Металлорежущее технологическое оборудование

МЕТАЛЛОРЕЖУЩЕЕ 
ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ 
ОБОРУДОВАНИЕ

Л.И. ВЕРЕИНА
А.Г. ЯГОПОЛЬСКИЙ

Под общей редакцией Л.И. Вереиной

Допущено
Учебно-методическим объединением 
вузов Российской Федерации по университетскому 
политехническому образованию в качестве учебного пособия
для студентов высших учебных заведений, обучающихся
по направлению подготовки 15.03.01 «Машиностроение»
и специальности 15.05.01 «Проектирование 
технологических машин и комплексов»

Москва
ИНФРА-М
2020

УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ

УДК 621.9(075.8)
ББК 34.63-5я73
 
В31

Вереина Л.И. 
Металлорежущее технологическое оборудование : учебное пособие / Л.И. Вереина, А.Г. Ягопольский ; под общ. ред. Л.И. Вереиной. — Москва : ИНФРА-М, 2020. — 435 с. — (Высшее образование: Бакалавриат). — DOI 10.12737/textbook_5c21d8251f0a54. 
61253865.

ISBN 978-5-16-013642-4 (print)
ISBN 978-5-16-106304-0 (online)

В учебном пособии изложены общие сведения о металлообрабатывающих 
станках, автоматических станочных линиях, роботизированных технологических комп лексах. Приведены классификация металлообрабатывающих станков, 
основные критерии оценки работоспособности станка, типовые детали и узлы 
(в том числе мехатронные) станка, проектные расчеты. Рассмотрены устройства и кинематические схемы универсальных и специализированных станков 
с ручным управлением, токарных автоматов и полуавтоматов, станков электрофизикохимической (ЭФХ) обработки, современных станков с числовым 
программным управлением (ЧПУ), а также агрегатных станков. Описаны многоцелевые станки для обработки корпусных заготовок и тел вращения горизонтальной и вертикальной компоновки с противошпинделем, устройства 
автоматической смены инструмента и автооператоры. Приведены основные 
сведения об эксплуатации станков и станочных систем: транспортирование, 
установка на фундамент, испытания, ремонт и техническое обслуживание. 
Соответствует требованиям Федеральных государственных образовательных 
стандартов высшего образования последнего поколения.
Для студентов высшего образования по направлению подготовки 15.03.01 
«Машиностроение» и специальности 15.05.01 «Проектирование технологических машин и комплексов».

УДК 621.9(075.8)
ББК 34.63-5я73

Р е ц е н з е н т ы:
Бушуев В.В. — доктор технических наук, профессор кафедры «Станки» 
Московского государственного технологического университета «СТАНКИН», 
почетный работник высшего профессионального образования;
Кузнецов П.М. — доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой «Информационные технологии» Подольского института (филиала) 
Московского государственного машиностроительного университета (МАМИ)

ISBN 978-5-16-013642-4 (print)
ISBN 978-5-16-106304-0 (online)
© Вереина Л.И., 
Ягопольский А.Г., 2019

В31

Принятые сокращения

АКС — автоматическая коробка скоростей;
АЛ — автоматические линии;
АСИ — автоматическая смена инструмента;
МС — многоцелевой станок;
ПР — промышленный робот;
РВ — распределительный вал;
РГ — револьверная головка;
РТК — роботизированный технологический комплекс;
УП — управляющая программа;
УЧПУ — устройство числового программного управления; 
ЧПУ — числовое программное управление;
ЭВМ — электронно-вычислительная машина.

Введение

Учебник соответствует программам дисциплин «Металлорежущее технологическое оборудование», «Металлорежущее оборудование технологических комплексов» и «Металлообрабатывающие станки». 
Оборудование — это составная часть технического оснащения 
производственного процесса изготовления продукции, совокупность машин и устройств, позволяющая производить определенные 
продукты в конкретной сфере производства. Данный термин охватывает многие виды и типы оборудования. 
Под технологическим оборудованием понимается оборудование, 
предназначенное для выполнения различных технологических операций (заготовительных, обрабатывающих, финишных, лакокрасочных, термических и т.д.), необходимых для получения изделия 
требуемой точности и качества.
На машиностроительном предприятии можно увидеть кузнечнопрессовое оборудование, литейные машины, металлорежущие 
станки и контрольно-сортировочные автоматы, промышленные 
роботы, автоматизированные склады, автоматические линии, координатно-измерительные машины, а также транспортное оборудование, в том числе робокары.
Из всего многообразия технологического оборудования к металлорежущему технологическому оборудованию относятся металлорежущие станки и различные станочные системы. 
Современный металлорежущий станок — это высокоразвитая 
технологическая машина, оснащенная механическими, электрическими, гидравлическими, пневматическими и электронными 
устройствами, предназначенная для обработки материалов резанием в целях получения деталей заданной формы и размеров (с требуемой точностью и качеством обработанной поверхности). Термин 
«металлорежущий» является до некоторой степени условным, так 
как на современных станках некоторые операции выполняются 
пластическим деформированием (например, накатка резьбы), кроме 
того, на станках обрабатываются не только металлы, но и неметаллы. 
Учебник построен на основе системного подхода к изучению 
металлорежущих станков. 
В разделе I (гл. 1–4) приведены сведения о металлорежущих 
станках: классификация, системы управления, методы образования 

поверхностей при различных видах обработки, основные критерии 
работоспособности и показатели станочного оборудования.
В разделе II (гл. 5–11) изучены типовые детали, механизмы 
и узлы станков: муфты, реверсивные механизмы, различные передачи (ременные, зубчатые и др.), станины, шпиндельные узлы и их 
опоры, мехатронные узлы, валы и ходовые винты; изложены проектные расчеты.
Раздел III (гл. 12–13) посвящен кинематической настройке металлорежущих станков: составлению уравнений баланса, получению формул настройки и способам настройки кинематических 
цепей.
Конструкции, принцип действия и кинематика станков различных групп (с ручным и числовым программным управлением 
(ЧПУ)): токарных, сверлильно-расточных, фрезерных, шлифовальных, электрофизической обработки, зубо- и резьбообрабатывающих изучаются в разделе IV (гл. 14–20). В гл. 21 этого же раздела 
описаны агрегатные станки: компоновки, силовые головки и столы, 
конструкции современных агрегатных станков с ЧПУ. Многоцелевые станки изучаются в гл. 22 и 23: компоновки узлов, магазины 
инструментов, механизмы автоматической смены инструментов, 
автооператоры. 
В разделе V описаны автоматические линии, средства автоматизации загрузки-выгрузки и транспортные устройства (гл. 24–28). 
Сведения о роботизированных технологических комплексах 
(РТК) приведены в разделе VI (гл. 29–31). В этом разделе также 
рассмотрены средства, обеспечивающие безопасность работы персонала в РТК.
В разделе VII изложены тенденции развития металлорежущих 
станков в начале ХХI в. В гл. 32–36 рассмотрены не только направления развития станков, но и перспективы применения новых конструкционных материалов в них.
В разделе VIII приведены рекомендации по эксплуатации, 
транспортированию, установке на фундамент и испытанию станков 
(гл. 37–41). В конце книги приведена рекомендуемая учащимся литература.
Таким образом, учебник содержит сведения, которые могут 
быть использованы при конструировании металлорежущего технологического оборудования.
Освоив материал учебника, студент должен:
знать:
 
• классификацию металлообрабатывающих станков, их назначение и принципы их работы:

– основные узлы металлообрабатывающих станков, основы их 
расчета и конструирования;
 
– назначение, компоновку и принципы построения автоматов, 
станков  с ЧПУ;
 
– методы кинематической настройки станков;
 
– основы компоновочного проектирования;
 
• типы автоматических линий, их назначение и принципы их работы:
 
– основные типы конвейеров, области их применения;
 
– назначение, компоновку и принципы построения роторных 
и роторно-конвейерных автоматических линий;
 
• типы роботизированных технологических комплексов (РТК):
 
– назначение, компоновку и принципы РТК;
 
– общие требования, предъявляемые к РТК;
 
– их основные узлы;
 
– средства, обеспечивающие безопасность работы персонала 
в РТК;
уметь:
 
• проводить анализ исходных данных, необходимых для выбора 
вида обработки:
 
– правильно выбирать металлорежущий станок для выполнения заданного технологического процесса обработки заготовки;
 
– выполнять расчет кинематической настройки станков различного технологического назначения;
 
– выполнять настройку кинематических цепей металлообрабатывающих станков;
 
– выполнять типовые расчеты основных узлов металлообрабатывающих станков;
 
– выполнять анализ точности  и производительности  металлообрабатывающих станков;
 
– обосновывать формирование параметров нового металлообрабатывающего станка;
 
• выбирать компоновку автоматических линий для выполнения 
заданного технологического процесса обработки заготовки;
 
• выбирать технологическое оборудование для выполнения заданного технологического процесса обработки заготовки:
 
– выполнять расчеты кинематической настройки оборудования 
различного технологического назначения;
 
– выполнять настройку кинематических цепей технологического оборудования;

 
– выполнять типовые расчеты основных узлов технологического оборудования;
 
– обосновывать формирование параметров нового технологического оборудования;
владеть навыками:
 
• по определению режимов резания для конкретного вида обработки заготовки:
 
– подбору сменных зубчатых колес с использованием справочных таблиц;
 
– анализу информации о современных методах обработки, измерительных преобразователях в международной сети Интернет;
 
– составлению программы для автоматизированного расчета 
кинематической настройки цепей станка;
 
• по анализу выходных параметров базовых автоматических 
линий:
 
– анализу информации о современных компоновках автоматических линий в международной сети Интернет;
 
– составлению программы для автоматизации проектных расчетов;
 
– выбору системы управления для проектируемых автоматических линий;
 
• по анализу выходных параметров технологического оборудования при назначении его на обработку заготовки:
 
– анализу информации о современном оборудовании технологических станочных комплексов в международной сети Интернет;
 
– составлению программы для автоматизации проектных расчетов;
 
– выбору системы управления для проектируемого оборудования станочного технологического комплекса.

Раздел I 
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Глава 1 
КлаССИфИКацИЯ 
мЕталлООБРаБатыВаюЩИх СтаНКОВ

По классификации ЭНИМСа металлообрабатывающие станки 
в зависимости от характера выполняемых работ распределены 
на девять групп. Каждая группа включает девять типов, объединенных общими технологическими признаками и конструктивными особенностями (табл. 1.1). Исключение составляет пятая 
группа, в которую станки объединены по предметному признаку. 
Конкретное конструктивное исполнение станка определенной 
группы и типоразмера, предназначенного для заданных условий 
обработки, определяется моделью станка. Принятая классификация позволяет станкам, выпускаемым серийно, присваивать индекс модели из трех или четырех цифр с добавлением в некоторых 
случаях букв.
Первая цифра в наименовании модели означает номер группы, 
вторая — номер типа, третья и четвертая характеризуют один 
из важных параметров станка или заготовки (высота центров, диаметр прутка, размеры стола и т.п.). Например, для модели 7А36 
обозначение показывает следующее: 7 — строгально-протяжная 
группа, 3 — поперечно-строгальный, 6 — максимальная длина обрабатываемой заготовки — 600 мм, буква «А» указывает на модернизацию станка базовой модели 736. Если буква проставлена в конце 
индекса модели, то она указывает на класс точности станка, например, 16К20П — это станок повышенного класса точности (нормальный класс точности в наименовании модели не указывается).
В моделях станков с ЧПУ в конце шифра вводят букву «Ф» 
с цифрой, которая обозначает: 1 — станок с цифровой индикацией 
и предварительным набором координат, 2 — станок с позиционной 
системой управления, 3 — станок с контурной системой управления, 4 — станок с комбинированной системой управления для 
позиционной и контурной обработки. Например, зубофрезерный 
полуавтомат с комбинированной системой ЧПУ — модель 53А20Ф4, 

Таблица 1.1 

Классификация металлообрабатывающих станков

Наименование
Группа
Тип станков

1
2
3
4
5
6
7
8
9

Токарные
1
Автоматы  
и полуавтоматы
Токарноревольверные

Сверлильноотрезные

Карусельные
Токарновинторезные, 
токарные,  
лоботокарные

Многорезцовые 
и копировальные

Специализированные

Разные 
токарные

одношпиндельные
многошпиндельные

Сверлильные и расточные

2
Настольно- 
и вертикальносверлильные

Полуавтоматы
Координатнорасточные

Радиально- 
и координатносверлильные

Расточные
Отделочнорасточные

Горизонтальносверлильные

Разные 
сверлильные
одношпиндельные

многошпиндельные

Шлифовальные, 
полировальные, 
доводочные, заточные

3
Круглошлифовальные, 
бесцентрово-шлифовальные

Внутришлифовальные, 
координатношлифовальные

Обдирочношлифовальные

Специализированные 
шлифовальные

Продольношлифовальные

Заточные Плоскошлифовальные

Притирочные, 
полировальные, 
хонинговальные, 
доводочные

Разные 
станки, 
работающие абразивом

Продолжение табл. 1.1 

Наименование
Группа
Тип станков

1
2
3
4
5
6
7
8
9

Электрофизические 
и электрохимические

4
—
Светолучевые, в том 
числе лазерные

—
Электрохимические

Электроискровые
—
Электроэрозионные, 
ультразвуковые 
прошивочные

Анодномеханические 
отрезные

—

Зубо- 
и резьбообрабатывающие

5
Зубодолбежные 
для обработки 
цилиндрических 
колес

Зуборезные 
для обработки конических 
колес

Зубофрезерные 
для нарезания
Для обработки 
торцов 
зубьев 
колес

Резьбофрезерные

Зубоотделочные, 
проверочные 
и обкатные

Зубо- 
и резьбошлифовальные

Разные 
зубо- 
и резьбообрабатывающие

цилиндрических 
колес 
и шлицевых валов

червячных колес

Фрезерные
6
Вертикальнофрезерные, 
консольные

Фрезерные 
непрерывного действия

Продольные 
одностоечные

Копировальные 
и гравировальные

Вертикальнофрезерные бесконсольные

Продольные 
двухстоечные

Широкоуниверсальные 
фрезерные инструментальные

Горизонтальнофрезерные консольные

Разные 
фрезерные