Care sunt componentele unui strung universal?

Vreau să discutăm despre un utilaj industrial cu adevărat special. Acest utilaj nu trebuie să lipsească din niciun atelier meşteşugăresc. Erau întrebările alea de genul: Ce ai lua cu tine pe planeta Marte? Răspunsul meu, pe lângă apă şi mâncare, ar fi fost strungul, pentru că într-adevăr, chiar nu poţi fără strung. Strugul este un fel de instrument de precizie, insistând asupra preciziei. El este un utilaj rotativ care permite transformarea unor materiale, în piese. Aceste materiale se numesc semi-prefabricate, sau așa o să le găsiți în literatura de specialitate.

Cu ajutorul strungului, se execută procesul de așchiere, obținându-se o piesă. Aşchierea, alături de procesele de frezare, robotare, găurire și rectificare, reprezintă 90% din procesele folosite pentru prelucrarea metalelor. Procesul de frezare se face cu o freză, procesul de găurire se face cu o maşină de găurit, cel de robotare cu mașina de robotat, iar cel de rectificare cu mașina de rectificat. Strugul este mai special pentru că este singurul utilaj care se poate face pe el însuşi. Niciun alt utilaj nu se poate reface pe el însăși din niște bucăți de oțel ordinar.

Batiul, cea mai mare și mai lungă componentă

Batiul este cea mai mare componentă a unui strung. De multe ori, dacă batiul s-a strâmbat sau s-a spart, s-a dus şi strungul. Această componentă este foarte dreaptă şi se întinde pe întreaga lungime a utilajului. În imaginea de mai jos nu se vede tot batiul pentru să este acoperit de păpuşa fixă şi de cutia de viteze. Rigiditatea unui utilaj este în primul rând dependentă de batiu, indiferent de tipul utilajului. Strungul din imagine este suspendat pe nişte cutii de metal. În cutia din stânga este amplasat motorul electric, iar în cutia din dreapta este amplasat panoul de siguranţe al utilajului.

Batiul este doar partea colorată din poză, iar cutiile metalice nu contribuie la rigiditatea utilajului. Motivul ridicării batiului este că centrul strungului trebuie să fie adus la înălţimea cotului operatorului. Deseori, pentru atingerea unei rigidităţi cât mai mari, batiurile se construiesc din alte materiale rigide. Istoric vorbind, majoritatea batiurilor au fost construite din fontă. Fonta este mai rigidă decât oţelul la acţionări mecanice, dar şi la dilatare sau contractare termică. Mai nou, batiurile se fac din granit, din granit artificial, sau din polimeri epoxidici și alți compuși.

Există şi varianta batiului din beton, deşi puţine modele sunt disponibile din cauza greutăţii. Producătorii au responsabilitate transportului şi a garanţiei, iar uneori transportul unei bucăţi mari de beton costă mai mult decât fabricarea obiectului în sine. Batiurile de beton sunt veşnice. Ele nu ruginesc, nu se sparg aşa de uşor ca cele din granit sau fontă, nu au nevoie de protecţie prin vopsire, etc. Pe de altă parte, nici nu se mai pot găuri, adapta sau modifica după turnare, aşa cum poţi face la cele din fontă.

Păpuşa fixă, cea mai puternică componentă

Păpuşa fixă este, într-un fel, creierul strungului şi este practic o cutie plină cu mecanisme. De aici se pot seta vitezele axului care ajunge să ne rotească efectiv piesa. Această componentă este similară cu mecanismele unui automobil, doar că mecanismele din ea, sunt mult mai performante, mai eficiente, mai puternice şi mai silenţioase. Putem compara păpuşa fixă cu mecanismul unui ceas elveţian de mari dimensiuni. În şi pe această cutie se găseşte transmisia, pe care o vom discuta mai jos.

Transmisia preia puterea mecanică de la motorul electric şi o transferă spre universal. Despre universal o să vorbim un pic mai jos. Pe păpuşa fixă o să găsim multe mânere pentru reglarea vitezelor pe care le va avea universalul. Aceste viteze sunt obţinute combinând diferite roţi dinţate din interiorul păpuşii fixe. Cutia de viteze despre care o să vorbim mai jos, este o componentă total diferită, dar este dependentă de viteza de rotaţie a universalului. Construcţia acestei componente, adică păpușa fixă, este cea mai dificilă și mai scumpă.

Rulmenţii sunt de precizie, roţile dinţate sunt şi ele de precizie, iar toate sunt scufundate parţial în ulei lubrifiant pentru a reduce pe cât posibil uzura şi oxidarea acestor componente precise și scumpe. În procesul de construcţie, păpuşa fixă este calibrată pentru a avea centrul axului pe centrul batiului. Deci vreau să înţelegeţi că general vorbind, batiul şi păpuşa fixă sunt două componente total diferite. Uneori, când batiul se uzează într-o parte, acesta se poate inversa. Alternativ, este posibil să păstrăm batiul și să-i găsim o altă păpușă fixă.

Universalul, cea mai … universală componentă

Universalul este partea care prinde piesa şi o ţine pe tot procesul de aşchiere. Prinderea este foarte puternică, iar materialului care urmează să fie prelucrat nu se mişcă, cel puțin în teorie. Acest universal poate să prindă datorită bacurilor care presează piesa/materialul din direcţii concentric opuse. Există universale cu 2 bacuri, de obicei pentru piese foarte mici. Apoi sunt cele cu 3 sau 6 bacuri, iar acestea sunt concentrice, adică se mişcă sincronizat spre centrul universalului, aceeaşi mişcare fiind posibilă şi inrevers, pentru slăbirea bacurilor și deschidere.

Aceste universale sunt pentru piese rotunde, dacă dorim să prindem o piesă pătrată sau de formă neregulată, vom folosi un universal cu patru bacuri. În cazul universalului cu 4 bacuri, vreau să informez că strungul va tăia în funcţie de centrul strungului, nu în funcţie de centrul piesei necentrate. Universalul nu este singurul mod de a prinde o piesă. De fapt, nu este nici cel mai precis mod, şi nici cel mai rapid, dar este universal. Există două explicaţii pentru care i se spune universal şi nu fălci, mandrină sau menghină.

Prima este legată de utilizare. Având cea mai mare aplicabilitate dintre toate celelalte metode de prindere în prelucrarea metalelor. A doua este că poate să prindă corect orice tip de formă, inclusiv pe interiorul piesei, dacă ne imaginăm o ţeavă sau un tub. O altă modalitate de prindere a pieselor pe strung, este bucşa elastică. Voi vorbi despre asta în articolul 1n-cu3and – Variante pentru prinderea pieselor în utilajele de prelucrare metalică, când mă voi mobiliza să-l și scriu.

Căruciorul sau căruciorul, cea mai mobilă componentă

Căruţul este o componentă care se mişcă înainte şi înapoi pe lungimea batiului pentru a pune cuţitul, portcuţitul şi sania în poziţia necesară. El arată ca o cutie şi are o singură direcţie pe axa Z, înaintând ori dreapta, ori stânga. Este adevărat că există unele strunguri cu două cărucioare, care se pot şi interconecta, dar tot pe Z se vor mișca. Acele modele prelucrează piesa de la jumătate spre universal şi de la mijloc spre păpuşa mobilă. Pe căruţ o să găsim multe manete, iar uneori o să găsim chiar și un motor electric.

Rolul primei manete este de a selecta direcţia de mişcare a căruţului sau de a sta pe loc, această manetă având de obicei trei poziţii. Aceste poziţii sunt stânga, zero care se mai numeşte punct mort şi dreapta. Această manetă comandă selectarea şurubului de filetare, fiind primul şurub orizontal de sus. A doua manetă funcţionează exact ca prima, însă are rolul de a cupla căruţul la bara cu şanţ/bara de putere, adică a doua bară de sus. Această manetă activează tăierea materialului prealucrat, prin înaintare mecanizată. A treia manetă se conectează tot la bara de putere, dar cu alt scop.

A treia manetă are rolul de a directa puterea de torsiune de la direcţia înainte-înapoi, la direcţia perpendiculară acesteia. Adică apăsa cuţitul de tăiere a strungului în piesă, pe axa X. La CNC-uri, acest lucru se face cu servomotoare în ambele direcţii simultan, dar la strungurile mecanice acest lucru se face pe rând. A patra manetă se conectează la a treia bară de jos, adică bara de ambreiaj care opreşte şi porneşte cuplul motorului electric pornit. Această ultimă manetă este o caracteristică a strungurilor de calitate.

Păpuşa mobilă, cea mai codaşă componentă

Universalul prinde piesa dintr-un capăt, cu ajutorul bacurilor. Aceste bacuri sunt relativ scurte şi nu reuşesc să ţină concentric şi rigid piese lungi, mai ales la viteze mari. Soluţia este sprijinirea materialului prelucrat, sau a piesei, după caz, și la celălalt capăt. Păpuşa mobilă este chiar componentă care  sprijină piesele lungi sau piesele grele, la celălalt capăt. Îi spune “mobilă” pentru că ea circulă mai mult sau mai puţin spre universal, pe când păpuşa fixă nu îşi schimbă poziţia.

Este important să înţelegem că şi păpuşa mobilă are componentele ei. Pinola este partea cilindrică din interiorul păpuşii mobile care ajută la mărirea sau micşorarea spaţiului între piesa prinsă în universal şi păpuşa mobilă. Componenta codaşă se împinge cu mâna pâna în apropiere de partea materialului opusă universalului. Apoi ea se blochează în acel loc cu o manetă aflată pe corpul ei. Elementul care face contact cu piesa este ţinut în pinolă şi ce numeşte vârf de centrare.

Pentru a prinde materialul concentric este nevoie de o gaură în material. Această gaură se face tot cu ajutorul pinolei. Odată ce păpuşa mobilă este împinsă destul de aproape de materialul ce urmează a fi fixat concentric, se acţionează o roată de mână care împinge cu precizie vârful de centrare spre gaura făcută în material. Astfel se produce contactul între vârf şi material, sprijinirea materialului la celalalt capăt, dar şi strângerea suficientă între păpuşa mobilă şi universal.

Cutia de viteze, cea mai des confundată componentă

Atenţie mare la diferenţele dintre transmisia strungului şi cutia de viteze. Ambele au roţi dinţate şi ambele rotesc ceva, dar sunt diferite. Cutia de viteze de la maşină afectează viteza de rotaţie a roţilor, dar la strung este foarte diferit. Această componentă este făcută pentru a conduce viteza de avans al căruciorului şi pasul filetelor. Filetul oricărui şurub, sau a oricărei bare filetate, este dictat după o formulă matematică construită într-o combinaţie de roţi dinţate din interiorul cutiei de viteze. Cu cât cutia de viteze este mai precisă, cu atât filetul este mai precis şi calitatea filetului mai bună.

Din cutia de viteze ies trei bare, prima bară de sus în jos are un filet pe ea, iar acest şurub lung şi mare se foloseşte pentru producerea precisă a filetelor. A doua bară de sus în jos este cilindrică şi are un şanţ în ea. Întotdeauna, bara cu şanţ are rolul de a trage sau împinge căruţul în relaţie cu lungimea batiului. Această bară se rotește cu o viteză mare, dar și cu o putere mare de torsiune. A treia bară de sus în jos, este ambreiajul. Bara de ambreiaj este prezentă la strungurile de calitate și găzduiște două manete. Una lângă păpușa fixă și una pe cărucior.

Vreau să vă vorbesc despre această manetă şi despre bara pe care alunecă maneta pentru că este un aspect important. Dar pentru că nu pot explica în puţine cuvinte, voi crea un articol separat. Acesta se va numi 1n-cu3and – Bara şi maneta de ambreiaj ale unui strung şi probabil că nu este o lectură prea interesantă în general. Deci nu mă grăbesc să-l scriu. Însă pentru cei interesaţi de designul de produs, restaurări de utilaje sau chiar operarea în condiţii de siguranţă a utilajelor, poate fi ceva indispensabil.