Основни принципи на швейцарския тип струговане

13 апр 2016

Източник: http://www.mmsonline.com/articles/understanding-swiss-type-machining

Считан в миналото за специализирана металообработваща машина, ЦПУ стругът швейцарски тип все повече намира място във фабрики, оборудвани с по-конвенционални ЦПУ машини. Ето какви са основните правила, които начинаещите в швейцарския тип обработка трябва да усвоят.

В кои сфери се използват ЦПУ стругове швейцарски тип? Отговорът би могъл да е с променлива тенденция. При проведеното проучване на капиталовите разходи от 2013г., забележима промяна в закупуването на машинно оборудване се отнася до фирмите, които възнамеряват да внедрят ЦПУ машина швейцарски тип. През изминалите години, проучването обикновено констатираше медицинско и електронно приложение за големи дялове от очакваното разходване за такъв тип машини. Тази година, очакваното разходване е по-равномерно разпределено в различни промишлени сфери. Ако тази промяна е знак за оформяща се тенденция, това означава, че много производители тепърва откриват преимуществата на швейцарския тип стругове и много фабрики въвеждат първите си машини от този тип.

Пример за това е Groth Manufacturing. Договорният производител, базиран в Карпентърсвил, щата Илинойс, разполага с 35 металообработващи машини с ЦПУ, включващи хоризонтални и вертикални обработващи центри и ЦПУ стругове. Последно закупената от тях машина е швейцарски тип струг .

Приложението в кокретния случай е в сферата на отбраната. Обработката със швейцарски тип стругове предоставя рентабилна възможност за производство на оси за прахозащитни капаци и бойни ударници, използвани при военните оръжия. Тези дълги и тънки компоненти са с допусково поле на диаметъра на детайла 0.0005 инча.

Президентът на компанията Джон Грот споделя, че първоначално компонентите са обработвани на по-конвенционален стругов център с ЦПУ, като точният диаметър е постиган чрез комбиниран ножодържач. Но когато клиентът е пожелал да му бъде предоставена възможност за поръчка на по-малки партиди детайли, за по-кратък срок на изпълнение, предприятието е трябвало да прибегне до поддържане на складови наличности, за да задоволи изискването. Съхранението на складовите запаси е довело до допълнителни разходи и се наложило г-н Грот да потърси варианти за компенсирането им. Повишената ефективност при по-бързото струговане на компонентите на швейцарски тип машина е осигурило необходимата икономия.

Швейцарският тип струг е разновидност на струговата машина, при който обработваният материал се подава през водеща люнетна втулка. Това означава, че инструментът за струговане по външния диаметър винаги може да извърши рязането на заготовката в близост до втулката, и следователно в близост до опорната точка, без значение колко дълъг е детайла. Машината подава заготовката, като я извежда от шпиндела и я придвижва покрай инструмента. Това прави ЦПУ стругът швейцарски тип изключително подходящ за дълги и тънки стругови детайли.

С внедряването на ЦПУ струг швейцарски тип, г-н Грот в известен смисъл затваря кръга. Предприятието му първоначално представлява цех, оборудван със стругови автомати. При закупуването му от предходния собственик, машинният парк включва гърбични автомати за прецизна изработка на малки стругови детайли. Г-н Грот, производител на режещи инструменти, не е имал предишен опит с такъв тип машини, затова се е самообучил да работи с тях. Той е инвестирал собствено време и усилия, за да се научи как да настройва машините и как да ги използва ефективно, дори ефикасно. Благодарение на приходите от тези машини, той постепенно разширява производствения цех (от първоначалните 7 000 квадратни фута до сегашните 22 000 квадратни фута) и постепенно внедрява машини с цифрово-програмно управление. Последната от тях е швейцарски тип.

Правейки съпоставка с други ЦПУ машини, той споделя, че най-много време му е отнело да се приспособи към програмирането. Движенията, които извършва тази машина не се наблюдават при останалите ЦПУ стругове. Някои M-кодове и команди за изчакване също са различни. За да се научи да борави с машината и за да развие професионални умения за работа с нея, г-н Грот засега се въздържа от използване на CAM софтуер, за да може да извършва програмирането ръчно от командното табло.

"Искам да разбера какво мога да правя на тази машина и какви резултати бих могъл да постигна", заявява той. Ако открие и докаже, че движенията, които тя извършва, спестяват време, това ще му даде възможност за реализиране на по-висока бъдеща производителност на машината. Поне такъв е бил опитът му при изучаване на машините с гърбично задвижване от времето, когато фабриката му е била новооткрита. За пореден път, с швейцарския тип струг, г-н Грот се учи на ефективна машинна експлоатация.

Различна концепция

Дъглас Паолета има какво да сподели в това отношение. Като програмист на швейцарски тип машини с ЦПУ, той осъзнава нарастващата им популярност и основава фирма, която оказва съдействие на металообработващите предприятия за придобиване на професионални умения за експлоатацията им. "Encompass Swiss Consulting", разположена в Ричмънд Хайтс, щата Охайо, се занимава както с договорно програмиране, така и с обучение, свързано с този тип машини.

В сравнение със струговането на конвенционални ЦПУ машини, обработката на швейцарски тип струг изисква различен подход, твърди той. Операторите и програмистите, които преминават от единия тип машина към другия, трябва да приспособят мисленето си по отношение на обработващия цикъл в различни аспекти. Той изтъква следните различия:

• 1. Отрицателният знак става положителен

   

  При швейцарския тип струг, движението на ос Z идва от движението на заготовката, а не от инструмента. Промяната оказва влияние върху принципа за програмиране на корекциите.

  Той казва: "При конвенционалния струг, обработваният материал е издаден на определена дължина от патронника. Челната повърхност на детайла е Z нула, a цялата останала част от детайла е Z отрицателна." За съпоставка, на швейцарски тип машина, струговият инструмент е неподвижен, а материалът се движи. " Челната повърхност на детайла е Z нула, както при конвенционалния струг, но цялата останала част след челната повърхност е Z положителна."

  Тази разлика е трябва да се има предвид по отношение на корекциите по Z. По-дългата дъжина на струговане или по-дълбокият проход на пробиване налагат отрицателна корекция при конвенционалния струг, но изискват положителна корекция при швейцарския тип.

• 2. Обработка на отделни сегменти

   

  Последователността на рязане в цикъла също се променя при швейцарския тип струг. При конвенционалния струг, обикновено се извършва грубо струговане и чисто струговане на заготовката, след което машината извършва операции като нарязване на канали по външния диаметър или резбонарязване за завършване на детайла. При швейцарския тип струг принципът е различен.

  "Поради дължината на водещата люнетна втулка, трябва да сегментираме детайла на отделни части, защото в противен случай прътовият материал ще изпадне от водещия люнет при оттегляне на материала", твърди той. Това сегментиране обикновено означава обработка на детайла на части от 0.750 инча, дължината на площа на стандартната водеща люнетна втулка. Така последователността за обработка може да изглежда по следния начин: струговане по външен диаметър до мястото за нарязване на канал, обработка на канала, връщане на предходния инструмент за възобновяване на струговането по външен диаметър и т.н.

• 3. Водещата люнетна втулка е съществен компонент

   

  Водещият люнет е най-важният компонент при швейцарския тип машина. Размерът му е от съществено значение. Изборът на неподходящ за конкретния обработван детайл люнет, ще доведе до ексцентрицитет.

  Освен това, люнетните втулки се изработват от различни материали - карбид, чугун тип Meehanite, стомана - тъй като вероятността от взаимодействие с материала на обработвания детайл е друг решаващ фактор, който трябва да се има предвид.

• 4. Масло вместо вода

   

  Повечето машини швейцарски тип използват масло като смазочно-охлаждаща течност, а не вода. Мазилната способност е по-добра. Предимствата включват невъзможност за развитие на причиняващи миризма бактерии, както и за сбръчкване на ръцете от целодневния контакт с охлаждаща течност на водна основа. Главният недостатък се съдържа в смисъла на думата "охлаждаща течност". В сравнение с водата, маслото по-неефективно разсейва топлината. Според г-н Паолета, бързото рязане, което швейцарският тип струг извършва, води до сгорещяване на работната зона до степен, при която може да се наложи използването на ръкавици или кърпи за смяната на инструментите. Разумна мярка е машината да се оборудва със система за предотвратяване на пожари.

• 5. Впечатляващи обработващи цикли

   

  Г-н Паолета споделя, че обича да наблюдава промяната в мисленето, която настъпва, когато оператор без предишен опит с швейцарски тип струг, успее само в един цикъл да изпълни детайл, който преди това е изисквал редица операции и дори обработка на различни машини. Конвенционалните стругове с ЦПУ обикновено имат три или четири оси. Швейцарският тип има между седем и тринадесет оси. Работниците във фабриката, сблъскващи се за първи път с такъв тип машина, остават изумени пред перспективата за големия обем работа, който може да бъде изпълнен за кратко време в малката работна зона на машината.

Двойна производителност

Г-н Грот също остана изумен, а неговият струг дори не е с толкова голям брой оси. Той изработва оръжейните компоненти на швейцарски тип машина само със стругови операции. Освен това, той се научи да подхожда внимателно при обработка на детайлите на по-конвенционален струг. При прекалено динамично рязане, тънките детайли се огъват дотолкова, че върху обработваната повърхност остават следи от инструментите. За сравнение, много по-голямата устойчивост, която швейцарският тип струг осигурява при рязане, означава, че вече не се налага да бъде предпазлив. Резултатът е повече от удвоена производителност на изработваните оръжейни компоненти.

Но в същото време, произвежданите серии не са големи. Въпреки, че неговите гърбични автомати не са пряко сравними с швейцарския тип машини, те предоставят добра производителност при прецизна обработка на малки струговани детайли. Дори все още открива нови работни места за тях. Въпреки това, те не са ефективни за малките производствени количества, които неговите клиенти все по-често поръчват, тъй като времената за настройка са прекалено големи. От тук следва, че стругът швейцарски тип е може би специално конструиран за дребни и фини детайли с малки допуски и производствени партиди.

Фабриката му ще внедри още един ЦПУ струг швейцарски тип, споделя той, тъй като вижда значителна перспектива в детайли, вписващи се в тази характеристика. Въпреки това, следващата швейцарски тип машина ще е с различни спецификации. Тази, с която разполагат в момента, е подбрана за конкретна категория детайли, с максимален размер на обработвания прът 12мм. Следващият му избор ще е прътов материал с размер до 20мм. Освен това, ще включва въртящи инструменти, което ще му даде възможност да проучи пълната гама детайли, които такъв тип машина би могла да произвежда.

Статия от списание “Modern Machine Shop”,
гл. редактор Питър Зелински