Обработка металла на станках с программным управлением

Е. Е. Савицкий

ОбрабОтка металла на станках 
с прОграммным управлением

практикум и средства кОнтрОля

Рекомендовано учреждением образования «Республиканский 
институт профессионального образования» Министерства 

образования Республики Беларусь в качестве пособия 
для учащихся учреждений образования, реализующих 

образовательные программы профессионально-технического 

образования по специальности «Механическая обработка 
металла на станках и линиях» (квалификация «Оператор 

станков с программным управлением»)

Минск
РИПО

2015

УДК  621.71.9(076)
ББК  34.5/6я722

С13

Автор:

мастер производственного обучения филиала 

«Профессионально-технический колледж» УО «Республиканский институт 

профессионального образования» Е. Е. Савицкий.

Р еценз енты:

методическая комиссия профессионального компонента УО «Минский 

государственный профессиональный лицей 

№ 3 машиностроения» (В. С. Мычко);

профессор кафедры «Технология машиностроения» Белорусского 

национального технического университета, доктор технических наук, 

доцент И. А. Каштальян.

Все права на данное издание защищены. Воспроизведение всей книги или любой 

ее части не может быть осуществлено без разрешения издательства.

Выпуск издания осуществлен при финансовой поддержке Министерства 

образования Республики Беларусь.

Савицкий, Е. Е.

С13
Обработка металла на станках с программным управлением. 

Практикум и средства контроля : пособие / Е. Е. Савицкий. – Минск : 
РИПО, 2015. – …104 с.

ISBN 978-985-503-544-3.

В пособии содержатся практические работы, выполняемые при изуче
нии тем по проверке на точность токарного и фрезерного станков с программным управлением, а также тесты и задания по основным темам 
учебного предмета «Специальная технология».

Предназначно для учащихся учреждений профессионально-техни
ческого образования. Может быть полезно преподавателям и мастерам 
производственного обучения для проведения тематического и итогового 
контроля знаний обучающихся.

УДК 621.71.9(076)
ББК 34.5/6я722

ISBN 978-985-503-544-3 
© Савицкий Е. Е., 2015
© Оформление. Республиканский институт

профессионального образования, 2015

предислОвие

Машиностроение является одной из ведущих и пер
спективных отраслей социально-экономического комплекса Республики Беларусь.

В условиях реформирования экономики происходит 

переоснащение производства новыми технологиями, 
оборудованием. Современное производство достаточно 
широко использует станки с программным управлением. 
Применение автоматизированного оборудования требует 
высококвалифицированных специалистов по его обслуживанию. Одной из самых востребованных в метал лообрабатывающей промышленности является профессия 
«Оператор станков с программным управлением».

В данном пособии приводятся практические работы, 

тесты и задания по учебному предмету «Специальная 
технология». Предлагаемые задания разнообразны, ориентированы на закрепление, обобщение и систематизацию знаний и будут способствовать более эффективному 
усвоению учащимися учебного материала.

В конце пособия приводятся ключи к тестам и ответы 

на задания для проверки правильности их выполнения.

Пособие можно использовать для самопроверки сте
пени усвоения учебного материала, а также при подготовке к тематическому и итоговому контролю.

практические рабОты пО теме 

«пОдналадка станкОв с прОграммным 

управлением»

практическая работа № 1 

прОверка тОкарнОгО 

станка с прОграммным управлением 

на геОметрическую тОчнОсть

Цель: научиться выполнять проверку токарного 

станка с программным управлением на геометрическую 
точность.

Оборудование: токарный станок с программным 

управлением 16К20Ф3 с высотой центров 200 мм, индикаторная стойка с индикатором, контрольные оправки, центра, набор щупов, набор плоскопараллельных 
мер длины, поверочная линейка, микрометр, чертежные 
принадлежности.

Теоретические сведения

Качество металлорежущих станков характеризуется 

рядом показателей, основными из которых являются точность, производительность, жесткость, прочность, виброустойчивость и т. д. 

Точностью станка называют степень приближения 

действительных значений параметров станка и обработанных на нем деталей к заданным величинам.

Точность оценивается погрешностью, которая равна 

разности действительного и заданного значений параметра. Точность станка зависит от точности изготовления 
ответственных деталей (шпиндель и его опоры, направляющие, корпусные детали и т. д.), качества сборки и регулировки узлов станка, точности работы приводов главного движения и подач.

Практические работы 

Различают кинематическую и геометрическую точ
ность станка. 

Геометрическая точность
отражает правильность 

формы, точность размеров контрольных деталей и, как 
следствие, правильность взаимного расположения частей 
станка, перемещающих инструмент или заготовку, точность сборки узлов станка. Она зависит от точности изготовления деталей станка и их износа в процессе эксплуатации. 

Кинематическая точность – это степень приближе
ния значений фактических перемещений рабочих органов станка, выполняющих взаимные согласованные 
движения, к номинальным перемещениям. Она зависит 
от точности изготовления зубчатых колес, червяков, винтовых пар и других деталей передач. Эти погрешности 
сказываются на точности обработки на токарных станках с программным управлением таких поверхностей, 
как резьба, взаимное расположение нескольких уступов 
относительно торца детали и т. д.

Погрешности станка обусловливают неточности фор
мы и размеров обработанных деталей. Наибольшее влияние на точность обработки оказывает биение шпинделя, 
прямолинейность направляющих станины. Различают 
осевое и радиальное биение шпинделя, зависящее от 
точности изготовления подшипников, их регулировки, 
качества сборки шпиндельного узла. Биение переднего 
центра происходит вследствие биения отверстия шпинделя относительно оси шпинделя. От точности направляющих зависит точность траектории движения инструмента.

Различают следующие погрешности станка, влияю
щие на точность изготовления детали:

упругие, связанные с деформацией станины станка 
–

в связи с превышением допустимых режимов резания;

Обработка металла на станках с программным  управлением

температурные, возникшие вследствие неравномер–

ного нагрева различных узлов станка в процессе обработки детали;

динамические, которые возникают вследствие отно–

сительных колебаний режущего инструмента и обрабатываемой заготовки из-за несоблюдения оптимальных режимов обработки.

При обработке деталей на станках с программным 

управлением, точность которых не соответствует требованиям стандартов, возможны погрешности формы и 
расположения:

непрямолинейность образующих поверхностей об–

работанных деталей, которая возникает вследствие износа направляющих, деформации при неправильной установке заготовки, нагреве и т. д.;

конусность детали как следствие непараллельности 
–

оси шпинделя и направляющих станины, несоосности 
центров шпинделя и задней бабки в вертикальной плоскости, смещения корпуса задней бабки, нежесткости 
станков;

овальность детали как причина чрезмерного изно–

са переднего подшипника шпинделя;

бочкообразность, возникающая вследствие износа 
–

направляющих в средней части станины или прогиба нежесткого вала под действием сил резания; 

седлообразность, которая появляется вследствие 
–

отжима заднего центра, износа направляющих задней 
бабки.

Приборы и инструменты для проверки точности станков

Для проверки геометрической точности токарных и 

других типов станков применяют различные средства 
и методы контроля. При испытании станков токарной 
группы применяются индикаторы часового типа, поверочные линейки, уровни, щупы, контрольные оправки, 
универсальные мостики, миниметры, оптические при

Практические работы 

боры (например, лазерный интерферометр). 

Индикатор часового типа позволяет 

производить измерения в пределах от 0 
до 10 мм с точностью 0,01 мм (рис. 1.1). 
Для более точных измерений используют миниметры. Индикатор часового 
типа закрепляется на штативе (индикаторной стойке). Стойка имеет массивное основание для предотвращения 
смещения при измерениях. Широкое 
применение получили индикаторные стойки с магнитным основанием, так как у них более надежная фиксация как на горизонтальной, так и на вертикальной плоскости (рис. 1.2).

Поверочные 
линейки 
имеют 

прямо угольное, треугольное или двутавровое сечение (рис. 1.3). Их применяют, главным образом, для проверки плоскостности и прямолинейности направляющих поверхностей. 

В современных станках с про
граммным 
управлением 
направ
ляющие устанавливают и крепят к 
корпусу станины при помощи болтов, а перемещение по 
ним суппорта происходит через узлы качения. Износ в 
таких направляющих очень незначителен по сравнению 
с направляющими трения.

Рис. 1.3. Поверочные линейки

Рис. 1.1. Индикатор

Рис. 1.2. Штатив 

с магнитным основанием

Обработка металла на станках с программным  управлением

Щупы (рис. 1.4) применяют для 

измерения величины зазоров между 
прилегающими друг к другу поверхностями. Определение отклонений 
от прямолинейности плоскостей 
направляющих станков происходит 
при наложении на них поверочных 
линеек (рис. 1.5) с последующим 

измерением пластинами щупа зазора между ними. Толщина пластины – от 0,02 до 1,00 мм. Пластины в наборе 
отличаются друг от друга по толщине на 0,01 и 0,50 мм. 

Рис. 1.5. Схема измерения поверочной линейкой и щупом 

Поверочные уровни (рис. 1.6) используют для кон
троля как горизонтального, так и вертикального расположения поверхностей при проверке станков на точность. 
Цена деления уровня составляет 0,04 мм на 1000 мм. 
Если измеряемое расстояние равно 500 мм, то цена деления на этом участке – 0,02 мм. 

Для проверки точности станков 

применяют в основном два типа контрольных оправок: 

консольные оправки (рис. 1.7) с 
•

цилиндрической контрольной частью 
и коническим хвостовиком, который 
вставляется в конусное отверстие 
шпинделя или пиноли задней бабки. 
Длина цилиндрической части оправок – от 100 до 300 мм;

Рис. 1.6. Поверочные 

уровни  

Рис. 1.4. Набор щупов

L

5

0,5

0,02

0,03

0,04

0,75 L
Рабочая длина

Практические работы 

центровые оправки (рис. 1.8) с цилиндрической 
•

формой по всей длине и с центровыми отверстиями на 
торцах; изготавливаются длиной 300, 500, 1000 мм.

Рис. 1.7. Консольная оправка

Рис. 1.8. Центровая оправка

Наружный диаметр оправки должен быть не мень
ше 25 мм. Оправки изготавливают из термически обработанной стали или чугуна после его естественного 
или искусственного старения. Оправки тщательно обрабатываются, шероховатость поверхности не превышает Ra 0,32 мкм, максимальное отклонение рабочих 
поверхностей от цилиндрической формы не превышает 
0,003 мм. Для уменьшения прогиба при замерах точности оправки делают полыми.

Стандартные методы проверки геометрической точности 

токарно-винторезных станков и токарных станков 

с программным управлением 

Проверка геометрической точности станков произво
дится с целью определения погрешностей взаимодействия 
отдельных частей и узлов, которые значительно влияют 
на точность обрабатываемых на станке деталей. Установленные действительные погрешности сравнивают с допустимыми, которые для токарно-винторезных станков 
общего назначения регламентированы ГОСТ 18097-93. 

Вращение и перемещение узлов и деталей станка во 

время проверки производят вручную, при отключенном 

Обработка металла на станках с программным  управлением

шпинделе, а в отдельных случаях – при минимальной 
частоте вращения шпинделя.

Радиальное биение наружной центрирующей поверхно
сти шпинделя измеряют индикатором (рис. 1.9), установленным на неподвижную часть станка таким образом, 
чтобы его измерительный наконечник касался проверяемой поверхности центрирующей шейки шпинделя и был 
перпендикулярным оси в плоскости измерения. После 
этого шпиндель приводят во вращение со скоростью, 
позволяющей регистрировать показания измерительного 
прибора. Биение проверяют в вертикальной (а) и горизонтальной (б) плоскостях. За радиальное биение центрирующей поверхности шпинделя принимают наибольшее из полученных данных.

Допустимое радиальное биение шейки шпинделя для 

станков с максимальным диаметром обрабатываемой заготовки до 800 мм – 10 мкм.

а

б

Рис. 1.9. Схема проверки шпинделя на радиальное биение 

Торцевое биение опорной поверхности шпинделя передней 

бабки проверяют согласно схеме, приведенной на рисунке 1.10. Индикаторную стойку устанавливают неподвижно и вращают шпиндель (не менее двух оборотов). Измерение проводят не менее чем в четырех точках. Определяют наибольшую алгебраическую разность показаний 
измерительного прибора и полученное значение принимают за торцевое биение шпинделя.