4 Soustruhy v 18. století – začátek přesných strojů

První skutečné základy moderních strojních nástrojů začaly vznikat v 18. století. Soustruhy té doby se používaly hlavně při výrobě hodinek, zbraní a jemných kovových součástí. Konstrukce byly stále převážně dřevěné, ale již se objevovaly části z litého železa, zejména lože [4]. Velký vliv měl také vývoj šroubových mechanismů – začaly se vyrábět přesnější poháněcí šrouby, které umožnily stabilnější vedení vozíku [1]. Byla také zdokonalena konstrukce sklíčidel a upínačů, což bylo pro přesnou výrobu opakovatelných součástí velmi důležité [2]. Toto období bylo zlomovým bodem značně závislým na přechodu od ruční řemeslné výroby k postupné mechanizaci [1].

4.1 Vývoj přesnosti a metrologie ve výrobě soustruhů

Spolu s rozvojem soustruhů v 18. století nebyla důležitá pouze mechanická konstrukce, ale také vznik přesných měřicích přístrojů. Aby byl soustruh opravdu přesný, bylo nutné zavést měřicí systémy schopné kontrolovat rozměry na tisíciny milimetru [3]. První přesné měrky, posuvná měřidla, referenční pravítka, a především mikrometry se objevují právě v této době [3]. Bez těchto měřicích přístrojů by nebylo možné vyrábět přesné šrouby, které byly nezbytné pro parní stroje a později pro zbraně [3]. Soustruhy se tak postupně stávaly nejen výrobními stroji, ale také klíčovým nástrojem přesné inženýrské metrologie. Přesnost, která byla v dávných dobách měřena v milimetrech, byla ve 18. a 19. století změněna na desetiny milimetru. Tato změna umožnila vytvořit první průmyslové produkty s opakovatelnými rozměry.

5 Průmyslová revoluce

Průmyslová revoluce byla hlavním zlomem, který vedl k rozvoji soustruhů. Stroje, které již byly podobné těm dnešním, vznikly díky novým zdrojům energie a novým materiálům [1].

5.1 Parní a později elektrické pohony

Příchod parního stroje na konci 18. století poskytl soustruhům nový zdroj energie [1]. Bylo možné vyrábět větší, těžší a rychleji rotující obrobky. Později se rozšířily elektrické motory, které zajišťovaly stabilní a přesný provoz [2].

5.2 Henry Maudslay – „Otec soustruhu“

Henry Maudslay (1771–1831) je považován za nejvýznamnější osobnost té doby. Představil:

• přesné šroubové vedení,

• suport – posuvné zařízení pro nástroj,

• systém výměnných závitových lišt,

• první skutečně přesné kovové soustruhy.

Jeho stroje umožnily přesně vyrábět závity, válce a strojní součásti – základ moderního strojírenství [4].

5.3 První továrny na výrobu soustruhů

Průmyslová revoluce nepřinesla pouze vývoj samotných strojů, ale také vznik specializovaných továren zabývajících se výrobou strojních nástrojů. V Británii, USA a Německu se objevily první podniky, kde byly soustruhy sériově vyráběny [4]. Mezi nejvýznamnější patřily:

• Maudslay & Field (Londýn) – továrna Henryho Maudslaye [4]

• Sunderland Machine Works (USA) – jeden z prvních amerických producentů [7]

• Pfauter a Gildemeister (Německo) – pozdější světově známé značky [7]

Hromadná výroba strojů umožnila snížit cenu soustruhů a zpřístupnit je menším dílnám. Předtím si soustruh mohl dovolit pouze bohatý řemeslník nebo velká manufaktura [4], [7].

5.4 Vliv soustruhů na různé oblasti (zbraně, lodě, parní stroje)

Krásným příkladem významu soustruhu je výroba hlavní pro pušky a děla. Až do 19. století byly kovové hlavně často nepravidelné, měly odchylky a pušky se při střelbě deformovaly. S příchodem přesných soustruhů se stala možná nová forma výroby [1], [5]:

• dokonale hladké válcové vnitřní plochy

• drážkování (vývrt hlavně)

• stejnoměrná tloušťka stěny

Soustruhy měly podobné využití i v lodním a parním průmyslu, který byl na jejich výrobě válců, hřídelí, ložisek a pístů velmi závislý [1]. Soustruh se proto stal centrálním strojem celé průmyslové éry.

6 20. století

6.1 Vývoj klasických mechanických soustruhů

V 20. století se soustruhy staly standardem ve všech továrnách. Byly vybaveny převodovkami, lepšími ložisky, tvrzenými ocelovými díly a kvalitními nástroji z rychlořezné oceli [2]. Mechanické soustruhy umožňovaly přesnou výrobu os, hřídelí, šroubů, pouzder nebo dílů motorů. Kolem roku 1950 se začaly používat karbidové břitové destičky, které výrazně zvyšovaly životnost a rychlost obrábění [2].

6.2 Specializované typy (věžové, kolotočové)

• Revolverový soustruh – rychlá sériová výroba [2]

• Karuselový soustruh (vertikální) – vhodný pro velké a těžké obrobky [2]

• Hrotový a čelní soustruh – nejběžnější konstrukce [9]

6.3 Původ univerzální soustruhu

Kolem roku 1920 vznikl design, který je dodnes nejběžnějším typem – soustruh s podélně uloženým posuvem. Tento typ se stal standardem na odborných školách, v dílnách a továrnách [2], [3]. Soustruh měl:

• přední vřeteník

• zadní support

• lože s prizmatickými vedeními

• suport se třemi osami pohybu

S tímto vybavením bylo možné obrobit širokou škálu součástí – od malých hřídelí po větší válce a příruby. Během meziválečného období se soustruhy staly cenově dostupnějšími a začaly se používat i v malých podnicích [2].

6.4 Vývoj nástrojů – od rychlořezné oceli po karbid

Významným krokem ve vývoji byla také modernizace samotných řezných nástrojů. Rychlořezná ocel (HSS) Vynalezena kolem roku 1900. Umožnila řezné rychlosti až třikrát vyšší než běžná uhlíková ocel [2]. Karbidové břitové destičky (1950+) Tvrdé slinuté karbidy umožnily extrémně rychlé obrábění a dlouhou životnost destiček [2]. Povlakované destičky (TiN, TiAlN) Od 80. let se vyrábějí nástroje s povlakem, který prodlužuje životnost 5-10×. Dnes dominují průmyslu a zásadně určují možnosti moderního soustružení [2].