alatni strojevi

ilustracija
ALATNI STROJEVI, obradbeni centar sa spremištem i automatskom izmjenom alata (INAS, Zagreb)
ilustracija1ilustracija2ilustracija3

alatni strojevi, strojevi za oblikovanje izrađevina od različitih materijala. Prije industrijske revolucije materijal se obrađivao uglavnom ručno ili se za pogon jednostavnih strojeva rabila vodena energija. Izumom parnoga stroja dobiven je siguran i pokretan izvor mehaničke energije za pogon strojeva, a poslije su se za pogon upotrijebili elektromotori. Tijekom XVIII. i XIX. st. konstruirana je većina osnovnih alatnih strojeva. Krajem XIX. st. alatni su strojevi postali temelj za masovnu proizvodnju i za razvoj industrijskog društva. Tijekom XX. st. uvedena su mnoga poboljšanja, osobito glede veće proizvodnosti i točnosti obradbe te u elektroničkom upravljanju i automatizaciji proizvodnje. Razvijaju se različite vrste nekonvencionalnih postupaka obradbe temeljenih na elektrokemijskim i ultrazvučnim osnovama. Posebno je važan razvoj visokobrzinske obradbe i visokodinamičkih alatnih strojeva, kojima se vrijeme obradbe može smanjiti 5 do 10 puta.

Alatni strojevi oblikuju izrađevine na više načina: odvajanjem čestica, deformacijom, odrezivanjem, primjenom elektriciteta i ultrazvuka ili različitim kemijskim postupcima. Alatni strojevi koji oblikuju odvajanjem čestica uz kružno glavno gibanje jesu tokarilice (→ tokarenje), glodalice (→ glodanje), bušilice i brusilice (→ brušenje), te kružne i krunske strojne pile, uz ravnocrtno glavno gibanje blanjalice (→ blanjanje) i strojne vrpčaste pile, a deformacijom i odrezivanjem preše i strojne škare. Suvremeni alatni strojevi mogu proizvesti izrađevine s točnošću ± 0,0025 mm, a posebni strojevi i ± 0,00005 mm.

Relativna razlika između brzine gibanja oštrice reznog alata i obratka (glavno gibanje) naziva se brzinom rezanja, a relativna brzina napredovanja alata u neobrađeni dio obratka (pomoćno gibanje ili posmak) naziva se posmičnom brzinom. Prilikom rezanja razvija se toplina i povećava se temperatura pa radi poboljšanja trajnosti alata i proizvodnosti valja provoditi hlađenje. To nije u tolikoj mjeri potrebno jedino prilikom visokobrzinske obradbe, gdje se toplina odvodi s odvojenim česticama, a alat i obradak ostaju relativno hladni.

U klasičnom procesu obradbe držalo se da alat treba biti mnogo tvrđi od obratka. Suvremeni su materijali vrlo tvrdi, posebno u zrakoplovnoj industriji (npr. visokolegirani čelici i slitine na bazi nikla) pa su se zbog toga razvili alternativni, nekonvencionalni načini obradbe: elektronskim mlazom, mlazom iona inertnoga plina, električnom iskrom visoke frekvencije, galvanskim otapanjem, laserom, plazmom, ultrazvukom, vodenim mlazom i kemijskim otapanjem. Tako se, npr., u obradbi mlazom elektrona ili iona na obradak usmjeruju visokoenergetski elektroni ili ioni plemenitog plina (argon), u elektrokemijskoj obradbi i obradbi električnim izbijanjem električni naboj pospješuje otapanje obratka prolazeći tekućim sredstvom kroz uski otvor, u ultrazvučnoj obradbi vibrirajuće tekuće abrazivno sredstvo odvaja čestice s obratka, itd.

Automatizacija alatnih strojeva

Automatizacija alatnih strojeva započela je vrlo rano, i to uglavnom u upravljanju brzinom rezanja, posmakom i izmjenjivanjem različitih vrsta alata. U početku su rješenja bila mehanička, ali nakon 1950., osobito od 1960., razvijali su se tzv. alatni strojevi NC (engl. Numerical Control), tj. numerički upravljani strojevi, dakle upravljani bušenim vrpcama, karticama ili magnetskim vrpcama, koje prema utvrđenom kodu aktiviraju sustav releja i servomehanizama, tako da su pojedini dijelovi procesa automatizirani. Međutim, ti su strojevi bili slabije fleksibilnosti. Od 1970. u upravljanju alatnim strojevima upotrebljavaju se miniračunala ili mikroračunala. To su tzv. alatni strojevi CNC (engl. Computer Numerical Control). Ti se strojevi mogu vrlo lako prilagoditi za različite radnje jednostavnijom promjenom programa. Upravljački je dio jednostavniji, jeftiniji, održavanje je lakše pa je izradak točniji i ekonomski isplativiji. Sustav DNC (engl. Direct Numerical Control) obuhvaća nekoliko spregnutih alatnih strojeva CNC, vođenih većim središnjim računalom. Suvremeni alatni strojevi CNC imaju adaptivno upravljanje (povratnu spregu), kojim se štite stroj i alat od mogućeg oštećenja i postiže veća proizvodnost. Tako se, npr., zakretni moment glavne osovine posebnim servouređajem održava unutar zadanih parametara.

Daljnjim razvojem automatizacije alatnih strojeva nastaju tzv. obradbeni centri, obično glodalice s automatskom zamjenom alata i obradaka te s nekoliko osi upravljanja. Na taj se način obradak može obraditi bez premještanja na drugi alatni stroj. Fleksibilni proizvodni sustav (engl. Flexible Manufacturing System, FMS) sastoji se od više proizvodnih jedinica, a povezan je s uređajem za automatsko rukovanje materijalom preko središnjega računala. Osnovna mu je značajka što promjena vrste izratka ne zahtijeva zaustavljanje proizvodnje, koja je jeftina i pri izradbi vrlo malih količina proizvoda. U suvremenome pristupu alatnim strojevima CNC ujedinjuju se funkcije konstrukcije i proizvodnje. To je tzv. koncepcija CAD/CAM (engl. Computer Aided Design/Computer Aided Manufacture), u kojoj se već prilikom konstruiranja analizira i proizvodnja, pa se odmah izrađuje i program obradbe na stroju CNC. Računalno povezivanje svih funkcija proizvodnje (engl. Computer Integrated Manufacturing, CIM) omogućit će razvoj automatizirane tvornice.

Proizvodnja alatnih strojeva u Hrvatskoj

Hrvatska ima dugogodišnju tradiciju u gradnji alatnih strojeva. Prva tvornica alatnih strojeva osnovana je u Zagrebu 1922. godine kao Metalska radionica Braća Ševčik. U toj su tvornici 1936. izrađeni prvi alatni strojevi, a 1937. započeta je serijska proizvodnja tokarilica. Nakon II. svjetskog rata stručnjaci i radnici te tvornice prelaze u novoosnovanu tvornicu alatnih strojeva Prvomajska, koja je ubrzo postala najvećom takvom tvornicom u regiji. U skladu sa svjetskim razvojem strojeva, Prvomajska je 1963. proizvela prvi programirani stroj, a 1969. prvi stroj NC; godine 1982. u toj je tvornici razvijena prva vlastita upravljačka naprava, a 1986. i prvi laserski stroj NC za rezanje lima i tokarski obradbeni centar s robotom. Tijekom 1970-ih proizvodnja se iz Zagreba širila u Rašu, Ivanec, Split. Usporedno s time, razvijala se i proizvodnja alatnih strojeva u Zadru, gdje je 1961. iz tvornice šivaćih strojeva Bagat osnovana tvornica specijalnih strojeva SAS-Zadar. U posljednja dva desetljeća proizvodnja je alatnih strojeva u Hrvatskoj u stagnaciji.

alatni strojevi. Hrvatska enciklopedija, mrežno izdanje. Leksikografski zavod Miroslav Krleža, 2018. Pristupljeno 17.12.2018. <http://www.enciklopedija.hr/Natuknica.aspx?ID=1347>.