ОБЕСПЕЧЕНИЕ ТОЧНОСТИ 
ОБЕСПЕЧЕНИЕ ТОЧНОСТИ 

МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ 
МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ 

КРУПНОГАБАРИТНЫХ
КРУПНОГАБАРИТНЫХ

ДЕТАЛЕЙ ВО ВРЕМЯ РАБОТЫ
ДЕТАЛЕЙ ВО ВРЕМЯ РАБОТЫ

С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ
С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ

ПРИСТАВНЫХ СТАНКОВ
ПРИСТАВНЫХ СТАНКОВ

Москва
ИНФРА-М
2017

À.À. ÏÎÃÎÍÈÍ
À.À. ÀÔÀÍÀÑÜÅÂ

МОНОГРАФИЯ

УДК 621(075.4)
ББК 34.4
 
П43

Погонин А.А.

Обеспечение точности механической обработки крупногабаритных 

деталей во время работы с использованием приставных станков : мо-
нография / А.А. Погонин, А.А. Афанасьев. — М. : ИНФРА-М, 2017. — 
184 с.  — (Научная мысль). — www.dx.doi.org/10.12737/monography_58e
b2cd941d796.11323994.

ISBN 978-5-16-012968-6 (print)
ISBN 978-5-16-105753-7 (online)

В монографии рассмотрен новый подход к восстановлению точности деталей 

с неопределенным базированием. На основе этого разработаны мобильные тех-
нологии восстановления точности крупногабаритных деталей без их демонтажа 
на рабочем месте, что позволяет значительно сократить затраты на ремонт. 
Большое внимание в работе уделено вопросу компоновки и разработки кон-
струкции приставных станочных модулей, позволяющих осуществить мобильные 
технологии. Приведены конструкции станочных модулей. Новая технология рас-
смотрена применительно к оборудованию цементных заводов (бандажей и ро-
ликов цементных печей), но может быть распространена на крупногабаритные 
детали оборудования других производств.

Книга может быть полезна как для студентов, изучающих технологию маши-

ностроения, так и для специалистов цементных заводов. 

Монография публикуется в авторской редакции.

УДК 621(075.4)

ББК 34.4

П43

Р е ц е н з е н т ы:

Гавриленко И.Г., доктор технических наук, профессор Белгородского государ-

ственного технологического университета им. В.Г. Шухова; 

Пелипенко Н.А., доктор технических наук, профессор 

ISBN 978-5-16-012968-6 (print)
ISBN 978-5-16-105753-7 (online)
© Погонин А.А., Афанасьев А.А., 2017

Введение

Необходимость дальнейшего развития народного хозяйства 
страны в условиях развивающейся рыночной экономики ставит за-
дачи разработки и внедрения новых прогрессивных технологий, но-
вого технологического оборудования. Интенсификация произ-
водства и экономия всех видов ресурсов может быть осуществлена 
на основе повышения производительности действующего оборудо-
вания и сокращения времени его простоя. Это может быть достиг-
нуто либо применением более производительного нового оборудо-
вания, либо повышением надежности работы существующего обо-
рудования.
Для производства строительных материалов машинострои-
тельные заводы выпускают разнообразные машины и оборудование, 
причем наряду с созданием новых происходит непрерывное совер-
шенствование и изменение существующих конструкций. Для произ-
водства строительных материалов в промышленности используются 
агрегаты: вращающиеся печи, шаровые мельницы, сушильные бара-
баны. При этом процесс производства строительных материалов 
характеризуется значительной энергоемкостью, большим потреб-
лением сырья и высокими стоимостными затратами.
Важнейшим фактором повышения эффективности работы обо-
рудования строительных материалов является его надежность, ко-
торая во многом зависит от качества монтажных работ, от своевре-
менного и профилактического и ремонтного обслуживания.
Практика производства показывает, что монтажные работы, про-
филактическое и ремонтное обслуживание тяжелых машин и круп-
ногабаритных установок являются наиболее трудоемкими ручными 
работами. Поэтому в течение многих лет постоянно наблюдается 
увеличение численности работающего персонала в этих отраслях 
промышленного производства. Одной из главных причин отсутствия 
должного роста производительности труда в этом направлении яв-
ляется слабая оснащенность восстановительных, ремонтных и пред-
монтажных работ специальным оборудованием в виде малогаба-
ритных, встраиваемых, переносных станок, приспособлений и ин-
струментов.
В соответствии с этим ставится задача разработки новых прогрес-
сивных восстановительных ремонтных технологий и создание необ-
ходимого переносного станочного оборудования для выполнения 
восстановительных, ремонтных и предмонтажных работ крупнога-
баритных деталей опорных узлов вращающихся печей без их демон-
тажа.

Это позволит значительно сократить продолжительность времени 
ремонтных работ, сократить расходы и повысить долговечность этого 
уникального оборудования.
Реальные потери от простоя в течение суток только одной враща-
ющейся цементной печи, связанные с заменой опорного ролика, со-
ставляют более 100 тыс. руб. А стоимость замены одного бандажа вра-
щающейся печи находится в пределах 600–1200 тыс. руб. В настоящее 
время в России эксплуатируется более 300 подобных агрегатов, 
каждый из которых имеет 7–8 бандажей и до 16 опорных роликов. 
Своевременное восстановление точности бандажей и опорных ро-
ликов без остановки печи позволяет избежать этих потерь.
Таким образом, повышение эффективности восстановительной 
ремонтной и предмонтажной обработки крупногабаритных деталей 
вращающихся агрегатов — бандажей и опорных роликов возможно 
на основе использования специальных встраиваемых переносных 
станков, в которых в настоящее время испытывает острую потреб-
ность промышленность строительных материалов.
Потребность в разработке прогрессивных, восстановительных, 
ремонтных технологий с использованием специальных переносных 
станков испытывают также предприятия тяжелого машиностроения, 
энергетического, атомного, а также предприятия горнодобывающих 
отраслей. Применение таких станков позволяет существенно под-
нять производительность труда во многих отраслях народного хо-
зяйства, исключив необходимость демонтажа крупногабаритных 
деталей и простои оборудования.
Однако эффективное развитие таких мобильных технологий сдер-
живается отсутствием технологических основ целенаправленного, 
системного проектирования технологических процессов индивиду-
альной восстановительной обработки крупногабаритных деталей на 
их рабочем месте, а также отсутствием концепции создания пере-
носных станков.
Совокупность технологических методов по восстановлению гео-
метрической точности и работоспособности крупногабаритных де-
талей без их демонтажа непосредственно на рабочем месте с исполь-
зованием переносных станков получила название мобильных или 
восстановительных ремонтных технологий. В отдельной литературе 
эти методы проходят под названием безрамной технологии.
Технологические решения этого нового научного направления 
существенно отличаются от традиционных подходов в решениях 
задач достижения требуемой точности деталей с применением ста-
ционарных станков, так как в данном случае стоит задача восстанов-
ления требуемой точности крупногабаритных деталей машин на их 
рабочем месте с использованием малогабаритных, переносных, 
встраиваемых станков.

1. ПРОБЛЕМА ВОССТАНОВЛЕНИЯ ТОЧНОСТИ 
КРУПНОГАБАРИТНЫХ ДЕТАЛЕЙ МАШИН  
БЕЗ ИХ ДЕМОНТАЖА.  
ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1. СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ТОЧНОСТИ 
КРУПНОГАБАРИТНЫХ ДЕТАЛЕЙ МАШИН БЕЗ ИХ ДЕМОНТАЖА 
С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ВСТРАИВАЕМЫХ СТАНКОВ

Традиционные технологические решения по обработке изготав-
ливаемых деталей предусматривают использование стационарных 
станков на заводах-производителях или на ремонтных заводах при 
восстановлении геометрической точности изношенных базовых по-
верхностей. Однако в тяжелом, энергетическом и горном машино-
строении при наличии крупногабаритных изношенных деталей 
и узлов машин возникает проблема восстановления точности круп-
ногабаритных деталей непосредственно на рабочем месте без их де-
монтажа [31, 37, 113]. Решение этой проблемы возможно на основе 
применения новых мобильных технологий, основанных на исполь-
зовании переносных встраиваемых станков, которые позволяют вы-
полнять обработку деталей на ее рабочем месте без демонтажа [81, 
88, 89, 106].
Интенсивное развитие техники в последние десятилетия привело 
к созданию машин и агрегатов больших размеров. Обычно для обес-
печения точной взаимосвязи таких узлов необходимо осуществлять 
предмонтажную, монтажную и послемонтажную механическую об-
работку сопрягаемых поверхностей. Для обработки таких изделий 
в стационарных условиях требуются уникальные, большие станки, 
стоимость которых достигает миллионы рублей. При этом трудоем-
кость выверки и установки таких изделий на станках соответствует 
трудоемкости их выверки и сборки на месте эксплуатации. Поэтому 
управление точностью установки крупногабаритных деталей явля-
ется актуальной задачей для тяжелого машиностроения [13, 31, 113]. 
При обработке громоздких изделий на стационарных станках возни-
кают упругие деформации, устранить которые можно только приме-
нением тяжелых и крайне дорогостоящих приспособлений. Кроме 
того, возникают значительные деформации в самих станках. В ра-
ботах [12, 55, 65, 125] исследованы закономерности формирования 
погрешностей базирования деталей, приспособлений и спутников 
и даются аналитические зависимости определения влияния состав-

ляющих погрешности установки на формирование точности обра-
ботки деталей. 
Проведены специальные исследования для решения задач сни-
жения коробления корпусных деталей при механической обработке, 
которые подтвердили, что, несмотря на строгую регламентацию тех-
нологического процесса, деформация детали является заметной ве-
личиной [11, 56]. Температурные деформации, связанные с обра-
боткой деталей на станках вынуждают тратить иногда сотни часов на 
выравнивание температуры станка, и детали. Поэтому в ряде случаев 
реализация обработки крупногабаритных деталей непосредственно 
на месте их работы без демонтажа является единственным эффек-
тивным способом их обработки для восстановления требуемой гео-
метрической точности [7, 8, 82, 100, 102]. В этом случае мы имеем 
дело с новыми мобильными технологиями, которые реализуются 
с помощью встраиваемых переносных станков.
Этим новым технологиям стали уделять все большее внимание 
как в России, так и за рубежом — в Германии, США, Японии, 
Франции, Великобритании и др. Об актуальности мобильных техно-
логий свидетельствуют многие публикации, появившиеся в по-
следние годы, а также материалы проводимых конференций и раз-
личные изобретения по этой тематике [84, 138, 142, 143, 145, 147]. 
Однако обобщающих работ по этой важной проблеме ни в нашей 
стране, ни за рубежом не имеется.
В числе важных направлений развития мобильных технологий 
является ремонт и профилактическое обслуживание уникальных тя-
желых станков, прессов, молотов, горизонтально-ковочных машин 
и другого тяжелого оборудования, которое можно осуществить с по-
мощью встраиваемых передвижных станочных модулей. Этому также 
уделяется большое внимание за рубежом. В работе [42] показано, что 
специальный переносной станок, используемый при ремонте круп-
ногабаритных деталей, позволяет существенно поднять производи-
тельность труда при обслуживании тяжелых станков. Подобный 
станок был создан на Краматорском заводе тяжелого машино-
строения для восстановительной обработки направляющих станин 
металлорежущего оборудования.
В Польше создан переносной фрезерный станок для обработки 
шаботов ковочных молотов. Применение аналогичного станка на 
Харьковском заводе транспортного машиностроения позволило за-
водской бригаде ремонтников из трех человек за 10 дней выполнить 
ремонт шабота ковочного молота весом 120 т при затратах 
150 тыс. руб. Аналогичный ремонт трех шаботов ковочных молотов 
традиционными методами с доставкой по железной дороге секции 
шаботов из Харькова в Краматорск потребовал выполнения боль-
шого объема строительно-монтажных и восстановительных работ 

в цехе, а также построения дополнительной железнодорожной ветки 
длиной 100 м. В результате затраты на восстановительные работы, 
в которых участвовало несколько десятков человек, составили более 
7 млн руб.
Большие преимущества и широкие технологические возможности 
использования специального переносного устройства для механи-
ческой обработки при ремонте прессов показаны в работе [106].
Слабая оснащенность рабочих мест средствами, исключающими 
ручной труд, при выполнении ряда трудоемких операций по обра-
ботке крупногабаритных деталей имеет место также на ряде заводов 
энергетического и тяжелого машиностроения. Это означает значи-
тельную долю ручного труда в общей трудоемкости изготовления 
изделий в тяжелом, энергетическом и атомном машиностроении. 
Решение этой актуальной проблемы возможно путем оснащения 
рабочих мест соответствующими переносными станками. Прове-
денные исследования показывают, что доля ручного труда только при 
зачистке поверхностей с помощью ручных шлифовальных машин 
корпуса атомного реактора БН-1600 составляет более 12% от общей 
нормативной трудоемкости его изготовления.
Отсутствие методологии проектирования мобильных ремонтных 
технологий с использованием переносных станков, а также отсут-
ствие технологической концепции создания переносных станков 
является одной из основных причин, ограничивающих возможность 
широкого применения этого перспективного станочного оборудо-
вания.
Особенно активно работы по созданию переносных станков ве-
дутся в Германии, где практически ежегодно подаются заявки на па-
тенты подобного оборудования.
Так, например, фирма Franz-Haberle (Германия) разработала пе-
реносной кругло-шлифовальный станок с широкими технологиче-
скими возможностями [142].
Во Франции создан специальный переносной станок для обра-
ботки центровых отверстий на валах большого диаметра. Технологи-
ческие возможности переносного станка рассмотрены в работе [143]. 
Эффективность станка объясняется тем, что обработка центровых 
отверстий на валах большого диаметра с использованием стацио-
нарных станков является малопроизводительной операцией. Это 
связано с большими затратами времени на установку, выверку 
и снятие крупногабаритной детали при сравнительно малых затратах 
времени на последующую механическую обработку.
Аналогично при обработке заготовок типа труб большой длины 
имеет место неблагоприятное соотношение машинного и вспомога-
тельного времени. Для решения этой проблемы в Германии фирмой 
Buker создан переносной станок для обработки труб [l45]. Этот 

станок отличается простотой и легкостью в управлении и высокой 
производительностью.
В свою очередь ряд американских фирм разработали и предлагают 
передвижные токарные станки для решения различных технологи-
ческих задач [144].
Японская фирма Карацу Тэнносе разработала ряд специальных 
токарных станков, которые в соответствии с решаемыми технологи-
ческими задачами могут быть использованы как стационарные, так 
и передвижные [146].
Для выполнения отделочной обработки на отдельных поверх-
ностях ряд зарубежных фирм создали специальные шлифовальные 
станки, обеспечивающие обработку по принципу ленточного шли-
фования, которые отличаются легкостью и удобством в эксплуатации 
[147].
Использование переносных станков позволяет реализовать 
и другие методы отделки поверхностей, изложенные в работах [58, 
62, 124, 139].
Характерно, что традиционные производители высококачест-
венных стационарных станков, такие зарубежные фирмы, как 
«Cima» (Италия), «Deckel» (Германия), «Fellows» (США), «Pfauter» 
(Германия) и др. успешно выполняют заказы по изготовлению 
нестационарных станков и постоянно ведут исследования и работы 
по созданию новых технологий с использованием переносных 
станков.
В тех случаях, когда технологические задачи по восстановлению 
точности крупногабаритных деталей стараются решать только с по-
зиций традиционных технологий, невозможно обеспечить должную 
экономическую эффективность использования различного техноло-
гического оборудования. Это объясняется тем, что традиционные 
технологические решения включают остановку оборудования, де-
монтаж изношенных деталей, транспортировку деталей на базовый 
завод-изготовитель с целью восстановительной обработки с исполь-
зованием тяжелого стационарного оборудования. На наш взгляд, 
оптимальное решение имеет место только при рациональном ис-
пользовании сочетаний традиционных и мобильных технологий 
с использованием переносных станков, что позволяет снизить за-
траты и существенно поднять производительность производств, в ко-
торых используют крупногабаритные машины и агрегаты. Это отно-
сится в первую очередь к предприятиям по производству строи-
тельных материалов к предприятиям тяжелого и энергетического 
машиностроения.
Не менее важной областью использования переносных станков, 
обеспечивающих реализацию мобильных технологий, является их 
применение для выполнения профилактики и ремонта машин на 

предприятиях горнодобывающего и нефтегазового комплекса, 
а также на предприятиях заготовительного производства.
Реализацию такого подхода можно осуществить путем приме-
нения малогабаритных нестационарных станочных модулей на таких 
операциях, как восстановление геометрической точности изно-
шенных базовых поверхностей точением, фрезерованием, шлифо-
ванием. Возможна также зачистка и подготовка сварных швов, вы-
резка закладных деталей, дообработка отверстий, локальная обра-
ботка, связанная с устранением наружных и внутренних дефектов, 
и др.
Исследования показывают, что круг задач применения мо-
бильных технологий постоянно расширяется, так как их использо-
вание обеспечивает наиболее рациональную по трудозатратам 
сборку, ремонт и обслуживание крупногабаритных агрегатов 
и машин. Использование этих технологий обеспечивает удлинение 
срока службы ответственных деталей без необходимости их демон-
тажа и замены, что приводит к снижению расходов на запасные 
части и на трудовые затраты [81, 86, 89, 94].
Развитие новых мобильных технологий восстановления геомет-
рической точности крупногабаритных деталей без их демонтажа ба-
зируется на фундаментальных положениях основ технологии маши-
ностроения, в разработку которых внесли крупный вклад основопо-
ложники технологии И.А. Тиме, А.П. Гавриленко, А.П. Соколовский, 
Б.С. Балакшин, В.М. Кован, В.С. Корсаков.
Разработке способов управления точностью механической обра-
ботки и созданию новых технологий и методов обработки по-
священы работы отечественных ученых Ю.М. Соломенцева, 
А.М. Кузнецова, А.В. Мухина, В.Г. Митрофанова, О.А. Новикова, 
Л.Г. Одинцова, А.Г. Суслова, В.А. Тимирязева, Б.И. Черпакова и др.
Новые ремонтные технологии по восстановлению точности круп-
ногабаритных деталей невозможны без применения современного, 
эффективного инструмента, обладающего требуемой стойкостью 
и долговечностью. Решению этих задач посвящены работы С.А. Ва-
сина, В.А. Гречишникова, В.Я. Кершенбаума, В.А. Землянского и др. 
[23, 39, 42, 43, 52, 54].
Проведение восстановительной ремонтной обработки основы-
вается на получении достоверной информации, характеризующей 
фактические отклонения параметров точности деталей и работоспо-
собность узлов. Задачи метрологической оценки точности с исполь-
зованием прямых и косвенных методов измерения, включая вибро-
мониторинг, рассмотрены в работах Я.М. Радкевича, М.С. Остров-
ского, В.И. Телешевского и др.
Вопросам обработки крупногабаритных деталей машин по-
священо ряд работ, выполненных в Белгородском государственном 

технологическом университете им В.Г. Шухова (БГТУ им. В.Г. Шу-
хова) на кафедре «Технология машиностроения» [26, 64, 79, 87, 90, 
91, 122]. В числе первых следует отметить работы Н.А Пелипенко, 
посвященные обработке крупногабаритных цилиндрических де-
талей, в которых рассматриваются вопросы формообразования по-
верхностей приставными станками [8, 81].
В ряде случаев обработку деталей, например бандажей, прихо-
дится выполнять при базировании их по обрабатываемой поверх-
ности. Поэтому представляют интерес вопросы формообразования 
точности при бесцентровой обработке, которые были исследованы 
в работах И.Д. Гебеля, А.Ф. Прохорова, Б.И. Черпакова [18, 28, 29, 
30].
Теоретической базой этих работ по бесцентровой обработке яв-
ляется использование для описания процесса формообразования 
цилиндрических поверхностей аппарата гармонического анализа 
и, в частности, рядов Фурье. Сущность этого метода основана на том, 
что многие сложные функции можно представить в виде тригоно-
метрического ряда

 
f(x) = a0+

n=

∞
∑
1
(ancos nx + bnsin nx), 
(1.1)

где xÎ(0Î2p), а коэффициенты а0, an, bn находят по формулам Эй-
лера — Фурье:

 
a0 = 1
2p
f x dx
( )

0

2π
∫
; an = 1
p
f x
nxdx
( )cos

0

2π
∫
; 
(1.2)

bn = 1
p
f x
nxdx
( )sin

0

2π
∫
, (n = 1, 2, 3, …).

При решении технологических задач, как правило, аналитическое 
выражение функции неизвестно, так как она обычно задается в виде 
таблицы или графиком. В этом случае коэффициенты находят одним 
из приближенных способов.
В работах И.Д. Гебеля [28, 29] даны теоретические аспекты про-
цесса бесцентрового шлифования цилиндрических деталей при их 
базировании на двух неподвижных опорах. Поверхность базы зада-
ется рядом Фурье. Считается, что отклонение радиуса детали от круг-
лости к номинальному радиусу намного меньше единицы.
Считая, что опоры являются точечными, автор получает анали-
тическую зависимость колебания радиус-вектора обрабатываемой 
поверхности от указанных главных параметров.