Строгание: процесс, применение, типы станков и инструментов

Что такое строгание?

Строгание — процесс обработки резанием, при котором заточенный закаленный зубчатый инструмент (строг) удаляет материал с заготовки последовательно, непрерывно и точно. Инструмент имеет зубы разного размера, каждый проход срезает заданный слой.

При строгании движется инструмент (заготовка неподвижна) или заготовка (инструмент неподвижен), иногда — относительное вращение. Обработка может быть внутренней (через отверстие) или внешней (по поверхности).

Два основных типа: продольное и вращательное. При продольном (более распространенном) строг движется линейно по поверхности. Продольные строги устанавливаются в строгальные станки. При вращательном строг вращается и вдавляется в заготовку, образуя осесимметричную форму. Вращательные строги работают на токарных или винтосрезных станках. В обоих случаях рез за один проход — высокая производительность.

Применяется при требовании высокой точности, особенно для сложных форм: круглые и неправильные отверстия, шлицы, шпоночные пазы, плоские поверхности.

Типичные заготовки: мелкие и средние литья, ковки, детали автоматов, штамповки. Несмотря на высокую стоимость строгов, при массовом производстве строгание выгоднее альтернатив.

Строг похож на пилу, но высота зубов растет вдоль длины. Три участка: черновой, получистовой, чистовой.

Уникальность: подача встроена в инструмент. Профиль обрабатываемой поверхности — зеркальный профиль строга. Подъем на зуб (RPT) определяет толщину снимаемого слоя и стружки.

Движение строга или заготовки — неважно. Все геометрические параметры заложены в инструменте — не нужны сложные движения или высококвалифицированные операторы. Строг — это набор однозубных резаков, работающих последовательно; аналогично множественным проходам строгального станка.

Процесс строгания

Зависит от типа: наружное или внутреннее. Наружное — простое: либо инструмент неподвижен, заготовка движется, либо наоборот.

Внутреннее сложнее. Заготовку фиксируют в приспособлении, которое служит основой для установки строга. Подъемником строг опускают в отверстие. Улавливатель хватает piloto строга, подъемник отпускает хвостовик, улавливатель вытягивает строг сквозь заготовку. Затем заготовку снимают, строг возвращается к подъемнику.

Применение строгания

Область широка: ручной инструмент, бытовая техника, сантехника, автопром, сельхозтехника, военная и промышленная продукция.

Главное назначение — массовое производство деталей, требующих точных, повторяющихся, сложных рез. Лучшие материалы — твердость 26–28 HRC (успешно до 32 HRC).

Уход за строгами

Новый строг выдерживает минимум 8000 резов. При регулярной заточке — до 60 000 и более.

Строги дорогие (от $2000). 8000 резов малым сериям достаточно, но не каждому по карману частая замена.

После 3000 деталей целесообразно сдать строг на заточку и регенерацию — продлит жизнь, снизит издержки. Если усилие резания выросло — пора затачивать.

Типы строгальных станков

• Горизонтальные
• Вертикальные
• Внутренние
• Наружные
• Вращательные
• Продольные

1. Горизонтальные строгальные станки

Используют метод тяги, для внутреннего и внешнего строгания. Структура: станина, пилот строга, привод. Основные операции: шпоночные пазы, шлицы, пазы, круглые отверстия, внутренние контуры. Занимают площадь, но идеальны для длинных строгов и тяжелых заготовок.

2. Вертикальные строгальные станки

Толкают или тянут строг (толкание — чаще). Конструкция позволяет выполнять несколько операций, переводя заготовку от станка к станку. Три типа: толкание вниз, тяга вверх, тяга вниз. Тяга вверх — самый популярный. Привод: гидравлический (популярнее, дешевле) или электро-механический.

3. Наружные строгальные станки

Снимают материал с поверхности заготовки. Резак на бабке, движущейся за заготовкой. Особенность: резак на бабке, проходящей мимо заготовки. Бабка движется горизонтально или вертикально. Может быть две бабки — дуплексное строгание.

4. Непрерывные строгальные станки

Заготовка движется непрерывно, строг неподвижен. Движение: прямое, горизонтальное, круговое. При горизонтальном — заготовки на приспособлении на цепи. Для одновременной обработки похожих деталей.

5. Вращательные строгальные станки (Wobble broaching)

Точный метод внутренних/наружных полигональных форм. Резак установлен под углом 1° к оси заготовки — эффект долбления/скошенного среза. Работает на токарном или фрезерном станке со свободно вращающимся шпинделем. Формы: шестигранники, квадраты, засечки, шпоночные пазы, эвольвенты, шлицы, зубчатые колеса, цифры, буквы.

6. Строковые станки (Turn broaching)

Для круговых, линейных, спиралевидных резов с высокой чистотой. Инструмент с множеством вставок снимает материал при вращении коленвала между центрами. Компоненты для черновой и чистовой. Черновые вставки — под интенсивность снятия. Чистовые — регулируемые кассеты для точных допусков.

7. ЧПУ-строгание

Современные ЧПУ-станки применимы к строганию. Вращательное или продольное в одной установке. Разработаны инструменты, корпуса, держатели для интеграции в ЧПУ. Индексируемые вставки, спецдержатели для множества вставок. Типы: вращательные, ключевые, шлицы, полигоны, засечки.

Преимущества строгания

• Очень высокая производительность — выше фрезерования, строгания, расточки.
• Высокая размерная, формообразная точность и чистота поверхности.
• Черновая и чистовая за один ход одного резака.
• Одно режущее движение — простота конструкции, управления, эксплуатации.
• Идеально и экономно для массового производства.
• Не требует высокой квалификации.
• Отличная чистота поверхности.
• Короткий цикл при высокой точности.
• Минимальные навыки оператора.
• Внутренняя и наружная обработка.
• Допуск ±0,0075 мм, шероховатость ~0,8 мкм.
• СОЖ легко поступает в зону реза (строг затягивает жидкость).

Недостатки строгания

• Только сквозные отверстия и поверхности.
• Только легкие резы.
• Невысокая скорость резания.
• Дефекты строга критично влияют на качество.
• Проектирование, изготовление, восстановление строгов — сложно и дорого.
• На каждый размер/форму — отдельный строг.
• Экономично только при большой серии.
• Не для крупногабаритных заготовок.
• Высокая стоимость инструмента.
• Не для удаления большого запаса материала.
• Заготовки должны жестко фиксироваться и выдерживать силы резания.