Металлообрабатывающие станки

МЕТАЛЛООБРАБАТЫВАЮЩИЕ 
СТАНКИ

Москва
ИНФРА-М
2020

УЧЕБНИК

Л.И. ВЕРЕИНА

Рекомендовано 
Учебно-методическим советом СПО 
в качестве учебника для студентов учебных заведений, 
реализующих программу среднего профессионального 
образования по  специальностям 
15.02.07 «Автоматизация технологических 
процессов и производств (по отраслям)»,
15.02.08 «Технология машиностроения» 

УДК 621(075. 32)
ББК 34.5я723
 
В31

Вереина Л.И. 
Металлообрабатывающие станки : учебник / Л.И. Вереина. — 
 Москва : ИНФРА-М, 2020. — 440 с. — (Среднее профессиональное 
образо вание).
ISBN 978-5-16-013967-8 (print)
ISBN 978-5-16-106559-4 (online)
Изложены общие сведения о металлообрабатывающих станках, классификация металлообрабатывающих станков, основные критерии оценки 
работоспособности станка; описаны типовые детали и узлы (в том числе мехатронные); приведены проектные расчеты. Рассмотрены устройства и кинематические схемы универсальных и специализированных станков с ручным 
управлением, токарных автоматов и полуавтоматов, станков электрофизикохимической (ЭФХ) обработки, а также современных станков с числовым программным управлением (ЧПУ). Описаны многоцелевые станки  для обработки 
корпусных заготовок и тел вращения горизонтальной и вертикальной компоновки с противошпинделем, устройства автоматической смены инструмента 
и автооператоры. Приведены основные сведения об эксплуатации металлообрабатывающих станков: транспортирование, установка на фундамент, испытания, ремонт и техническое обслуживание.
Для студентов учреждений среднего профессионального и высшего образования машиностроительного профиля.

УДК 621(075.32)
ББК 34.5я723

Р е ц е н з е н т ы:
А.Е. Древаль — д-р техн. наук, проф., зав. кафедрой «Инструментальная техника и технология» МГТУ им. Н.Э. Баумана;
А.С. Васильев — д-р техн. наук, проф., зав. кафедрой «Технология машиностроения» МГТУ им. Н.Э. Баумана

В31

© Вереина Л.И., 2016
ISBN 978-5-16-013967-8 (print)
ISBN 978-5-16-106559-4 (online)

Подписано в печать 29.10.2019. 
Формат 6090/16. Бумага офсетная. Гарнитура Newton. Печать цифровая. 
Усл. печ. л. 27,5. ППТ30. Заказ № 00000

ТК 682975-1069121-251015

ООО «Научно-издательский центр ИНФРА-М»
127214, Москва, ул. Полярная, д. 31В, стр. 1
Тел.: (495) 280-15-96, 280-33-86. Факс: (495) 280-36-29
E-mail: books@infra-m.ru             http://www.infra-m.ru

Отпечатано в типографии ООО «Научно-издательский центр ИНФРА-М»
127214, Москва, ул. Полярная, д. 31В, стр. 1
Тел.: (495) 280-15-96, 280-33-86. Факс: (495) 280-36-29

ФЗ 
№ 436-ФЗ
Издание не подлежит маркировке 
в соответствии с п. 1 ч. 4 ст. 11

ВВедение

Металлообрабатывающие станки занимают особое место среди 
других машин, например таких, как транспортные, текстильные, 
а также используемые в легкой промышленности. На станках изготавливают детали, предназначенные для других машин, поэтому 
станкостроение называют сердцевиной машиностроения.
Типаж металлообрабатывающих станков, темпы развития станкостроения, уровень качества выпускаемых станков, мобильность 
станочного парка для изготовления различных изделий, высокая 
эффективность при эксплуатации станков — все это определяет промышленный потенциал страны и характеризует уровень развития ее 
машиностроения.
Современный металлообрабатывающий станок — это высокоразвитая технологическая машина, оснащенная механическими, электрическими, гидравлическими, пневматическими и электронными 
устройствами, предназначенная для обработки материалов резанием 
в целях получения деталей заданной формы и размеров (с требуемой 
точностью и качеством обработанной поверхности). Станок 
включает в себя большое число механизмов, осуществляющих движения, необходимые для формообразования различных поверхностей: от простых, цилиндрических и плоских, до поверхностей, 
описываемых сложными математическими уравнениями или заданных графически.
Металлообрабатывающие станки за последние 90 лет претерпели 
большие изменения. Зародившись в далекую эпоху, когда человек 
начал механизировать обработку изделий из камня и кости на примитивных токарных станках, они превратились в автономно работающий станочный комплекс, управляемый системами ЧПУ и ЭВМ.
В Европе в начале ХVIII в. появились первые станки, изготовленные из металла, причем работающий на них человек приводил 
во вращение шпиндель от ножной педали через ременную передачу. 
С развитием техники ножной привод главного движения был заменен электромашинным, гидравлическим и др. Через цех под потолком проходил длинный вал (трансмиссия), от которого через 
ременные передачи передавалось вращение всем находящимся в нем 
станкам. Шпиндель станка имел несколько ступеней вращения, так 
как на нем были закреплены шкивы разных диаметров.
Станкостроение в России возникло в начале ХVIII в. в эпоху 
Петра I. Токарь Петра I Андрей Нартов (впоследствии ставший 

академиком Российской академии наук) построил ряд металлорежущих станков, в том числе первый токарно-копировальный автомат. Солдат Яков Батищев создал 12- и 24-шпиндельные станки 
для обработки ружейных стволов. М.В. Ломоносов сконструировал 
сферотокарный станок для обработки сферических металлических 
зеркал. Русские самоучки Лев Собакин, Алексей Сурнин и многие 
другие обогатили технику того времени станками новых типов.
Становление нашей станкостроительной отрасли относится 
к 1930-м гг.: были введены в строй Московский станкостроительный 
завод им. С. Орджоникидзе (1932 г.), Московский завод «Станкоконструкция» (1934 г.), Тбилисский станкостроительный завод и Саратовский завод тяжелых зуборезных станков (1935 г.), Киевский завод 
станков-автоматов (1936 г.), Краматорский завод тяжелого станкостроения (1939 г.). Большим событием того времени было создание 
в 1933 г. первого отраслевого института — Экспериментального научно-исследовательского института металлорежущих станков — 
ЭНИМС. К этому же периоду относятся первые выпуски в Московском высшем техническом училище (МВТУ) им. Н.Э. Баумана 
инженеров — специалистов в области станкостроения; тогда же был 
открыт Московский станкоинструментальный институт. 
На протяжении последних десятилетий станкостроение бурно 
развивалось. Тенденции его развития определили следующие основные направления:
• повышение производительности станков путем интенсификации 
режимов резания и сокращения вспомогательного времени;
• повышение точности обработки;
• увеличение уровня автоматизации металлообрабатывающих 
станков;
• создание быстропереналаживаемых гибких производственных 
систем;
• повышение надежности и долговечности станков за счет совершенствования их конструкции и технологии изготовления, 
а также широкого применения современных комплектующих 
узлов и новых материалов.
Наряду со стремлением создавать высокоавтоматизированные 
станки, управляемые от систем ЧПУ и ЭВМ, сохраняется тенденция 
совершенствовать конструкции универсальных станков с ручным 
управлением. Эти станки, ввиду своей простоты, надежности, дешевизны и универсальности, играют значительную роль в мелкосерийном производстве, особенно при их эксплуатации на малых предприятиях.

Современные экономические условия ставят перед станкостроительными предприятиями, производящими металлообрабатывающие 
станки (сложную наукоемкую продукцию), задачи упрочнения рыночного положения и повышения конкурентоспособности, для решения которых в XXI в. применяют информационные технологии, 
являющиеся одним из инструментов их решения, т.е. повышения 
эффективности процессов проектирования и производства продукции. За счет автоматизации и информационной интеграции обеспечивается сокращение сроков разработки и вывода станочной продукции в рыночную среду.
Предъявляются также высокие требования и к квалификации инженеров, техников и рабочих, так как продукция отечественных заводов должна быть высокопроизводительной, точной, надежной 
и высокоэффективной, чтобы быть конкурентоспособной в условиях 
мирового рынка.

Раздел I 
Общие сведения

Глава 1 
КлассифиКация 
металлООбРабатывающих станКОв

По классификации ЭНИМСа, металлообрабатывающие станки 
в зависимости от характера выполняемых работ распределены по девяти группам, каждая из которых включает девять типов, объединенных общими технологичесческими признаками и конструктивными особенностями (табл. 1.1). Исключение составляет пятая 
группа, в которой станки объединены по предметному признаку. Конкретное конструктивное исполнение станка определенной группы 
и типоразмера, предназначенного для заданных условий обработки, 
определяется моделью станка. Принятая классификация позволяет 
станкам, выпускаемым серийно, присваивать индекс модели из трех 
или четырех цифр с добавлением в некоторых случаях букв.
Первая цифра в наименовании модели означает номер группы, 
вторая — номер типа, третья и четвертая характеризуют один 
из важных параметров станка или детали (высоту центров, диаметр 
прутка, размеры стола и т.п.). Например, модель 7А36 обозначает: 
7 — строгально-протяжная группа; 3 — поперечно-строгальный; 6 — 
максимальная длина обрабатываемой детали 600 мм; буква А указывает на модернизацию станка базовой модели 736. Если буква проставлена в конце индекса модели, то она указывает на класс точности 
станка, например 16К20П — это станок повышенного класса точности; нормальный класс точности в наименовании модели не указывается.
В моделях станков с ЧПУ в конце шифра вводят букву Ф 
с цифрой, которая обозначает: 1 — станок с цифровой индикацией 
и предварительным набором координат; 2 — станок с позиционной 
системой управления; 3 — станок с контурной системой управления; 
4 — станок с комбинированной системой управления для позиционной и контурной обработки. Например, зубофрезерный полуавтомат с комбинированной системой ЧПУ — мод. 53А20Ф4, верти

Таблица 1.1
Классификация металлообрабатывающих станков

Наименование
Группа
Тип станков
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Токарные
1
Автоматы и полуавтоматы
Токарноревольверные

Сверлильно-отрезные

Карусельные
Токарновинторезные, токарные, 
лоботокарные

Многорезцовые и 
копировальные

Специализированные

Разные 
токарные
одношпиндельные
многошпиндельные

Сверлильные и расточные

2
Настольнои вертикальносверлильные

Полуавтоматы
Координатно-расточные

Радиально- и координатно-сверлильные

Расточные Отделочно-расточные

Горизонтальносверлильные

Разные 
сверлильные
одношпиндельные

многошпиндельные

Шлифовальные, 
полировальные, 
доводочные, заточные

3
Круглошлифовальные, 
бесцентрово-шлифовальные

Внутришлифовальные, 
координатношлифовальные

Обдирочно-шлифовальные

Специализированные шлифовальные

Продольно-шлифовальные

Заточные
Плоскошлифовальные

Притирочные, полировальные, 
хонинговальные, до- 
водочные

Разные 
станки, 
работающие абразивом

Электрофизические и 
электрохимические

4
–
Светолучевые,  
в том 
числе  
лазерные

–
Электрохимические

Электроискровые
–
Электроэрозионные, 
ультразвуковые прошивочные

Анодномеханические отрезные

–

Зубо- и 
резьбообрабатывающие

5
Зубодол- 
бежные для 
обработки 
цилиндрических  
колес

Зуборезные для 
обработки 
конических колес

Зубофрезерные для 
нарезания
Для обработки торцов зубьев 
колес

Резьбофрезерные
Зубоотделочные, 
проверочные и обкатные

Зубо- и 
резьбошлифовальные

Разные 
зубо- и 
резьбообрабатывающие

цилиндрических ко- 
лес и шлицевых валов

червячных 
колес

Наименование
Группа
Тип станков
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Фрезерные
6
Вертикально-фрезерные, консольные

Фрезерные 
непрерывного действия

Продольные одностоечные

Копировальные и 
гравировальные

Вертикально-фрезерные бесконсольные

Продольные двухстоечные

Широкоуниверсальные 
фрезерные 
инструментальные

Горизонтальнофрезерные 
консольные

Разные 
фрезерные

Строгальные, долбежные, 
протяжные

7
Продольные
Поперечно-строгальные

Долбежные Протяжные горизонтальные

Протяжные вертикальные для протягивания

–
Разные 
строгальные
одностоечные
двухстоечные
внутреннего  
отверстия

наружного 
отверстия

Разрезные
8
Отрезные, оснащенные
Правильно-отрезные

Ленточнопильные
Отрезные с 
дисковой 
пилой

Отрезные 
ножовочные

–
–
токарным 
резцом
шлифовальным 
кругом

гладким 
или насеченным 
диском
Разные
9
Муфто- и 
трубообрабатывающие

Пилонасекательные
Правильно- и бесцентровообдирочные

–
Для испытания инструментов

Делительные машины

Балансировочные
–
–

Окончание табл. 1.1

кально-фрезерный станок с крестовым столом и устройством цифровой индикации — мод. 6560Ф1.
Станки с цикловыми системами управления в конце обозначения 
модели имеют букву Ц, а с оперативной системой управления — 
букву Т, например 1713Ц — токарный многорезцово-копировальный 
полуавтомат с цикловым программным управлением или 16К20Т1 — 
токарный станок с оперативной системой управления.
Наличие в станке магазина инструментов отображается в обозначении модели буквой М, например сверлильный станок с позиционной системой программного управления, повышенной точности 
и имеющий магазин инструментов — модель 2350ПМФ2.
По степени универсальности станки подразделяют на универсальные, специализированные и специальные.
Универсальные станки предназначены для обработки деталей широкой номенклатуры в единичном и мелкосерийном производстве. 
Они имеют большой диапазон регулирования скоростей 
и подач. К универсальным станкам относятся токарные, токарновинторезные, токарно-револьверные, сверлильные, фрезерные, 
строгальные и др. (как с ручным управлением, так и с ЧПУ).
Специализированные станки используют для обработки деталей 
одного наименования, но разных размеров. К ним относятся станки 
для обработки труб, муфт, коленчатых валов, а также зубообрабатывающие, резьбообрабатывающие, токарно-затыловочные и др. Для 
специализированных станков характерна быстрая переналадка 
сменных устройств и приспособлений; они применяются в серийном 
и крупносерийном производстве.
Специальные станки служат для обработки детали одного наименования и размера; их применяют в крупносерийном и массовом 
производстве.
В обозначении специализированных и специальных станков 
перед номером модели вводят индекс завода-изготовителя из одной 
или двух букв, после которых проставляется регистрационный номер 
станка. Так, Егорьевский станкостроительный завод имеет индекс 
ЕЗ, Московское станкостроительное ОАО «Красный пролетарий» — 
МК, например специализированный токарный станок для обработки 
дисков памяти ЭВМ — модель МК 65–11.
По точности станки подразделяют на пять классов:
1) Н — нормальной точности; к этому классу относится большинство универсальных станков;
2) П — повышенной точности; станки данного класса изготавливают на базе станков нормальной точности, но требования к точ

ности обработки ответственных деталей станка, качеству сборки 
и регулирования значительно выше;
3) В — высокой точности, достигаемой благодаря использованию 
специальной конструкции отдельных узлов, высоких требований 
к точности изготовления деталей станка, качеству сборки и регулирования станка в целом;
4) А — особо высокой точности; к этим станкам предъявляются 
еще более жесткие требования, чем к станкам класса В;
5) С — особо точные, или мастер-станки, на них изготавливают 
детали для станков классов точности В и А.
Станки классов точности В, А и С называют прецизионными 
(от фр. precision — точность). Эти станки следует эксплуатировать 
в термоконстантных цехах, в которых температура и влажность регулируются автоматически.
По массе станки подразделяют на три группы: легкие — массой 
до 1 т; средние — до 10 т и тяжелые — свыше 10 т. В свою очередь, 
тяжелые станки делят на крупные (до 30 т), собственно тяжелые 
(до 100 т) и уникальные (свыше 100 т).
По степени автоматизации различают станки с ручным управлением цикла, полуавтоматы и автоматы. В станках с ручным управлением пуск и останов станка, переключение скоростей и подач, 
подвод и отвод инструментов, загрузку станка заготовками, разгрузку 
обработанных деталей и другие вспомогательные операции выполняет рабочий.
Полуавтомат — станок, работающий по автоматическому циклу, 
для повторения которого требуется вмешательство рабочего. Так, 
рабочий вручную устанавливает на станок заготовку и снимает обработанную деталь, после чего включает станок для повторения следующего цикла. (Под циклом понимают промежуток времени от начала 
до конца периодически повторяющейся операции независимо 
от числа одновременно обрабатываемых заготовок.)
В автомате все рабочие и вспомогательные движения, необходимые для выполнения цикла технологической операции, осуществляются без участия рабочего, который лишь наблюдает за тем, как 
функционирует станок, контролирует качество обработки и при необходимости подналаживает станок, т.е. регулирует его для восстановления достигнутых при первоначальной наладке точности взаимного расположения инструмента и заготовки, а также качества 
обрабатываемой детали.
По расположению шпинделя станки подразделяют на горизонтальные, вертикальные и наклонные.