Металлообрабатывающие станки и оборудование машиностроительных производств

Рекомендовано Учебно-методическим советом СПО 
в качестве учебного пособия для студентов учебных заведений, 
реализующих программу среднего профессионального образования 
по укрупненной группе специальностей 15.02.00 «Машиностроение»
МЕТАЛЛООБРАБАТЫВАЮЩИЕ 
СТАНКИ И ОБОРУДОВАНИЕ 
МАШИНОСТРОИТЕЛЬНЫХ 
ПРОИЗВОДСТВ
УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ
А.О. ХАРЧЕНКО
Севастопольский государственный университет
2-е издание
Москва
ИНФРА-М
2026

Харченко А.О.
Металлообрабатывающие станки и оборудование машиностроительных производств : учебное пособие / А.О. Харченко. — 2-е изд. — Москва : ИНФРА-М,
2026. — 260 с. — (Среднее профессиональное образование).
ISBN 978-5-16-021740-6 (print)
ISBN 978-5-16-107488-6 (online)
Приведены основные понятия и определения по станкам с ЧПУ и оборудованию 
машиностроительных производств, даны сведения по классификации станков, обозначению осей координат, о составе оборудования. Учебное пособие содержит общие виды, краткие технологические описания оборудования, примеры некоторых 
узлов станков, схемы компоновок гибких производственных систем. 
Предназначено для студентов учреждений среднего профессионального образования, а также студентов вузов, обучающихся по УГСН 15.00.00 «Машиностроение».
УДК 658.52.011.56(075.32)
ББК 34.5:34.4я723
УДК 658.52.011.56(075.32)
ББК 34.5:34.4я723
 
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., 2019
© Вузовский учебник, 2019
ISBN 978-5-16-021740-6 (print)
ISBN 978-5-16-107488-6 (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

3

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 вычисли-тельно-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 техникоэкономических 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 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 производстве). 
По габаритным размерам и массе, которые в значительной степени определяются параметрами тех деталей, для обработки которых предназначен станок, их 
подразделяют на легкие (до 1 т), средние (до 10 т) и тяжелые (свыше 10 т). Последние делят на крупные (10…30 т), собственно тяжелые (30…100 т) и особо тяжелые — уникальные (свыше 100 т). 
Классификация станков по точности предусматривает пять классов: нормальной точности (Н); повышенной точности (П) ( на базе станков класса Н, но при 
более высоких требованиях к качеству изготовления и сборки основных узлов); высокой 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 требованиях 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 температурой 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 рабочую машину, органически связанную с вычислительной машиной, работающей в реальном 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 (имеющие 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 протекания 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 системы 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 данной модели это соответствует размеру планшайбы 1250 мм); М — с инструментальным магазином и автоматической сменой инструмента; Ф3 — с контурной системой 
ЧПУ; станок относится к нормальному классу точности, буква Н в классе не указывается. 
Модель станка РТ-724Ф3РМ расшифровывается по второму варианту (рисунок 1.1, II) : РТ — буквенное обозначение завода-изготовителя (Рязанский станкостроительный завод); 724 — порядковый номер модели; Ф3 — с контурной системой ЧПУ; РМ — с револьверной головкой, инструментальным магазином и АСИ. 
Обозначение станка с ЧПУ, например, модели ИР320ПМФ4 расшифровывается по третьему варианту (рисунок 1.1, III): ИР — буквенное обозначение заводаизготовителя (Ивановский завод тяжелого станкостроения); 320 — характерный 
размер (габариты стола 320320); П — повышенного класса точности; М — с инструментальным магазином и АСИ; Ф4 — с комбинированной системой ЧПУ. 
           Наиболее часто встречаются следующие буквенные обозначения заводовизготовителей 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  
Сверлильноотрезные  
Карусельные  
Токарные и  
лобовые  
Многорезцовые  Специализированные  
Разные  
токарные  
специализированные 
одношпиндельные  
многошпиндельные 
Сверлильные 
и расточные 
2  
Гайконарезные 
Вертикальносверлильные  
Полуавтоматы  
Координатнорасточные  
Радиально- 
сверлильные  
Горизонтадьнорасточные  
Алмазнорасточные  
Горизонтальносверлильные  
Разные  
сверлильные  
одно- 
шпинделъные 
много- 
шпиндельные  
Шлифовальные и 
доводочные 
3  
—  
Круглошлифовальные  
Внутришлифовальные  
Обдирочношлифовальные  
Специализированные шлифовальные 
—  
Заточные  
Плоскошлифовальные  
Притирочные и 
полировочные  
Разные,  
работающие  
абразивами 
Комбинированные 
4  
—  
–– 
—  
—  
—  
—  
—  
—  
—  
—  
Зубо- и 
резьбообрабатывающие 
5  
 
Резьбонарезные 
Зубострогальные для цилиндрических  
колес  
Зуборезные 
для конических колес  
Зубофрезерные  
Для нарезания  
червячных пар  
Для обработки 
торцов зубьев  Резьбофрезерные Зубоотделочные 
и проверочные  
Зубо- и резьбошлифовальные  
Разные зубо- и 
резьбообрабатываюшие  
Фрезерные 
6  
—  
Вертикальные 
консольные  
Непрерывного действия  
Продольные 
одностоечные 
Копировальные и 
гравировальные  
Вертикальные 
бесконсольные  
Продольные 
двухстоечные  
Консольные широкоуниверсальные  
Горизонтальные 
консольные  
Разные  
фрезерные  
Строгальные, 
долбежные и 
протяжные 
7  
 
—  
Продольные  
Поперечно- 
строгальные  
Долбежные 
Протяжные 
горизонтальные  
—  
Протяжные  
вертикальные  —  
Разные  
строгальные  
одностоечные  двухстоечные  
Разрезные 
8  
—  
Работающие  
Прави́льноразрезные  
Ленточные  
Дисковые  
Ножовочные  
—  
__ 
резцом,  
пилами  
абразивным 
кругом  
гладким  
диском  
Разные 
9  
—  
Опиловочные  Пилонасекательные  
Правильнобесцентровообдирочные  
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 другому служат ременные, цепные, зубчатые, червячные, винтовые, реечные передачи, 
муфты, валы, подшипники. 
Наиболее употребительные в приводах станков условные обозначения механических 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 декартову 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 аппликат Z. 
Особенность системы в том, что ось координат Z принимают всегда параллельной 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 координат через Х и У независимо от расположения шпинделя (рисунок 1.2). 
В качестве положительного направления оси Z принимают направление от заготовки 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 соответственно буквами А, В, С. Положительные направления вращений А, В, С вокруг координатных осей Х, У и Z показаны на рисунке 1.2. Для вторичных угловых перемещений 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 котором все перемещения рабочих органов станка описываются в стандартной системе 
положительными координатами.