Základní pojmy
Soustružení je možno definovat několika způsoby:
1: Soustružení je technologie třískového obrábění, při níž hlavním řezným pohybem je rotace obrobku, vedlejší pohyby (nejčastěji přímočaré) vykonává nástroj. Stroje se nazývají soustruhy, nástroje se nazývají soustružnické nože. Soustružením obrábíme vnější a vnitřní válcové plochy, vnější i vnitřní kuželové plochy, rovinné plochy (čela) i tvarové plochy (vačky, kulové plochy, atd.)
2: Obrábění je technologický proces, při kterém se vytvářejí součásti požadovaného tvaru, rozměrů, jakosti povrchu a druhu spojení odebráním nebo oddělením částic materiálu fyzikálními pochody (tepelnými, elektrickými, mechanickými) nebo pochody chemickými, anebo jejich kombinací.
Nejpřesnější je definice číslo 1.
Soustružení je obrábění řeznými nástroji, při němž se většinou pomocí jednobřitých nástrojů různého provedení zhotovují součástky válcovitého tvaru. Řezný nástroj je ve většině případů pevný, zatím co obrobek rotuje.
Rozdělení soustruhů
Největší podíl všech strojních operací ve strojírenské výrobě tvoří soustružení kovů. Z celkového počtu obráběcích strojů je cca 25% určených pro soustružnické operace.
Podle typu výroby lze práci na soustruzích zařadit do:
- kusové výroby - při níž se ve velmi malém množství vyrábí velký počet různých druhů výrobků.
- sériové výroby - vyrábí se najednou větší počet stejných výrobků v opakovaných dávkách. Pracoviště bývají vybavena některými speciálními nástroji a přípravky
- hromadné výroby - plynule a ve značném množství se vyrábí omezený počet druhů výrobků. Pracoviště jsou vybavena speciálními výrobními prostředky (soustruhy CNC, obráběcí centra)
Pro kusovou výrobu je velice důležité, aby soustružník (obráběč) měl požadované odborné znalosti - znal použití stroje i všech jeho funkcí,
znal vlastnosti a geometrii nástrojů. Při výrobě jednoho kusu výrobku není možné použít mechanizaci stroje a proto je nutné, aby
dělník věnoval při práci stálou pozornost stroji a jeho obsluze.
Nejčastěji se v dílnách, nářaďovnách, opravnách, ale i jinde používají hrotové univerzální soustruhy, které jsou nenáročné na instalaci a seřízení stroje. Jsou různé konstrukce.
Při sériové výrobě se většinou používají hrotové univerzální soustruhy (oproti kusové výrobě jsou výkonnější), soustruhy speciální a soustruhy revolverové, poloautomaty, automaty a soustruhy CNC. U těchto strojů lze použít mechanizovaných upínadel, mechanizaci některých pohybů nástrojů, případně lze automatizovat ovládání funkcí. Výroba v sériích dovoluje práci připravit, zpracovat technologické postupy a použít různé pomůcky a speciální nástroje. Dělník při sériové výrobě, zejména při opakovaných sériích, přenáší své zkušenosti z jedné série na další. Při sériové výrobě má dělník ulehčenu práci, neboť zejména u opakovaných sériích dochází k zautomatizování - dochází k přenosu zkušeností z jedné série na další. Při užití CNC strojů využívá obsluha stroje svých poznatků, které spolu se seřizovačem a programátorem aplikují do další výroby.
Soustružení v hromadné výrobě vyžaduje speciální stroje, univerzální automaty a CNC obráběcí centra. Práci na těchto strojích je nutno předem připravit, dělník pak jen kontroluje a seřizuje stroj. Součástí moderních strojů jsou zásobníky, ze kterých se samočinně přenášejí obrobky do upínadel, nebo dopravní zařízení, které přenášejí větší obrobky. Stroj vykonává všechnu práci samočinně v cyklu, střídá jednotlivé nástroje. Při práci se používá strojů s jedním nebo několika pracovními vřeteny a s více řeznými nástroji. Při nemožnosti dokončit výrobek na jednom stroji, je přenesen automatickým dopravníkem k dalšímu stroji. Seřizování těchto strojů vyžaduje zvláštní odborné znalosti.
Soustruhy podle druhu a použití dělíme na:
Hrotové soustruhy
Obrobek na těchto strojích je upnut mezi dva hroty (proto hrotové soustruhy): jeden je upevněn v pracovním vřetenu a druhý v koníku. Velikost soustruhu je určena největším oběžným průměrem nad ložem a vzdáleností mezi hroty, čímž jsou určeny největší rozměry součásti, kterou lze na stroji obrábět. U nás se vyrábějí hrotové soustruhy pro oběžný průměr nad ložem 160 až 3150 mm a pro vzdálenost mezi hroty až několik desítek metrů.
Stolní hrotové soustruhy
Používají se k výrobě malých součástí pro jemnou mechaniku a přesné strojírenství. Stroj pro svou velikost je upevněn na stole, který tvoří většinou i skříň pro příslušenství. Nejmenší soustruhy určené pro hodináře jsou přenosné.
Jednoduché hrotové soustruhy
Jsou určeny pro všechny běžné soustružnické práce. Používají se v údržbářských dílnách, opravnách a malých provozovnách. Tyto stroje nebývají - převážně - využívány trvale. Oproti univerzálním soustruhům stejné velikosti jsou lehčí konstrukce, mají menší výkon motoru, menší rozsah otáček vřetena a posuvů, jsou ale stejně přesné.
Univerzální hrotové soustruhy
Nejvhodnější pro kusovou a malosériovou výrobu jsou univerzální hrotové soustruhy. Oproti předchozím typům mají tužší konstrukci, mají větší příkon motoru, větší počet otáček a větší rozsah otáček i posuvů. Tyto stroje se hodí pro hrubování, soustružení načisto, pro rychlosoustružení i pro obrábění velkými posuvy. Lze na nich obrábět vnější i vnitřní válcové i kuželové povrchy, čelní plochy, závity, drážky a zápichy. Pro všechny operace mají podélný i příčný posuv a natáčivé nožové saně suportu. Pomocí přídavných zařízení lze s nimi provádět i další operace, např. kopírování.
Produkční hrotové soustruhy
Tyto soustruhy vznikly ze soustruhů univerzálních a hodí se pro sériovou výrobu. Mají omezený rozsah otáček a posuvů a obvykle větší výkon motoru. Upínání a obsluha koníka jsou mechanizovány. Rychlého pohybu suportu se dosahuje zvláštním zařízením. Často se používá přídavných zařízení - zadní nožové držáky, stavitelné zarážky, aj. - aby se zvýšila produktivita práce.
Kopírovací hrotové soustruhy
Tyto soustruhy jsou vlastně produkční soustruhy, které místo normálního suportu mají speciální hydraulický kopírovací suport. Využívá se v sériové výrobě k obrábění složitých tvarů.
Čelní (lícní) soustruhy
Obrábějí se na nich krátké předměty velkého průměru, jako například ozubená kola. Obrobek se upíná na lícní desku s radiálními drážkami, do nichž se vkládají upínací šroubky nebo upevňují upínací čelisti. Pod lícní deskou bývá větší prostor, aby se daly upínat co možná největší obrobky. Lícní soustruhy jsou poměrně jednoduché konstrukce, proto jsou podstatně levnější než svislé soustruhy, které se využívají k obrábění obdobných předmětů. Oproti svislým soustruhům mají nevýhody: obtížně se ustavují a přední ložisko vřetena je velmi zatíženo. Výhodou je, že obrobek je snadno přístupný.
Poloautomatické kopírovací soustruhy
Pro obrábění předmětů členitějších tvarů, např. stupňovité hřídele, se využívá poloautomatických kopírovacích soustruhů. Obrábění probíhá pomocí kopírovací šablony nebo vzorového kusu. Po ustavení a upnutí obrobku probíhá pracovní cyklus samočinně.
Několikanožové poloautomaty
Pro obrábění složitějších obrobků se hodí několikanožové poloautomaty. Používají se hlavně k soustružení stupňovitých hřídelí, čepů, bloků, ozubených kol apod. v hromadné nebo sériové výrobě. Většinou mají dva suporty, které pracují nezávisle na sobě. Suport mívá několik příčných saní a větší počet nožových držáků a tak pracuje současně několik nástrojů současně. Soustruh se vyznačuje velmi tuhou konstrukcí, mimořádně velkým příkonem motoru. Pracovní cyklus je automatizovaný.
Svislé soustruhy - karusely
Karusely se hodí pro obrábění středních a velkých součástí složitých tvarů, např. setrvačníků, velkých ozubených kol, skříní apod. Tyto soustruhy umí soustružit vnější i vnitřní válcové plochy, čelní i kuželové plochy a řezat závity. Oproti lícním soustruhům se obrobek upíná na desku, která se otáčí podle svislé osy. Výhodou je, že se obrobek snadno ustavuje a upíná. Tyto stroje mají průměr soustružení od 800 mm až po několik metrů. Největší u nás vyrobený soustruh má oběžný průměr 12,5 m. Svislé soustruhy mají jeden nebo dva stojany s natáčivými suporty.
Revolverové soustruhy
V sériové výrobě při obrábění složitých předmětů, když je zapotřebí mnoho různých nástrojů, se využívají revolverové soustruhy. Lze na nich soustružit podélně, příčně, vrtat, vyvrtávat, vystružovat, řezat závity apod. Před započetím obrábění se všechny nástroje upnou do revolverové hlavy, tím se zkrátí vedlejší doba, která je nutná pro výměnu nástroje při použití například hrotového soustruhu s jedním upnutým nástrojem. Nástroje nepracují současně, vždy pracuje jen jeden, po ukončení práce se hlava pro další typ obrábění natočí.
Revolverové poloautomaty
K hromadné a velkosériové výrobě, kde se využívá maximálních řezných rychlostí, pro obrábění složitých předmětů se využívá revolverové poloautomaty. Vyznačují se velkou tuhostí, velkým příkonem motoru a využitím maximálních řezných rychlostí. Revolverová hlava je uzpůsobena k tomu, aby mohlo pracovat více nástrojů současně. Pracovní cyklus je plně automatizován, soustružník jen vkládá a upíná obrobky a spouští stroj.
Jednovřetenové poloautomaty
Dalším soustruhem pro obrábění složitých součástí jsou jednovřetenové automaty, hodí se však pro série větší jak 200 kusů. Pracovní cyklus je automatizován, stroj pracuje nepřetržitě, dokud se nespotřebuje tyč materiálu, která se postupně samočinně vysouvá, nebo dokud se nevyprázdní zásobník.
Revolverové automaty
Revolverové automaty s revolverovou hlavou a dvěma až třemi příčnými suporty se stavějí pro průchod tyčového materiálu obvykle ø 12 až 40 mm. Tyto stroje jsou rychloběžné, jejich pracovní cyklus je řízen hlavní a pomocnou rozvodovou hřídelí.
Automaty na dlouhé součásti
Oproti předchozímu typu nemají automaty na dlouhé součásti upnut obrobek letmo, ale vysouvá se a je veden pouzdrem opěrné lunety. Na těchto strojích se obrábí přesně tažený tyčový materiál, který je upnut ve vřetenu. Při soustružení se neposouvá nůž, ale vřeteník s upnutým obrobkem.
Několika vřetenové automaty
U těchto strojů se v hromadné a velkosériové výrobě dosahuje zvýšení produktivity nejen automatizací, ale taky současným použitím pracovních vřeten. Vřetena jsou obvykle uspořádána v kruhu a jejich počet bývá 4, 5, 6 nebo 8. Po skončení jedné operace se vřeteno pootočí a pokračuje další operace. Po skončení cyklu vřetena je výrobek hotov. Automaty se stavějí s vřeteny svislými nebo vodorovnými.
Zvláštní soustruhy
Pro speciální operace se z hrotových soustruhů vyvinuly zvláštní soustruhy, a to jejich přizpůsobením pro některé speciální operace, které se na obvyklých soustruzích obtížně provádějí nebo pro které univerzální soustruhy jsou zbytečně složité či málo výkonné. K zvláštním soustruhům náleží soustruhy podtáčecí, soustruhy na klikové hřídele, na vačkové hřídele, na upichování tyčí a trubek, na písty, na válce, na železniční dvojkolí a další.