečkování a vroubkování obr. 24 Podsoustružování zubů frézy : n otáčky frézy

38 6. Upínání nástrojů a obrobků Při soustružení vznikají velké řezné síly, zvláště při hrubování. Proto se musí věnovat upnutí nástroje a obrobku důležitá pozornost. 6.1 Upínání nástrojů Nůž musí mít co nejmenší vyložení, musí dosedat celou základní plochou. Nože se upínají do nožové hlav, která je otočná a dovoluje upnout 4 nože. Některé jsou řešeny jako revolverové a nožové hlavy. Umožňují tak upnutí více nástrojů seřazených podle výrobního postupu. Produktivitu obrábění lze podstatně zvýšit současným řezáním několika nástroji. Přitom se nástroje upínají do nožových držáků. obr. 25 Nožová hlava pro 4 nože

39 obr. 26 Vícenožový držák 6.2 Upínání obrobků Upínací nářadí (upínače) musí umožňovat pevné, rychlé, přesné a snadné upnutí. Obrobek se může upínat různě. Jakého způsobu se použije, bude záležet na tvaru a velikosti obrobku, na počtu kusů, které se mají obrábět a na jiných okolnostech. Na jednotlivé kusy budou upínače jednodušší, při sériové výrobě se vyplatí zhotovit na upínání zvláštní upínací přípravky. Jejich použitím se zkracuje čas potřebný k upínání a zvyšuje se přesnost výrobku, čímž se zlepší jeho jakost a sníží se jeho cena. Rovněž ruční upínání je při sériové výrobě nahrazováno upínáním automatickým, při němž je ústrojí upínačů ovládáno hydraulicky, pneumaticky nebo elektricky Upínání mezi hroty Dlouhé obrobky nebo součásti na upínacích trnech se středícími důlky se upínají mezi hroty. Středící důlky jsou navrtány do čel obrobků v jejich ose. Mohou být nechráněné nebo chráněné. Chráněné mají zvětšený vnější kužel, aby byly chráněny před poškozením, např. při přepravě. Upínací hroty se zasazují do vřetena a pinoly koníku. Upínací hrot ve vřetenu se otáčí s vřetenem, upínací hrot v koníku je nehybný a obrobek se na něm otáčí. Tyto hroty velmi

40 trpí, opotřebovávají se a musí se mazat. Proto se místo nich používá otáčivých hrotů různých konstrukcí. Jejich výhodou je, že jsou trvanlivější, nemohou se zadřít a zmenšují spotřebu energie k pohonu. Otáčivý pohyb se od vřetena přenáší na obrobek unášecím kotoučem a unášecím srdcem. Unášecí srdce se dělají rovná nebo zahnutá a upínají se na konci obrobku. Unášecí kotouč je nasazen na konec vřetena. Obrobek je upnut mezi hrot ve vřetenu a v koníku. Koník i poloha pinoly se musí nastavit tak, aby pinola nebyla příliš vysunuta. V nastavené poloze se koník i pinola zajistí. obr. 27 Upínací hrot : D 1 vnější průměr, d 1 vnitřní průměr, L délka hrotu obr. 28 Otáčivý upínací hrot

41 obr. 29 Upínání mezi hroty : 1 unášecí kotouč, 2 unášecí srdce zahnuté Upínání v univerzálním sklíčidle Univerzálního sklíčidla se používá k upínání menších a kratších součástí. Mohou být tříčelisťová nebo čtyřčelisťová, popř. i dvoučelisťová. Čelisti se stahují nebo rozvírají zároveň, otáčí-li se nástrčným klíčem, zasunutým do jednoho z otvorů na obvodě sklíčidla. obr. 30 Univerzální sklíčidlo Upínání do lícní desky Liší se od univerzálního sklíčidla tvarem, velikostí a tím, že každá její čelist se přestavuje samostatně. Poloha čelistí se zajišťuje maticí s podložkou na zadní straně desky. Na lícní desku se upínají velké obrobky a obrobky nepravidelných tvarů. Obrobky na lícní desce se musí ustředit tak, aby se jejich osy shodovaly s osou vřetena

42 obr. 31 Lícní deska Upínání do sklíčidel kleštinových a upínacích hlav Sklíčidel kleštinových a upínacích hlav se používá k upínání obrobků za jejich vnější obrobenou plochu nebo tyčí při sériové výrobě součástí. Hlavní součástí sklíčidla je ocelové kalené pouzdro kleština. Její vnější povrch je kuželovitý. Čelisti kleštiny se svírají zatlačováním do pouzdra vnější maticí. Ve sklíčidle se dají upínat krátké obrobky menších průměrů. Sklíčidlo se nasazuje do vřetena kuželovou stopkou. Kleštinová sklíčidla zaručují souosost upnutého obrobku. obr. 32 Upínací hlava s Morseovým kuželem : a těleso hlavy, b kleština, c matice Upínání na trn Duté obrobky lze upínat na upínací trny. Trn je mírně kuželovitý. Obrobek se na trn musí narazit a drží na něm silou tření. Středícími důlky se trn upne v hrotech soustruhu. K rychlejšímu upínání se používá rozpínacích trnů, trnů s rozpínacími pouzdry apod

43 Kromě těchto základních upínačů používá soustružník řadu jiných, jejichž volba se řídí tvarem, velikostí a množstvím obrobků Upínání pomocí lunety Dlouhé štíhlé hřídele podepíráme při soustružení zvláštními podpěrami lunetami, které jsou připevněny k suportu nebo jsou pevně upnuty k loži. obr. 33 Luneta

44 7. Bezpečnost práce při soustružení Pro všechny druhy soustruhů platí bezpečnostní předpisy podle ČSN, z nichž uvádím jen základní pravidla: - nesnímat ochranné kryty, zejména u ozubených kol - nenosit příliš volný oděv, ženy nesmějí pracovat bez šátku na hlavě - třísky neodstraňovat rukou, k tomuto účelu slouží smetáky, štětce a háčky - proti odlétávajícím třískám používat ochranných brýlí nebo obličejového štítu - za chodu stroje nic neměřit, nečistit, nemazat - okolo stroje udržovat čistou podlahu, a tím zabránit uklouznutí - nad rotující vyčnívající části obrobků dát ochranné kryty připevněné na upínací desku - pro upnutí obrobků nepoužívat takové upínací prvky, které by se odstředivou silou uvolnily

45 8. Závěr Původním záměrem této práce bylo základní rozdělení soustruhů, charakteristika jednotlivých soustruhů s popisem jejich hlavních částí, popis upínání nástrojů i obrobků a popis přehledu prací na soustruhu. Součástí tohoto projektu bylo vymodelování libovolného soustruhu v programu Autodesk Inventor. Tuto práci jsem se snažil zpracovat přehledně a aby obsahovala vše potřebné a důležité. Jako zdroj informací jsem použil učebnice. Tato práce by měla sloužit k snazšímu pochopení daného tématu

46 9. Seznam použité literatury [1] Fořt, P. - Kletečka, J.: Učíme Autodesk Inventor vydání Brno, Computer Press [2] Němec, D.: Strojírenská technologie 3. vydání Praha, SNTL 1982 [3] Janyš, B.: Technologie Přehled strojního obrábění. Vydání Praha, SPN

47 10. Seznam použitého SW Autodesk Inventor 6 Malování Microsoft Office Picture Manager Microsoft Word

48 11. Seznam použitých odborných výrazů Autodesk Inventor program pro 3D modelování ČSN seznam platných technických norem

49 12. Poděkování vedoucí odborného projektu Chtěl bych poděkovat vedoucí odborného projektu Ing. Lence Příborské za její rady a pomoc při řešení problémů a za vypůjčené materiály, které mi velmi pomohly

50 13. Licenční ujednání Souhlasím s tím, aby mohl být tento projekt používán k účelům a potřebám školy. Ve Strážnici dne Podpis

51 14. Seznam příloh Příloha č. 1 náhled na soustruh Příloha č. 2 náhled na soustruh Příloha č. 3 náhled na soustruh Příloha č. 4 - cd