Резание материалов: в 2 ч. Часть 2

Министерство образования и науки Российской Федерации 

 

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение 

высшего образования 

«Томский государственный архитектурно-строительный университет» 

 
 

Серия «Учебники ТГАСУ» 

 
 

В.И. Васильев, А.В. Негодин 

 
 

РЕЗАНИЕ МАТЕРИАЛОВ 

Часть 2 

 
 

Рекомендовано Учебно-методическим советом ТГАСУ  

в качестве учебного пособия для подготовки  

бакалавров, специалистов, магистров по направлениям: 

23.03.02 «Наземные транспортно-технологические комплексы»,  
23.05.01 «Наземные транспортно-технологические средства»,  

08.03.01 «Строительство»,  

23.03.03 «Эксплуатация транспортно-технологических машин  

и комплексов», 08.04.01 «Строительство» 

 
 
 
 
 

Томск 

Издательство ТГАСУ 

2018 

УДК 621.86(075.8) 
ББК 34.5я7 

 
 

Серия «Учебники ТГАСУ» основана в 2013 году 

 
 

Васильев, В.И. Резание материалов: в 2 ч. Часть 2 

[Текст] : учебное пособие / В.И. Васильев, А.В. Негодин. – 
Томск : Изд-во Том. гос. архит.-строит. ун-та, 2018. – 306 с. 

ISBN 978-5-93057-738-9 (общ.) 
ISBN 978-5-93057-842-3 (ч. 2) 
 
Во второй части учебного пособия изложен материал для изучения 

курса по технологии машиностроения в области обработки материалов методами 
сверления, строгания, протягивания, шлифования. Приведена техническая 
характеристика оборудования российского и зарубежного производства, 
приспособления для обработки. Рассмотрены режимы резания, представлены 
их расчетные данные и виды режущего инструмента. 

Пособие предназначено для подготовки бакалавров и специалистов 

высших учебных заведений по направлениям: 23.03.03 «Наземные транспортно-
технологические комплексы», 23.05.01 «Наземные транспортно-
технологические средства», 08.03.01 «Строительство», 23.03.03 «Эксплуатация 
транспортно-технологических машин и комплексов». Пособие может 
быть использовано инженерами и специалистами в области машиностроения, 
производства и ремонта машин. 

УДК 621.86(075.8)
ББК 34.5я7

 
Рецензенты: 
докт. техн. наук, профессор кафедры теоретической и прикладной 
механики Национального исследовательского Томского 
политехнического университета Л.А. Саруев; 
канд. техн. наук, доцент кафедры строительных и дорожных 
машин Томского государственного архитектурно-строительного 
университета С.М. Кравченко. 

 
 

ISBN 978-5-93057-738-9 (общ.)
ISBN 978-5-93057-842-3 (ч. 2)

© Томский государственный

архитектурно-строительный
университет, 2018

© Васильев В.И., Негодин А.В., 2018

 

В20

ОГЛАВЛЕНИЕ 

Введение ..................................................................................................... 5 
1. Оборудование, применяемое при сверлении 
и растачивании материалов ................................................................... 6 

1.1. Одношпиндельные вертикально-сверлильные станки ................ 6 
1.2. Радиально-сверлильные станки ..................................................... 8 
1.3. Многошпиндельные сверлильные станки ..................................... 9 
1.4. Специализированные сверлильные станки ................................. 11 
1.5. Сверлильные станки с ЧПУ .......................................................... 15 
1.6. Станки для электроискровой и ультразвуковой обработки 
отверстий ............................................................................................... 16 
1.7. Расточные станки .......................................................................... 18 
1.8. Горизонтально-расточные станки ................................................ 19 
1.9. Координатно-расточные станки ................................................... 22 
1.10. Алмазно-расточные станки ........................................................ 24 
1.11. Расточные станки с ЧПУ ............................................................ 26 

2. Классификация сверлильных станков .......................................... 29 

2.1. Сверлильные станки с ручным управлением.............................. 29 
2.2. Сверлильные станки с ЧПУ .......................................................... 31 
2.3. Режимы резания при сверлении ................................................... 34 
2.4. Типы спиральных сверл ................................................................ 43 
2.5. Инструмент с СМП для чернового растачивания ...................... 50 
2.6. Элементы сверла ............................................................................ 54 
2.7. Зенкерование и развертывание отверстий .................................. 58 
2.8. Расчет основного времени при сверлении .................................. 65 
2.9. Глубина сверления и диаметр предварительного 
сверления ............................................................................................... 67 

3. Нарезание резьбы в отверстиях ....................................................... 96 

3.1. Нарезание резьбы метчиками ....................................................... 99 
3.2. Форма метчиков ........................................................................... 100 
3.3. Износ и стойкость метчиков ....................................................... 101 
3.4. Срезание припуска и формирование профиля резьбы ............. 103 
3.5. Сила и мощность, затрачиваемая на резание ............................ 105 
3.6. Особенности использования резьбовых фрез ........................... 109 
3.7. Расчѐт основного машинного времени ...................................... 112 

3.8. Нарезание резьбы резцом ........................................................... 113 
3.9. Основное машинное время при нарезании резьбы резцом ..... 119 

4. Резание материалов методом протягивания ............................... 121 

4.1. Виды протягивания ..................................................................... 123 
4.2. Протяжные станки ....................................................................... 124 
4.3. Режимы резания при протягивании ........................................... 129 
4.4. Расчет скорости резания ............................................................. 134 
4.5. Схемы резания при протягивании ............................................. 136 
4.6. Форма, размеры зубьев и стружечных канавок ........................ 143 
4.7. Геометрические параметры зубьев ............................................ 145 
4.8. Расчет протяжек ........................................................................... 147 

5. Резание материалов методом шлифования ................................. 156 

5.1. Состав абразивного инструмента ............................................... 158 
5.2. Зернистость абразивного инструмента...................................... 168 
5.3. Твердость абразивного инструмента ......................................... 173 
5.4. Структура абразивного инструмента ......................................... 178 
5.5. Виды связок абразивного инструмента ..................................... 183 
5.6. Скорость режущего инструмента .............................................. 189 
5.7. Классы точности и неуравновешенности кругов ..................... 190 
5.8. Типоразмеры абразивного инструмента ................................... 192 
5.9. Оборудование для обработки абразивным инструментом ...... 194 
5.10. Режимы резания ......................................................................... 203 
5.11. Определение основного машинного времени при 
шлифовании ........................................................................................ 204 
5.12. Износ и восстановление шлифовальных кругов .................... 208 
5.13. Шлифовальные шкурки ............................................................ 215 
5.14. Доводочные и притирочные пасты .......................................... 221 
5.15. Отрезные круги .......................................................................... 226 

Заключение ............................................................................................ 230 
Библиографический список ............................................................... 232 
Приложение ........................................................................................... 236 
 
 

ВВЕДЕНИЕ 

Во второй части учебного пособия «Резание материалов» 

рассмотрены вопросы, связанные с обработкой резанием на станках 
сверлильной, протяжной и шлифовальной групп. Режимы обработки 
оказывают влияние как на технические, так и экономические 
показатели производства. В связи с этим расчет режимов резания 
является одной из самых массовых задач в машиностроении. 

Особое значение при расчете режимов резания имеет зави-

симость между стойкостью режущего инструмента, скоростью 
резания, подачей и глубиной резания, а также геометрическими 
параметрами режущего инструмента. 

При расчете режимов резания целесообразно учитывать их 

фактор оптимизации по одному из критериев оптимизации: максимуму 
производительности, минимуму себестоимости, а также фактор 
оптимизации по комплексу параметров качества поверхностного 
слоя обрабатываемых поверхностей и точности обработки. 

Назначение режима обработки неразрывно связано с вы-

бором инструментального материала, а также с выбором смазывающих 
и охлаждающих технологических сред с учетом метода 
обработки и материала обрабатываемых деталей. 

Настоящее учебное пособие подготовлено с целью помочь 

студентам решать вопросы по расчету и назначению режимов 
механической обработки резанием и шлифованием при выполнении 
курсовых и дипломных проектов. 

Данное учебное пособие предназначено для научных и ин-

женерно-технических работников машиностроительных предприятий 
и научно-исследовательских институтов, а также будет 
полезно преподавателям, аспирантам, студентам, специализирующимся 
в области обработки материалов резанием. 

1. ОБОРУДОВАНИЕ, ПРИМЕНЯЕМОЕ ПРИ СВЕРЛЕНИИ  

И РАСТАЧИВАНИИ МАТЕРИАЛОВ 

Станки сверлильной группы предназначены для обработки 

всех типов круглых отверстий и в редких случаях – многогранных 
отверстий. В зависимости от вида технологических операций, 
выполняемых на станках, а также степени автоматизации 
и специализации станка все металлорежущие станки подразделяются 
на 9 групп. 

Сверлильные станки, согласно классификации, относятся 

ко второй группе (первая цифра в обозначении станка – 2). 

Сверлильные станки делятся на три группы: универсаль-

ные (общего назначения), специализированные и специальные. 

Универсальные станки являются самой многочисленной 

группой в парке сверлильного оборудования. На них можно 
производить все технологические операции, характерные для 
обработки отверстий (сверление, нарезание резьбы, зенкерова-
ние, развертывание и т. д.). К универсальным относятся вертикально-
сверлильные и радиально-сверлильные станки. 

Все вертикально-сверлильные станки могут быть разделе-

ны на три группы: 

1. Станки легкие. 
2. Настольные – с наибольшим диаметром сверления: 3, 6 

и 12 мм. 

3. Средних размеров – с наибольшим диаметром сверле-

ния: 18, 25, 35 и 50 мм. 

4. Тяжелые станки – с наибольшим диаметром сверления 

75 мм. 

 
 
1.1. Одношпиндельные вертикально-сверлильные станки 

Наибольшее распространение имеют одношпиндельные вер-

тикально-сверлильные станки. Характерной особенностью вертикально-
сверлильных станков является вертикальное расположение 

шпинделя. Одна из разновидностей вертикально-сверлильных 
станков – настольные станки. 

Настольные вертикально-сверлильные станки (рис. 1.1) при-

меняют в единичном и мелкосерийном производстве, в механических, 
инструментальных и других цехах металлообрабатывающих 
предприятий для сверления в мелких изделиях отверстий диаметром 
от 5 до 12 мм. Они устанавливаются на верстаке и крепятся 
к нему болтами. Эти станки выпускаются различных моделей. Однако 
почти у всех станков вращение передается шпинделю от 
электродвигателя закрытой клиноременной передачей. Кроме того, 
режущий инструмент в осевом направлении перемещается не механически, 
а вручную, – рукояткой осевой подачи шпинделя. 

 

 

 

Рис. 1.1. Настольный сверлильный станок 2М112 

 
Вертикально-сверлильные станки (основной и наиболее 

распространенный тип) применяются преимущественно для обработки 
отверстий в изделиях сравнительно небольшого размера 
в производственных цехах мелкосерийного производства. Ручная 
подача шпинделя осуществляется во всех станках этой 
группы (рис. 1.1, 1.2). 

1.2. Радиально-сверлильные станки 

Радиально-сверлильные станки бывают стационарные, пе-

реносные, передвижные, с поворотной головкой и др. (рис. 1.2). 
На радиально-сверлильных станках выполняют те же технологические 
операции, что и на вертикально-сверлильных: сверление 
отверстий в сплошном материале, рассверливание и зенкерование 
предварительно просверленных отверстий, зенкерование торцовых 
поверхностей, развертывание отверстий, нарезание внутренней 
резьбы метчиками. 

 

   
   
 

 

Рис. 1.2. Радиально-сверлильные станки 

 
С помощью специальных инструментов и приспособлений 

на радиально-сверлильных станках можно растачивать отверстия, 
канавки, вырезать отверстия большого диаметра в дисках 
из листового материала, притирать точные отверстия цилиндров, 
клапанов и т. д. Согласно перечню технологических операций, 
радиально-сверлильные станки являются универсальными. 
Основное их назначение – обработка отверстий в крупных 
деталях в условиях единичного и мелкосерийного производства. 

Принципиальное их отличие от вертикально-сверлильных 

станков состоит в том, что при работе на них приходится перемещать 
обрабатываемую деталь относительно сверла, а в ради-

ально-сверлильных станках, наоборот, – сверло перемещают относительно 
обрабатываемой детали. Это сделано не случайно, 
т. к. при обработке тяжелых деталей на их установку, выверку 
и закрепление требуется больше времени, чем на подвод сверла. 

Шпиндель радиально-сверлильного станка легко можно пе-

ремещать как в радиальном направлении, так и по окружностям 
различных радиусов. Это дает возможность сверлить отверстия 
в любой точке участка детали, ограниченного двумя концентрическими 
секторами окружностей: одна из них образована радиусом 
наибольшего, а другая – наименьшего вылета шпинделя при 
круговом вращении рукава относительно колонны станка. Благодаря 
своей универсальности радиально-сверлильные станки 
находят широкое применение – от ремонтного до машиностроительных 
цехов крупносерийного производства. 

 
 
1.3. Многошпиндельные сверлильные станки 

Многошпиндельные сверлильные станки применяются глав-

ным образом в серийном производстве для обработки изделий, 
в которых требуется одновременно просверлить, развернуть, 
нарезать резьбу в большом количестве отверстий на разных плоскостях 
изделия, т. к. использование для этих целей одношпин-
дельных станков было бы не экономично (рис. 1.3). 

 

   
 

 

Рис. 1.3. Многошпиндельные станки 

Эти станки можно разделить на универсальные и приса-

дочные. Универсальные предназначены для высверливания отверстий 
различного диаметра и расположения. Они могут быть 
с групповым и индивидуальным приводом, вертикальные и горизонтальные. 
На станках с индивидуальным электроприводом 
для уменьшения расстояний между осями сверл используют 
насадные многошпиндельные головки. Присадочные станки 
предназначены для выработки отверстий под круглые шипы 
(шканты) для угловых соединений щитов. Они могут быть горизонтальными, 
вертикальными и горизонтально-вертикальными. 

Широкое признание получила схема горизонтально-вер-

тикального станка с индивидуальным приводом многошпиндельных 
сверлильных головок и автоматической подачей. По 
этой схеме выпускаются станки различной производительности 
и габаритных размеров для производств любой мощности. 

Станки спроектированы по схеме со сквозным проходом за-

готовки и работают по циклу: загрузка, остановка деталей на позиции 
обработки, выгрузка. Станки имеют ряд многошпиндельных 
сверлильных головок – вертикальных и горизонтальных. Сверление 
производится надвиганием тех головок, которые предусмотрены 
технологией обработки. После обработки пневмоцилиндров 
убирают упоры и освобождают деталь от зажима. Включается 
и поднимается конвейер, который транспортирует деталь. 

Каждая сверлильная головка имеет ряд настроечных регу-

лировок: позиционирования по направлению подачи и перпендикулярно 
ему; глубины сверления и расстояния сверла до заготовки; 
скорости подачи. Отключение пневматического или ручного 
фиксатора головки позволяет быстро снять ее для замены 
или повернуть на угол до 90°. Сверла крепятся в патронах головки 
с помощью несложного приспособления. В одних головках 
все патроны вращаются в одну сторону, в других – соседние 
патроны вращаются в противоположных направлениях. В этом 
случае устанавливаются сверла с левым и правым вращением. 
Применяются спиральные, винтовые и чашечные сверла различ-

ного диаметра. Сверлильные головки, не занятые в сверлении по 
данной схеме обработки, сдвигаются вправо и влево по направляющим 
и не участвуют в работе. В наиболее сложных станках 
настройка осуществляется с пульта числового управления с помощью 
персонального компьютера. 

Имеется также программа самодиагностирования, помо-

гающая соблюдать технологию обработки и обнаруживать неисправности 
в механизмах станка. Шпиндели в сверлильной головке 
могут быть установлены в зависимости от расположения 
отверстий у обрабатываемого изделия. 

 
 
1.4. Специализированные сверлильные станки 

К специализированным сверлильным и расточным станкам 

относятся станки, предназначенные для выполнения определенного 
вида обработки или для получения каких-либо конкретных 
типов поверхностей в заданном диапазоне их размеров на деталях 
одного или различных технологических классов. Наиболее 
широко распространены станки для глубокого сверления и растачивания, 
резьбонарезные и гайконарезные, центровальные, 
для отделочного растачивания. 

К станкам этой группы относят станки для глубокого сверле-

ния. Они предназначены для сверления (в том числе кольцевого), 
рассверливания и растачивания отверстий с большим отношением 
длины к диаметру, достигающим в некоторых случаях 100 и более. 
При сверлении однолезвийным инструментом смазочно-охлаждающая 
жидкость (СОЖ) подводится через полую часть хвостовика 
инструмента, а отводится вместе со стружкой через наружную 
стружечную канавку хвостовика. Такой способ используется 
обычно для обработки отверстий диаметром не более 30 мм. 

Эжекторное сверление DTS (Double Tube System), пред-

ставленное на рис. 1.4, производится инструментом с несколькими 
режущими кромками, обеспечивающим подвод СОЖ через 

кольцевое пространство между стеблем сверла и расположенной 
внутри него стружкоотводящей трубой, а отвод вместе со стружкой – 
через эту трубу. Для усиления потока отвода стружки 
и СОЖ в трубе имеются каналы, через которые часть жидкости 
из кольцевого пространства попадает непосредственно в деталь, 
создавая эжекторный эффект. 

 

 

 

Рис. 1.4. Эжекторный метод DTS (Double Tube System) глубокого сверления 

 
Метод ВТА (Boring Trepanning Association, или одноштан-

говая система), показанный на рис. 1.5, основан на использовании 
навертных на полый стебель инструментальных головок, снабженных 
режущими кромками и направляющими пластинами. 
СОЖ через уплотняющую втулку подается через кольцевой зазор 
вокруг стебля инструмента к полой центральной части головки и 
выводится с дробленой благодаря форме режущей кромки стружкой 
через внутренний канал стебля. Метод ВТА используется для 
обработки отверстий большого диаметра и для кольцевого сверления 
отверстий диаметром 120–150 мм. Растачивание глубоких 
отверстий диаметром до 2500 мм проводят, как правило, головками 
с двусторонним расположением режущих блоков. 

При глубоком сверлении и растачивании в зависимости 

от диаметра обработки и материала достигаются: точность 
размера Н7–Н9, отклонения от соосности участков обработанного 
отверстия – в пределах 0,03–0,05 на 100 мм (при невраще-
нии изделия 0,08–0,12 на 100 мм), шероховатость поверхности 
Ra = 0,32–2,5 мкм.