Soustružení
Obsah

Soustružení

Soustružení je třískové obrábění, kterým se zhotovují převážně součásti kruhového průřezu. Nástrojem je soustružnický nůž, stroj se nazývá soustruh.

Pracovní pohyby nástroje a obrobku

Hlavní řezný pohyb při soustružení je rotační a koná jej obrobek.

Vedlejší řezné pohyby jsou dva a vykonává je nástroj -  soustružnický nůž. Jsou to tyto pohyby:

  • Přísuv – nastavení hloubky řezu,

  • Posuv – samotné obrábění.

obrazek

Obr. 1: Pohyby při soustružení

Popis soustružnického nože

obrazek

Obr. 2: Popis soustružnického nože

Geometrie soustružnického nože

Geometrie (velikost úhlů řezného klínu) má vliv na správné a hospodárné obrábění. Uhly jsou značeny písmeny řecké abecedy.

Nejdůležitější úhly soustružnického nože:

  • α – úhel hřbetu,

  • β – úhel břitu,

  • γ – úhel čela,

obrazek

Obr. 3: Geometrie soustružnického nože

  • ε – úhel špičky,

  • χ – úhel hlavního ostří,

  • χ1 – úhel vedlejšího ostří,

obrazek

Obr. 4: Úhly špičky nože

  • λ – úhel sklonu ostří.

obrazek

Obr. 5: Úhly sklonu ostří

Druhy soustružnických nožů (viz rozšiřující pojmy)

Upínání soustružnických nožů (viz rozšiřující pojmy)

Popis soustruhu

Obr. 6: Popis soustruhu

Popis pracovních částí soustruhu

  1. Suport

obrazek

Obr. 7: Popis suportu

  • Podélné saně 1 se posouvají po vnější straně vedení lože. K podélným saním je připevněna suportová skříň 8. Posuv suportu může být strojní 31, který je ovládán pákou nebo ruční, který je ovládán ručními kolečky 41.

  • Příčné saně 2 jsou uloženy na rybinovitém vedení, které je v horní části podélných saní. Posuv je strojní nebo ruční pomocí ručního kolečka 3.

  • Otočná část 4  je uložena na příčných saních a lze s ní natáčet nožové saně s nožovou hlavou. Pomocí záměrné rysky a stupnice je možno nastavit velikost úhlu při soustružení krátkých kuželů.

  • Nožové saně 5  jsou uloženy na otočné části. Posouvají se pouze otáčením ručního kolečka 6. Používají se převážně pro soustružení krátkých kuželů a při řezání závitů nožem.

  • Nožová hlava 7, do které se upínají  soustružnické nože. Je možno do ní upnout až čtyři nože současně. Je otočná kolem středového šroubu, čímž umožňuje rychlou výměnu nástroje.

  1. Koník

obrazek

Obr. 8: Popis koníku

Koník je svou spodní částí uložen na loži soustruhu. Pomocí upínacího třmene a páky je ho možné ukotvit v kterémkoliv místě na loži.

Uvnitř horní části koníku je dutina, do které je posuvně uložena pinola. Pinola je ovládána (posouvána) ručním kolečkem. Do nástrojového kužele pinoly koníku se upínají:

  • středící hroty – slouží k podepření dlouhých a tenkých obrobků,

Obr. 9: Popis otočného středícího hrotu

  • vrtáky – slouží k výrobě otvoru,

  • vrtací hlavičky – slouží k upnutí menších vrtáků.

Druhy soustruhů (viz rozšiřující pojmy)

  • Hrotové soustruhy,

  • Univerzální hrotové soustruhy,

  • Čelní (lícní) soustruhy,

  • Revolverové soustruhy,

  • Karusely,

  • CNC soustruhy.

Upínání obrobků (viz rozšiřující pojmy)

Upnutí obrobku musí být pevné spolehlivé a bezpečné. Způsoby upnutí mohou být:

  • Mezi hroty,

  • Do sklíčidla,

  • Na lícní desku.

Základní práce na soustruhu (viz rozšiřující pojmy)

  • Soustružení čelních ploch,

  • Soustružení válcových ploch,

  • Soustružení vnitřních válcových ploch,

  • Vrtání,

  • Soustružení kuželových ploch,

  • Řezání závitů,

  • Upichování a zapichování.

Zdroje

  • BARTOŠ, Libor. Technologie 2. ročník: Obrábění. Lipová-lázně, 2008. Dostupné z: http://oulipova.cz/vyuka/strojari/Obrabeni.pdf
  • BOTHE, Otakar. Strojírenská technologie IV. Praha: SNTL, 1989.
  • DILLINGER, Josef. A KOL. Moderní strojírenství pro školu a praxi. Praha: Europa - Sobotáles cz., 2007. ISBN 978-80-86706-19-1
  • DRIENSKY, Dušan, Pavel FÚRIK, Terézia LEHMANOVÁ a Josef TOMAIDES. Strojní obrábění I. Praha: SNTL, 1988.
  • FISCHER, Ulrich. A KOL. Základy strojnictví. Praha: Europa - Sobotáles cz., 2004. ISBN 80-86706-09-5
  • HLUCHÝ, Miroslav. A KOL. Strojírenská technologie. Praha: SNTL, 1975.
  • Multimediální výuka SOUSTRUŽENÍ. PANNA, Radomír. [online prezentace]. 2004 [cit. 2014-11-12]. Dostupné z: http://www.osu.cz/dokumenty/proportal/pdf/kpv/soustruzeni/index.htm

Obrázky

 

Testy

  • Soustružení

    Celkem otázek: 10

Rozšiřující pojmy

Dělení soustružnických nožů

Podle směru obrábění

  • Levé (a)
  • Pravé (b)

Obr. 10: Levý a pravý soustružnický nůž

Podle druhu obráběné plochy

  • Vnější
  • Vnitřní

 

Obr. 11: Vnější a vnitřní soustružnický nůž

Podle prováděné práce

Obr. 12: Druhy soustružnických nožů podle činnosti

Rozšiřující pojmy

Upínání  soustružnických nožů

Při soustružení vznikají velké řezné síly, proto musí být nástroj pevně a bezpečně upnut. Soustružnické nože se upínají do nožové hlavy nebo nožového držáku. Nožová hlava umožňuje upnout až 4 soustružnické nože.

Pro správné upnutí je nutno dodržet tyto základní pravidla:

  • nůž musí dosedat na upínací plochu celou svojí základnou,
  • nůž musí být upnut minimálně dvěma šrouby,
  • špička nože musí být v ose soustruhu,
  • vyložení nože z nožové hlavy nesmí být větší než dvojnásobek výšky nože.

Obr. 13: Zásady upínání soustružnických nožů

Nožová hlava

Obr. 14: Nožová hlava

Rozšiřující pojmy

Druhy soustruhů

Hrotové soustruhy

Slouží k obrábění válcových ploch upnutých mezi hroty, do sklíčidla, na upínací desky, na trny apod.

Dělí se na univerzální a produkční:

Univerzální hrotové soustruhy

Jsou vhodné pro kusovou a malosériovou výrobu. 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 s nimi lze provádět i další operace, např. kopírování.

Obr.15: Univerzální hrotový soustruh

Produkční hrotové soustruhy

Byly určeny pro sériovou výrobu. Mají vyšší výkon motoru. Upínání materiálu a koníku je mechanizováno a pro zvýšení produktivity práce se používá různých přídavných zařízení.

Čelní (lícní) soustruhy

Používají se v kusové výrobě k soustružení obrobků velkého průměru a krátké délky. Obrobek se upíná na lícní desku s radiálními drážkami, do nichž se vkládají upínací čelisti. Upnutí obrobků velkých průměrů umožňuje mezera (jáma) mezi vřeteníkem a ložem soustruhu. Nevýhodou čelních soustruhů je namáhavé upínání součástí a velké namáhání ložisek vřetena. Výhodou je jejich malá hmotnost a malá půdorysná plocha.

Obr. 16: Popis čelního soustruhu

Obr. 17: Čelní soustruh

Revolverové soustruhy

Revolverové soustruhy se  uplatňují v sériové výrobě při obrábění složitých předmětů, kde  je třeba použít mnoho různých nástrojů. Lze na nich  podélně i příčně soustružit, 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 do požadované polohy.

 

Obr. 18: Revolverový soustruh

Svislé soustruhy (Karusely)

Na rozdíl od ostatních soustruhů mají svislé soustruhy upínací desku vodorovně, což umožňuje ubrábět velké a těžké obrobky. Velikost karuselu charakterizuje průměr upínací desky, která se pohybuje od 800 mm po 22000 mm. Menší soustruhy (do průměru upínací desky 2500 mm) se vyrábějí jako jednostojanové,větší jako dvoustojanové. Na stojanech se pohybuje příčník, na které jsou uloženy suporty s nožovou hlavou pro upnutí nástrojů.

Obr. 19: Dvoustojanový karusel

CNC soustruhy

Pro tovární výrobu se používají převážně číslicově řízené (NC) soustruhy. Při řízení počítačem mluvíme o CNC řízení. Jednoduchý soustruh (bez ručního ovládání) má pracovní vřeteno a revolverovou  nástrojovou hlavu, řízenou v podélném i příčném pohybu (v osách X a Z). Soustruh je možné většinou dovybavit další revolverovou hlavou z druhé strany nebo nástrojovou hlavou s pohonem pro frézování nevo vrtání.

Obr. 20: CNC soustruh

Rozšiřující pojmy

Upínání obrobků

Při soustružení musí být obrobek bezpečně upnut, aby se tlakem nože neuvolnil, byla zajištěna jeho správná poloha a aby se na něj přenášel rotační pohyb z vřetena. Upínání může být:

Mezi hroty

Jeden hrot je ve vřetenu soustruhu a druhý hrot je v pinole koníka. Obě čela obrobku musí být zarovnána a do středu čelní plochy navrtány středící důlky. Materiál se nasadí mezi hroty do důlků a otáčení zajistí unášecí srdce. To se navlékne na kulatinu, utáhne šroubem a zaklesne do unášecího kotouče. Pokud je hrot v koníku pevný musí se mazat. Většinou se ale do koníku naráží otočný hrot.

:

Obr. 21: Unášecí srdce

 

Do sklíčidla

Je to nejčastější způsob upínání obrobků, protože je nejjednodušší a nejrychlejší. Sklíčidla mohou být:

  • Tříčelisťová – pro upínání kruhových a šestihranných materiálů
  • Čtyřčelisťová – pro upínání čtyřhranných materiálů
  • Vícečelisťová – pro speciální účely

Sklíčidlo je našroubováno na vřeteno. Čelisti se ovládají jedním klíčem, který se zasunuje do čtyřhraných otvorů umístěných po obvodu sklíčidla. Současný pohyb všech čelistí umožňuje kotouč se spirálovitým závitem, který zapadá do drážek čelistí. Čelisti je také možno otáčet, čímž je umožněno upnutí obrobku zvenku i zevnitř.

Obr. 22: Tříčelisťové sklíčidlo

Obr. 23: Mechanismus ovládání čelistí sklíčidla

Ovládání čelistí může být:

  • Ruční
  • Hydraulické
  • Pneumatické
  • Elektromechanické

Na lícní desku

Na rozdíl od sklíčidla má lícní deska čtyři samostatně stavitelné čelisti, které umožňují upínání součástí nepravidelného tvaru.

Obr. 24: Lícní deska

Luneta

Při obrábění dlouhých a tenkých obrobků dochází k jejich prohýbání. Luneta je zařízení, které svými třemi dorazy uvedenému prohýbání zamezí. 

Obr. 25: Luneta

Rozšiřující pojmy

Základní práce na soustruhu

Soustružení čelních ploch

Čelní plocha je příčná rovinná plocha u obrobků rotačního tvaru.

Čelní plochy se soustruží proto, aby obrobky měly požadovanou:

  • délku,
  • předepsaný tvar,
  • požadovanou drsnost povrchu.

Při soustružení se nůž posunuje ve směru kolmém na osu vřetena. K čelnímu soustružení se nejčastěji používá ohnutý ubírací nůž. Důležité je  výškové upnutí nože se špičkou přesně v ose soustruhu. Pro krátké, těžce přístupné čelní plochy a pro obrobky upnuté mezi hroty lze použít stranový ubírací nůž. 

Obr. 26: Soustružení čelních ploch

Soustružení válcových ploch

Mezi součásti, kde se využívá soustružení vnějších válcových ploch patří  nejčastěji tělesa šroubů, různá pouzdra, hřídele a čepy. Při soustružení využíváme dvě základní operace:

  • hrubování - je to odebrání co největší vrstvy materiálu za co nejkratší čas. V této fázi se nekladou žádné požadavky na drsnost obráběného povrchu,
  • soustružení na čisto - následuje po hrubování a cílem je dosáhnout předepsané přesnosti rozměru a drsnosti povrchu.

 

  

Obr. 27: Soustružení venkovních válcových ploch

Soustružení vnitřních válcových ploch

Soustružení vnitřních válcových ploch se používá tehdy, jestliže nelze dosáhnout požadované přesnosti rozměrů děr vrtáním, nebo vyhrubováním.

Přesné zhotovení děr se provádí tak, že se v materiálu nejprve navrtá díra a ta se pak soustruží, nebo se soustruží hrubá díra ponechaná v odlitcích. K vyvrtávání těchto děr se používají nože, jejichž tvar a velikost závisí na velikosti a tvaru vyvrtávané díry.

  

Obr. 28: Soustružení vnitřních válcových ploch

Vrtání

Vrtání je nejběžnější pracovní operace používaná na soustruhu. Díry vrtané na soustruhu jsou přesnější než na vrtačce. Pravidla při vrtání na soustruhu jsou stejná jako u vrtačky, ale rozdíl je v tom, že obrobek se točí a vrták, který se posouvá do řezu stojí. Obrobek je upnut do sklíčidla a v čele se musí předvrtávat středící důlek středícím vrtákem. Pro samotné vrtání se používají nejčastěji šroubovité vrtáky.

Vrtáky s kuželovou stopkou se narážejí přímo do kuželové dutiny pinoly koníka. Rozdíly ve velikostech stopky a dutiny se vymezují redukčními pouzdry. Vrtáky s válcovou stopkou se upínají do sklíčidel s kuželovým trnem, který se narazí do kuželové dutin pinoly koníka.

Soustružení kuželových ploch

Krátké kužely se soustruží pootočením nožových saní o požadovaný úhel.

Samotné obrábění se musí provádět ovládacím kolečkem nožových saní – ne celým suportem!

Obr. 29: Soustružení krátkých kuželů

            Dlouhé kužely se soustruží celým suportem, ale materiál je podepřen koníkem, který je vyosen o určený rozměr kuželovitosti. Při tomto soustružení je výhodou použití strojního posuvu suportu.

Obr. 30: Soustružení dlouhých kuželů

Řezání závitů

Závity řežeme:

  • Závitovým očkem nebo závitníkem na nejmenší otáčky vřetena. Kolmost zavedení nástroje se provede pinolou koníka (u závitového očka) nebo hrotem (u závitníku).
  • Závitovým nožem, který má tvar profilu závitu a stoupání závitu se nastavuje přímo v převodové skříni soustruhu.


Obr. 31: Řezání závitu nožem

Obr. 32: Řezání vnějšího závitu

Obr. 33: Řezání vnitřního závitu

 

 

 

Odkaz

Video - jemné a těžké soustružení

Video – ukázka vnitřního a vnějšího soustružení

Video – soustružení krátkého kužele pomocí nožových sani

Video – soustružení závitů závitovým nožem

Video – upichování

Video – zapichování i další pracovní operace na soustruhu

Kontrolní otázka

Vyjmenujte hlavní zásady při upínání soustružnického nože.

 

Určeno i pro žáky ZŠ.