Заключение. 
Строгальные и долбежные работы

Несмотря на широкое применение фрезерования и шлифования, обработка заготовок строганием и долблением не может быть вытеснена ими. Простота и дешевизна резца по сравнению с торцовой или цилиндрической фрезой делает процесс строгания и долбления весьма экономичным, особенно при обработке одного-двух изделий. Значительным преимуществом обладают строгальные станки перед фрезерными на обдирочных операциях при снятии литейной корки, когда происходят быстрое затупление и износ дорогостоящего режущего инструмента.

На многих металлургических заводах обработку слябов выполняют в основном на тяжелых продольно-строгальных станках при интенсивных режимах резания и снятии больших припусков. Обработка различных пазов, особенно глубоких и узких, невозможна без применения долбежных и строгальных станков; обработку Т-образных пазов большой длины трудно выполнить каким-либо способом, кроме строгания.

Методы обработки на долбежных и строгальных станках постоянно совершенствуются. Например, при обработке длинных узких планок на продольно-строгальных станках применяют многоместные державки, позволяющие увеличить производительность при сохранении высокой жесткости станка.

Особое место занимает тонкое строгание широкими резцами, обеспечивающее высокую точность по прямолинейности и плоскостности, а также минимальную шероховатость обработанной поверхности. Применение тонкого строгания широкими резцами наиболее эффективно на заводах тяжелого станкостроения при обработке направляющих станин, столов, саней и других крупногабаритных заготовок.

Чтобы достичь требуемой шероховатости поверхности чугунных заготовок, строгание широкими резцами выполняют, смачивая обрабатываемую поверхности в зоне резания керосином. Этот вид обработки может быть приравнен к плоскому шлифованию чугунных, бронзовых и текстолитовых деталей, при этом шероховатость обработанной поверхности достигает 1,25 мкм.

Строгание широкими резцами вытесняет процесс шабрения благодаря высокой точности, малой шероховатости обработанной поверхности и существенно большей производительности (ширина режущей кромки резца может превышать 100 мм при скорости строгания до 20 м/мин).

Вместо пожароопасного керосина в промышленности начинают применять замороженные СОЖ в виде брусков (Аквол-10М). При этом расход СОЖ снижается в 100—150 раз по сравнению с жидкими веществами, и, кроме того, нет необходимости устанавливать ограждение для защиты рабочего от брызг СОЖ.

Долбление и строгание по сравнению с фрезерованием имеют свои достоинства и недостатки, поэтому в дальнейшем эти способы обработки будут не вытеснять, а взаимно дополнять друг друга.

Совершенствование конструкций долбежных, поперечно-строгальных и продольно-строгальных и особенно тяжелых продольно-строгальных станков в настоящее время связано с комбинированием, т. е. осуществлением на одном станке процессов долбления, фрезерования и растачивания (мод. 67К25П, 67К25 В, 67К25ПФ1, 67К25ПФ2); созданием поперечнострогальных станков с гидрокопировальным устройством и программным управлением; выполнением на продольно-обрабатывающих станках строгания, фрезерования и шлифования (мод. 7212 Г, 7Б216Г, 7Б216ГФ10, НС-6, НС-8, НС-30, 7Б220М6Ф1, 7228МФ1 и др.).

В легких и средних станках строгальной группы все чаще используется гидравлический привод главного возвратно-поступательного движения, обеспечивающий, в отличие от механического привода, постоянную скорость резания на всей длине хода и имеющий бесступенчатое регулирование. Его применение в станке в меньшей степени ослабляет станину и повышает плавность перемещения стола (ползуна), что имеет большое значение для чистовой обработки.

Однако в тяжелых продольно-строгальных станках гидропривод не получил распространения. При большом ходе стола (15—20 м) гидравлический цилиндр и шток поршня оказываются чрезмерно длинными и поэтому конструктивно трудновыполнимыми.

Современная тенденция в разработке привода главного движения тяжелых продольно-строгальных станков состоит в применении многозаходного эвольвентного червяка для передачи движения на рейку, причем приводные червяки расположены не параллельно, а под некоторым углом друг к другу в горизонтальной плоскости («елочкой»). В этом случае приводные редукторы установлены симметрично по обе стороны станины и вынесены из зоны обслуживания станка. Такая компоновка позволяет соединять приводные червяки с редукторами с помощью валов одинаковой длины, а следовательно, и одинаковой жесткости, что способствует равномерному перемещению стола.

Недостатком тяжелых уникальных станков является то, что при обработке крупногабаритных заготовок массой до 200 т на их перестановку, многократную выверку и закрепление требуется до 40% основного времени. Сокращение этих затрат времени — основной резерв повышения производительности процесса обработки крупногабаритных заготовок.

Это обстоятельство вызывает необходимость сочетать на одном станке различные виды обработки: строгание (или долбление), фрезерование, растачивание, шлифование плоскостей, сверление отверстий. Кроме того, при сокращении числа переустановок достигается большая точность обработки.

Однако при создании комбинированных станков возникают некоторые противоречивые требования к их конструкции, кинематике, смазке, характерные для разных методов обработки. Например, при строгании на тяжелых станках скорость стола составляет 1—2 м/мин, а при фрезеровании — менее 5 мм/мин. Таким образом, диапазон регулирования скорости стола становится очень большим (около 400), что удлиняет кинематические цепи привода стола.

Различные требования предъявляются к смазыванию стола при строгании и фрезеровании. Строгание производят при небольшом давлении и очень тонком слое смазочного материала, особенно на чистовых режимах. При фрезеровании и растачивании требуется подавать масло под большим давлением, так как при малых подачах тяжелый стол вместе с крупногабаритной заготовкой начинает перемещаться неравномерно, скачками. Для устранения этого явления необходимо осуществлять гидроразгрузку направляющих.

Применение гидроразгрузки осложняется из-за наличия следующих особенностей станков:

• • при переходе со строгального режима на фрезерный давление масла необходимо менять с меньшего на большее;
• • при строгании масло подводится к направляющим стола из станины; при этом против смазочного отверстия непрерывно оказываются разные участки движущегося стола, что не вызывает существенных деформаций, так как давление масла невелико (0,05—0,2 МПа);
• • при фрезеровании масло подают под давлением около 0,5 МПа, чтобы создать гидроразгрузку направляющих стола; такое давление выгибает участок направляющих, находящийся против смазочного отверстия, что снижает точность обработки заготовки. При высоком давлении масла, подаваемого из станины, стол при перемещении непрерывно «извивается». Поэтому перспективным решением является подача масла из направляющих стола, что существенно сложнее, так как он перемещается в продольно-строгальных станках с большим ходом.

Основные направления совершенствования конструкций строгальных, долбежных и комбинированных станков, связанные с повышением их работоспособности, таковы:

• • повышение геометрической и кинематической точности — увеличение точности взаимного расположения узлов, формы деталей, входящих в них, уменьшение числа кинематических пар в кинематических цепях станков;
• • увеличение жесткости узлов — использование цельных гаек на ходовых винтах, проектирование широко расположенных направляющих, применение портала и дополнительных плит;
• • снижение вибраций станка — использование раздельных приводов, гидравлических демпферов, передача движения от электродвигателя на шлифовальный шпиндель комбинированных станков с помощью ременной передачи, применение антискачковых масел, использование гидростатических и гидродинамических опор;
• • повышение износостойкости — применение износостойких планок на направляющих, термообработка чугунных направляющих перед шлифованием, использование винтовой пары качения, применение гидростатических направляющих, обеспечивающих их гидроразгрузку;
• • повышение производительности — использование цепей ускоренных подач (скоростей) при обратном ходе, автоматизация процесса резания с применением гидрокопировальных устройств, использование обратного хода стола для резания на продольно-строгальных станках, обработка резцовыми блоками; строгание на многоместных приспособлениях, долбление заготовок пакетами; создание комбинированных строгальных и долбежных станков; создание поперечно-строгальных, долбежных и комбинированных продольных станков с числовым программным управлением.

Итак, совершенствование конструкций долбежных, поперечно-строгальных, продольно-строгальных и особенно тяжелых продольно-строгальных станков осуществляется по следующим направлениям:

• • комбинирование, т. е. совмещение на одном станке процессов долбления, фрезерования, растачивания, шлифования;
• • создание строгальных станков с гидрокопировальными устройствами и системами ЧГ1У, позволяющими обрабатывать сложные объемные фасонные поверхности;
• • проектирование продольно-обрабатывающих станков с двумя столами, на одном из которых устанавливают, а на другом в это время обрабатывают крупногабаритные заготовки массой до 200 т (закрепление с выверкой таких заготовок занимает до 40% времени обработки).

Выполнение на одном многофункциональном станке строгания, фрезерования, растачивания, шлифования, а также необходимых измерений — тенденция, носящая глобальный характер. Именно такой подход лежит в основе перспективного развития станкостроения.

Изготовление крупногабаритных деталей на одном стайке гораздо экономичнее, чем последовательно выполняемая обработка на нескольких станках. Наряду с экономией времени применение многофункциональных станков позволяет сократить инвестиционные расходы и издержки производства, связанные с обслуживающим персоналом и производственной площадью.

Согласно прогнозам дальнейшее развитие металлорежущих станков сЧПУ будет осуществляться в следующих направлениях:

• • оснащение станков большим числом первичных преобразователей, измерительных и диагностических систем для автоматического контроля процесса обработки, состояния узлов и периферийных устройств, а также установления причин возникновения и компенсация погрешностей обработки, предотвращения неисправностей и их быстрого устранения;
• • развитие вычислительной техники — создание вычислительных устройств в составе системы ЧПУ для автоматического расчета и оптимизации технологических параметров, учета статических, динамических и тепловых характеристик станков;
• • оснащение станков типовыми периферийными устройствами для автоматизации операций, смены инструментов и шпиндельных узлов, смены и зажима заготовок, а также транспортирования;
• • встраивание в станок системы мониторинга состояния инструментов и технологического процесса;
• • широкое использование мехатронных узлов: мотор-шнинделеи, линейных двигателей и др.;
• • применение новых материалов (полимерный бетон, углепластик, фторопласт и др.) в станочных узлах, улучшающих технические показатели отдельных узлов и станка в целом.

Широкое внедрение нанотехнологии, обеспечивающей субмикронную точность формы и размеров обработанных поверхностей (0,1—0,3 мкм), а также их взаимного расположения (0,5—0,8 мкм) и шероховатость поверхностей 0,04 мкм за счет специальной компоновки станка, использования лазерной измерительной системы, аэрои гидростатических направляющих позволяет создавать прецизионные высокопроизводительные строгальные и долбежные станки современных конструкций.