Устройство и принцип работы строгальных станков по металлу

Устройство и принцип работы оборудования

Компоновка узлов отличается простотой и включает несколько крупных элементов:

1. Фундаментную плиту с устойчивой станиной, фиксируемой болтами. Строгальный станок по металлу представляет собой довольно массивную конструкцию и весит не менее 1800 кг.

2. Ползун с вмонтированным суппортом, удерживающим и регулирующим положение строгального резца, и механизм его подачи.

3. Шкаф или кожух с двигателем (преимущественно асинхронными) и электрооборудованием и привод. Строгальные виды станков оснащаются кулисным, кривошипным, шестерным, переносным или гидравлическим механизмами передачи, первая группа является самой распространенной, но имеет сравнительно ограниченную длину хода ползуна (до 700 мм), разновидности с движением в пределах 700-1000 мм как правило гидрофицированы и имеют отдельный привод для осуществления ускоренного возврата суппорта.

4. Рабочий стол со стойками для дополнительного крепления и усиления жесткости и направляющими для горизонтального перемещения. У усовершенствованных модификаций он является наклонным.

Поперечное строгание в этих станках осуществляется с помощью совершающего возвратно-поступательные перемещение ползуна с закрепленным резцом с разными сечением и формой, в ходе контакта с инструментом сама заготовка остается неподвижной.

Снятие метала или формирование паза при этом осуществляется во время рабочего хода узла суппорта, после чего следует его холостой ход (как правило ускоренный в несколько раз) с возвратом в исходное положение. По завершении каждой возвратной операции станок осуществляет движение подачи стола в поперечном направлении относительно главного хода.

Основной размерной характеристикой является длина хода ползуна, варьирующаяся от 200 до 2400 мм, при среднем диапазоне 500-700. Суппорт с резцом способны перемещаться в продольном и вертикальном направлении и поворачиваться вокруг горизонтальной оси. Скорость его движения наряду с габаритами и параметрами подач стола оказывают прямое влияние на функциональность и размеры обрабатываемой заготовки. Устройства питаются от трехфазной сети и имеют простое управление.

Номенклатура и обозначение

Все типоразмеры строгального оборудования входят в группу станков для обработки плоских поверхностей. При этом отдельно маркируются станки общего назначения (как поперечно-, так и продольно-строгальные), специализированные и специальные.

Общий классификационный индекс для такого оборудования включает в себя буквенно-цифровое обозначение вида ХХХХ. Первый индекс – цифра – определяет отнесение станка к определённому виду. Для рассматриваемого оборудования это всегда цифра 7. Далее следует цифра, которая указывает на тип станка:

• 1 – одностоечный продольно-строгальный;
• 2 — двухстоечный продольно-строгальный;
• 3 – поперечно-строгальный;

Схемы обработки металла строганием

Последние две цифры маркировки обозначают основной технологический параметр оборудования. Как правило, это – наибольший габарит обрабатываемого изделия в дециметрах. Например, марка 7310 будет указывать на то, что данный агрегат – поперечно-строгальный, и предназначен для обработки металла с максимальной длиной плоскости до 1000 мм. Буква в обозначении (например, 7А110) указывает на модификацию базовой модели (например, наличие гидропривода, дополнительного узла прижима и т.п.). Наличие буквы Ф в обозначении отмечает, что данное оборудование снабжено системой ЧПУ.

Что такое фуговальный станок?

На начальных этапах обработки древесины работникам столярных мастерских требуется создавать относительно ровную базовую поверхность, формируя плоскость на одной из сторон заготовки. Этот этап называет строганием деревянного элемента. Станок фуганок пришел на смену ручным рубанкам. Такое оборудование разрешает эффективно и быстро срезать лишние слои материала с нижней плоскости вращающимися ножами, существенно ускоряя крайне утомительный, монотонный и трудоемкий процесс.

Устройство фуговального станка

Каждое устройство обладает правильно подобранным электродвигателем и приводом. Нужно понимать, что твердые породы древесины в столярном деле нельзя нормально обрабатывать на маломощном оборудовании. На бытовых строгальных приспособлениях устанавливают моторы 1-3 кВт. Фуговальный станок по дереву состоит из следующих основных узлов:

1. Станина.
2. Составной рабочий стол, состоящий из пары массивных плит.
3. Ножевой вал.
4. Набор строгальных ножей (2-4 шт.).
5. Направляющая линейка.
6. Подающий механизм (на ручных фуговальных станках отсутствует).
7. Приводное устройство.

Принцип работы фуговального станка

Главной деталью такого приспособления является ножевой вал для крепления строгальных ножей. Фуговальные станки по дереву для дома обладают рабочим столом, состоящим из двух половин. Боковые упоры имеют свое назначение, они помогают придавать заготовкам нужную форму и получать нужный угол между соседними плоскостями. Принцип работы на строгальных устройствах состоит в следующем:

1. Задняя часть стола на станке всегда неподвижна и установлена с окружностью рабочих ножей на одной линии.
2. Передняя часть стола выставляется столяром чуть ниже до нужной высоты.
3. Деталь подается навстречу вращению ножей.
4. При подаче бруска фуговальный станок с помощью вращающихся лезвий снимает слой материала.
5. При правильной настройке его толщина точно соответствует разнице высот между передней и задней половинкой чугунного стола.

Устройство фуговального станка

Агрегат состоит из конструкционных частей:

• станины;
• стола;
• веерного ограждения;
• направляющей линейки;
• ножевого вала.

Станина предназначена для поддержания всех элементов станка и обрабатываемых заготовок и выдерживает значительный вес. Ее изготавливают из профиля с большим запасом прочности, например, швеллера или двутавра.

Стол оснащен двумя плитами — передней и задней. Задняя плита своей поверхностью располагается касательно контура цилиндрической формы, получаемого при кручении ножевых лезвий. Поверхность передней плиты располагается ниже от задней на толщину снимаемого слоя за один проход детали. Направляющая линейка и рабочий стол изготавливают с гладкими и ровными поверхностями.

Вал для ножей установлен между плитами рабочего стола. Режущие ножи подбирают одинаковой формы и веса, а кромки ножей устанавливают так, чтобы они одновременно и равномерно описывали цилиндрический контур обработки.

Направляющая линейка располагается в пазах на рабочих поверхностях и закрепляется болтами. Линейка сдвигается поперек стола при изменении ширины заготовки.

Веерное ограждение вала укрепляют на передней плите рабочего стола. Для защиты ножевого вала предусмотрена прижимающая пружина веерного контура к направляющей линейке.

Наиболее удобно работать с заготовками от одного до полутора метров, короткие детали опасно и неудобно удерживать, длинные вырываются из-за того, что их размеры превышают длину стола. Щель ножевого вала оснащается двумя стальными накладками, крепящимися заподлицо с поверхностью. Расстояние от края накладки до описываемого лезвиями контура не должно быть менее 3 мм, при этом края отшлифованы, с них удалены зазубрины и впадины.

Ножевые валы выполняют цилиндрической формы, но не рекомендуется для этого применять сегментные накладки, которые в процессе отеляются из-за большой центробежной силы или расслабления крепления. Распространен способ зажима ножей в пазы трапециевидной формы и фиксации болтами и клиньями, в этом варианте при вращении ножи дополнительно заклиниваются.

Как выбрать строгальный станок

Критерии выбора:

• площадь рабочего стола;
• мощность установленного двигателя;
• скорость перемещения резца относительно заготовки;
• доступные способы резания;
• конфигурация стола;
• возможность позиционирования резца: угла наклона, траектории перемещения;
• степени защищённости корпуса от пыли и влаги;
• предельно допустимая масса обрабатываемых деталей;
• производитель, срок гарантии, наличие дополнительных возможностей по расширению функциональности.

Конфигурация оборудования (Фото: Instagram / kubanzheldormash)

Преимущества и недостатки

Преимущества строгальных станков:

• универсальность применения — обработка различных типов металлов;
• подбор оптимальной скорости резки;
• широкий выбор режущих инструментов;
• возможность черновой или чистовой обработки для получения нужного уровня шероховатости поверхности;
• высокая прочность корпуса, способная переносить повышенные нагрузки от режущего инструмента, вес детали;
• удобное управление;
• формирование поверхностей сложной формы;
• высокая надёжность установленных узлов, агрегатов.

Недостатки:

• потеря времени на перемещение резца относительно обрабатываемой детали;
• инерционность перемещающихся механизмов;
• высокий уровень вибраций;
• шумность двигателя;
• сложность получения высокой частоты оборотов двигателя под нагрузкой или на холостом ходу за короткий период времени.

Стоимость и производители

В России станки производятся на следующих предприятиях:

• ООО «Свердловский машиностроительный завод» (СМЗ);
• ООО «Рязанский станкостроительный завод» (РСЗ);
• ОАО «Оренбургский станкостроительный завод» (ОСЗ);
• ОАО «Астраханский станкостроительный завод» (АСЗ);
• ООО «Липецкая станкостроительная компания»;
• Верхневоложский станкостроительный завод.

Стоимость станков, в зависимости от их типов:

• долбёжные — от 100 тыс. руб.;
• компактные — от 35 тыс. руб.;
• комбинированные — от 600 тыс. руб.;
• поперечные — от 65 тыс. руб.;
• промышленные продольно-строгальные — от 7 млн. руб.

Долбежно-строгальный станок (Фото: Instagram / krasnyi_mehanik_)

Виды фуговальных станков

Существуют 2 основных разновидности фуговальных станков:

1. Ручной фуганок. Этот инструмент чаще всего используется в бытовых мастерских. Он отличается простой конструкцией и низкой стоимостью.
2. Электрический фуганок. Этот прибор отличается большой массой и высоким энергопотреблением. Его преимуществом является точность реза и повышенная производительность труда. Электрический фуговальный станок используется на крупных производствах. Недостатком этого инструмента является его высокая стоимость.

Фуганки классифицируются по назначению:

1. Строгально-фуговальный станок. Используется только строгания деревянных деталей.
2. Фуговально-рейсмусовый станок. Применяется для строгания и калибровки заготовок.
3. Фуговально-циркулярный станок. Предназначен для продольного и поперечного пиления брусков и фрезерования деталей.
4. Универсальные станки. Способны выполнять сверлильно-пазовые работы, фугование, пиление и калибровку досок.

Стационарные фуганки разделяются на:

1. Односторонние. Эти инструменты оснащены 1 рабочим валом. За 1 проход они способны обработать только нижнюю поверхность изделия. Односторонние устройства не оснащаются системой автоподачи заготовок. Скорость строгания бруска составляет не более 10 м/мин.
2. Двухсторонние. Эти приборы оснащаются несколькими строгальными валами. Поэтому они способны обрабатывать все поверхности детали одновременно, что увеличивает скорость строгания деталей из древесины. Двухсторонние инструменты оснащаются системой автоподачи заготовок.

В бытовых мастерских также используются переносные мини фуганки. Они обладают малыми габаритами и небольшим весом. Недостатком мини фуганков являются сниженными эксплуатационными характеристиками.

Поперечно-строгальный станок

Главный узел поперечно-строгального станка – это станина, на которой присутствуют горизонтальные направляющие, гарантирующие перемещение в продольной плоскости ползуна с суппортом. Вертикальные направляющие станины гарантируют перемещение поперечины, по которым передвигается стол, имеющий стойку для гарантии высокого уровня устойчивости. Заготовка крепится на горизонтальной и вертикальной опорных поверхностях стола в особых Т–образных пазах. А вот резец находится в особом держателе, который находится на суппорте.

Базовое прямолинейное возвратно–поступательное движение передается ползуну, имеющему резец. Во время строгания горизонтальных плоскостей движение подачи передается на обрабатываемую деталь, которая двигается вместе со столом по направляющим поперечины. Чтобы осуществить строгание вертикальных и наклонных поверхностей подача происходит при помощи перемещения суппорта по вертикальным направляющим.

Станина такого инструмента состоит из чугунного корпуса в виде коробки, который установлен на плиту, монтируемую к фундаменту на крепежные болты. Внутренние ребра жесткости позволяют достичь высокого показателя жесткости и прочности станины. При этом в верхней части станины имеются плоские горизонтальные направляющие, к которым на винты крепятся планки, образующие направляющие типа «ласточник хвост». Такой формы направляющие помогают ползуну перемещаться и обеспечивают плотную посадку этого станка за счет регулировки одной из направляющих планок винтами сбоку станины.

На передней стенке станины есть плоские направляющие, которые обеспечивают вертикальное движении удерживающей стол поперечины. Внутри станины присутствует коробка скоростей и кулисный механизм, монтаж и ремонт которых можно осуществить через особые отверстия и люки, с крышками, установленные в стеках станины.

Такой станок работает от электродвигателя, который передает вращение шестискоростной коробки скоростей на вал, оборудованный скользящей шпанкой. Шпанка держит тройной блок шестерен, гарантирующий валу режим из трех скоростей. Следовательно, во время движения блока вдоль оси вала происходит поочередный захват шестерен с шестернями, закрепленными на шпонке на валу. Таким образом, вал имеет шесть скоростей.

Общие параметры

По своему устройству станок 7Б35 – универсального назначения. Механизм поперечно-строгального станка – кривошипно-кулисный, что позволяет изменять ход ползуна в пределах 20…500 мм. Технологические возможности станка определяются следующими характеристиками:

• Максимальным передвижением поверхности с закреплённой деталью, соответственно в вертикальном и горизонтальном направлениях, мм – 310 и 500. При этом вертикальное движение возможно только в ручном режиме;
• Скорость быстрого перемещения, м/мин – 2,23;
• Точность управления по отсчётному лимбу, мкм – 100;
• Перемещение за один оборот лимба, мм – 12;
• Наибольшие размеры устанавливаемых на столе заготовок, мм: по боковым поверхностям — 380×375, по верхней — 500×360;
• Способ крепления заготовок – лапами на Т-образные пазы;
• Наибольшее вертикальное перемещение резцовой головки на суппорте в ручном режиме, мм – 170;
• Наибольшее угловое перемещение резцовой головки на суппорте в ручном режиме, град ± 60;
• Точность перемещения резца: угловая ± 10, линейная – 0,05 мм;
• Функция автоматического подъёма резца при его холостом перемещении – отсутствует.

Технические характеристики оборудования:

• тип и мощность привода — электродвигатель переменного тока 5,5 кВт, при числе оборотов 1400 мин-1;
• угловая скорость вращения приёмного вала — 625 мин-1;
• наибольшее тяговое усилие на ползуне, кг – 1800;
• производительность шестерённого насоса для подачи СОЖ, л/мин – 5;
• протяжённость двойного хода стола, м – 0…0,5;
• максимально допустимая скорость резания, м/мин – 140;
• габариты станка (длина, ширина, высота), мм — 2335×1355×1540.

Технические характеристики

Устройство станка не предусматривает автоматического учёта двойных ходов ползуна. С целью безопасности работы имеется предохранитель от перегрузки.

Обзор модельного ряда станков

Основным разработчиком и производителем строгального оборудования данной группы является Оренбургский СЗ, приобрести готовые, отремонтированные или модернизированные устройства предлагают многие отечественные компании («Станкокомпания СД», «Прессмаш», «Станочный мир»), среди б/у станков хорошие отзывы продукция Гомельского СЗ. Модели имеют в целом сходную конструкцию, различия проявляется в габаритах, мощности и параметрах обрабатываемой заготовки. Основные показатели наиболее распространенных из них представлены ниже:

7305Т

Данное оборудование выделяется повышенной жесткостью станины и направляющей и обладает хорошим ресурсом по мощности (до 5500 Вт), способствующими точному выполнению чистового, чернового и тонкого строгания.

Станок оснащен поворотным столом 500×400 с 25 подачами и тремя Т-образными пазами для захвата заготовок при ходе ползуна до 510 мм и вылете до 560 максимальное расстояние между горизонтальной плоскостью и направляющими у него составляет 40 см.

7307ТД

Расширенная модификация 7305Т с долбежной головкой и увеличенным до 710 ходом ползуна. Этот поперечно-строгальный станок по аналогии с предыдущим рекомендуют купить при обработке плоских и фасонных заготовок из твердых материалов (допускаемое усилие резания достигает 19,6 кН), при равной мощности и скорости перемещения стола он выигрывает в функциональности и увеличении рабочего пространства.

Это сказывается на цене, в новом состоянии эту модель можно приобрести от 800000 рублей и выше. При этом его оптимальной сферой применения являются предприятия с единичными и мелкосерийными условиями производства.

7Б35

Строгальное оборудование для обработки резцом заготовок с длиной до 500 мм включительно и формирования в них пазов и канавой с разной формой и глубиной в пределах сечения рабочего инструмента 20×32 мм. Модель была разработана с целью установки в ремонтных, механических и инструментальных цехах предприятий машино- и приборостроения при сравнительно малых объемах производства (единичный и мелкосерийный выпуск деталей из металлов).

В базовом исполнении 7Б35 имеет неповоротный стол с 20 подачами и ручным, механическим и укоренным перемещением, модели с универсальными поворотными конструкциями изготавливаются под заказ. Станок оснащен узлом централизованной смазки и стружносборником, ориентировочные затраты при его покупке в базовой комплектации и хорошем состоянии составляют 600000 рублей.

7М36 и 7М37

Станок имеет 2 электродвигателя (главный обеспечивает запуск всех узлов, вспомогательный – быстрое перемещения рабочего стола с размерами 450×700 и 560×1000 мм соответственно), смазка его станины и направляющих ползуна осуществляется автоматически, это же относится к подаче суппорта и резца.

ОД61-5

Комбинированное строгальное оборудование с долбежной головкой, используемое при обработке плоских, фасонных и наклонных поверхностей и прорезания канавок и пазов в заготовках с длиной не более 500 мм. ОД61-5 соответствует всем требованиям, выдвигаемым к станкам 7305ТД и 7307 ТД, уступая в размерах выпускаемой детали он выигрывает в функциональности за счет оснащения трехпозиционным поворотным и круглым столами.

Помимо обычных операций по строганию с его помощью выполняется обработка поверхностей с заданным уклоном, формирование шлицевых отверстий, шпоночных пазок и другие долбежные работы.

Технические характеристики станка

Двухстоечный продольно-строгальный станок модели 7212 предназначен для обработки резанием длинномерных заготовок из стали и различных цветных сплавов. Для повышения производительности на столе возможна обработка с одной установки нескольких заготовок одновременно. Это производится в тех случаях, когда суммарное тяговое усилие, прилагаемое к столу, не выходит за допустимые пределы. Оборудование относится к классу точности Н, и обладает следующими технологическими показателями:

1. Размеры рабочего пространства для заготовки, максимальные (длина×ширина×высота), мм – 1120×1250.
2. Расстояние между стойками в свету, мм – 1350.
3. Размеры стола (ширина×длина), мм — 1120×
4. Рабочий диапазон продольных перемещений, мм – 900…1200.
5. Тяговое усилие, из расчёта на метр длины, кН – 200.
6. Количество суппортов на поперечине станка – 3: два – вертикальных, один – боковой.
7. Максимальное значение хода, м: по горизонтали – 1,875, по вертикали – 0,3.
8. Максимальное перемещение, м – 1,12.
9. Возможность поворота: да, ±60°. Точность поворота ±1°.
10. Ход поперечины в вертикальном направлении, м – 1,12.
11. Установочная скорость хода поперечины, мм/с – 20,76.

Габариты рабочего пространства

Для удобного и безопасного выполнения производственных операций продольно- строгальный станок оборудован устройством бесступенчатого регулирования скоростью движения и предохранителем хода в случае перегрузки по усилию (для станка 7212 оно составляет 120 кН). Отвод резцедержателя при обратном перемещении узла выполняется автоматически.

Электрическая схема станка довольно сложна, что обусловлено наличием нескольких электродвигателей:

• Главного привода, 100 кВт;
• Привода машинных преобразователей (для модели 7212 электрическая схема станка включает в себя два таких двигателя, 55 кВт и 3 кВт);
• Двумя двигателями, производящими в движение поперечину, и осуществляющими её торможение ( соответственно 5,2 и 0,8 кВт);
• Двумя двигателями, которые управляют действием суппортов: вертикального и бокового, по 2,2 кВт каждый;
• Для привода вентилятора, 0,8 кВт;
• Для питания генераторов и управляющих приводов, 4,9 кВт.

Все электродвигатели питаются от сети переменного тока напряжением 380 В и частотой 50 Гц.

Среди основных технических характеристик продольно-строгального станка также находятся:

1. Возможность регулировки значений подачи, мм — 0,25…12,5.
2. Минимальное значение шага подачи, мкм – 50.
3. Скорость установочных перемещений: в вертикальном направлении — 1,47 м/мин, в боковом направлении – 0,735 м/мин.
4. Количество режимов передвижения – два: 4…80 м/мин – для прямого и 12…80 м/мин — для установочного (холостого) хода.
5. Масса агрегата, т – 35.

Устройство

Для качественного выполнения возложенных на него функций, строгальные станки должны иметь в своём составе следующие узлы:

1. станину;
2. суппорт с одним или несколькими резцедеражателями;
3. раму (на крупных станках рама имеет портальную конфигурацию, на более мелких – выполняется в виде консоли);
4. механизм перемещения стола и/или суппорта;
5. рабочий стол с Т-образными пазами для точного позиционирования изделия;
6. электродвигатель;
7. насосную станцию для подачи в зону строгания смазочно-охлаждающих сред;
8. поперечины, соединяющей между собой элементы рамы и придающей ей необходимую жёсткость;
9. блока управления.

Для рабочих перемещений резца в продольно-строгальных станках используется кривошипно-кулисный привод. Многочисленные варианты его настройки позволяют производить операции с металлом по вертикальным, горизонтальным и даже наклонным плоскостям.

Китайская модель станка

Изменение скорости перемещения подвижных частей производится коробкой передач, в которой имеется набор нескольких шестерённых пар. Включая (вручную, либо по программе) в работу определённую пару, получают новую скорость движения заготовки или инструмента. Выбор зависит от механических характеристик обрабатываемого металла. Для менее пластичных материалов используют силовое резание, с увеличенными скоростями подачи, а пластичные заготовки строгают с уменьшёнными скоростями, чтобы исключить налипание стружки на резец, уменьшить потери на трение и снизить температурную деформацию заготовки.

Конструктивные особенности строгальных станков.

Строгальный станок по металлу обладает отличительной особенностью – наличием резцов. На некоторых моделях предусмотрено сразу несколько резных инструментов. Поэтому станки могут быть:

• односторонними,
• двусторонними,
• четырехсторонними.

Факторами, которые могут повлиять на качество работы, считаются скорость движения режущей поверхности, плавность и частота движений, наличие резцов, их размеры, количество и расположение. Чем больше резцов у станка, тем выше становится его производительность, повышается качество работы.

Резцы имеют различия в форме и размерах. Они бывают прямыми и изогнутыми. Прямые резцы применяются при малых вылетах, к тому же они просты в использовании. Минусом станет неточность при обработке. В некоторых случаях при применении силы изделие может быть испорчено. Изогнутые ножи более универсальны и дают возможность более точного снятия верхнего слоя с металла. При усилении нажима они не портят рабочую поверхность. С помощью изогнутых резцов есть возможность получить качественное, с высокой точностью нанесения углублений и каналов изделие.