Избор на стругови машини

Част I. Какви са основните критерии за оптимален избор на стругови машини?

Изборът на стругови машини е процес, който най-общо се подчинява на две основни групи критерии - обективни и субективни. Струговите машини принадлежат към групата на основните средства за производство. В тази връзка при техния избор трябва да се вземат предвид както конкретните специфики на струговите машини, така и общите характеристики на основните средства за производство. Когато се говори за обективните критерии, на които се базира изборът им, се отчитат следните три общи фактора, валидни за всеки тип производствена мощност, независимо от вида и областта на нейното приложение, а именно:качество, функции и цена
Логично, сред субективните критерии е трудно да се откроят точни фактори за избор, тъй като всеки би могъл да има различна представа и виждане във връзка с конкретния избор.

Анализът на фактора качество се базира на следните критерии:
l Наличие, големина и обхват на гаранционния период на струговата машина;
l Наличие на адекватен регионален сервиз;
l Избор на конструктивните решения в струговата машина и статистика на основните проблеми, възникващи при нея, момента на тяхното появяване, отнесен във времето (брой на проблемите, докато машината е в и извън гаранционен срок).
От друга стана анализът на фактора функции на струговата машина включва техническите й характеристики, както и предлаганите към нея аксесоари.
Най-еднозначен е факторът цена, въпреки че понякога чисто ценово се прави съпоставка на машини от различен клас като качество и функции.
Оптималният избор на стругова машина се базира на последователността от определени стъпки, които ще бъдат разгледани в следващите редове. Основни въпроси, стоящи пред инвеститора в нова стругова машина, са: Каква е стратегическата цел на закупуването й? Какъв тип детайли ще обработва тя? От какъв материал ще са обработваните детайли? И какъв е планираният финансов ресурс на инвестицията? Последователността на поставените въпроси не е случайна. Отговорът на всеки от тях е база за намиране на отговор на всеки следващ въпрос.

Стратегическата цел
би могла да е една или да е съвкупност от няколко цели. Типични стратегически цели са повишаване на производителността, повишаване на качеството на продукцията, гарантиране на повторяемост в качеството при изработката на стругови детайли, преориентиране в изпълнението на операции, изпълнявани до момента на няколко машини, към реализацията им само на една, както и комбинации от всички тези цели. Други цели са: премахване на тесен участък в производството, повишаване на конкурентноспособността на предприятието, разширяване на предлаганите услуги с цел отвоюване на по-голям пазарен дял или навлизане на нови пазари, оптимизация на производствените разходи, създаване на собствен спомагателен участък за поддръжка, ремонт, инструментална екипировка или сервиз и т.н. Изяснявайки стратегическата цел, която лежи в основата на всяко решение за закупуване на стругова машина, следва да се премине към намиране на отговор на въпроса за типа на детайлите и материала, от който те се изработват т.е. какъв е необходимият тип машина. Детайлите могат да бъдат едро, средно или малогабаритни. От друга страна, могат да бъдат с повишена сложност, средно сложни или елементарни за изпълнение. Също така е възможно да са чисто стругови детайли или да се нуждаят от последващи фрезови операции. Важно е дали изработваните детайли са масов продукт или са единични бройки.
Материалите, от които се обработват детайлите, също биха могли да бъдат изключително разнообразни, например обикновени стомани; легирани стомани; неръждаеми стомани; трудно обработваеми материали (титан и др.); материали с висока твърдост (закалени материали); алуминиеви сплави (разделят се на няколко вида, като основният критерий на разделението им е наличието на силиций в тях); мед; месинг; бронз; различни видове пластмаси, различни типове керамики и др.
Накрая изяснената в голяма степен функционалност на желаната стругова машина се съпоставя на планираните финансови средства
За да се изясни нагледно описаният механизъм на избор на стругова машина, нека да разгледаме следния пример. Стратегическата цел е да се повиши производителността и качеството на изработваните детайли в струговия участък на дадено предприятие. В него основно се изработват малогабаритни детайли, със сложна форма и с довършителни стругови операции. Детайлите са близки като форма и са предмет на масово производство. Използваният материал е основно неръждаема стомана. При така зададените параметри най-подходящият избор би бил многошпинделен стругови център с въртящи се фрезови инструменти от така наречения швейцарски тип, оборудван с прътоподаващо устройство. Разбира се, става въпрос за много груб избор, конкретизирането на който зависи от резултатите от подробния анализ на факторите качество, функции и цена. Направеният избор, обаче, е напълно достатъчен за формиране на начална отправна точка.
Като следваща стъпка е уместно да се съберат поне пет подробни и съпоставими оферти на избрания тип стругова машина. След първоначалното грубо отсяване е добре петте оферти да се сведат до три, за които да се направи пълна съпоставка.
Както вече бе споменато, първоначално анализът на фактора качество се прави на базата на няколко критерии, първият от които е наличие, големина и обхват на гаранционния период на струговата машина
Изключително предимство при избор е възможно най-дългият гаранционен период. От друга страна, е много важно да се проучи добре обхватът на гаранцията. Друг критерий за оценка на качеството е наличието на регионален сервиз
Често критерият се подценява, но той има определящо значение за продължителността на работа на струговата машина. Важно е компанията-производител да разполага със специализиран сервиз, който да има възможност да се отзове до 24 часа след възникване на повредата или нередността. Желателно е и да се даде предимство на сервиз, който държи на склад резервни части или да има възможност да ги достави за кратък период от време.
Какви са отделните възли на една стругова машина с цифрово програмно управление и относително класическа конструкция? Тя се състои от шпиндел, задвижвания по ос Z и ос Х, въртяща се глава за инструменти, хидравлична система, хидравлично затягащо устройство, охлаждаща система на основните възли, охлаждаща система в зоната на обработка, управление, основа и кутия на струговата машина. За всеки от изброените възли съществуват различни конструктивни решения.

При анализа на качеството на шпиндела
е необходимо да се обърне внимание на няколко характеристики, като същевременно се вземе под внимание типа на обработката, която ще се осъществява на машината. Сред характеристиките е избраният тип лагеруване в шпиндела. Ако се обработват малки детайли от цветни метали или техни сплави, се налага струговане на по-високи обороти, което означава, че подбраните лагери в шпиндела следва да са с висока износоустойчивост и да издържат на радиални натоварвания. В конкретния случай аксиалните натоварвания, породени от силите на рязане, не са толкова големи. Обратно, ако се обработват големи детайли от различен тип стомани, се изисква избор на конструктивно решение за шпиндела, което издържа както на радиални, така и на аксилани натоварвания. Причината е, че в случая се работи с голяма прибавка и аксиалните сили на рязане са значителни, докато необходимостта от високи обороти отпада.
Следващата характеристика на шпиндела е неговата точност на изработка. Тя определя както биенето на шпиндела, така и точността на присъединителните размери, към които се монтира затягащото устройство. Биенето на шпиндела и присъединителните размери за затягащото устройство са сред основните параметри, определящи точността на обработваните детайли, която би могла да постигне дадена стругова машина. Натоварването, което е в състояние да понесе един шпиндел, зависи не само от неговите механични характеристики, но и от задвижването му. Съществуват три основни типа задвижване на шпинделите на струговите машини: ремъчно задвижване, задвижване чрез редуктор и директно задвижване двигател-шпиндел. При обработката на цветни метали е възможно да се използва задвижване с ремък, но при останалите случаи, особено когато има нужда от голям въртящ момент и при рязането натоварванията са големи трябва да се изберат вариантите с редуктор или двигател-шпиндел.

Задвижванията по различните оси
Могат да се осъществят чрез различни конструктивни решения, които определят в голяма степен тяхното качество. База за анализ отново е видът на детайлите, които ще се обработват на машината. Масово са разпространени задвижвания с сачмено-винтова двойка. Този тип задвижване е доказало достойнствата си, но се отличава с по-малка товароносимост в сравнение с разработената на негова база ролково-винтова двойка. При по-големи натоварвания при рязане е препоръчително да се избере второто конструктивно решение. Също така, при високи натоварвания е препоръчително използването на направляващи, които са монолитни, не са с метални вложки и са плъзгащ тип лястовича опашка в комбинация с друг вид профил.

Когато става въпрос за качество на ротационната глава за инструменти трябва да се вземе предвид един много важен факт. Колкото и да е усъвършенствана една стругова машини, както и колкото добре да са обучени операторите, които работят на нея, е напълно възможно да се появи ситуация, характеризираща се с удар при работа. В този случай е необходимо да съществува слабо място, което да поддаде, за да не се стигне до по-сериозна повреда. В случая със струговите машини това е ротационната глава. Конструкцията на струговата машина е направена така, че при производствен инцидент да се промени само положението на ротационната глава и по-точно на питата с инструментите спрямо цялата геометрия на машината. След това е възможно чрез елементарна настройка от страна на оператора да се постигне отново фабричната точност. При така описаната възможност за авария е важно да се заложи на дизайн, който позволява лесна настройка след инцидент и е в състояние да понесе сериозни неконвенционални натоварвания. Обикновено това се постига чрез два щифта, разположени в центъра на питатата на ротационната глава, и един опорен болт, намиращ се зад питата на ротационната глава. Чрез тях се регулира настройката на питата спрямо оси x и z, както и съосността на питата спрямо оста на въртене на шпиндела на струговата машина.

Независимо отконструкцията на хидравличната система
на различните стругови машини, тяхното качество се определя най-вече от това дали производителите на хидравличните възли са направили компромис с използваните материали или не. Тъй като хидравличната система работи под налягане, е задължително да има протокол от тестовете на хидравличната система, приложен към техническата документация на машината. За съжаление, дори и при демонстрации на машината е много трудно да се види недостатък в тази система.

Друг вид система, чието качество не трябва да се подценява, еохлаждането на струговата машина
В случая става въпрос не за охлаждането на инструмента и детайла при обработка, а за охлаждането на възлите на самата машина, които се загряват по време на работа. Това основно са шпинделът, направляващите и управлението на машината. При недобро охлаждане на шпиндела, особено при високооборотните стругови машини, е възможно да се достигне до блокиране на лагерите, което води до сериозна и скъпоструваща повреда. Затова при избора на стругова машина е необходимо да изясни по какъв начин се мониторира температурата на шпиндела и какви конструктивни мерки са взети от производителя, за да се предпази той от прегряване.

Друг важен момент е охлаждането на направляващите
Важно е охлаждането на управлението на струговата машина да бъде винаги индиректно, т.е. затворената камера, в която са разположени силовата част и модулите за управление, да се охлажда косвено. Обикновено за охлаждане се използва въздух, който се засмуква от мощни вентилатори извън машината и чрез специална охладителна система се отвежда до невралгичните зони. Така засмуканият въздух охлажда от своя страна затворените пространства или модули съответно на шпиндела, направляващите или управлението. Този въздух няма пряк достъп до самите работни зони. За да се запази високото ниво на охлаждане, входящият въздух минава през филтрираща система. Следователно, доброто ниво на охлаждане зависи в значителна степен от използвания тип филтри и регулярната им подмяна. Задължително трябва да се използват филтри, които да ограничават проникването на прах от околния въздух. При охлаждане на шкафа с модулите за управление на струговата машина трябва да се дава предимство на машини с вътрешен кръг на охлаждане и добра изолация. При такъв тип охлаждане е налице външен кръг от въздух, засмукван от външната среда, който индиректно охлажда един вътрешен кръг от въздух, реализиран чрез вентилатори, разположени непосредствено в шкафа на управлението.

Статията продължава в следващ брой на сп. Инженеринг ревю.