Основы технологии машиностроения. Лабораторный практикум

В.А. ГОРОХОВ
Н.В. БЕЛЯКОВ
Ю.Е. МАХАРИНСКИЙ

ОСНОВЫ ТЕХНОЛОГИИ 
МАШИНОСТРОЕНИЯ
 ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ

Под редакцией В.А. Горохова

Москва
«ИНФРАМ»
2019

Рекомендовано
Учебно-методическим объединением вузов Республики Беларусь по образованию 
в области автоматизации технологических процессов, производств и управления 
в качестве учебного пособия для студентов высших учебных заведений, 
обучающихся по направлению «Технология, оборудование и автоматизация 
машиностроительных производств»

Допущено
Учебно-методическим объединением вузов по образованию в области автоматизированного машиностроения в качестве учебного пособия для студентов 
высших учебных заведений, обучающихся по направлениям подготовки: 
«Конструкторско-технологическое обеспечение машиностроительных 
производств», «Технология, оборудование и автоматизация производств», 
«Автоматизированные технологии и производства»

УДК 621(075.8)
ББК 34.5я73
 
Г70

Горохов, В.А.
Основы технологии машиностроения. Лабораторный практикум : 
учеб. пособие / В.А. Горохов, Н.В. Беляков, Ю.Е. Махаринский ; 
под ред. В.А. Горохова. — М. : ИНФРА-М, 2019. — 446 с. : ил. — 
(Высшее образование: Бакалавриат).

ISBN 978-5-16-009372-7 (ИНФРА-М, print).
ISBN 978-5-16-100351-0 (ИНФРА-М, online).

Изложен материал для самостоятельной подготовки к выполнению 
лабораторных работ и курсового проекта по дисциплине «Основы технологии машиностроения». Отражены необходимые справочно-нормативные данные для решения технологических задач при обработке заготовок строганием, точением, фрезерованием, сверлением, растачиванием, шлифованием и поверхностным пластическим деформированием. 
Приведены рекомендации по выбору схем базирования и закрепления 
заготовок, инструментов и приспособлений, параметров режима обработки резанием и ППД, по контролю обработки на строгальных, токарных, фрезерных, сверлильных, расточных, шлифовальных и других 
станках.
Для студентов машиностроительных специальностей вузов.

УДК 621(075.8)
ББК 34.5я73

Г70

 
© Горохов В.А., Беляков Н.В., 
Махаринский Ю.Е., 2013
 
© ООО «Новое знание», 2013
ISBN 978-5-16-009372-7 (ИНФРА-М, print).
ISBN 978-5-16-100351-0 (ИНФРА-М, online).

Р е ц е н з е н т ы:
директор Института технической акустики НАН Беларуси, доктор технических наук, профессор В.В. Рубаник;
доцент кафедры «Технология машиностроения» Белорусского национального технического университета, доктор технических наук, доцент И.А. Каштальян

Оглавление

Предисловие......................................................................................................................7

Работа 1. Обработка заготовок строганием.....................................................11
1.1. Основные компоненты поперечно-строгальных станков.......................11
1.2. Выбор строгальных резцов................................................................................15
1.3. Методы базирования и закрепления заготовок.........................................21
1.4. Схемы обработки типовых поверхностей....................................................28
1.5. Выбор параметров режима строгания...........................................................32
1.6. Определение затрат основного времени.......................................................34
Вопросы и задания для самоконтроля....................................................................35
Задания по проектированию операций обработки заготовок  
строганием.......................................................................................................................38

Работа 2. Токарная обработка заготовок...........................................................42
2.1. Основные компоненты токарных станков...................................................42
2.2. Методы формообразования поверхностей...................................................46
2.2.1. Обработка наружных поверхностей вращения...............................46
2.2.2. Обработка внутренних поверхностей вращения............................51
2.2.3. Обработка резьбы.......................................................................................56
2.2.4. Отделочная обработка..............................................................................61
2.3. Методы базирования и закрепления заготовок.........................................64
2.3.1. Схемы базирования и установки..........................................................64
2.3.2. Приспособления для базирования и закрепления .
заготовок....................................................................................................................66
2.4. Установка и размерная настройка инструментов......................................75
2.5. Назначение параметров режима резания.....................................................79
2.6. Контроль качества обработки...........................................................................82
Вопросы и задания для самоконтроля....................................................................88
Задания по проектированию операций токарной обработки........................90

Работа 3. Обработка заготовок фрезерованием.............................................94
3.1. Основные компоненты фрезерных станков................................................94
3.2. Методы формообразования...............................................................................97
3.3. Схема базирования и схема установки......................................................107
3.4. Приспособления для базирования и закрепления заготовок ...........107
3.5. Методы деления на УДГ..................................................................................115
3.6. Базирование, закрепление и размерная настройка инструмента.....122
3.7. Назначение параметров режимов резания и определение

основного времени.............................................................................................134

Оглавление
4

Вопросы и задания для самоконтроля.................................................................138
Задания по проектированию операций обработки заготовок 
фрезерованием..............................................................................................................140

Работа 4. Обработка заготовок сверлением..................................................146

4.1. Основные компоненты сверлильных станков.........................................146
4.2. Выбор режущего инструмента.......................................................................149
4.3. Выбор приспособлений для установки инструмента...........................166
4.4. Методы базирования и закрепления заготовок......................................177
4.5. Рекомендации по последовательности и режимам

обработки отверстий.........................................................................................182
4.6. Контроль размеров и относительного расположения отверстий.....188
Вопросы и задания для самоконтроля.................................................................190
Задания по проектированию операций обработки заготовок  
сверлением......................................................................................................................194

Работа 5. Обработка заготовок растачиванием...........................................198

5.1. Основные компоненты расточных станков..............................................198
5.1.1. Горизонтально-расточной станок.......................................................198
5.1.2. Вертикально-расточной станок..........................................................203
5.2. Методы базирования и закрепления заготовок......................................205
5.2.1. Универсальные крепежные детали и устройства........................205
5.2.2. Установка заготовки на стол или плиту станка...........................207
5.2.3. Выверка заготовки относительно станка........................................216
5.3. Методы обработки типовых функциональных модулей.....................223
5.3.1. Функциональные модули и основные переходы .
их обработки.........................................................................................................223
5.3.2. Сверление...................................................................................................226
5.3.3. Растачивание отверстий........................................................................227
5.3.4. Зенкерование, развертывание и нарезание резьбы .
в отверстиях..........................................................................................................232
5.3.5. Фрезерование............................................................................................240
5.4. Размерная настройка.........................................................................................240
5.5. Методы контроля точности обработки......................................................248
5.6. Назначение параметров режима резания..................................................255
Вопросы и задания для самоконтроля.................................................................259
Задания по проектированию операций обработки заготовок 
растачиванием.............................................................................................................263

Оглавление
5

Работа 6. Обработка заготовок шлифованием.............................................270

6.1. Виды шлифования.............................................................................................270
6.2. Характеристики шлифовальных кругов....................................................273
6.3. Правка шлифовальных кругов......................................................................281
6.4. Технологические характеристики процесса шлифования...................286
6.5. Смазочно-охлаждающие жидкости при шлифовании..........................292
6.6. Круглое наружное шлифование....................................................................297
6.7. Круглое внутреннее шлифование.................................................................305
6.8. Координатно-планетарное шлифование....................................................314
6.9. Плоское шлифование........................................................................................319
6.10. Приспособления для плоскошлифовальных станков........................327
6.11. Выбор характеристики шлифовального круга......................................331
6.12. Назначение показателей режима шлифования.....................................334
6.12.1. Врезное и многопроходное шлифование...................................334
6.12.2. Круглое наружное врезное шлифование...................................335
6.12.3. Круглое наружное продольное шлифование
с радиальной подачей на каждый ход......................................................341
6.12.4. Круглое наружное продольное шлифование
с радиальной подачей на двойной ход.....................................................343
6.12.5. Плоское врезное шлифование с вертикальной
подачей на каждый ход..................................................................................345
6.12.6. Плоское врезное шлифование с вертикальной
подачей на двойной ход.................................................................................349
6.12.7. Плоское продольное шлифование с вертикальной
подачей на каждый ход..................................................................................350
Вопросы и задания для самоконтроля.................................................................353
Задания по проектированию операций обработки заготовок  
шлифованием.............................................................................................................................357

Работа 7. Обработка заготовок поверхностным пластическим 
деформированием......................................................................................................363

7.1. Отделочно-упрочняющая обработка ППД, оборудование

и инструменты.....................................................................................................363
7.2. Приспособления, микрогеометрия поверхности и состояние

металла при отделочно-упрочняющей обработке ППД......................379
7.3. Регулярные микрорельефы и их разновидности....................................397
7.4. Взаимосвязь микрогеометрии рабочих поверхностей

и свойств подповерхностного слоя материала
с эксплуатационными свойствами деталей и соединений..................401
7.5. Комбинированные процессы и расчет параметров режима

отделочно-упрочняющей обработки ППД................................................412

Оглавление
6

7.6. Формообразующая обработка ППД фасонных поверхностей .........422
7.7. Упрочняющая обработка ППД.....................................................................429
Вопросы и задания для самоконтроля................................................................434
Задания по проектированию операций и исследованию 
обработки заготовок ППД......................................................................................436

Заключение..................................................................................................................441

Литература ...................................................................................................................443

Предисловие

Лекционный курс «Основы технологии машиностроения» обеспечивает первичную теоретическую подготовку студента по своей 
специальности. Однако теория без практики мертва. Поэтому глубокое самостоятельное изучение теоретического материала в порядке подготовки к выполнению лабораторных работ по предлагаемому лабораторному практикуму следует признать окончательным 
этапом теоретической подготовки и готовности студента к практическому решению технологических задач в виде лабораторных заданий, а также курсового проекта.
Лабораторный практикум включает работы по основным способам обработки заготовок резанием и поверхностным пластическим деформированием (ППД). Он содержит не только теоретические материалы, но и необходимые для выполнения работ 
сведения нормативно-справочного и методического характера. 
В нем отражены необходимые сведения о микрогеометрии технических поверхностей, включая шероховатость по ГОСТ 2789–73 
и регулярные микрорельефы (РМР) по ГОСТ 24774–81, технологические возможности управления микрогеометрией в целях улучшения эксплуатационных свойств деталей и соединений машин 
и приборов, освещены вопросы комбинированной и совмещенной 
обработки заготовок различными способами, позволяющими достигать не только соответствующего качества поверхностей, но 
и обеспечивать упрочнение подповерхностного слоя материала 
деталей, которое также способствует улучшению их эксплуатационных характеристик.
Выполнение лабораторных работ должно завершаться оформлением операционной технологической карты с заполнением всех 
строк и граф.
Цель выполнения предусмотренных практикумом работ — при
обрести опыт и определенные навыки проектирования технологических операций обработки способами резания и ППД типовых 
элементов деталей на различных станках, а также исследовать 
микрогеометрию поверхностей и подповерхностного слоя материала после обработки заготовок резанием и ППД.
Задачами студента на основе методических рекомендаций, изложенных в теоретическом материале практикума, по индивиду

Предисловие
8

альному варианту задания на проектирование операций обработки
заготовок способами резания (работы №1–6) являются:
а) обоснованный выбор:

ˆ
ˆ обрабатывающих (режущих) инструментов и приспособлений (вспомогательного инструмента) для их установки, измерительных средств и инструментов;

ˆ
ˆ значений параметров режима обработки;

ˆ
ˆ типа приспособления для базирования и закрепления (установки) заготовки;

ˆ
ˆ для шлифовальных операций — способа и показателей режима правки круга, состава смазочно-охлаждающих жидкостей
(СОЖ) и способа их подачи;
б) разработка:

ˆ
ˆ схемы обработки заготовки;

ˆ
ˆ схемы базирования;

ˆ
ˆ схемы установки (базирования и закрепления) заготовки;

ˆ
ˆ схемы размерной настройки;

ˆ
ˆ текстового описания рабочих и вспомогательных переходов;

ˆ
ˆ математической модели затрат основного времени.
Операции обработки заготовок ППД носят исследовательский

характер. Задания по ним состоят из следующих частей: 1) изучение и исследование обработки поверхностным пластическим деформированием (ППД); 2) исследование регулярных микрорельефов (РМР) поверхностей и состояния подповерхностного слоя
материалов заготовок, обработанных ППД. Обе части могут выполняться в составе одной комплексной работы или в виде двух
отдельных лабораторных работ.
Цель части 1 работы №7 — ознакомиться со способами обработки ППД по ГОСТ 18296–72 и выявить их технологические возможности; выбрать способ обработки для одной из поверхностей заготовки в соответствии с заданием и овладеть методикой расчета
значений параметров режима обработки ППД. Задачами студента
в этом случае являются изучение и уяснение технологических возможностей ППД, в соответствии с вариантом задания исследование
возможности полного перекрытия площади следами инструмента
(шара, алмазного наконечника, ролика, дорна), выбор способа ППД
для обработки заданной поверхности заготовки с обоснованием

Предисловие
9

предшествующей обработки, определение значений параметров режима ППД, осуществление прецизионной настройки на обработку.
При этом с использованием рекомендаций практикума студент

должен разработать схему обработки ППД заданной поверхности
с выбором станка, инструмента и его параметров, конструкции
приспособления для ППД; рассчитать: 1) потребную силу прижима инструмента к обрабатываемой поверхности; 2) абсолютный
натяг и силу проталкивания дорна через отверстие; 3) значения
поперечного перемещения (к заготовке) инструмента после касания для обеспечения прецизионной настройки на обработку. В качестве обрабатывающих и исследовательских средств могут использоваться металлорежущие станки, приспособления для
установки заготовок и инструментов, образцы шероховатости,
микрометры, индикаторы и т.п.
Цель части 2 работы №7 — исследовать связь между условиями ППД и параметрами качества обработанных поверхностей
и подповерхностного слоя материалов заготовок. К задачам студента следует отнести выявление в соответствии с вариантом задания изменения диаметральных размеров, высотных параметров
микронеровностей поверхности и твердости материала заготовок
при обработке обточенных поверхностей ППД, построение зависимости изменения размера образца, одного из параметров РМР
и твердости подповерхностного слоя материала от параметра режима обработки, например силы Р.
Последовательность выполнения этой части.
1. Осуществить обработку ППД участков (поясков) обточенного образца на четырех уровнях значения силы Р поджима инструмента к обрабатываемой заготовке в соответствии с заданием, оставив без обработки поясок исходной (обточенной) поверхности.
2. Снять профилограммы или копировать участки с готовых

профилограмм поверхностей до и после обработки ППД.
3. Измерить диаметры поясков образца с различной обработкой,

определить параметры микрогеометрии поверхностей и твердости
по Виккерсу (НV) материала и занести результаты измерений
в таблицу.
4. Вычислить изменение размеров ∆Di образца.
5. Построить графики зависимостей ∆D, Ra (Rz, R) от силы Р.

Предисловие
10

Провести анализ результатов исследования, сформулировать

выводы и оформить отчет.
Для второй части работы необходимы токарный станок, приспособления для ППД с шаром, алмазным наконечником, гладкими и профильными роликами, микрометрическая скоба или скоба
с пневмодлиномером, профилограф-профилометр, твердомер Виккерса или микротвердомер типа ПМТ-7.
Отчет по лабораторной работе должен содержать титульный

лист с указанием номера и названия работы, студента-исполнителя
и преподавателя-руководителя; на других листах указываются
содержание задания, цель и обеспечение работы; излагаются: теоретическая часть; описание и характеристика оборудования, инструмента, станочных приспособлений для установки заготовок
и инструмента; расчетная часть; экспериментальная часть; операционная технологическая карта; анализ результатов и выводы.
При этом текстовый материал лабораторной работы должен

сопровождаться схемами установки и обработки заготовок, рисунками средств технологического оснащения, результирующими таблицами, графиками, другими наглядными материалами.

РабОта

1

ОбрабОтка загОтОвОк стрОганием

1.1. Основные компоненты поперечнострогальных станков

Общий вид поперечно-строгального станка модели 7305 показан на рис. 1.1. Основным узлом этого станка является станина 13,
по горизонтальным направляющим 4 которой перемещается ползун
6 с суппортом 2. По вертикальным направляющим станины может
передвигаться поперечина 16 (для настройки с учетом высоты заготовки). По направляющим поперечины перемещается стол 1.

1
2
3
4
5
6
7 (П1
П6)
–

16
10
11
12
13
9
14
15

8

Рис. 1.1. Поперечно-строгальный станок модели 7305:
1 — стол; 2 — суппорт; 3, 5, 9–12, 14, 15 — обозначения см. в табл. 1.1; 4 —
горизонтальные направляющие; 6 — ползун; 7 — панель управления с кнопками П1—П6; 8 — табличка; 13 — станина; 16 — поперечина

Работа 1. Обработка заготовок строганием
12

Обрабатываемая заготовка размещается либо прямо на столе,

либо в приспособлении (обычно тиски). Резец закрепляется в резцедержателе, установленном на суппорте.
Главное движение (прямолинейное возвратно-поступательное)

сообщается ползуну с резцом. Движение подачи при строгании
горизонтальных поверхностей сообщается обрабатываемой заготовке, которая вместе со столом 1 перемещается по направляющим
поперечины. При строгании вертикальных и наклонных поверхностей, а также канавок подача осуществляется перемещением
суппорта по вертикальным направляющим.
Вертикальное ручное перемещение суппорта применяется также при строгании горизонтальных поверхностей для размерной
настройки.
Суппорт показан на рис. 1.2. На передней торцовой поверхности

ползуна 10 при помощи двух болтов 9 закрепляются поворотные
салазки 8 суппорта. Наружная цилиндрическая поверхность салазок
градуирована, а на ползуне нанесена риска-указатель, служащая
для установки угла наклона суппорта при строгании наклонных поверхностей. Салазки 5 перемещаются винтом 7, который вращается
вручную рукояткой 6. На станках, имеющих автоматическую вертикальную подачу, последняя осуществляется вращением гайки 11
конической парой шестерен. На передней стороне салазок 5 закреплена поворотная плита 4, к которой шарнирно крепится от
а
б

6

7

8

11

10

6

5

4

3

2

1

8

9

10

5

4

3

2

1

Рис. 1.2. Суппорт поперечно-строгального станка:
а — общий вид; б — продольный разрез; 1 — опорное кольцо; 2 — резцедержатель; 3 — откидная доска; 4 — поворотная плита; 5 — салазки; 6 — рукоятка;

7 — винт; 8 — суппорт; 9 — болт; 10 — ползун; 11 — гайка

1.1. Основные компоненты поперечно-строгальных станков
13

кидная доска 3. На ней закреплен резцедержатель 2 с опорным
кольцом 1.
При строгании горизонтальных поверхностей и пазов резец

при обратном ходе набегает задней гранью на обрабатываемую поверхность и, поворачивая откидную доску, несколько приподнимается. Благодаря этому режущая кромка резца при обратном ходе
не прижимается со значительной силой к обработанной поверхности и не изнашивается. На рис. 1.3 показано простейшее приспособление для подъема резца при обратном ходе. Пластина 1
устанавливается в резцедержателе под резцом. Конец створки 2
расположен ниже вершины резца, и она при рабочем ходе свободно откидывается назад. В конце рабочего хода створка принимает
вертикальное положение, а при обратном ходе упирается в заготовку и поднимает резец, не давая ему соприкасаться с обработанной поверхностью.

б

в

а
1

2

Рис. 1.3. Простейшее приспособление для подъема резца

при обратном ходе:
а — рабочий ход стола; б — конец рабочего хода стола; в — обратный ход

стола; 1 — пластина; 2 — створка

Работа 1. Обработка заготовок строганием
14

Управление станком осуществляется с помощью рукояток 
и кнопок. Назначение органов управления поперечно-строгального 
станка приведено в табл. 1.1. Кнопки панели управления 7 (см. 
рис. 1.1) обозначены в таблице номерами от 1 до 6 слева направо 
с индексом П.

Таблица 1.1
Органы управления поперечно-строгального станка

Позиция
Назначение
3
Рукоятка поворота суппорта
5
Рукоятка автоматического горизонтального перемещения  
стола
9
Рукоятка регулирования частоты вращения ведущего колеса
10
Рукоятка регулирования подачи
11
Рукоятка регулирования вылета ползуна
12
Рукоятка автоматического вертикального перемещения стола
14
Рукоятка вертикального перемещения стола
15
Рукоятка горизонтального перемещения стола
П1
Кнопка «Быстрое перемещение стола»
П2
Кнопка «Останов ползуна»
П3
Кнопка «Пуск ползуна»
П4
Кнопка «Общий стоп»
П5
Кнопка «Пуск двигателя»
П6
Кнопка «Рабочее движение в режиме наладки»

Настройка режимов обработки осуществляется по табл. 1.2, рас
положенной на табличке 8 панели управления 7 (кнопки П1—П6).

Таблица 1.2
Значения параметров режимов обработки

L, мм
Скорость резания, м/мин,  
при частоте вращения ведущего колеса, мин-1

13,2
19
26,5
37,5
53
75
106
150
50
1,2
1,9
2,5
3,6
5,1
7,6
10,4
14,8
100
2,4
3,6
5,0
7,2
9,9
14,9
20,3
28,9
150
3,6
5,4
7,3
10,4
14,6
21,8
29,8
—
200
4,8
7,0
9,6
13,6
19,0
28,5
39,0
—
250
5,8
8,6
11,7
16,6
23,3
34,9
47,7
—