Суурь машин

Суурь машин гэж бэлдэцийг багажны тусламжтайгаар боловсруулах машиныг хэлэх бөгөөд багаж болон бэлдэцийн хөдөлгөөнийг суурь машинд урьдчилан зааж өгсөн байдагReimund Neugebauer (Hrsg.): Werkzeugmaschinen: Aufbau, Funktion und Anwendung von spanenden und abtragenden Werkzeugmaschinen, Springer, 2012, S. 4..

Суурь машинуудыг боловсруулалтын технологиор нь ангилна. Суурь машин нь ажлын машин бөгөөд багаж, багаж хэрэгсэл, хэмжих хэрэглэл болон шалгах хэрэгслийн хамтаар үйлдвэрлэлийн хэрэгсэлд тооцогддог. Хамгийн чухал суурь машинуудын тоонд Токарь болон фрезерийн суурь машин, цахилгаанаар уусгах машин, түүнчлэн механикийн шахагч болон алхан машин орно.

Суурь машинууд нь олон төрөл зориулалттай байх учраас төрөл бүрийн шалгуураар дотор нь ангилна: үйлдвэрлэх технологиор нь хэлбэржүүлэх болон огтлоx, мөн нийлүүлэх машин; автоматжуулалтын зэрэглэлээр нь: энгийн, автомат, CNC машин, боловсруулалтын төв, уян хатан үйлдвэрлэлтийн хорго, уян хатан үйлдвэрлэлтийн систем, уян хатан тээвэрлэлтийн дамжлага болон энгийн тээвэрлэлтийн дамжлага гэх мэт.

Орчин үеийн суурь машинууд нь ихэнхдээ модуль байдлаар хийгдсэн байна. Суурь машины үндсэн эд хэсэгт суурь буюу арал, хөтлүүр, чиглүүлэгч болон удирдлага орно. Цаашлаад суурь машиныг байршуулах фундамент, багаж хадгалагч- болон солигч, багаж хүлээн авагч, бэлдэцийг солигч, хэмжилтийн систем болон хангалт- болон зайлуулалтын төхөөрөмжүүд ч бас орно. 

Суурь машины өмнөх үеийн загвар нь магадгүй чулуун зэвсгийн үе байсан гэж үздэг бол орчин үеийн суурь машинууд нь аж үйлдвэрийн хувьсгалын эхэн үест англид бий болсон ба тун удалгүй аж үйлдвэрийн орнуудад ихээр түгэн тархсан байна. Анхандаа хэд хэдэн суурь машинууд ганцхан уурын хөдөлгүүртэй байсан бол 1900 оны үеэс эхлэн машин бүр тус тусдаа өөрийн гэсэн цахилгаан хөдөлгүүртэй болсон байна.

Тодорхойлолт
Суурь машины тухай олон тодорхойлолт байдаг. Эдгээр нь их бага хэмжээгээр тухайн суурь машиныг ямар суурь машины ангилалд хамааруулж болох ерөнхий мэдээллийг өгдөг. 
 Суурь машин гэдэг нь ажлын машин ба энэ машин нь бэлдэц дээр багажыг өөр хооронд нь тодорхой чиглүүлэгчээр нөлөөлнө.Отто Кинцль: Германы инженер болоод техникийн дээд сургуулийн багш байсан, мөн германы үйлдвэрлэх технологийн өнөөгийн стандарт ангилалтыг хийсэн. Суурь машин нь багаж- болон бэлдэцийн гар ажиллагааг орлон, мэдээллийг хүлээн авч боловсруулалт болон буцаан чиглүүлэх үйлдвэрлэлтийн процессийг гүйцэтгэнэ. (өргөтгөл)Tönshoff: Werkzeugmaschinen Springer, Berlin, 1995, S. 2.

Энэхүү богино тодорхойлолт нь хязгаарлагдмал боловч ойролцоо ажиллагаа бүхий олон суурь машины ерөнхий тодорхойлолт болж чаддаг.Tönshoff: Werkzeugmaschinen Springer, Berlin, 1995, S. 1f.

 Суурь машин нь ажлын машин бөгөөд үүнд бүх эрчим хүчний үүсгүүр болон хувьсгагчууд болох генератор, хөдөлгүүр, дамжуулагч зэрэг хүчний машиныг оруулдаггүй.
 Суурь машин нь бэлдэцийг боловсруулах болон бүтээгдхүүн үйлдвэрлэх зориулалттай. Энэ тодорхойлолтын хэсэг нь процесс техникийн машинуудаас ялгаx зорилготой ба процессийн технологи нь урсамтгай үйлдвэрлэх бүтээгдхүүн үйлдвэрлэх зориулалттай. 
 Суурь машинууд нь багажнууд ашиглана. Эдгээр багажинд жишээлбэл өрөм зорогч багаж, хасуур орохоос гадна усны-, лазер-, электрон цацралт эсвэл шатаагчийн дөл зэрэг бас орно. Эдгээр багажийг боломжит бүх үйлдвэрлэх технологид ашиглагддаг.
 Бэлдэц болон багаж нь суурь машинд хоорондоо эсрэг чиглэгдэн байрлана. Багаж болон бэлдэцийн байршилын хоорондын зай мөн түүнчлэн тэдгээрийн хөдөлгөөн нь машинаар тогтоогдох болохоос хүн тогтоодоггүй. Энэ тодорхойлолт нь хөдөлгүүртэй боловч гараар чиглүүлэх багажнууд болох шурагны өрөм, хатгах хөрөө болон өнцгөн хасуураас (флекс) ялгах зорилготой.

Түүх
Эртний түүх
Чулуун зэвсгийн үеийн хийгдсэн нэгэн чулуун сүхний ишний нүхийг маш цэвэр өрөмдөн нүхэлсэнээс шалтгаалан 19-р зуунаас хойш тус сүхийг 6000 жилийн өмнө ээрүүлдэх өрөмний машин байсан эсэх талаар маргасаар ирсэн байна. Тус машины хийц нь өрөмний модоо нумын хөвчөөр ороон, суурьтай нь бэхлэн хөвчилсөн байна. Ингээд нумаа нааш цааш нь татан, өрөмөө эргүүлсэнээр өрөмдлөг хийх боломжтой юм. Ийм хийцтэй төхөөрөмж нь суурь машин гэгдэх бүх тодорхойлолтыг биелүүлж байгаа юм. 

Антикийн үед анхны эргэх машин, түүнчлэн зүлгэх- болон өрөмдөх машин үүссэн ба эдгээрийг усны хүчээр эсвэл тээрмийн тойруулгыг амьтанаар чирүүлэн хөдөлгүүр болгож байв. Гэхдээ энэ үед багажаа гараар чиглүүлж байсан. Сэргэн мандалтын үед Леонардо да Винчи төрөл бүрийн бэлдэц үйлдвэрлэх зорилгоор янз бүрийн машинуудыг зохион бүтээсэн байна. Эдгээр машинд өрөмний машин, эрээс зорогч машин болон цилиндр зүлгүүр зэрэг орно. 1771 онд анхны хувилах эргэх машиныг зохион бүтээсэн бөгөөд түүний багаж нь тогтоосон замын дагуу өөрөө бие даан чиглүүлэгдэж байжээ.Günter Spur: Vom Wandel der industriellen Welt durch Werkzeugmaschinen, Carl Hanser Verlag, München Wien 1991, S. 25–95, ISBN 3-446-16242-9.

Аж үйлдвэрийн хувьсгалын үе
Суурь машинууд нь өндөр чадал бүхий уурын машин үйлдвэрлэх суурь болж өгсөн юм. Шинээр үүсч бий болсон үйлдвэрүүдэд уурын машин нь олон төрлийн суурь машины үндсэн хөдөлгүүр болж байлаа. 1712 онд Томас Ньюкомен атмосферийн цилиндрт уурын машиныг зохион бүтээжээ. Үүнд шаардагдсан нэг метр гарангийн голч, хоёр метр урттай цилиндрийг хийхэд тухайн үед байсан машинуудын чадлын хязгаар байсан ба хийгдсэн хийцийн хэмжээний хүлцэл нь 2 сантиметр хүртэл байвал маш нарийн хийсэнд тооцогддог байв. 1775 онд Жон Вилкинсонд хөндлөн байрлалтай өрөмний машины хийц бүтэмжтэй болсон бөгөөд түүний үр дүн нь тогтмол хэдхэн миллиметрийн гажилттай байжээ. Төмрийн бэлдэцийг өрөмдөн цилиндр гаргах боломжтой болсоноор Жеймс Ваттын тооцоолсон хамаагүй өндөр ашигт үйлийн коэффициент бүхий уурын машины хийцийг хийх боломжийг олгосон байна. 

Эхлээд нэхмэлийн үйлдвэрүүд уурын машиныг олноор хэрэглэж эхэлсэн бол сүүлдээ өөр салбаруудад ч хурдан түгэн дэлгэрэв. Үүнтэй холбоотойгоор техникийн болон нийгмийн хөгжлийн шинэ эрин эхэлсэн бөгөөд үүнийг аж үйлдвэрийн хувьсгал хэмээн нэрлэжээ. Суурь машиныг ашиглах болсон хамгийн чухал нөлөө нь гар аргаар хийснээс илүү өндөр нарийвчлалд хүрэх боломж байв. Уурын машиныг хөдөлгүүр болгон ашиглахдаа төвлөрсөн нэг уурын машинаас ремен дамжуулгын гол гаран суурь машинууд байгаа заалны голоор явуулжээ. Тэндээс нь энергийг ширэн дамжуулгын туузаар тухайн суурь машин бүрт дамжуулан өгч байв. Аж үйлдвэрийн хувьсгалын үед үйлдвэрлэлийн техникийн олон салбарууд үүсч хөгжсөн бөгөөд эдгээр нь өөр хоорондоо нөлөөлөн улам боловсронгуй болон хөгжих эxлэлийг тавижээ. Жишээлбэл уурын машинд модыг шатах материалаар хэрэглэхээ болиод нүүрсээр галлах болсон нь цутгуурын ганг үйлдвэрлэх боломжийг олгосон бол удалгүй суурь машины суурь араг болон багажинд ашиглаж эхэлсэн нь илүү нарийвчлалтай болсон байна. Суурь машинуудад төмрийг их хэмжээгээр хэрэглэx болсон нь ийм машины хэрэгцээг улам ихэсгэлээGünter Spur: Produktionstechnik im Wandel 1979, S. 116f–118, 64–89..

Аж үйлдвэрийн хоёрдугаар хувьсгалын үе
19-р зууны сүүл гэхэд суурь машинууд нь нарийвчлал өндөртэй байснаар уурын турбин үйлдвэрлэх боломжтой боллоо. Зуун солигдох үеэр анхны цахилгаан энергийг үйлдвэрлэх цахилгаан станцыг ашиглалтанд оруулжээ. Анхандаа тус станц зөвхөн гудамжны гэрэлтүүлэгт ашиглагдаж байв. Дотоод шаталтат хөдөлгүүр болон цахилгаан моторын хөгжил нь аж үйлдвэрийн хоёрдугаар хувьсгалын явцад машин бүр өөрийн гэсэн хөдөлгүүрээр тоноглогдох боломжтой болсон нь урьдны зайлшгүй уурын машины ойролцоо байх шаардлага байхгүй боллоо. Гэвч энэ хүртэл хэд хэдэн шатлалыг дамжсан юм. Үйлдвэрийн газруудад нэг дамжуулгын голт зарчим ид ашиглагдаж байсан. Томоохон суурь машиныг залгах эсцэл салгах үед огцом цохигдсоноор суурь машин дээр хийж буй бүтээгдхүүний чанарт ихээр нөлөөлж байв. Тиймээс том суурь машинуудад өөрийн гэсэн тусгай хөдөлгүүртэй болгон үлдсэн суурь машинуудыг нэг дамжуулгатай хэвээр үлдээн нэлээд хэдэн жил ашигласан байна. 

Хоёрдугаар шатанд төвлөрсөн уурын машиныг, төвлөрсөн цахилгаан мотороор солисон бөгөөд туузан дамжуулгын оронд дамжуулагч гол хэрэглэж эхлэв. Ингээд гуравдугаар үе шатанд суурь машинууд өөрийн гэсэн хөдөлгүүртэй боллоо. Дан ганц хөдөлгүүртэй суурь машин гарах нь өндөр хурдны гангийн хөгжүүлэлттэй холбоотой: өндөр хурдны ганг ашиглахын тулд шинэ суурь машин шаардлагатай болсон. Ашигт үйлийн коэффициент багатай ремен дамжуулга байхгүй болсоноор хамаагүй бага энерги ашиглах боллоо. Сүүлдээ суурь машинуудын давших тэнхлэг бүр өөрийн гэсэн хөтлөх мотортой болов. Үүнтэй зэрэгцээд суурь машинууд нь улам ихээр автоматжуулагдсан ба эхлээд механикийн удирдлагыг боловсронгуй болгож байсан бол сүүлдээ цахилгаан удирдлага болон нүхэн картаар тоноглогджээ. 

Шинжлэх ухааны судалгаа

Анхны техникийн болон байгалийн шинжлэх ухааны сургууль болон академ нь 18-р зуунд үүсгэн байгуулагджээ. Энэ зууны сүүлэээр шинэ төрлийн сургууль үүд хаалгаа нээсэн нь Парист нээгдсэн политехникийн сургууль байлаа. Энэ сургуулийн жишгээр францад болон герман хэлтэй улс орнуудад олон тооны техникийн дээд сургуулиуд 19-р зуунд бий боллоо. 

Үйлдвэрлэлийн техник нь тухайн үед үйлдвэрлэх технологийг судалдаг байснаас гадна суурь машин, уул уурхайн эсвэл нэхмэлийн суурь машинууд, мөн түүнчлэн үйлдвэр болон фабрикийн төлөвлөлт болон ашиглалтын талаар бас судалдаг байжээ.  20-р зууны эхээр анх удаа зөвхөн суурь машиныг судлах болон сургах сургалт бий болов. 1900 оны үеэр шинжлэх ухаан болон практикийн хоорондын харьцаа буцаж уялдаа холбоотой болж эхэлжээ. Учир нь аж үйлдвэрийн хувьсгалын үеэр зарим нэгэн аж ахуйн нэгжүүд суурь машины хөгжлийг улам боловсронгуй болгон хөгжүүлэх буюу сайжруулж байв. Шинжлэх ухаан зөвхөн энэ процессийг тодорхойлон бичийж дагагч маягаар хөгжиж урагшилж байв. Харин 1900 он гарсанаар үйлдвэрлэлийн онол илүү хөгжсөнөөр техникийн үсрэлт ч түргэцтэй хөгжих эхлэл болов.

Аж үйлдвэрийн гуравдугаар хувьсгалын үе
1950-аад оны үед Массачусеттсийн Технологийн Институт (англ. Massachusetts Institute of Technology-MIT) дээр тоон удирдлагыг хөгжүүлэн бий болгосон нь тооцоологч машины тусламжтайгаар хэцүү төвөгтэй геометрийг зорох боломжийг олгосон юм. Гэвч түүний удирдлагад шаардлагатай техник хангамж нь механик ажиллагаа бүхий суурь машинаас өндөр үнэтэй байв. Үүн дээр нэмэгдэн түүний програмчлал нь ихээхэн хүндрэлтэй байсан нь хэсэгтээ тоон удирдлагын ашиглалтыг хойшлуулсан юм. 1970-аад оны эхээр микро процессорыг хөгжүүлсэнээр аж үйлдвэрийн гуравдугаар хувьсгалаар машины бүрийг өөрийн гэсэн компьютерээр тоноглосон нь тоон удирдлагыг хямд үнээр угсран ашиглах боломжийг олгожээ.Warnecke: Die Fraktale Fabrik Springer, 1992,S. 14–19. Мөн програмчлалын арга техникийг хялбарчилсан нь энэ төрлийн суурь машины түгэн дэлгэрэлтийг хурдасгасан байна. Тоон удирдлага бүхий суурь машиныг ашигласанаар нэг талаас бараг бүх төрлийн геометрийн хийцийг үүсгэх боломжтой бол нөгөө талаас түүний уян хатан байдал байлаа. Нэг бүтээгдхүүнийг үйлдвэрлэж байгаад өөр бүтээгдхүүн үйлдвэрлэх боллоо гэхэд ердөө л шинэ програм уншуулаад л боллоо гэсэн үг. Үүгээр нэгж эд хэсэг болон жижиг цуврал бүтээгдхүүний зардлыг ихээхэн багасгасан. Мөн түүнчлэн тоон удирдлагатай суурь машиныг тархалт нь шинээр хөгжүүлсэн боловсруулалтын төв ихээхэн нөлөөлсөн бөгөөд боловсруулалтын төв нь олон үйлдвэрлэлийн технологийг нэг дор нэгтгэсэн явдал юм. Урьд нь бэлдэцийг эхлээд эргэх машин дээр эргүүлээд дараа нь зорогч машинаар цааш нь боловсруулдаг байв. Боловсруулалтын төвд энэ хоёр үйлдлийг нэгтгэсэнээр бэлдэцээ олон дахин бэхлэх болон хоёр суурь машины хооронд зөөх ажил байхгүй боллоо.

Суурь машины төрөл
Суурь машин нь ажлын машин бөгөөд багаж, багаж хэрэгсэл, хэмжих хэрэглэл болон шалгах хэрэгслийн хамтаар үйлдвэрлэлийн хэрэгсэлд тооцогддог. Суурь машин нь янз бүрийн төрөл, хэлбэртэй байх учир тодорхой шалгуураар ангилна. Үүнд нэг хэрэглээнд зориулсан суурь (ашиглалтын хувьд ганцхан зориулалттай, жишээ нь араат дугуйны арааг хэлбэржүүлэн зүлгэгч) машин болон универсал суурь машин (төрөл бүрийн хийцийг нэг машинаар хийх боломжтой) гэж хувааж болно. Эдгээрийг ихэнхдээ үйлдвэрлэх технологийн дагуу нэрлэх ба үүний жишээнд эргүүлэх суурь машин, зорогч суурь машин гэх мэт. Үүний хажуугаар тэнхлэгийн тоогоор нь (зургаа хүртэл тэнхлэгтэй машин байна), үндсэн спинделийн байрлалаар нь (хэвтээ эсвэл босоо), хийцийн бүтцээр нь, кинематикаар нь (паралель эсвэл сериал), нарийвчлалаар нь (стандарт, нарийвчлал сайтай- эсвэл өндөр нарийвчлалтай) болон бэлдэцийн ангилалаар нь ангилдаг.Reimund Neugebauer (Hrsg.): Werkzeugmaschinen: Aufbau, Funktion und Anwendung von spanenden und abtragenden Werkzeugmaschinen, Springer, 2012, S. 18f. 

Суурь машины бүтэц
Суурь машинууд нь ихэвчлэн хайрцган бүтцийн зарчим бүхий эд ангиудаас угсрагддаг. Энэ нь түүний хийцийг амар болгохоос гадна бүрдүүлэгч эд хэсгүүдийг олон тоогоор үйлдвэрлэх боломжийг олгодог болон үйлдвэрлэх зардлыг багасгадаг. Суурь машины хамгийн чухал бүрэлдхүүн хэсэгт түүний арал, хөдөлгүүр, удирдлага болон багаж хэрэгслийг зөвхөн тодорхой хөдөлгөөн хийх боломжийг олгох чиглүүлэгч зэрэг багтана.

 Эх сурвалж 

 Цахим холбоос