Podczas normalnej eksploatacji maszyn postępuje ich zużycie, które ma swoje opisane fazy. Wielu inżynierów, konstruktorów, technologów, eksploatatorów i specjalistów od materiałoznawstwa i tribologii próbuje zmienić ten wykres faz „życia” maszyny, niekiedy nawet z pewnym sukcesem, ale nie udaje się to do końca. Jest jednak też inna droga wydłużenia czasu funkcjonowania maszyny. Zużycie obrabiarki objawia się na ogół powstaniem luzów (na np. prowadnicach, wrzecionie czy suwaku prasy), które mają duży wpływ na dokładność wykonywanych na tej maszynie wyrobów. W tym przypadku ta inna droga wydłużenia „życia” maszyny polega na tym, by nie naprawiając zużytych zespołów maszyny (co bywa kosztowne i powoduje często dłuższy przestój maszyny) znaleźć takie rozwiązanie, w którym szkodliwość luzów będzie zneutralizowana.
Problem zużycia niektórych elementów maszyn ma duży wpływ na ocenę zużycia całej maszyny, która często potrzebna jest rzeczoznawcom do jej wyceny. Informacja ta ważna jest też w dziale utrzymania ruchu – do podjęcia decyzji o naprawie lub większym remoncie maszyny, a niekiedy o jej złomowaniu. W instrukcji użytkowania maszyny powinny być podane kryteria oceny zużycia przynajmniej głównych elementów, albo chociażby tylko tych, które mają wpływ na bezpieczeństwo operatora podczas eksploatacji maszyny, oraz sposób ich oceny. Niestety, najczęściej te kryteria nie są podane lub są bardzo lakoniczne.
Czasami sprawdza się luzy, stosując pospolity łom z podkładką oraz czujnik zegarowy. Można tak sprawdzić luzy wrzeciona w tokarce lub luzy suwaka prasy. Owszem, daje to jakiś pogląd, zwłaszcza gdy oceniający ma pewne doświadczenie w ocenie zużycia różnych maszyn. Oczywiście są też poważniejsze metody oceny zużycia maszyn, ale omówienie ich przekracza ramy tego artykułu.
Kategorią maszyn, w których podjęto udaną próbę zneutralizowania wpływu luzów suwaka na jakość wykonywanych detali są prasy. Luz suwaka, ze względu na charakter pracy prasy (mimośrodowy, kolanowy, korbowy i inny, o możliwości dosyć szybkiej utraty właściwości zakładanych warunków pracy suwaka prasy), powoduje jej dyskwalifikację lub konieczność poważnego remontu.
W Polsce produkowano kiedyś wielką liczbę pras, zwłaszcza mimośrodowych, typu PMS 2,5 do PMS 63. Stąd jeszcze duża ich ilość w różnych zakładach. Wiele z nich jest już nieprzydatnych do produkcji ze względu na zużycie. Dotyczy to też innych typów pras.
Praca pras elektromechanicznych polega na zamianie ruchu obrotowego koła zamachowego na ruch posuwisto-zwrotny suwaka. Rozpędzone przez silnik elektryczny koło zamachowe, pod wpływem załączenia sprzęgła przekazuje swoją energię na wał korbowy. Wtedy obraca się wał korbowy razem z kołem zamachowym. Połączony z wałem korbowym korbowód przekazuje energię poprzez łącznik na suwak prasy. Suwak porusza się w prowadnicach, zapewniając odpowiednią precyzję ruchu. Do suwaka przykręcona jest górna część wykrojnika – stempel, a do dolnego stołu prasy – matryca.
Siła nacisku to jeden z głównych parametrów decydujących o wyborze prasy. Kolejny parametr to wielkość skoku suwaka. W prasach mimośrodowych możemy regulować wielkość skoku suwaka. Inne parametry to nastawność suwaka i liczba skoków na minutę.
Uszkodzenia pras lub ślady zużycia objawiają się np. pęknięciem korpusu i zużyciem elementów będących w ruchu; w prasach mimośrodowych będą to wszelkie panewki i luzy poprzeczne suwaka, a w prasach śrubowych – nakrętka napędzające śrubę i gwint śruby. Nowe prasy mimośrodowe, kolanowe i śrubowe, mają pewne luzy fabryczne dla umożliwienia pracy prasy. Luzy te powiększają się jednak sukcesywnie w czasie eksploatacji maszyny.
Sprawdzenie luzów na panewkach oraz suwaku możemy dokonać w prosty sposób. Jeśli maszyna jest nieduża to pod suwak należy podłożyć łom i jakiś klocek na stole maszyny, tak aby stworzyć dźwignię. Po naciśnięciu tej dźwigni, gdy nie będzie luzów, suwak nie przemieści się. Jeśli jednak zauważymy podniesienie się suwaka lub niewielki ruch poprzeczny w zakresie 1-3 mm, to będzie świadczyć o powiększonym luzie. W większych maszynach używa się podnośnika hydraulicznego o odpowiedniej sile do ciężaru suwaka. A luz możemy dokładnie określić odpowiednim czujnikiem.
Konserwacja wykrojnika polega na okresowym ostrzeniu jego krawędzi tnących lub wymianie części uszkodzonych, czy zużytych. Aby tłocznik (wykrojnik) mógł prawidłowo pracować, niezbędne jest właściwe ustalenie elementów roboczych tłocznika względem siebie w czasie pracy. Każdy tłocznik (Rys. 1) składa się z płyty dolnej i górnej (najczęściej ze słupami prowadzącymi), matrycy (lub skrzynki tnącej z matrycą), stempla, czopa, elementów prowadzących materiał i ograniczających skok. Większość z tych części jest znormalizowana. Jednak duży wpływ na pracę wykrojnika i jego zużywanie mają luzy prasy. Jeżeli założymy, że prasa ma spowodować tylko nacisk o odpowiedniej sile, a luzami się nie przejmujemy, to należy zastosować przegubowe połączenie suwaka prasy z wykrojnikiem. Takim rozwiązaniem jest tzw. pływający czop, przedstawiony na rysunku 2. W części górnej jest on niezmieniony w stosunku do znormalizowanego czopa. Jednak dolna jego część jest wykonana w postaci podwójnego przegubu zbudowanego z podkładek stożkowych i kulistych. Taki czop może poza wychyleniami kątowymi nieco się przesuwać, niwelując siły poprzeczne zużytego suwaka. Zaproponowane luzy poprzeczne powinny być wystarczające w większości przypadków. Przy większych luzach suwaka należy taki przypadek specjalnie przeanalizować, np. poprzez rozrysowanie skrajnych wychyleń i przesuwów wynikających ze zmierzonych luzów prasy, a potem – dobranie odpowiednich wymiarów przegubu i powiększenie luzów poprzecznych.
1 – czop,
2 – podkładka stożkowa,
3 – podkładka kulista,
4 – płyta głowicowa,
5 – nakrętka i podkładka łożyskowa.
Na rysunku 3 pokazano inne rozwiązanie pływającego czopa, raczej dla już istniejących wykrojników. Umożliwia ono wyposażenie tych tłoczników w dodatkowy zespół pływającego czopa.
1 – czop,
2 – tuleja,
3 – kołek,
4 – płyta głowicowa,
5 – śruba imbusowa.
Oba rozwiązania należy traktować jako pewną ideę, sprawdzoną w praktyce przez długotrwałe jej stosowanie w jednej z fabryk silników elektrycznych, umożliwiającą zdolnym konstruktorom oprzyrządowania stosowanie własnych rozwiązań, nieraz prostszych lub bardziej dostosowanych do zwyczajów panujących w fabryce.
Zastosowanie tych rozwiązań, mało że umożliwia ponowne wykorzystanie pras, które ze względu na zużycie zostały już wyłączone z użytku, to jeszcze oszczędza większość wykrojników, gdyż zwiększa ich okres pomiędzy ostrzeniami, przykładowo z jednej zmiany na co trzy zmiany. Warto rozważyć zastosowanie pływającego czopa także nawet w nowych prasach.
Oczywiście prasa może mieć luzy, ale w pewnych granicach. Praca na nich musi być bezpieczna, a więc powinno dokonać się przeglądu prasy przez kompetentną osobę, która oceni, czy nie ma pęknięć korpusu, a luzy nie są zbyt duże, jak też czy zastosowano odpowiednie osłony zgodne z przepisami, zwłaszcza przestrzeni roboczej lub odpowiednie pulpity dwuręczne.
Występuje tu jeszcze dodatkowy aspekt związany ze stanem zużycia pras dla celów wyceny maszyny. Okazuje się, że do tej sprawy należy podchodzić niezwykle wnikliwie. Prasa może być mocno zużyta, ale jeszcze przydatna, dzięki zastosowaniu specjalnych rozwiązań konstrukcyjnych. Może to dotyczyć także innych maszyn, nie tylko pras.
Aleksander Łukomski
artykuł pochodzi z wydania 8/9 (155/156) sierpień/wrzesień 2020
