Строгание: процесс, принцип работы и основные виды

Что такое строгание?

Строгание — это процесс механической обработки, при котором острый закаленный зубчатый инструмент (строг) удаляет материал с заготовки последовательно, непрерывно и с высокой точностью. Зубы строга имеют разную высоту, что позволяет с каждого прохода снимать заданный слой материала.

При строгании либо инструмент движется, а заготовка неподвижна, либо заготовка движется при неподвижном инструменте. Возможна также относительная ротация. Обработка может быть внутренней (через отверстие) или внешней (по поверхности).

Существует два основных типа: продольное (линейное) и вращательное (ротационное). Продольное — более распространено: строг движется линейно по поверхности заготовки. Продольные строги устанавливают в строгальные станки (часто называемых просто строгалами). При вращательном строгании инструмент вращается и вдавляется в заготовку, создавая осесимметричную форму. Вращательные строги применяют на токарных или виново-сверлильных станках. Оба метода выполняют рез за один проход, что обеспечивает высокую производительность.

Строгание применяют, когда нужна высокая точность, особенно для сложных форм. Типичные поверхности: круглые и некруглые отверстия, шлицы, шпоночные пазы, плоские поверхности.

Типичные заготовки: мелкие и средние отливки, штамповки, детали автоматов. Несмотря на высокую стоимость строгов, процесс выгоден при крупносерийном производстве.

Строг напоминает пилу, но высота зубов растет вдоль инструмента. Имеет три зоны: черновую, получистовую и чистовую. Уникальная черта: подача встроена в сам инструмент. Профиль обработанной поверхности — зеркальный профиль строга. Подъем на зуб (RPT) определяет толщину снимаемого слоя и размер стружки.

Строг или заготовка могут двигаться относительно друг друга. Все параметры заложены в инструменте, поэтому не требуется сложного управления или высококвалифицированного оператора. Строг по сути — набор режущих инструментов, расположенных последовательно, каждый из которых делает свой проход, аналогично многопроходной строгальной обработке.

Процесс строгания

Технология зависит от типа: наружное или внутреннее строгание. Наружное проще: одна поверхность воздействует на другую. Например, инструмент неподвижен, заготовка движется к нему, или наоборот.

Внутреннее строгание сложнее. Заготовку фиксируют в приспособлении, которое также служит опорой для станка. Подъемник опускает строг в заготовку. Улавливатель хватает за вводную часть строга, подъемник отпускает последователь, и улавливатель протаскивает строг полностью через деталь. Затем заготовку извлекают, а строг возвращается к подъемнику.

Область применения строгания

Строги используются повсеместно: ручной инструмент, бытовая техника, сантехника, автопром, сельхозтехника, военная и промышленная продукция.

Главное применение — массовое производство деталей, требующих точных, повторяющихся и сложных резов. Оптимальная твердость материала — 26–28 HRC. Успешный опыт есть и с материалами до 32 HRC.

Уход за строгами

Новый строг рассчитан минимум на 8000 резов. При регулярной заточке ресурс вырастает до 60 000 и более. Строги дорогие (от $2000), поэтому замена каждые 8000 резов не всегда допустима.

После 3000 деталей целесообразно отправить строг на заточку и восстановление, чтобы продлить срок службы и снизить издержки. Если усилие резания выросло — строг требует заточки.

Типы строгальных станков

• Горизонтальные
• Вертикальные
• Внутренние
• Наружные
• Вращательные
• Продольные (линейные)

1. Горизонтальный строгальный станок

Использует метод подтягивания строга. Подходит для внутреннего и внешнего строгания. Состоит из станины, вводной части строга и привода. Основные операции: шпоночные пазы, шлицы, пазы, круглые отверстия, внутренние контуры. Занимают площадь пола, но идеальны для длинных строгов и тяжелых заготовок.

2. Вертикальный строгальный станок

Толкает или тянет строг (чаще толкает). Конструкция позволяет выполнять несколько операций, перемещая заготовку от станка к станку. Три типа: вниз (толкание), вверх (подтягивание), вниз (подтягивание). Популярнее подтягивание вверх. Привод: гидравлический (наиболее распространенный и экономичный) или электромеханический.

3. Наружный строгальный станок (плоское строгание)

Снимает материал с поверхности заготовки. Режущий инструмент проходит по заготовке, образуя плоские или контурные поверхности. Особенность: инструмент закреплен на поршне, движущемся вдоль заготовки. Поршень может двигаться горизонтально или вертикально. Возможно два поршня (дуплексное строгание).

4. Непрерывный строгальный станок

Заготовка в постоянном движении, строг неподвижен. Движение прямоугольное, горизонтальное или круговое. При горизонтальном непрерывном строгании заготовки устанавливают на приспособлении, закрепленном на цепи. Применяют для одновременной обработки одинаковых деталей.

5. Вращательный строгальный станок (воббл-строгание)

Отличается от остальных. Точный метод для внутренних и внешних полигональных профилей. Инструмент установлен под углом 1° к оси заготовки, что создает эффект дольчения/лоскущения. Выполняется на токарном или фрезерном станке со свободно вращающимся шпинделем. Формы: шестигранники, квадраты, засечки, шпоночные пазы, эволюенты, шлицы, зубья шестерен, цифры, буквы.

6. Строковый станок с поворотом (Turn Broaching)

Для круговых, линейных и спиралевидных резов с высокой чистотой. Инструмент с множеством вставок удаляет материал при вращении коленвала между центрами. Компоненты способны к черновой и чистовой обработке. Тип станка определяет инструмент. Черновые вставки зависят от интенсивности снятия материала. Чистовые сегменты с регулируемыми кассетами для точных допусков.

7. ЧПУ-строгание

Станки с ЧПУ применяют для строгания благодаря технологическому прогрессу. Детали обрабатываются вращательным или линейным способом за один проход. Производители разработали инструменты, корпуса и державы для интеграции в ЧПУ. Индексируемые режущие вставки и специальные державы позволяют использовать множество специализированных вставок. Включают вращательные/воббл, перьевые, шпоночные, шлицевые, полигональные, засечки.

Преимущества строгания

• Очень высокая производительность — выше фрезерования, строгания, растачивания.
• Высокая размерная, формообразующая точность и чистота поверхности.
• Черновая и чистовая за один ход одного режущего инструмента.
• Только одно режущее движение — простота конструкции, управления, эксплуатации.
• Идеально и экономично для массового производства.
• Не требует высокой квалификации оператора.
• Отличное качество обработанной поверхности.
• Короткий цикл с высокой точностью.
• Строгание подходит для внутренней и внешней обработки.
• Достигается допуск ±0,0075 мм и шероховатость ~0,8 мкм.
• Охлаждающе- смазочная жидкость легко попадает в зону реза, так как строг втягивает её в разрез.

Недостатки строгания

• Обрабатываются только сквозные отверстия и поверхности.
• Подходит только для легких резов.
• Скорость резания не может быть высокой.
• Дефекты или повреждения строга критично влияют на качество детали.
• Проектирование, изготовление и восстановление строгов сложны и дороги.
• При изменении размера, формы или геометрии детали нужен новый строг.
• Экономично только при большом объеме производства.
• Нельзя обработать очень крупную заготовку.
• Высокая стоимость инструмента.
• Не подходит для снятия большого объема материала.
• Заготовки должны быть жестко закреплены и выдерживать силы резания.