Основы технологии машиностроения

Н. П. Сютов

ОСНОВЫ 

ТЕХНОЛОГИИ 

МАШИНОСТРОЕНИЯ

Лабораторный практикум

Йошкар-Ола

2023

УДК 621.0
ББК 34.4

С 98

Рецензенты:

кандидат технических наук, доцент В. А. Грязин

(Поволжский государственный технологический университет);

кандидат технических наук, доцент М. Д. Богатырев

(Поволжский государственный технологический университет)

Печатается по решению 

редакционно-издательского совета ПГТУ

Сютов, Н. П.

С 98  
Основы технологии машиностроения: лабораторный практикум 

/ Н. П. Сютов. – Йошкар-Ола: Поволжский государственный технологический 
университет, 2023. – 48 с.
ISBN 978-5-8158-2344-0

Кратко рассмотрены вопросы, касающиеся обработки эксперимен-

тальных данных, оценки погрешности измерений. Приведены сведения о 
наладках технологического оборудования, технологической оснастки и 
методах их испытаний. Представлены описания лабораторных работ, методика 
выполнения, требования к содержанию и оформлению отчета. 

Для студентов технических направлений и специальностей, изучаю-

щих дисциплину «Основы технологии машиностроения».

УДК 621.0

ББК 34.4

ISBN 978-5-8158-2344-0
© Сютов Н. П., 2023
© Поволжский государственный
технологический университет, 2023

ВВЕДЕНИЕ

Настоящее издание
предназначено для студентов технических 

направлений бакалавриата 15.03.01 «Машиностроение», 15.03.05 «Конструкторско-
технологическое обеспечение машиностроительных производств», 
15.03.02 «Технологические машины и оборудование», 22.03.01 
«Материаловедение и технологии материалов», изучающих основы технологии 
машиностроения.

Данная дисциплина весьма актуальна для обучающихся по указанным 

направлениям и является одной из основных при подготовке специалистов 
в области машиностроения. Теоретические знания и практические 
умения и навыки, полученные при ее изучении, используются студентами 
на протяжении всего срока обучения в вузе при освоении других 
специальных дисциплин.

Практикум включает четыре лабораторные работы. Первая работа по-

священа 
экспериментальному
исследованию 
методов
размерной 

настройки лезвийных инструментов. Вторая содержит необходимые материалы 
по исследованию деформации заготовок под действием сил закрепления. 
В процессе выполнения третьей лабораторной работы студенты 
учатся определять жесткость вертикально-фрезерного станка производственным 
методом. Выполняя четвертую работу, обучающиеся 
осваивают обработку результатов экспериментальных исследований методами 
математической статистики.

В данном пособии, предлагаемом для выполнения лабораторных и 

практических работ, содержатся описания различных этапов заполнения 
и примеры форм технологической документации. Рассмотрены методы 
повышения точности и производительности работы технологического 
оборудования, вопросы, касающиеся обработки экспериментальных данных 
и оценки погрешности измерений.

Практикум содержит кратко изложенный необходимый теоретиче-

ский материал, описания лабораторных работ и сведения о наладках технологического 
оборудования, технологической оснастки и методах их 
испытаний. Достаточно подробно раскрыты способы размерной 
настройки лезвийных инструментов, вопросы деформации заготовок под 
действием сил закрепления. 

Представленные учебные и справочные материалы дают возможность 

освоить теоретические основы по каждому разделу и позволяют в большинстве 
случаев обойтись без поиска дополнительной литературы для 
выполнения лабораторных работ.

ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ К ТЕХНИКЕ БЕЗОПАСНОСТИ 

ПРИ ВЫПОЛНЕНИИ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ

Перед началом цикла лабораторных работ необходимо ознакомиться 

с правилами безопасности при эксплуатации металлорежущих станков, 
стендов и электроприборов. Приступая к практической работе на 
экспериментальных стендах, студент должен ознакомиться с инструкцией 
по технике безопасности и строго соблюдать ее правила.

1. Перед началом работы привести в порядок одежду (застегнуть ру-

кава, убрать концы галстука, косынки или платка, заправить одежду так, 
чтобы не было развевающихся концов, убрать волосы под плотно облегающий 
головной убор).

2. На рабочем месте должно находиться только все необходимое для 

работы на данном станке. Все лишние предметы следует убрать.

3. Необходимо тщательно ознакомиться с устройством, органами 

управления и приемами работы на станке.

4. Перед каждым включением оборудования убедиться, что его пуск 

никому не угрожает, что все его части хорошо закреплены.

5. Перед пуском станка необходимо опробовать работу механизмов 

вручную, проверить положение рукояток и других органов управления.

6. При обнаружении любых неисправностей станка, нарушении пра-

вил техники безопасности, травматизма, возникновении пожара немедленно 
доложить руководителю лабораторных работ.

7. Замену инструмента и заготовок, измерение обрабатываемой де-

тали и очистку станка производить только после полной его остановки.

8. Необходимо проверить исправность предохранительных ограж-

дений, имеющихся на станке. Ограждения должны быть надежно закреплены.


9. Обрабатываемая заготовка и режущий инструмент также должны 

быть надежно закреплены.

10. При выполнении работы нужно быть внимательным, не отвле-

каться посторонними делами и не отвлекать других.

11. Во время работы оборудования с целью предотвращения травм от 

попадания металлической стружки необходимо находиться на безопасном 
от него расстоянии.

12. Удалять стружку необходимо только с помощью специальных 

крючков и скребков.

13. При использовании подъемно-транспортных средств необходимо 

убедиться в их исправности, ознакомиться и строго соблюдать правила 

подъема и опускания грузов. Нельзя стоять под грузом или в зоне его возможного 
падения.

14. При работе на металлообрабатывающих станках нельзя наклонять 

голову или выполнять операции руками близко к вращающимся частям. 
При работе на станках, где летит пыль или стружка, необходимо устанавливать 
защитные экраны либо надевать очки.

15. Приступать к работе на оборудовании допускается только после 

его изучения и хорошего усвоения назначения и принципа действия всех 
частей. При работе необходимо учитывать состояние оборудования и показания 
контрольных приборов.

16. При работе с электрооборудованием, работающим под напряже-

нием 220-380 В, необходимо иметь под ногами резиновые коврики и применять 
резиновые перчатки.

17. Все приводные и соединительные устройства вращающихся дета-

лей должны быть надежно ограждены металлическими защитными кожухами.


18. Обязательно отключать оборудование при возникновении следу-

ющих ситуаций:

• уход от работающего оборудования даже на короткое время;
• временное прекращение работы;
• перерыв в подаче электроэнергии;
• обслуживание, уборка и очистка оборудования;
• обнаружение неисправности в работе оборудования.
19. Категорически ЗАПРЕЩАЕТСЯ:
• производить пуск станка и включение приборов без разрешения пре-

подавателя или учебного мастера;

• передавать предметы через станок;
• измерять деталь во время работы станка;
• останавливать шпиндель рукой после выключения станка;
• самостоятельно исправлять обнаруженные неисправности;
• пользоваться открытым огнем.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ МЕТОДОВ 

РАЗМЕРНОЙ НАСТРОЙКИ ЛЕЗВИЙНЫХ ИНСТРУМЕНТОВ

1.1. Общие сведения

Для осуществления технологической операции необходимо произво-

дить предварительную наладку (настройку) технологического оборудования 
и технологической оснастки – наладку (настройку) технологической 
системы. Под наладкой (настройкой) технологической системы понимают 
приведение её в рабочее состояние, пригодное для использования 
при выполнении технологического процесса либо его части (ГОСТ 
3.1109-82).

В условиях единичного и мелкосерийного производства, когда требу-

емая точность изделия достигается методом пробных ходов и примеров, 
задачами настройки являются:

1) установка режущего инструмента, рабочих органов станка, приспо-

собления, обеспечивание наивыгоднейшие условия резания (теоретически 
правильные статистические и динамические углы резания), хорошие 
условия стружкообразования с учетом явлений, происходящих при обработке, 
обеспечивающие заданную производительность, точность выполняемых 
размеров, заданные параметры качества обрабатываемых поверхностей;


2) установка заданного режима обработки путем смены шестерен, 

установки в необходимое положение органов управления частотой вращения 
шпинделя и движения подачи (настройка кинематики), установка 
инструментов в инструментальные магазины и револьверные головки 
станков, установка программоносителя в считывающее устройство ЧПУ 
и другие работы.

При крупносерийном и массовом типах производства, когда требуе-

мая точность достигается методом автоматического получения размеров 
на предварительно настроенный станках, к указанным двум задачам 
настройки добавляется третья – обеспечение точности взаимного расположения 
режущих инструментов, приспособления, кулачков, упоров, 

конусов и других устройств, определяющих величину и траекторию перемещения 
инструментов относительно обрабатываемого изделия. Решение 
этой задачи в значительной степени определяет точность обработки, сама 
же задача является наиболее сложной и ответственной. Для успешного решения 
данной задачи требуется проведение специальных расчетов. 

В настоящее время применяются следующие методы настройки: 
1) статическая настройка – настройка станка в нерабочем (статиче-

ском) состоянии или вне станка (при использовании сменных суппортов, 
расточных скалок, револьверных головок и других устройств);

2) настройка по пробным деталям (заготовкам) с пробными измерени-

ями (промерами) с помощью рабочего калибра или с помощью универсального 
измерительного инструмента.

Метод статической настройки заключается в установке режущих ин-

струментов по различным калибрам и эталонам на неподвижном станке. 
Для сокращения времени настройки установка инструмента производится 
по детали-эталону или специальному калибру, которые располагаются 
на станке на месте обрабатываемой заготовки. Инструмент доводится 
до соприкосновения с поверхностью калибра и закрепляется. Одновременно 
устанавливаются соответствующие упоры. В ряде случаев 
для установки инструментов применяются специальные установочные 
приспособления с индикаторами.

При статической настройке станка в связи с деформациями в упругой 

технологической системе, зависящими от действия сил резания, температурного 
режима системы и других факторов, размер обрабатываемого изделия 
оказывается больше (для охватываемых поверхностей) или меньше 
(для охватывающих) требуемого.

Для компенсации фактических размеров обрабатываемых заготовок 

установочные калибры или эталонные детали при настройке изготовляются 
с отступлением от чертежа заготовки на величину некоторой поправки 
Δпопр. В таком случае расчетный настроечный размер 𝐿Н

рас.устано-

вочного калибра определяется по формуле

𝐿н

Р = 𝐿н

заг ± Δпопр ,
(1.1)

где 𝐿н

заг – размер, получаемый после обработки, когда настройка ведется 

по середине поля допуска заготовки;

Δпопр – поправка, учитывающая деформацию в упругой технологиче-

ской системе и шероховатость поверхности эталонной детали, по которой 
производится настройка. 

Δпопр = Δ1 + Δ2 + Δ3,

где Δ1 , Δ2 , Δ3 – составляющие поправки, учитывающие соответственное 
действие сил резания, шероховатость обрабатываемых заготовок и величину 
зазора в подшипниках шпинделя, Δ2 = Rz ;

Δ3 = 0,04 ÷ 0,02 мм (для токарных станков). Величина Δпопр = 0,042 ÷ 0,106

(для токарных станков).

Установка инструментов по эталонам, особенно при многорезцовой 

обработке, дает значительное сокращение продолжительности настройки 
станков, что и определяет широкое распространение этого метода при 
крупносерийном и массовом типах производства. К преимуществам данного 
метода следует отнести также возможность настройки инструментальных 
блоков по эталонам вне станка на специальных оптических 
устройствах, что существенно повышает точность настройки и сокращает 
простои станков при наладке. Этот метод является основным методом 
настройки обрабатывающих центров и других станков с ЧПУ.

Взаимное положение элементов технологической системы при всех 

методах настройки определяется «установочным размером». Поле рассеяния 
положения инструмента при наладке называют погрешностью 
наладки станка на размер и обозначают Δн. Ориентировочно погрешность 
Δн можно принять равной разности между предельными положениями 
установочного размера.

В общем случае Δн зависит от погрешности регулирования положения 

инструмента (по лимбу, индикатору, жесткому упору, эталону) и погрешности 
измерения Δизм размера детали. Погрешность настройки (наладки) 
определяется по следующим уравнениям:

•
для поверхностей вращения 

∆н= √(Kp ∙ ∆p)

2 + (Kn∙∆изм

2
)

2

; 
(1.2)

•
для плоских поверхностей

Δн = √ (Kp ∙ Δp)2 + (Kn ∙ Δизм)2 ,
(1.3)

где Kp = 1,14 ÷ 1,73; Kn = 1 (коэффициент учитывает отклонения закона 
распределения элементарных погрешностей Δp и Δизм от нормального).

В случае статической настройки величина Δн определяется по 

уравнению

Δн = K  √Δизг.э
2
+ Δ𝑝2,
(1.4)

где Δизг.э – погрешность изготовления эталона; K = 1,2.

В случае настройки по пробным заготовкам с применением универ-

сального мерительного инструмента погрешность настройки определяется 
по уравнению

Δн = K √Δизм
2
+ Δр2 + Δсм
2 ,
(1.5)

где K = 1,2;

Δсм = 

6σ

√m – поле вероятного смещения положения вершины кривой рас-

сеяния размеров групповых средних пробных заготовок;

m – количество пробных заготовок (обычно m = 5 ÷ 10);
𝜎 – среднее квадратное отклонение, характеризующее точность дан-

ного технологического метода обработки. 

Доля погрешности регулирования Δр в суммарной погрешности 

настройки Δн составляет (в зависимости от вида первичной обработки) от 
20 до 90 %, то есть фактически определяет ее значение.

1.2. Цель работы

•
Определить экспериментально погрешность регулирования поло-

жения резца по лимбу, по индикатору, по жёсткому упору, по эталонной 
детали с применением щупа.

•
Выработать 
первичные 
практические 
навыки 
размерной 

настройки станков – регулирования положения режущего инструмента 
для вышеперечисленных методов. 

•
Определить аналитически долю погрешности регулирования Δр в 

суммарной погрешности настройки Δн . Сделать выводы по точности регулирования 
каждого из исследованных методов. 

1.3. Методика выполнения работы

Погрешность регулирования Δр по каждому исследуемому методу 

определяется с помощью цифрового измерительного прибора модели 
19000, который снабжен контактным измерительным преобразователем 
и цифровым табло. 

Отсчеты по цифровому табло прибора модели 19000 соответствуют 

фактическому смещению инструмента (в мм) с отсчетом 0,001 мм. Контактный 
измерительный преобразователь жестко закреплен на суппорте 
настраиваемого станка с возможностью взаимодействия с жесткими неподвижными (
в период наладки) элементами конструкции станка.

Установка инструмента в требуемое положение по каждому из иссле-

дуемых методов производится 10 раз. 

Первоначально резец (суппорт с резцом) устанавливается в требуемое 

положение и отсчет на цифровом табло прибора модели 19000 обнуляется.

После этого производится 10 контрольных установок резца (суппорта) с 
фиксацией фактически полученного отклонения по шкале прибора модели 
19000. Из десяти значений определяются наибольшее и наименьшее, 
а искомое значение Δр для каждого исследуемого метода регулирования 
определяется как разность их абсолютных величин. 

Все полученные в экспериментах результаты фиксируются в бланке 

отчета.

1.4. Рекомендации по практическому выполнению 

регулирования положения инструмента

Регулирование по лимбу станка. После выборки зазора в винтовой 

паре механизма поперечных перемещений суппорта станка резец устанавливают 
в требуемое положение, отсчет на цифровом табло прибора 
модели 19000 обнуляется, а на лимбе за счет поворота подвижного диска 
устанавливается нулевое либо кратное пяти деление. После этого суппорт 
отводят «на себя» (поворотом приблизительно на один оборот маховичка 
лимба), а затем снова устанавливают в первоначальное положение (
с контролем по принятому делению лимба). Величину смещения 
фиксируют по цифровому табло прибора модели 19000 (рис. 1.1). 

Регулирование по индикатору. После выборки зазора в винтовой 

паре механизма поперечных перемещений суппорта станка резец устанавливают 
в требуемое положение вращением маховика лимба. Отсчеты 
на настроечном индикаторе и цифровом табло прибора обнуляются. После 
этого суппорт отводят «на себя» (поворотом приблизительно на один 
оборот маховичка лимба), а затем устанавливают его в первоначальное 
положение с контролем по настроечному индикатору. Величину смещения 
фиксируют также по прибору модели 19000 (рис. 1.2). 

Регулирование по жесткому упору. Поперечный суппорт вращением 

маховичка лимба подводят к жесткому упору, закрепленному на каретке. 
При этом отсчет на цифровом табло прибора модели 19000 обнуляется. 
Суппорт отводится «на себя» (поворотом приблизительно на один оборот 
маховика лимба), а затем снова поджимается к жесткому упору. Величину 
смещения фиксируют по цифровому табло прибора модели 19000
(рис. 1.3).

Регулирование по эталонной детали с применением щупа. Эталон-

ная деталь (эталон) закрепляется на станке. Вращением маховичка резец 
подводится к эталону. Между эталонами и резцом протягивается щуп 
(толщина 0,05 ÷ 0,3 мм). Регулирование резца считается выполненным 
правильно, если при протягивании щупа ощущается незначительное сопротивление 
протягиванию (так называемое «закусывание»). Величина 
отклонения фиксируется так же, как для предыдущих методов (рис. 1.4).