Строгальные станки: определение, компоненты и принцип работы

Что такое строгальный станок?

Строгальный станок — тип металлорежущего станка, использующий прямолинейное относительное движение между заготовкой и однолезвийным режущим инструментом для получения линейного режущего следа. Рез аналогичен токарному, но (архетипически) линейный, а не спиралевидный.

Деревный строгальный станок (шпоночный/фрезерный) — функционально другой инструмент для дерева, обычно с вращающейся режущей головкой и ручной подачей заготовки; в Северной Америке называется просто шейпер (shaper), в UK — спинدل-молдер (spindle moulder).

Металлорежущий строгальный станок аналогичен строгальному, но резец на балоке (раме) движется относительно неподвижной заготовки, а не заготовка под резаком.

Балок обычно приводится в движение механическим коленчатым механизмом внутри колонны, хотя гидравлические приводы все чаще применяются. Добавление осей движения позволяет получать спиралевидные режущие следы (спиралевое строгание).

Стругальный станок — возвратно-поступательный тип, основное назначение: получение горизонтальных, вертикальных или плоских поверхностей. Инструмент закреплен в балоке, заготовка закреплена на столе.

В рабочем ходу балок с инструментом совершает возвратно-поступательное движение над заготовкой, вырезая нужную форму. В обратном ходу металл не снимается. В строгальном станке вращательное движение привода преобразуется в возвратно-поступательное движение балоки с инструментом.

Чтобы сократить общее машино-время, балок с инструментом должен двигаться медленнее в рабочем ходе и быстрее в обратном. Это достигает механизм быстрого возврата (quick return mechanism).

Процесс строгания

Строгание — процесс удаления металла с поверхности в горизонтальных, вертикальных и наклонных плоскостей однолезвийным режущим инструментом, закрепленным в балоке, который возвратно-поступательно движет инструментом линейно по заготовке, закрепленной на столе станка.

Стол может быть поддерживан на внешнем конце. Балок возвратно-поступает, режущий инструмент в держателе движется вперед-назад по заготовке. В стандартном строгальном станке снятие материала происходит в рабочем ходе балоки, обратный ход простаивает.

Обратный ход управляется механизмом быстрого возврата. Глубина реза увеличивается перемещением заготовки, подача заготовки — палец и зубчатый механизм (pawl and ratchet).

Изобретатель строгального станка

Английский инженер Сэмюэл Бентам — инженер и известный судостроитель. Изобрел множество механических устройств. Строгальный станок изобрел в 1791 и 1793 годах. Станок стал обыденным в середине 19-го и начале 20-го века.

Принцип работы строгального станка

Заготовка устанавливается на стол — жесткий коробчатый, перед станком или рядом. Высота стола легко регулируется под заготовку. Движение стола ручное. Есть автоматический механизм подачи с винтом. Балок регулируется по ходу.

Используется однолезвийный режущий инструмент (пример — токарный резец). Устанавливается в держателе на балоке. Заготовка зажимается прямо на столе, может иметь опорную точку. Балок совершает возвратно-поступательное движение. Держатель инструмента движется назад-вперед по поверхности заготовки.

Многие думают, что балок вращается и режет в ходах. Зависит от формы. В стандартном строгальном станке резание в рабочем ходе, обратный — простой.

Движение режущего инструмента от механизма быстрого возврата, глубина реза — перемещением инструмента (низовая подача). Подача заготовки — палец и зубчатый механизм.

Основные узлы строгального станка

• Станина (Base)
• Колонна (Column)
• Поперечная траверса (Cross-rail)
• Стол (Table)
• Балок (Ram)

1. Станина

• Самая важная деталь. Опорная для других узлов. Полая, литейное железо. Полость снижает вибрации.
• Конструкция выдерживает нагрузки станка.

2. Колонна

• Установлена на станине, литейное железо.
• Две направляющие на колонне для возвратно-поступательного движения балоки.
• Колонна поддерживает балок и рабочий стол.

3. Стол

• Может поворачиваться под любым углом.
• Зажимается для жесткости при тяжелых нагрузках.
• Ключевая деталь строгального станка.
• Т-образные болты для зажима сверху и снизу.

4. Балок

• Направляющие на колонне, балок возвратно-поступает, несет головку инструмента с однолезвием.
• Резание происходит в рабочем ходе балоки благодаря головке в клаппер-коробке (clapper box).
• Глубина реза задается низовым винтом подачи.

5. Поперечная траверса

• Установлена на поверхности стола, где находится седло.
• Подъемным винтом и траверсой стол получает вертикальное движение.
• Горизонтальное движение стола — перемещением седла поперечным винтом подачи.

Применение строгального станка

Чаще всего — обработка прямых плоских поверхностей, но с изобретательством и приспособлениями решают широкий круг задач:

• Шпоночные пазы в втулке шкива или шестерни без специального строгального приспособления.
• Хвостовидные направляющие (Dovetail slides).
• Внутренние шлицы и зубья шестерен.
• Шпоночные пазы, шлицы, зубья в глухих отверстиях.
• Курчавые барабаны с траекториями, требующими в ЧПУ-фрезеровке 4- или 5-осевую контурную интерполяцию или точно-цилиндрическую.
• Можно заменить электроэрозионную обработку в некоторых случаях. Начиная от сверленного/вытянутого отверстия, строгальный станок с инструментом типа расточной может вырезать внутренние элементы, не поддающиеся фрезеровке или расточке (неправильные отверстия с тупыми углами).
• Шероховатость грубой поверхности.