Технологическое оборудование. Металлорежущие станки

-¬¡ ©¡¡
«¬ª°¡--¤ª©œ§¸©ª¡
ª¬œ£ªžœ©¤¡
-ÁÌÄÛ
ÊÍÉʾ¼É¼
¾

¿ÊÀÏ
М.Ю. СИБИКИН
ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ 
ОБОРУДОВАНИЕ
МЕТАЛЛОРЕЖУЩИЕ СТАНКИ 
И ИНСТРУМЕНТ 
УЧЕБНИК
3-е издание, исправленное и дополненное
Допущено
Министерством образования Российской Федерации 
в качестве учебника для студентов учреждений 
среднего профессионального образования, 
обучающихся по группе специальностей 
«Машиностроение»
Москва
ИНФРА-М
2023

УДК 621.914(075.32)
ББК 34.63-5я723
 
С34
Р е ц е н з е н т ы:
Черненко А.Н., доктор технических наук, профессор; 
Воронкин Ю.Н., преподаватель государственного образовательного 
учреждения «Мытищинский машиностроительный техникум — предприятие»
Сибикин М.Ю.
С34  
Технологическое оборудование. Металлорежущие станки и инструмент : учебник / М.Ю. Сибикин. — 3-е изд., испр. и доп. — Москва : 
ИНФРА-М, 2023. — 512 с. — (Среднее профессиональное образование). — DOI 10.12737/1061257.
ISBN 978-5-16-015845-7 (print)
ISBN 978-5-16-111316-5 (online)
В учебнике рассмотрено и описано технологическое оборудование станкостроения: металлообрабатывающие станки; типовые механизмы и приспособления для станков; назначение, устройство, кинематика, наладка 
станков различных групп и типов; многоцелевые и агрегатные станки; 
прецизионное оборудование; автоматические линии; гибкий производственный модуль; гибкая производственная система; испытание станков; 
показатели технического уровня и надежности технологического оборудования; диагностирование станочных систем.
Соответствует требованиям федеральных государственных образовательных стандартов среднего профессионального образования последнего 
поколения.
Для учащихся учреждений среднего профессионального образования. 
Может быть полезен при профессиональном обучении техников и мастеров.
УДК 621.914(075.32)
ББК 34.63-5я723
ISBN 978-5-16-015845-7 (print)
ISBN 978-5-16-111316-5 (online)
© Сибикин М.Ю., 2005, 2010
© Сибикин М.Ю., 2022, 
с изменениями

Предисловие
В программе учебной дисциплины «Технологическое оборудование. Металлорежущие станки» изложены государственные требования к минимуму содержания и уровню подготовки выпускников по
техническим специальностям среднего профессионального образования, единые для всех форм обучения. Программа предусматривает
изучение студентами технологических возможностей, устройства,
наладки и эксплуатации металлообрабатывающих станков различных типов, технологического оборудования автоматических линий
(АЛ) и гибких производственных систем (ГПС).
Особое внимание студенты должны уделить станкам с программным управлением, роботизированным технологическим комплексам (РТК), гибким производственным модулям (ГПМ), входящим
в состав гибких производственных линий. В результате освоения
дисциплины студент должен
о роли и месте дисциплины в профессиональной образовательной программе по специальности «Технология машиностроения» и в сфере профессиональной деятельности техника;
иметь представление:
 о роли и месте дисциплины в профессиональной образовательной программе по специальности 1201 «Технология машиностроения» и в сфере профессиональной деятельности
техника;
 о структуре гибких технологических комплексов, интегрированных автоматизированных производств;
 о тенденции развития технологических машин;
знать:
 назначение, область применения, устройство, технологические возможности, принцип работы типового механообрабатывающего оборудования;
знать и уметь использовать:
 приемы наладки и особенности эксплуатации механообрабатывающего оборудования разных групп и типов;
 кинематические схемы и типовые методы расчета настройки
технологических машин.
3

При переработке и дополнении учебника учтена информация,
полученная на выставке Экспоцентра «Металлообработка — технофорум — 2009», а также из учебных пособий и справочников по металлообработке, изданных различными университетами Российской
Федерации ([31]—[35]) в период 2005—2009 гг.
Широкое внедрение в производство высокоавтоматизированного оборудования выдвигает на первый план задачу подготовки квалифицированного персонала, способного обслуживать данную технику.
Материал, изложенный в книге, полностью соответствует требованиям программы и содержит все необходимые сведения техникам — технологам машиностроения для творческого решения сложных производственных задач.
4

Введение
Один из коренных вопросов, решение которого обеспечит выход 
машиностроения на более высокую качественную ступень, — повышение технического уровня и эксплуатационной надежности машин, 
оборудования, приборов. Предстоит снизить удельную металлоемкость машин по  крайней мере на  12...18%, удельную энергоемкость — на 7...12%, степень автоматизации довести до 30%.
Машиностроению принадлежит определяющая роль в укреплении индустриальной мощи страны.
Приняв новый стратегический курс на ускорение социального и
экономического развития России, Президент и Правительство поставили перед страной задачу огромной экономической и политической значимости модернизировать машиностроение, перестроить его
на выпуск систем и комплексов оборудования самого высокого технического класса для всех отраслей промышленности и бытовых
нужд населения.
Один из коренных вопросов, решение которого обеспечит выход
машиностроения на более высокую качественную ступень, — повышение технического уровня и эксплуатационной надежности машин,
оборудования, приборов. К 2020 г. предстоит снизить удельную металлоемкость машин по крайней мере на 12...18 %, удельную энергоемкость — на 7...12 %, степень автоматизации довести до 30 %.
В выпуске новой техники приоритет будет отдаваться машинам,
оборудованию и приборам, наиболее активно способствующим ускорению технического прогресса. Государственную поддержку получат отрасли, играющие ключевую роль в интенсификации общественного производства: станкостроение, приборостроение и электротехническая
промышленность.
Объемы
производства
в
этих
отраслях возрастут за 10 лет в 2,5—3 раза.
История развития станкостроения в России начинается с 29 мая
1929 г. — даты официального создания самостоятельной отрасли народного хозяйства и образования «Станкотреста». В 1930 г. на основе объединения станкостроительного и инструментального трестов
учреждено Государственное всесоюзное объединение станкоинструментальной промышленности «Союзстанкоинструмент».
В первые годы первой пятилетки на нескольких старых машиностроительных заводах восстанавливалось или впервые осваивалось производство токарных, сверлильных, поперечно-строгальных
и долбежных станков. Для подготовки инженерных кадров был организован выпуск специалистов по станкостроению в Московском
высшем техническом училище им. Н. Э. Баумана и Ленинградском
политехническом институте им. М. И. Калинина, а также в открыв5

Введение
шемся в 1931 г. Московском станкоинструментальном институте.
Тогда же в целях создания научной и конструкторской базы для
развивающегося станкостроения были организованы Научно-исследовательский институт станков и инструментов (НИИСТИ) и Центральное конструкторское бюро по станкостроению (ЦКБ). Эти организации сыграли большую роль в объединении молодых инженеров и техников, решивших посвятить себя изысканиям в области
станковедения и конструирования станков.
Острая
необходимость
в
быстром
повышении
технического
уровня станкостроения, без которого было невозможно успешное
развитие советского машиностроения, обусловила создание в мае
1933 г. на базе НИИСТИ и ЦКБ отраслевого Экспериментального
научно-исследовательского
института
металлорежущих
станков
(ЭНИМС). Деятельность института отличалась тесным слиянием
науки и практики, воплощением разрабатываемых конструкций в
металле, экспериментальной проверкой теоретических работ. Этому
способствовало создание при институте опытной базы — завода
«Станкоконструкция».
В те годы в ЭНИМСе закладывались основы отраслевой стандартизации. Работы первоначально сводились к «ограничительной
нормализации», но уже тогда была начата разработка стандартов на
основные размеры и нормы точности металлорежущих станков, а
также на формы и размеры посадочных мест в станках и узлах общего применения. Внедрение параметрических стандартов позволило свести к минимуму количество типоразмеров выпускаемого металлообрабатывающего оборудования, предупредило появление случайных, не оправданных практическими нуждами промышленности
типов и размеров станков.
Впервые в мировой практике были разработаны нормативы на
качественные показатели, характеризующие уровень технического
совершенства оборудования: жесткость станков, колебания холостого хода, уровень шума, устойчивость против температурных смещений и т. д. Одновременно был разработан государственный стандарт
на общие технические условия для металлорежущих станков.
Работа ЭНИМСа по стандартизации в станкостроении сыграла
большую роль в развитии не только станкостроения, но и всего отечественного машиностроения в целом. В первые годы деятельности
института были проведены исключительно важные для народного
хозяйства работы по составлению рациональной номенклатуры (типажа) станков, подлежащих выпуску в стране, определившие технический уровень станкостроения на много лет вперед. Разработка
перспективного типажа станков для всей страны, исходя из наибо6

Введение
7
лее актуальных потребностей промышленности и возможностей
станкостроения, была осуществлена впервые в мировой практике.
В период Великой Отечественной войны ЭНИМС был центром
создания станков для оборонной промышленности. Построенные заводом «Станкоконструкция» на основе агрегатирования высокопроизводительные станки для производства вооружений и боеприпасов
позволили значительно увеличить выпуск боевой техники при нехватке квалифицированных рабочих кадров.
Были спроектированы и изготовлены мощные многошпиндельные агрегатные станки для обработки деталей двигателей самолетов
и танков, повысившие производительность обработки в 10—30 раз.
Во время непродолжительной эвакуации на Урал с ноября 1941
по февраль 1942 гг. конструкторы ЭНИМСа в невиданно короткие
сроки спроектировали, а рабочие завода построили замечательную
полуавтоматическую линию из 15 станков для растачивания и сверления всех отверстий в броневых бортах весом до 5 т, что обеспечило
выпуск большого количества танков. Созданное оборудование представляло собой первую полуавтоматическую станочную линию в тяжелом машиностроении. Всего за годы войны заводом «Станкоконструкция» было создано 807 станков, в том числе 556 агрегатных.
Одной из главнейших задач первых послевоенных пятилеток являлась автоматизация крупносерийного и массового производства.
Для расширения областей применения автоматических линий требовалось создать несколько типовых линий, способных изготовлять
наиболее распространенные детали машиностроения — валы, втулки, кольца, зубчатые колеса и прочее, что, в свою очередь, требовало создания высокопроизводительного оборудования для встройки в
эти линии. В 1951 г. была создана автоматическая линия по обработке валов электродвигателей, явившаяся примером типовых автоматических линий для изготовления тел вращения; в 1957 г. — автоматическая линия по обработке цилиндрических зубчатых колес (на
примере производства зубчатых колес к токарному станку 1К62); в
1958 г. — типовые линии по обработке шлицевых валов и конических зубчатых колес.
В послевоенный период был расширен типаж зубообрабатывающих станков и создано современное высокопроизводительное оборудование, способное оснастить многие виды современных машин
высококачественными зубчатыми передачами. Применение зубчатых колес с круговым зубом существенно улучшило технические характеристики машин — повысилась быстроходность и плавность работы, увеличилась несущая способность.
7

Введение
В результате научных изысканий в области теории расчета и нарезания конических колес, разработанной доктором технических
наук В. Н. Кедринским, была создана оригинальная конструкция
базового зуборезного станка для конических колес с круговым зубом
диаметром до 800 мм. Создание первого такого станка относится к
1951 г., а в 1958 г. их было уже 200.
Разработанные в конце 50-х гг. XX в. конструкции зуборезных и
зубошлифовальных станков для конических колес с прямым и круговым
зубом оказались чрезвычайно жизнеспособными. Более тридцати
лет все типы этих станков находились в производстве. Оригинальная система расчета таких колес широко применяется на заводах и
сегодня.
В период с 1965 по 1990 гг. в результате продолжения работ по
комплексной автоматизации в мелкосерийном и серийном производстве на основе применения станков с числовым программным
управлением были созданы базовые комплексно-автоматизированные
системы по производству валов (АСВ) и корпусных деталей (АСК).
Высокий уровень автоматизации рабочих и вспомогательных процессов, оптимальная подготовка и ведение производства, график
работы в две смены, резкое сокращение численности рабочих и обслуживающего персонала, значительное облегчение условий труда и
повышение культуры производства — принципы, которые легли в
основу создания систем АСВ и АСК.
Комплекс выполненных при этом работ был чрезвычайно широк и включал в себя не только создание основного технологического оборудования, высокопроизводительного режущего инструмента, быстросменной зажимной оснастки, средств транспортировки, но и разработку унифицированных систем управления и их
программно-математического обеспечения. Функции ЭВМ в этих
системах заключались в управлении станками и вспомогательными
устройствами (транспортно-складским хозяйством и др.), оперативном планировании и регулировании хода производства, выдаче заданий на каждый станок, учете обработанных деталей, подготовке и
хранении управляющих программ.
Технический прогресс в станкостроении потребовал существенного повышения уровня подготовки квалифицированного персонала, способного обслуживать новую технику. Большой вклад в развитие и распространение знаний по технологии машиностроения и технологическому оборудованию станкостроения внесли отечественные
высококвалифицированные специалисты: П. Н. Белянин, А. З. Бабушкин, В. П. Бобров, С. Н. Власов, Л. И. Волчкевич, А. Л. Дерябин, П. И. Завгороднев, Е. И. Зазерский, Л. М. Кордыш, М. М. Куз8

Введение
9
нецов, В. Л. Косовский, С. Е. Локтева, А. А. Маталин, Р. Б. Марголит,
Р. Х. Махмутов,
В. Ю. Новиков,
В. Э. Пуш,
В. А. Ратмиров,
А. Г. Схиртладзе,
В. Н. Фещенко,
Б. И. Черпаков,
Ю. С. Шарин,
Н. Н. Чернов, Ю. М. Ермаков, Б. Н. Фролов и др. С их трудами, название которых приведены в конце книги, целесообразно ознакомиться каждому технику-технологу машиностроения для успешного
выполнения производственных задач и дальнейшего повышения
своего квалификационного и технического уровней.
9

Глава 1 
ОСНОВЫ ПРОЦЕССА  
МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ МЕТАЛЛА
1.1. Основы теории резания металла
1.1.1. Определение процесса резания
Резание  — это процесс взаимодействия резца с  металлом, при 
котором происходит механическое нарушение связи между частицами металла по заданному направлению с образованием стружки 
или без нее. Процесс резания (стружкообразования) является одним 
из сложных физических процессов, при котором возникают упругие 
и пластические деформации. Этот процесс сопровождается трением, 
тепловыделением, наростообразованием, завиванием и  усадкой 
стружки, повышением твердости деформируемых слоев металла и износом режущего инструмента.
Под действием режущего инструмента срезаемый слой металла 
подвергается сжатию. Процессы сжатия и растяжения сопровождаются упругими и пластическими деформациями.
Пластическое деформирование заключается в сдвиге одних слоев 
относительно других по плоскостям скольжения, которые совпадают 
в основном с направлением наибольших сдвигающих напряжений. 
Процесс пластического деформирования сопровождается большим 
тепловыделением и изменением свойств металла. Одним из таких изменений является повышение твердости.
Стружкообразование также представляет собой процесс упругого 
и пластического деформирования срезаемого слоя. В зависимости 
от условий обработки стружка может быть различных видов. При обработке пластичных материалов (сталей) образуется стружка элементная (рис. 1.1, а), ступенчатая (рис. 1.1, б) и сливная (рис. 1.1, в), 
а  при обработке малопластичных материалов (твердых чугунов, 
бронзы) — стружка надлома (рис. 1.1, г). 
Элементная стружка образуется при обработке с малой скоростью 
резания, ступенчатая — при обработке со средней скоростью резания, 
сливная — при обработке с высокой скоростью резания.
10