Металлообрабатывающие станки и оборудование машиностроительных производств

МЕТАЛЛООБРАБАТЫВАЮЩИЕ 

СТАНКИ И ОБОРУДОВАНИЕ 
МАШИНОСТРОИТЕЛЬНЫХ 

ПРОИЗВОДСТВ

Москва

ВУЗОВСКИЙ УЧЕБНИК

ИНФРА-М

202УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ

А.О. ХАРЧЕНКО

Севастопольский государственный университет

2-е издание

Харченко А.О.

Металлообрабатывающие станки и оборудование машиностроительных про-

изводств : учебное пособие / А.О. Харченко. — 2-е изд. — Москва : Вузовский 
учебник : ИНФРА-М, 2023. — 260 с. + Доп. материалы [Электронный ресурс].

ISBN 978-5-9558-0426-2 (Вузовский учебник)
ISBN 978-5-16-010783-7 (ИНФРА-М, print)
ISBN 978-5-16-102780-6 (ИНФРА-М, online)

Приведены основные понятия и определения по станкам с ЧПУ и оборудованию 

машиностроительных производств, даны сведения по классификации станков, обо-
значению осей координат, о составе оборудования. Пособие содержит общие виды, 
краткие технологические описания оборудования, примеры некоторых узлов стан-
ков, схемы компоновок гибких производственных систем. 

Учебное пособие предназначено для студентов, обучающихся по направлени-

ям «Кон структорско-технологическое обеспечение машиностроительных произ-
водств», «Машиностроение», «Инженерная механика», «Автоматизация технологи-
ческих процессов и производств».

УДК 658.52.011.56(075.8)

ББК 34.5:34.4я73

УДК 658.52.011.56(075.8)
ББК 34.5:34.4я73
 
Х22

Р е ц е н з е н т ы:
Копп В.Я. — доктор технических наук, профессор;
Кузнецов Ю.Н. — доктор технических наук, профессор

Х22

© Харченко А.О., 2015
© Вузовский учебник, 2015

ISBN 978-5-9558-0426-2 (Вузовский учебник)
ISBN 978-5-16-010783-7 (ИНФРА-М, print)
ISBN 978-5-16-102780-6 (ИНФРА-М, online)

Данная книга доступна в цветном исполнении 
в электронно-библиотечной системе Znanium

СОДЕРЖАНИЕ 

 

ПРЕДИСЛОВИЕ ..................................................................................................................................... 4 
1. 
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О МЕТАЛЛООБРАБАТЫВАЮЩЕМ  ОБОРУДОВАНИИ ..................... 5 

1.1. 
Классификация и обозначение станков с  ЧПУ .......................................................................... 5 

Таблица 1.1 — Классификация металлорежущих станков ................................................................... 7 
1.2. 
Основные условные обозначения для кинематических схем .................................................... 9 

1.3. Обозначение осей координат и направлений перемещений  
исполнительных органов на схемах станков с ЧПУ ........................................................................... 10 
2. 
ВИДЫ ГПС  И ИХ СОСТАВ ........................................................................................................ 16 

2.1. 
Терминология ............................................................................................................................. 16 

2.2. 
Состав оборудования ГПС ........................................................................................................ 18 

2.3. 
Гибкие производственные модули ............................................................................................ 20 

3. ТОКАРНЫЕ СТАНКИ И КОМПЛЕКСЫ........................................................................................ 23 
3.1. Токарно-револьверные станки с  ЧПУ .......................................................................................... 23 
3.2. Токарно-карусельные станки и обрабатывающие центры ........................................................... 24 
3.3. Токарные патронно-центровые станки с ЧПУ ............................................................................. 31 
3.4. Токарные автоматы и полуавтоматы с ЧПУ ................................................................................. 35 
3.5. Токарные ГПМ на базе многошпиндельных токарных автоматов с ЧПУ и многоцелевых 
станков .................................................................................................................................................. 45 
4. МНОГООПЕРАЦИОННЫЕ СТАНКИ (МС) ДЛЯ ОБРАБОТКИ  КОРПУСНЫХ ДЕТАЛЕЙ ..... 62 
4.1.  Станки с ЧПУ сверлильно-расточной группы ............................................................................. 62 
4.2.  Фрезерные станки с ЧПУ ............................................................................................................. 68 
4.3. Сверлильно-фрезерно-расточные станки ..................................................................................... 88 
4.4. ГПМ на базе многооперационных станков ................................................................................. 109 
5. ШЛИФОВАЛЬНЫЕ СТАНКИ, ОБРАБАТЫВАЮЩИЕ ЦЕНТРЫ И ГПМ ................................ 120 
5.1. Круглошлифовальные станки с ЧПУ .......................................................................................... 120 
5.2. Внутришлифовальные полуавтоматы с ЧПУ ............................................................................. 122 
5.3. Плоскошлифовальные станки с ЧПУ.......................................................................................... 123 
5.4. Шлифовальные ГПМ ................................................................................................................... 124 
6. ЗУБООБРАБАТЫВАЮЩИЕ СТАНКИ С ЧПУ И ПОЛУАВТОМАТЫ ..................................... 136 
6.1. Зубофрезерные станки с ЧПУ ..................................................................................................... 136 
6.2. Зубообрабатывающие полуавтоматы .......................................................................................... 137 
7.  СТАНОЧНЫЕ   ПРИСПОСОБЛЕНИЯ   ДЛЯ   МЕТАЛЛОРЕЖУЩИХ СТАНКОВ С ЧПУ .... 146 
7.1. Приспособления для токарных станков с ЧПУ .......................................................................... 146 
7.3. Приспособления для многооперационных станков ................................................................... 171 
8. СИСТЕМЫ ИНСТРУМЕНТАЛЬНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ........................................................... 181 
8.1. Инструмент для токарных станков с ЧПУ .................................................................................. 181 
8.2. Инструмент для сверлильно-фрезерно-расточных  станков с ЧПУ .......................................... 187 
8.3. Устройства для настройки инструмента ..................................................................................... 194 
8.4.  Устройства  для  автоматической  смены  инструмента ........................................................... 194 
9. КОНТРОЛЬНО-ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ УСТРОЙСТВА .................................................................. 198 
9.1. Состав технических устройств контроля .................................................................................... 198 
9.2. Устройства контроля  деталей и состояния  режущего 
инструмента на станке........................................................................................................................ 198 
9.3. Модули  контроля  деталей вне станка ....................................................................................... 202 
10. Транспортно-загрузочные и складские системы ГПС ................................................................ 205 
10.1. Устройства автоматической загрузки и разгрузки станков ..................................................... 205 
10.2. Автоматизированные складские системы................................................................................. 215 
10.3. Транспортно-накопительные системы ...................................................................................... 218 
10.4. Межоперационные транспортные системы ГПС ..................................................................... 222 
11. КОНВЕЙЕРЫ ДЛЯ УДАЛЕНИЯ СТРУЖКИ ............................................................................. 231 

 
 

11.1. Механические конвейеры .......................................................................................................... 231 
11.2. Пневматические и гидравлические устройства стружкоудаления .......................................... 235 
12. КОМПОНОВКИ  ГПС .................................................................................................................. 236 
12.1. ГПС для обработки деталей типа тел вращения ....................................................................... 236 
12.2. ГПС для обработки корпусных деталей.................................................................................... 240 
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК ................................................................................................ 254 
ПРИЛОЖЕНИЕ  А ............................................................................................................................. 257 
ПРИЛОЖЕНИЕ Б ............................................................................................................................... 258 
ПЕРЕЧЕНЬ ТЕМ И  СОДЕРЖАНИЯ  КОНТРОЛЬНЫХ ЗАДАНИЙ ...................................... 258 
ПРИЛОЖЕНИЕ В ............................................................................................................................... 259 
ПЕРЕЧЕНЬ ТЕМ КУРСОВЫХ РАБОТ И ПРОЕКТОВ ............................................................ 259 
 

                                                                                                                                                                              

ПРЕДИСЛОВИЕ 
 
        Решение задачи повышения производительности труда, а также улучшения качества 
продукции при минимальных затратах связано с широким внедрением металлообрабатывающих 
станков с числовым программным управлением (ЧПУ), а 
наибольший эффект их применения достигается при создании гибких производственных 
систем (ГПС), обеспечивающих комплексную автоматизацию многономенклатурного 
производства. В составе ГПС используется многоцелевое технологическое 
оборудование с программным управлением, микропроцессорные вычислительно-
управляющие средства, контрольно-измерительные устройства в комплексе 
с промышленными роботами и транспортно-накопительными устройствами. 
        Опыт использования ГПС показал, что при их рациональной эксплуатации переход 
от отдельных станков с ЧПУ к автоматизированным комплексам повышает 
эффективность оборудования в 2,5…3 раза, коэффициент загрузки станков — до      
0,85…0,9, а коэффициент сменности — до 2…3. Помимо улучшения технико-
экономических показателей, внедрение ГПС изменяет также условия труда персонала. 
Тяжелый, монотонный, рутинный труд превращается в труд творческий с использованием 
широких интеллектуальных возможностей человека. 
         Материал учебного пособия построен на основе многолетнего опыта преподавания 
ряда дисциплин, в числе которых «Металлообрабатывающее оборудование», 
«Оборудование и транспорт механообрабатывающих цехов», «Станки с ЧПУ», 
«Технические средства автоматизации”, а также с учетом качественных изменений, 
происшедших в станкостроении за последние годы. 
          Приведенные в пособии технические характеристики, схемы станков с ЧПУ, 
общие виды комплексов и станков ГПС, конструкции станочных приспособлений, 
режущих и вспомогательных инструментов,  контрольно-измерительных устройств 
и транспортно-загрузочных систем, а также разработки автора, защищенные авторскими 
свидетельствами и патентами,  призваны помочь студентам направлений 
«Конструкторско-технологическое 
обеспечение 
машиностроительных 
производств», «
Машиностроение», «Инженерная механика» и «Автоматизация техноло-
гических процессов и производств»  в изучении металлообрабатывающего технологического 
оборудования машиностроительных производств. 
 

1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О МЕТАЛЛООБРАБАТЫВАЮЩЕМ  

ОБОРУДОВАНИИ 
 

1.1.
 Классификация и обозначение станков с  ЧПУ 
В зависимости от характера выполняемых работ и применяемого режущего 
инструмента станки подразделяют на группы и типы (таблица 1.1). Станки создают 
по размерным рядам, представляющим собой группы однотипных станков подобной 
кинематической структуры и конструкции, но имеющих разные размеры.  
Типоразмер станка — представитель ряда с конкретными параметрами, а модель 
станка – конструкция данного типоразмера. 
Классификация станков по степени универсальности предусматривает подразделение 
их на универсальные (для разнообразных операций на заготовках широкой 
номенклатуры в единичном и мелкосерийном производствах, а также при ремонтных 
работах), специализированные (для обработки однотипных заготовок разных 
размеров в крупносерийном и массовом производствах) и специальные (для обработки 
заготовок одного наименования и одного типоразмера в массовом производ-
стве). 
По габаритным размерам и массе, которые в значительной степени определя-
ются параметрами тех деталей, для обработки которых предназначен станок, их 
подразделяют на легкие (до 1 т), средние (до 10 т) и тяжелые (свыше 10 т). По-
следние делят на крупные (10…30 т), собственно тяжелые (30…100 т) и особо тя-
желые — уникальные (свыше 100 т). 
Классификация станков по точности предусматривает пять классов: нормаль-
ной точности (Н); повышенной точности (П) ( на базе станков класса Н, но при 
более высоких требованиях к качеству изготовления и сборки основных узлов); вы-
сокой точности (В) (достигается специальной конструкцией отдельных узлов и 
элементов при высоких требованиях к изготовлению, сборке и регулировке станка); 
особо высокой точности (А) ( на базе станков класса В, но при более высоких тре-
бованиях к точности изготовления основных узлов и деталей); особо точные (С) , 
так называемые мастер-станки (для обработки деталей, определяющих точность 
эталонов зубчатых колес, измерительных винтов или деталей к станкам классов А и 
В). 
Станки классов В, А, С эксплуатируют в помещениях с постоянной темпера-
турой и влажностью. В зависимости от класса точности соотношение допусков на 
изготовление деталей и узлов следующее: Н – 1,0; П – 0,6; В – 0,4; А – 0,25; С – 0,15. 
Современный станок с ЧПУ представляет собой самоуправляющуюся рабо-
чую машину, органически связанную с вычислительной машиной, работающей в ре-
альном масштабе времени и преобразующей дискретные сигналы информации в 
дискретные сигналы управления. 
По технологическим признакам в зависимости от назначения системы ЧПУ 
разделяют на позиционные, контурные и комбинированные. 
По наличию обратной связи системы ЧПУ разделяют на разомкнутые (име-
ющие один источник информации — от управляющей программы через устройства 
управления к исполнительным органам станка) и замкнутые (с обратной связью по 
положению рабочего органа и с компенсацией погрешности станка, самоприспосаб-

ливающиеся — с адаптацией на различные внешние возмущения и изменения про-
текания техпроцесса). 
В зависимости от степени автоматизации и типа системы ЧПУ для станков 
приняты следующие дополнительные обозначения: Ф1 — цифровая индикация и 
предварительный набор координат; Ф2 — позиционные и прямоугольные системы 
ЧПУ; Ф3 — контурные системы ЧПУ; Ф4 — универсальные комбинированные си-
стемы ЧПУ; М — инструментальный магазин и автоматическая смена инструмента 
(АСИ); Р — револьверная инструментальная головка и АСИ; РМ — револьверная 
головка , инструментальный магазин и АСИ. 
Каждая модель станка имеет цифровое или буквенно-цифровое обозначение 
— шифр, по которому можно получить некоторое первоначальное представление о 
станке. Схемы расшифровки трех основных систем обозначений отечественных 
станков с ЧПУ приведены на рисунке 1.1. Например, модель станка 1А512МФ3 
следует расшифровывать по первому варианту (рисунок 1.1, I), начинающемуся с 
цифры. Так, 1 — группа токарных станков; А — буква модернизации модели; 5 — 
тип карусельных станков; 12 — условный либо характерный размер станка (в дан-
ной модели это соответствует размеру планшайбы 1250 мм); М — с инструменталь-
ным магазином и автоматической сменой инструмента; Ф3 — с контурной системой 
ЧПУ; станок относится к нормальному классу точности, буква Н в классе не указы-
вается. 
Модель станка РТ-724Ф3РМ расшифровывается по второму варианту (рису-
нок 1.1, II) : РТ — буквенное обозначение завода-изготовителя (Рязанский станко-
строительный завод); 724 — порядковый номер модели; Ф3 — с контурной систе-
мой ЧПУ; РМ — с револьверной головкой, инструментальным магазином и АСИ. 
Обозначение станка с ЧПУ, например, модели ИР320ПМФ4 расшифровыва-
ется по третьему варианту (рисунок 1.1, III): ИР — буквенное обозначение завода-
изготовителя (Ивановский завод тяжелого станкостроения); 320 — характерный 
размер (габариты стола 320320); П — повышенного класса точности; М — с ин-
струментальным магазином и АСИ; Ф4 — с комбинированной системой ЧПУ. 
           Наиболее часто встречаются следующие буквенные обозначения заводов-
изготовителей России и Украины: 
БРСК — Бердичевский станкостроительный (Украина); 
КТ — Средневолжский станкостроительный (г. Самара, Россия); 
РТ — Рязанский станкостроительный (Россия); 
ИР — Ивановский тяжелого станкостроения (Россия); 
ОФ — Одесский фрезерных станков (Украина); 
ОП — Одесский прецизионных станков (Украина); 
КК — Самарский (Куйбышевский) координатно-расточных станков (Россия); 
ЛР — Санкт-Петербургское (бывшее Ленинградское) станкостроительное 
производственное объединение (Россия); 
МЕ — Московский завод автоматических линий (Россия); 
            К — Корсунь-Шевченковский станкостроительный им. Б. Хмельницкого 
(Украина); 
Е — Егорьевский станкостроительный (Россия); 
СТ — Саратовский тяжелых зубообрабатывающих станков (Россия). 

 

Таблица 1.1 — Классификация металлорежущих станков 

 

Группа

станков

индекс

Шифр типа

0
1
2
3
4
5
6
7
8
9

Резервные
0
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—

Токарные
1

Автоматы и полуавтоматы

револьверные
Сверлильно-

отрезные
Карусельные
Токарные и 

лобовые
Многорезцовые
Специализиро-

ванные

Разные 

токарные
специали-

зированные

одно-

шпиндельные

много-

шпиндельные

Сверлильные 

и расточные
2
Гайкона-

резные

Вертикально-

сверлильные

Полуавтоматы
Координатно-

расточные

Радиально-

сверлильные

Горизонтадьно-

расточные

Алмазно-

расточные

Горизонтально-

сверлильные

Разные 

сверлильные
одно-

шпинделъные

много-

шпиндельные

Шлифо-

вальные и 

доводочные

3
—
Круглошлифо-

вальные

Внутришли-

фовальные

Обдирочно-

шлифовальные

Специализирован-

ные шлифовальные
—
Заточные
Плоскошлифо-

вальные

Притирочные и 

полировочные

Разные, 

работающие 

абразивами

Комбини-

рованные
4
—
––
—
—
—
—
—
—
—
—

Зубо- и

резьбообра-

батывающие

5
Резьбона-

резные

Зубострогаль-

ные для цилин-

дрических 

колес

Зуборезные 

для кониче-

ских колес

Зубофрезерные
Для нарезания 

червячных пар

Для обработки 

торцов зубьев
Резьбофрезерные
Зубоотделочные 

и проверочные

Зубо- и резьбо-

шлифовальные

Разные зубо- и 

резьбообрабаты-

ваюшие

Фрезерные
6
—
Вертикальные 

консольные

Непрерывно-

го действия

Продольные 

одностоечные

Копировальные и 

гравировальные

Вертикальные 

бесконсольные

Продольные

двухстоечные

Консольные ши-

рокоуниверсаль-

ные

Горизонтальные 

консольные

Разные 

фрезерные

Строгальные, 

долбежные и 

протяжные

7
—

Продольные

Поперечно-

строгальные
Долбежные

Протяжные

горизонталь-

ные
—
Протяжные 

вертикальные
—
Разные 

строгальные

одностоечные
двухстоечные

Разрезные
8
—

Работающие
Прави́льно-

разрезные
Ленточные
Дисковые
Ножовочные
—
__
резцом, 

пилами

абразивным 

кругом

гладким 

диском

Разные
9
—
Опиловочные
Пилонасека-

тельные

Правильно-

бесцентрово-

обдирочные

Балансировочные

Для испытания 

сверл и 

шлифовальных 

кругов

Делительные 

машины
—
—
—

 
Рисунок 1.1 — Схемы расшифровки различных систем обозначений отечественных станков с ЧПУ

 

1.2. Основные условные обозначения для кинематических схем 
 
           В механизмах станков с ЧПУ для передачи движения от одного звена к друго-
му служат ременные, цепные, зубчатые, червячные, винтовые, реечные передачи, 
муфты, валы, подшипники. 
Наиболее употребительные в приводах станков условные обозначения меха-
нических передач и других элементов даны в таблице 1.2. 
 
 
Таблица 1.2. — Условные обозначения элементов кинематических схем 

Наименование
Обозначение
Наименование
Обозначение

Вал
Передача цепью

Подшипник скольжения 
радиальный

Передача клиновым 
ремнем

Подшипники качения:
радиальный (общее обозначение)
радиальный роликовый
упорный шариковый одинарный

Передача плоским 
ремнем:
открытая
перекрестная

Соединение двух валов:
глухое
эластичное
шарнирное
плавающая муфта
зубчатая муфта

Передача зубчатая:
цилиндрическая
коническая
винтовая
червячная
реечная

Соединение деталей с валом:
свободное при вращении
передвижное без вращения
при помощи вытяжной шпонки
глухое

Муфта сцепления кулачковая:
односторонняя
двусторонняя
Передачи винт-гайка:
качения (шариковая)
скольжения
Муфта электромагнитная:
односторонняя
двусторонняя

 
 
 
 
 
 
 
 

Окончание таблицы 1.2 
 

Муфта сцепления фрикционная:
общее обозначение
конусная односторонняя
конусная двусторонняя
дисковая односторонняя
дисковая двусторонняя
обгонная односторонняя

Маховичок

Электродвигатель

Тормоз:
конусный
ленточный
дисковый

Шпиндели станков:
токарных
фрезерного 
сверлильного

 
 

1.3. Обозначение осей координат и направлений перемещений 

исполнительных органов на схемах станков с ЧПУ 

 
Систему координат станка, выбранную в соответствии с рекомендациями ISO 
(Международной организации по стандартизации) принято называть стандартной. 
Стандартная система координат представляет собой правую прямоугольную декар-
тову систему координат, в которой положительные направления осей координат 
определяются правилом правой руки: большой палец указывает положительное 
направление оси абсцисс Х, указательный — оси ординат У, и средний — оси ап-
пликат Z. 
Особенность системы в том, что ось координат Z принимают всегда парал-
лельной оси главного шпинделя станка, независимо от того, как он расположен — 
вертикально или горизонтально. Эта особенность позволяет при ЧПУ для наиболее 
распространенной плоской обработки использовать в программах обозначения ко-
ординат через Х и У независимо от расположения шпинделя (рисунок 1.2). 
В качестве положительного направления оси Z принимают направление от за-
готовки к инструменту. Ось Х — всегда горизонтальна. Дополнительные движения, 
параллельные осям Х, У, Z обозначают соответственно U, V, W (вторичные) и P, Q, 
R (третичные). Вращательные движения вокруг осей Х, У, Z обозначают соответ-
ственно буквами А, В, С. Положительные направления вращений А, В, С вокруг ко-
ординатных осей Х, У и Z показаны на рисунке 1.2. Для вторичных угловых пере-
мещений вокруг специальных осей используются буквы D и Е.  
Начало стандартной системы координат станка обычно совмещается с базовой 
точкой узла, несущего заготовку и зафиксированного в таком положении, при кото-
ром все перемещения рабочих органов станка описываются в стандартной системе 
положительными координатами. 
 
 

Рисунок 1.2 — Правая прямоугольная система координат станка 
 
Системой координат токарного станка служит двухкоординатная система Х, 
Z. Начало этой системы принимается в базовой точке шпиндельного узла. Положи-
тельные направления осей системы координат токарного станка определяются рас-
положением основного рабочего диапазона перемещений инструмента (рисунок 1.3, 
а, б). 
Для станков сверлильной, сверлильно-расточной и фрезерной групп применя-
ется трехкоординатная система Х, У, Z. Начало этой системы координат принимает-
ся преимущественно в базовой точке стола, расположенного в одном из крайних по-
ложений. Направления координатных осей этой стандартной системы связаны с 
конструкцией станка (рисунок 1.3, в,г) [32]. 
Движения рабочих органов станка задаются в программе координатами или 
приращениями координат базовых точек в системе координатных осей, определен-
ных в стандартной системе координат. Система координатных осей рабочих органов 
станка представляет собой совокупность отдельных управляемых по программе ко-
ординат, каждая из которых закреплена за конкретным рабочим органом станка и 
имеет индивидуальное обозначение, направление и начало отсчета. Для обеспечения 
общности методов подготовки программ рекомендации комитета ISO регламенти-
руют обозначения и направления осей координат рабочих органов станка. 
На рисунках 1.4–1.7 изображены схемы различного оборудования с ЧПУ, на 
которых указаны обозначения и положительные направления движений рабочих ор-
ганов относительно стандартной системы координат, связанной с обрабатываемой 
заготовкой [14, 16, 21]. 
 

Рисунок 1.3 — Направления стандартной системы координат станка: 
а — токарного при перемещении инструментов над осью вращения шпинделя; б — то же, под 
осью шпинделя; в, г — сверлильно-расточных и фрезерных с соответственно вертикальным и  
горизонтальным расположением шпинделя 

 
                                                  а                                                                   б 
Рисунок 1.4 — Компоновка токарного станка (а) и промышленного робота (б) с направлениями их  
                          осей и движений